DE19504901A1

DE19504901A1 - Detector unit for automatic identification of machining condition of workpieces

Info

Publication number: DE19504901A1
Application number: DE1995104901
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Schmid
Original assignee: Liebherr Verzahntechnik GmbH
Current assignee: Liebherr Verzahntechnik GmbH
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1996-08-22

Abstract

The two proximity switches (1,1') are arranged standing diametrically opposite each other, and their scanning ranges respectively detect several teeth of workpiece with cut teeth simultaneously. The output signals of the proximity sensors are processed, and respectively according to the result the workpiece is released for machining. An evaluation unit is connected to the proximity sensors, which has an element for additive logic linking of the output signals of the two sensors and a limit value switch, for signalling the release of the workpiece, with the reaching of the lower limit value of the additive value of an uncut workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Erkennen des Bearbeitungszustands von Werkstücken bei der Zuführung in Ver zahnmaschinen.The invention relates to a device for automatic detection the processing status of workpieces when feeding in ver dental machines.

Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit sind viele Werkzeugmaschinen, insbesondere solche zur Zahnradherstellung mit automatischen Einrich tungen zum Zuführen der Rohteile zur Bearbeitungsstelle vorgesehen. Viele dieser Einrichtungen besitzen einen zyklisch arbeitenden Werk stückspeicher, z. B. in Form eines Endlosmagazins, so daß die Werk zeugmaschine für einen bestimmten Zeitraum mannlos betrieben werden kann. Um zu verhindern, daß bereits bearbeitete Werkstücke aus dem Endlosmagazin erneut der Bearbeitungsstelle zugeführt werden, was zu Störungen des Bearbeitungsprozesses und insbesondere zu Schäden an Maschinen oder Werkzeugen führen kann, ist es erforderlich, daß das Magazin eine Einrichtung aufweist, die solche Werkstücke selbständig erkennt.To increase the economy, many machine tools are especially those for gear manufacturing with automatic setup provided for feeding the raw parts to the processing point. Many of these facilities have a cyclical plant piece storage, e.g. B. in the form of an endless magazine, so that the work machine can be operated unmanned for a certain period of time can. To prevent workpieces that have already been machined from the Continuous magazine are fed back to the processing point, which too Disruptions in the machining process and in particular damage Machines or tools, it is necessary that the Magazine has a device that such workpieces independently recognizes.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl unterschiedlicher Kon trolleinrichtungen bekannt, die ein erneutes Zuführen bereits bearbeiteter Werkstücke verhindern sollen.A large number of different cones are from the prior art trolleys known that re-feeding already processed Should prevent workpieces.

Seit vielen Jahren wird ein sogenanntes Stachelrad eingesetzt, das in seiner Geometrie an die Verzahnung eines zu prüfenden Werkstücks angepaßt ist. Diese Stachelrad wird federnd an den Prüfling angedrückt, und durch Messen der Eindringtiefe des Stachelrads in den Prüfling sind Rückschlüsse auf den Werkstückdurchmesser und den Bearbeitungszu stand des Werkstücks möglich. Diese Kontrolleinrichtung bedingt einen hohen Aufwand bei der werkstücksspezifischen Konstruktion der Stachel räder sowie bei deren Anfertigung und Bereitstellung. Dies stellt sich insbesondere bei großer Werkstückvielfalt als kostenintensiv dar. Außer dem erfordert diese Kontrolleinrichtung hohe Rüstzeiten zum Wechseln des Stachelrads beim Übergang von einem auf ein anderes zu bearbeiten des Werkstück. Aufgrund des hohen Transportwiderstands durch die von dem Stachelrad federnd belasteten Werkstücke können nur formschlüssig arbeitende Werkstückfördereinrichtungen eingesetzt werden. Schließlich besteht eine erhöhte Unfallgefahr für den Maschinenbediener durch die Möglichkeit, daß Körperteile oder Kleidung durch das Stachelrad erfaßt werden und in die Maschine hineingezogen werden.A spiked wheel has been used for many years its geometry to the toothing of a workpiece to be tested is adjusted. This spike wheel is pressed resiliently onto the test specimen, and by measuring the depth of penetration of the spiked wheel into the test specimen Conclusions about the workpiece diameter and the machining the workpiece is possible. This control device requires one high effort in the workpiece-specific design of the spike bicycles and in their manufacture and provision. This arises particularly costly with a large variety of workpieces. Except this control device requires long set-up times for changing of the spiked wheel when changing from one to another of the workpiece. Due to the high transport resistance by the Workpieces loaded with spring force can only be positively locked working workpiece conveyors are used. Finally there is an increased risk of accidents for the machine operator due to the Possibility of body parts or clothing being caught by the spiked wheel and are drawn into the machine.

Ein anderes, weit verbreitetes Konzept geht von einem einfachen Sensor zur Erkennung der Anwesenheit eines beliebigen Werkstücks aus. Durch Freilassung mindestens eines Speicherplatzes zwischen Roh- und Fertig teilen soll sichergestellt werden, daß die Zuführeinrichtung anhält, so bald das Ende des Bereichs der Rohteile erreicht ist. Diese Lösung verschenkt einerseits Speicherplatz und ist insbesondere sehr anfällig gegen Bedienungsfehler.Another common concept is based on a simple sensor to detect the presence of any workpiece. By Release of at least one storage space between raw and finished share is to ensure that the feeder stops, so soon the end of the range of raw parts is reached. This solution wastes storage space and is particularly vulnerable against operating errors.

Ein ähnliches Konzept arbeitet statt mit einem Leerplatz mit einer versetzbaren Marke deutlich vom Werkstück abweichender Geometrie, die vom Maschinenbediener zwischen Roh- und Fertigung steile gesetzt wird, und von einem Sensor oder einer mechanischen Einlaufsperre erkannt und zurückgehalten wird. Auch hier wird Speicherplatz nicht genutzt, und dieses Konzept ist ebenso anfällig gegen Bedienfehler wie das vorgenannte.A similar concept works with one instead of an empty space relocatable mark clearly different from the workpiece geometry, which the machine operator sets between raw and production and from a sensor or mechanical intake lock recognized and withheld. Again, storage space is not used, and this concept is just as susceptible to operating errors as the above.

Ferner sind bildverarbeitende Systeme bekannt, welche prinzipiell auch geeignet sind, Verzahnungen zu erkennen. Wegen des hohen Kosten aufwands und der aufwendigen Einstellung solcher Systeme werden sie jedoch bisher nicht für die vorliegende Prüfaufgabe eingesetzt.Image processing systems are also known, which in principle also are suitable for recognizing gears. Because of the high cost effort and the expensive setting of such systems however, so far not used for this test task.

Es ist seit langer Zeit ein Bedürfnis, eine Kontrolleinrichtung zu schaffen, die hinsichtlich Zuverlässigkeit, Rüstaufwand, Integrations fähigkeit und Arbeitssicherheit den genannten, im wesentlichen mechanischen Lösungen überlegen ist.It has been a need to control equipment for a long time create that in terms of reliability, set-up effort, integration Ability and occupational safety the above, essentially is superior to mechanical solutions.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die aus zwei Näherungssensoren zur Abtastung der Oberfläche eines zwischen den Näherungssensoren hindurchgeführten Werkstücks an einer zu verzahnenden oder bereits verzahnten Stelle des Werkstücks besteht, wobei die Näherungssensoren einander diametral gegenüberstehend angeordnet sind und ihre Abtastbereiche jeweils mehrere Zähne eines verzahnten Werkstücks gleichzeitig erfassen, und durch eine den Näherungssensoren nachgeschaltete Auswerteeinrichtung mit einem Element zur additiven Verknüpfung der Ausgangssignale der beiden Näherungssensoren und einem Grenzwertschalter zur Signalisierung der Freigabe des unverzahnten Werkstücks bei Erreichen eines einem unver zahnten Werkstücks entsprechenden unteren Grenzwertes des Additions wertes.According to the invention the object is achieved by a device which of two proximity sensors for scanning the surface of one on a workpiece passed between the proximity sensors to the toothed or already toothed point of the workpiece, the proximity sensors being diametrically opposed to each other are arranged and their scanning areas each have a plurality of teeth capture toothed workpiece simultaneously, and by a Proximity sensors downstream evaluation device with a Element for additively linking the output signals of the two Proximity sensors and a limit switch for signaling the Release of the toothless workpiece when an untill is reached toothed workpiece corresponding lower limit of the addition worth it.

Näherungsschalter arbeiten im allgemeinen induktiv oder kapazitiv, d. h., die damit ermittelten Meßwerte sind abhängig von dem Material des Prüfkörpers.Proximity switches generally work inductively or capacitively, i.e. H., the measured values thus determined depend on the material of the Test specimen.

Mit stetigen Näherungssensoren kann man zunächst einmal den Abstand zwischen einer Oberfläche und dem Näherungssensor messen. Die Sen soren geben sich mit dem Abstand zur Werkstückoberfläche verändern de, stetige Signale an eine Auswerteeinheit weiter. Unter Zuhilfenahme dieser Technik ist es möglich, die örtliche Lage von Gegenständen zu bestimmen, Verbiegungen an ebenen Flächen zu messen, etc. Zu letzte rem Zweck werden häufig mehrere Näherungssensoren nebeneinander eingesetzt, wobei unterschiedliche Signale unterschiedlicher Sensoren ein Maß für die Verbiegungen sind.With constant proximity sensors you can first of all measure the distance measure between a surface and the proximity sensor. The sen sensors change with the distance to the workpiece surface de, continuous signals to an evaluation unit. With the aid of With this technique it is possible to locate objects determine to measure bends on flat surfaces, etc. Last one Often, multiple proximity sensors are used side by side used, different signals from different sensors Measure of the bends are.

Zur Kompensation von Positionsabweichungen des Prüflings wird ein Paar von Näherungssensoren einander diametral gegenüber angeordnet und ein Additionswert beider Signale gebildet. Diese Additionswertbil dung stellt sicher, daß unabhängig von der Lage des Prüfkörpers zwi schen den Sensoren ein Wert ermittelt wird, der hauptsächlich von der Materialstärke des zwischen den Sensoren befindlichen Werkstücks abhängt. Dieser Additionswert erreicht ein Minimum, wenn ein Prüfkör per mit seinem vollen Durchmesser zwischen den beiden Sensoren hin durchgeführt wird. Unterschreitet dieser Additionswert einen vorgegebe nen Grenzwert, d. h. entspricht der zwischen den Sensoren hindurch tretende Durchmesser einem bestimmten Größtmaß, so wird in der Auswerteeinheit ein Grenzwertschalter ausgelöst.To compensate for position deviations of the test object, a Pair of proximity sensors arranged diametrically opposite one another and an addition value of both signals is formed. This addition value bil dung ensures that regardless of the position of the test specimen between a value is determined between the sensors, which is mainly determined by the Material thickness of the workpiece between the sensors depends. This addition value reaches a minimum when a test specimen with its full diameter between the two sensors is carried out. If this addition value falls below a specified value a limit, d. H. corresponds to that between the sensors treading diameter a certain maximum size, so in the Evaluation unit triggered a limit switch.

Meßanordnungen und Auswerteeinheiten, die der in der Erfindung ver wendeten entsprechen, werden bereits vielfach zur Prüfung von Werk stückabmessungen auf Einhaltung eines bestimmten Toleranzbereichs verwendet, insbesondere in kontinuierlich oder intermittierend arbeiten den Produktionsprozessen.Measuring arrangements and evaluation units, which ver in the invention used, are already frequently used for testing works piece dimensions for compliance with a certain tolerance range used, especially in continuous or intermittent work the production processes.

Ein weiterer typischer Anwendungsfall betrifft das Überprüfen der Rundheit und des Durchmessers von zylinderförmigen Körpern, indem zwei Näherungssensoren rechtwinklig zur Drehachse des zu prüfenden Körpers und einander direkt gegenüberliegend angeordnet sind. Die Sensoren liefern ein analoges Signal an eine Auswerteeinrichtung, wobei sich die Ausgangssignale der Näherungssensoren abhängig von dem sich ändernden Abstand zwischen dem Sensor und dem drehenden Prüfkörper ändern. Durch Subtraktion der beiden Ausgangssignale, die bei rundem Prüfkörper null ergeben müßte, lassen sich Aussagen über die Rundheit des Prüfkörpers machen. Wenn der Abstand zwischen den beiden Senso ren vorbestimmt ist, läßt sich außerdem der Durchmesser des Prüfkör pers durch Subtraktion der Ausgangssignale von dem Zwischensensor abstand bestimmen.Another typical use case involves checking the Roundness and the diameter of cylindrical bodies by two proximity sensors perpendicular to the axis of rotation of the test object Body and are arranged directly opposite each other. The Sensors deliver an analog signal to an evaluation device, wherein the output signals of the proximity sensors depend on the changing distance between the sensor and the rotating test specimen to change. By subtracting the two output signals, the round Test specimen should result in zero, statements about the roundness of the test specimen. If the distance between the two Senso ren is predetermined, the diameter of the test specimen can also pers by subtracting the output signals from the intermediate sensor determine distance.

Eine Übertragung und Erweiterung solcher Meßanordnungen und Aus werteeinheiten auf die erfindungsgemäße Prüfanwendung ist bisher nicht gekannt geworden.A transfer and expansion of such measuring arrangements and Aus Units of value for the test application according to the invention have so far not been became known.

Die vorliegende Erfindung macht sich diese bekannte Technik zunutze, indem ein solches Paar von Näherungssensoren einander diametral ge genüber angeordnet und die Werkstücke im Werkstückspeicher der Verzahnmaschine zwischen den Näherungssensoren hindurchgeführt werden.The present invention takes advantage of this known technique by such a pair of proximity sensors diametrically opposite each other arranged opposite and the workpieces in the workpiece memory Gear cutting machine passed between the proximity sensors will.

Der Grenzwert für den Werkstückdurchmesser wird so festgelegt, daß der Durchmesser des unverzahnten Rohteils darüber liegt. In diesem Fall wird die Zuführung in die Bearbeitungsstation freigegeben. Tritt jedoch ein bereits verzahntes Werkstück zwischen den beiden Sensoren hin durch, so ist der über den Umfang gemittelte Werkstückdurchmesser aufgrund der Zahnlücken deutlich kleiner und es wird ein entsprechend kleinerer Meßwert ausgegeben. Der Grenzwert des Werkstückdurch messers ist unterschritten, und ein Befehl zur Zuführung dieses Werk stücks zur Bearbeitungsstelle findet nicht statt.The limit value for the workpiece diameter is set so that the diameter of the toothless blank is above it. In this case the feed into the processing station is released. Occurs however an already toothed workpiece between the two sensors through, is the workpiece diameter averaged over the circumference due to the tooth gaps significantly smaller and there will be a corresponding one smaller measured value output. The limit of the workpiece knife is undercut, and an order to feed this work pieces to the processing point does not take place.

Wesentlich hierbei ist insbesondere, daß die Sensoren einen Abtastbe reich aufweisen, der so groß ist, daß mehrere Zähne eines verzahnten Werkstücks gleichzeitig erfaßt werden. Auf diese Weise ist sicherge stellt, daß auch Zahnlücken erfaßt werden. Würde z. B. nur ein Zahn kopf erfaßt, der auf einem äußeren Durchmesser liegt, der sich vom Durchmesser des Rohteils kaum unterscheiden kann, so bestünde die Gefahr, daß das verzahnte Werkstück als unverzahntes erkannt würde und noch einmal bearbeitet würde. Das Miterfassen einer Zahnlücke schließt diese Gefahr aus, da die Näherungssensoren vom Verzahnungs modul abhängige Signale liefern, die auf jeden Fall eine größere Entfer nung zum Werkstück angeben, als wenn eine unverzahnte Oberfläche abgetastet würde.It is particularly important here that the sensors have a scanning function have rich, which is so large that several teeth of a toothed Workpiece are detected simultaneously. This way it is safe provides that tooth gaps are also recorded. Would z. B. only one tooth head detected, which lies on an outer diameter, which is from Can hardly distinguish the diameter of the raw part, that would exist Danger that the toothed workpiece would be recognized as toothless and would be edited again. The detection of a tooth gap excludes this risk as the proximity sensors from the gearing deliver module-dependent signals that are definitely a greater distance away Specify the distance to the workpiece as if it were a toothless surface would be scanned.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird die Erfindung nun näher beschrieben werden. Darin bezeichnenReferring to Figs. 1 and 2 the invention will now be described in detail. Describe in it

Fig. 1 eine Näherungssensoranordnung mit durchlaufendem Prüfkörper und Fig. 1 shows a proximity sensor arrangement with a continuous test specimen and

Fig. 2 ein Blockschaltbild für die Sensoren und die nachgeschaltete Auswerteeinheit. Fig. 2 is a block diagram for the sensors and the downstream evaluation unit.

In Fig. 1 sind zwei Näherungssensoren 1 und 1′ dargestellt, die sich einander diametral gegenüberstehen. Diese Näherungssensoren können handelsübliche Kapazitiv- oder Induktiv-Näherungssensoren sein. Die Halterung der Sensoren ist verstellbar ausgeführt (nicht dargestellt), so daß die Abtaststellen an unterschiedliche Durchmesser und Höhenlage angepaßt werden können. In Fig. 1, two proximity sensors 1 and 1 'are shown, which are diametrically opposed to each other. These proximity sensors can be commercially available capacitive or inductive proximity sensors. The mounting of the sensors is adjustable (not shown) so that the scanning points can be adapted to different diameters and heights.

Die Prüfkörper A, B und C sind hier auf einer Kreisbahn angeordnet, die einen Teil eines Endlosmagazins repräsentiert. Der Prüfkörper A be findet sich zu dem dargestellten Zeitpunkt mit seinem größten Durch messer zwischen den beiden Näherungssensoren 1 und 1′. Sowohl der Sensor 1, als auch der Sensor 1′ geben ein analoges Signal an die Aus werteeinheit ab, wo diese beiden Signale bearbeitet werden, wie in Fig. 2 anhand eines Blockschaltbildes gezeigt.The test specimens A, B and C are arranged here on a circular path which represents part of an endless magazine. The test specimen A be found at the time shown with its largest diameter between the two proximity sensors 1 and 1 '. Both the sensor 1 and the sensor 1 'emit an analog signal to the evaluation unit, where these two signals are processed, as shown in Fig. 2 using a block diagram.

Die Verarbeitung der Signale geht so vonstatten, daß aus den Analogsig nalen der Sensoren 1 und 1′ ein Additionswert gebildet wird, der den Gesamtabstand zwischen Sensoren und Prüfkörper entspricht. Ein maxi maler Prüfkörperdurchmesser ergibt dann einen minimalen Additions wert, der in einem Verstärker 2 umgewandelt und verstärkt wird. Dieses verstärke Signal wird einem Grenzwertschalter 3 zugeleitet, der mittels einer Justiereinrichtung 4 auf einen vorbestimmten Grenzwert ein gestellt wird.The processing of the signals takes place in such a way that an addition value is formed from the analog signals of sensors 1 and 1 ', which corresponds to the total distance between sensors and test specimen. A maximum test specimen diameter then gives a minimum addition value, which is converted and amplified in an amplifier 2 . This amplified signal is fed to a limit switch 3 , which is set to a predetermined limit value by means of an adjusting device 4 .

Der Grenzwert wird abhängig vom Material des Werkstücks, vom Ver zahnungsmodul und insbesondere vom Durchmesser des unverzahnten Werkstücks mit der Justiereinrichtung 4 eingestellt. Der Additionswert nimmt bei einem ein fahrenden Werkstück proportional zum Gesamt abstand zwischen dem Werkstück und den Näherungssensoren ab. Wenn ein unverzahntes Werkstück durch die Meßanordnung geführt wird, wird aufgrund des großen Werkstückdurchmessers der eingestellte untere Grenzwert erreicht oder unterschritten, so daß der Grenzwertschalter ein Signal I abgibt, das die Weiterleitung des Werkstücks bewirkt.The limit value is set with the adjusting device 4 depending on the material of the workpiece, on the toothing module and in particular on the diameter of the toothless workpiece. For a moving workpiece, the addition value decreases in proportion to the total distance between the workpiece and the proximity sensors. If a toothless workpiece is passed through the measuring arrangement, the set lower limit value is reached or fallen below due to the large workpiece diameter, so that the limit value switch emits a signal I which causes the workpiece to be passed on.

Eine zweite Möglichkeit (nicht dargestellt) besteht darin, den ermittelten Gesamtabstand von einem vorgegebenen festen Wert, der dem Abstand zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Sensoren entspricht, zu subtrahieren, so daß das daraus resultierende Ergebnis dem Durch messer des zwischen den Sensoren befindlichen Prüfkörperteils ent spricht. Entsprechend muß der Grenzwertschalter auf einen oberen Grenzwert eingestellt sein, so daß erst bei Erreichen oder Überschreiten eines maximalen Durchmessers das Signal I zur Weiterleitung des Werk stücks erzeugt wird. A second possibility (not shown) consists of the determined Total distance from a given fixed value, the distance between the two opposite sensors to subtract so that the resulting result is the through ent of the part of the test specimen located between the sensors speaks. Accordingly, the limit switch must be set to an upper one Limit value must be set so that it is only reached or exceeded of a maximum diameter, the signal I to forward the work piece is generated.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen weiteren Grenzwertschalter vor, der bereits auf einen einem verzahnten Werk stück entsprechenden Additionswert anspricht und ein Signal II ausgibt. Dies ermöglicht es zwischen richtigen, aber verzahnten Werkstücken und irrtümlich in den Speicher eingelegten falschen Werkstücken zu unter scheiden.Another embodiment of the invention sees another Limit switch before, which is already on a toothed movement the corresponding addition value responds and outputs a signal II. This enables between correct but toothed workpieces and wrong workpieces placed in the memory by mistake divorce.

Claims

1. Device for automatic detection of the processing state of workpieces when feeding in gear cutting machines, characterized by

- Two proximity sensors for scanning the surface of a workpiece passed between the proximity sensors at a workpiece to be toothed or already toothed, the proximity sensors being arranged diametrically opposite one another and their scanning areas each detecting several teeth of a toothed workpiece, and
- An evaluation device downstream of the proximity sensors with an element for additively linking the output signals of the two proximity sensors and a limit switch for signaling the release of the workpiece when a lower limit value of the addition value corresponding to a toothless workpiece is reached.

2. Device according to claim 1, characterized, that the downstream evaluation unit has a second limit value scarf ter possesses the ent when reaching a toothed workpiece speaking addition value outputs a signal.

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized, that on the evaluation unit an adjusting device for adapting the Device on diameter, gear module and material of the Workpiece is provided.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized, that the proximity sensors are adjustably mounted so that their Ab sensing ranges adapted to different diameters and heights can be.

5. Method for automatically recognizing the processing status of workpieces during feeding in gear cutting machines, characterized, that the workpieces are diametrically opposed between two Arranged proximity sensors are passed, the upper area of the workpiece on each of the proximity sensors scan toothed or already toothed point, the sampling areas are so large that several teeth of a toothed Workpiece are detected simultaneously, output signals close tion sensors that measure the distance between the workpiece surface and the Proximity sensors correspond in a downstream evaluation unit can be linked additively and by means of a limit switch Signal to release the workpiece is issued when the Addition value corresponding to a toothless workpiece lower limit reached.