DE19631306A1 - Laser-Lichtschranken-System zur Werkzeug- und Werkstückmessung - Google Patents
Laser-Lichtschranken-System zur Werkzeug- und WerkstückmessungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Laser-Lichtschranken-System in
Trägerversion zum Messen oder Kontrollieren von Werkzeugen
oder Werkstücken nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs
1. Derartige Systeme dienen zum Beispiel zur Einstellung
rotierender Werkzeuge, zur Werkzeugbruchkontrolle, zum Messen
des Flugkreisdurchmessers schnell rotierender Werkzeuge und
zur Längenmessung, insbesondere zur Kompensation der
Wärmeausdehnung der messenden Achse.
Der Begriff Trägerversion im Zusammenhang mit solchen Laser-
Lichtschranken-Systemen bedeutet, daß der Sender und der
Empfänger des Laserstrahls eine anschlußfertige Baueinheit
darstellen, d. h. auf einem gemeinsamen Träger montiert sind.
Eine der praktisch wichtigen Anforderungen an eine solche
Baueinheit geht z. B. dahin, die empfindlichen Sender- und
Empfängerkomponenten gegen das im Bearbeitungsraum einer
Metall bearbeitenden Maschine umherspritzende Kühlmittel und
andere Umgebungseinflüsse zu schützen, jedoch dem Laserstrahl
eine unbehinderte Aus- und Eintrittsöffnung zu schaffen. Dies
geschieht bei den bekannten Systemen mit Hilfe von Sperrluft
und durch mechanische Öffnungsverschlüsse.
Je nach der Anwendung der Laser-Lichtschranke im einzelnen
wirkt das Signal, welches beim Unterbrechen des Laserstrahls
entsteht, unmittelbar auf die NC-Steuerung der Maschine in
dem Sinne, daß der Vorschub gestoppt wird, sobald das
Werkzeug den Strahl unterbricht. Hier sind Sicherheitsaspekte
tangiert. Laser-Lichtschranken-Systeme der betrachteten Art
sind Zusatzeinrichtungen zu Maschinen der verschiedensten
Hersteller und Bauarten. Fehler bei der Adaptierung an die
maschineneigene Steuerung, Fehler am Laser-
Lichtschrankensystem selbst, an der Signalverarbeitung (durch
Computer) oder durch Fehlprogrammierung sind daher nicht
auszuschließen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit des
Maschinenbetriebes bei der Verwendung von Laser-
Lichtschranken-Systemen zu erhöhen und Schäden am Werkzeug an
der Maschine und an den Laser-Komponenten zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine zusätzliche,
von der Programmierung unabhängige Sicherungsvorrichtung
gelöst, die in einem bestimmten Sicherheitsabstand vor dem
Träger des Laser-Lichtschranken-Systems anspricht, wenn sich
das Werkzeug in Kollisionsrichtung auf diesen Träger zubewegt
oder umgekehrt.
Der Einbau eines Laser-Lichtschranken-Systems in eine
Maschine bzw. ein Maschinenzentrum schafft grundsätzlich ein
Kollisionsrisiko, welches durch die vorgeschlagene elektro
mechanische Sicherung gemindert wird. Am wichtigsten sind die
Fälle, in denen bei einer Fehlprogrammierung der Maschine
eine Kollision sozusagen vorprogrammiert ist. Hier schafft
die Erfindung wirksam Abhilfe.
Eine bevorzugte konstruktive Ausführungsform betrifft ein
Traggehäuse des Laser-Lichtschranken-Systems, das aus einem
länglichen Basisgehäuse und zwei in einem gegenseitigen
Längsabstand von dem Basisgehäuse quer abstehenden
Blockgehäusen besteht, von denen eines einen Sender und eines
einen Empfänger enthält, wobei sich der Laserstrahl in einem
Abstand von und etwa parallel zu dem Basisgehäuse erstreckt.
Es wird vorgeschlagen, daß an dem Traggehäuse wenigstens ein
Anschlagelement angeordnet ist, das mittels einer
Rastanordnung derart in einer bestimmten Position gehalten
wird, daß es bei Kollision mit einem bewegten Werkzeug oder
Werkstück ausschnappt, und daß dadurch ein elektrischer
Schalter betätigt wird, der durch Einflußnahme auf die NOT-
AUS-Einrichtung der Maschine diese stillsetzt.
Das Anschlagelement kann ein an wenigstens einem Ende
eingerasteter Stab sein, der sich zwischen dem Laserstrahl
und dem Basisgehäuse von einem Blockgehäuse zum anderen
erstreckt. Alternativ oder zusätzlich kann das
Anschlagelement aber auch als flächiger, bestimmte Partien
des Traggehäuses abdeckender Schild ausgebildet und an mehr
als zwei, z. B. drei Punkten eingerastet sein.
Zweckmäßigerweise hat das Anschlagelement Rastvertiefungen,
in welche mindestens ein am Traggehäuse in seiner
Längsrichtung verschiebbar gelagerter Stift unter Federkraft
eingreift, wobei der Stift einen Teil einer Kontaktanordnung
bildet, deren Stromkreis in der Raststellung geschlossen und
in der entrasteten Stellung geöffnet ist. Natürlich können
die Rastvertiefungen und -vorsprünge auch an den jeweils
entgegengesetzten Teilen eingeordnet sein. Die
Kontakteinrichtung sollte aber im Traggehäuse integriert
sein, so daß die zugehörigen Anschlußadern über das ohnehin
vorhandene Anschlußkabel geführt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnung erläutert.
Im einzelnen zeigt
Fig. 1 die Seitenansicht eines Laser-Lichtschranken-
Systems in Trägerversion,
Fig. 2 die Draufsicht des Trägers nach Fig. 1 und
Fig. 3 einen schematischen Vertikalschnitt III-III
der Rastvorrichtungen eines Anschlagstabes
in größerem Maßstab.
Der Träger nach den Fig. 1 und 2 umfaßt im wesentlichen
eine als Basisgehäuse 1 bezeichnete längliche Partie, die mit
zwei Schrauben an einer Maschine 2 angeschraubt ist. Von dem
Basisgehäuse stehen zwei Blockgehäuse 3 und 4 rechtwinklig
ab. Das eine enthält einen Laserstrahl-Sender und das andere
den zugehörigen Laserstrahl-Empfänger. Der Laserstrahl selbst
ist durch eine gestrichelte Linie 5 angedeutet. Das linke
Blockgehäuse 3 weist einen Steckverbinder 6 für ein
mehradriges Anschlußkabel sowie einen Druckluftanschluß 7
auf. Beide sind durch den nach links weisenden Vorsprung des
Blockgehäuses 3 nach oben abgedeckt.
Das dargestellte Laser-Lichtschranken-System dient u. a. zur
Längeneinstellung des in Fig. 1 strichpunktiert angedeuteten
Planfräskopfes 8. Er wird in Achsrichtung nach unten
gefahren, bis er den Laserstrahl 5 unterbricht. Bei einer
Fehlprogrammierung der fahrenden Achse des Systems würde
dieses Werkzeug seinen Weg fortsetzen und mit dem
Basisgehäuse 1 kollidieren.
Um dies zu vermeiden, ist zwischen den beiden Blockgehäusen 3
und 4 ein Anschlagstab 9 eingespannt, der gegebenenfalls bei
Berührung mit dem Planfräskopf 8 aus seinen Rasten gedrückt
wird. Dabei öffnet sich ein elektrischer Kontakt, der in die
NOT-AUS-Kette der Maschine eingeschaltet ist und diese somit
sofort stillsetzt.
Fig. 3 zeigt im einzelnen beispielhaft, welche Anordnungen
dazu getroffen sind. Auf der linken Seite der Figur ist ein
Stift 10 dargestellt, der in die Wandung des Blockgehäuses 3
senkrecht zu dessen Oberfläche fest eingesetzt ist. Ein Stift
11 auf der rechten Seite ist dagegen verschiebbar im
Blockgehäuse 4 gelagert und steht unter der Wirkung einer
Feder 12, die ihn aus dem Gehäuse herausdrückt. Dieser Stift
11 ist jedoch über die Feder hinaus nach hinten verlängert
und greift dort zwischen zwei isoliert angeordnete
Kontaktfedern 13 und 14. Dadurch sind diese beiden
Kontaktfedern elektrisch verbunden. Beide Stifte 10 und 11
sind an ihrem vorderen Ende kugelförmig gerundet und greifen
in kegelige Ansenkungen an den Stirnseiten des
Anschlagstabes 9. Wird dieser Anschlagstab 9 an einem oder
beiden Enden aus der Verrastung herausgedrückt, so hat das
zur Folge, daß der rechte Stift 11 sich aus den Kontaktfedern
13 und 14 zurückzieht, der so gebildete Schalter also öffnet
und die Werkzeugmaschine stillsetzt, bevor ein Schaden
entsteht.
Wird anstelle des Anschlagstabes 9 ein eher flächiges
Anschlagelement gewählt, so empfiehlt es sich, dieses an
wenigstens drei Raststellen festzuhalten, von denen mehr als
eine elektrisch wirksam, d. h. mit einem Schalter
ausgestattet ist. Solche flächigen Anschlagelemente können
auch an den Seitenflächen des Trägers oder über sonstigen
gefährdeten Flächen angeordnet werden.
Claims (5)
1. Laser-Lichtschranken-System in Trägerversion zum Messen
oder Kontrollieren von Werkzeugen oder Werkstücken, dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Sicherungsvorrichtung
vorgesehen ist, die in einem bestimmten Sicherheitsabstand
vor dem Träger (1, 2, 3) des Laser-Lichtschranken-Systems
anspricht und das Werkzeug (8) bzw. Werkstück zum Stillstand
bringt, wenn sich dieses in Kollisionsrichtung auf den Träger
zubewegt.
2. Laser-Lichtschranken-System in Trägerversion zum
Vermessen oder Kontrollieren von Werkzeugen oder Werkstücken
bei Maschinen, mit einem an dem Maschinengestell
befestigbaren Traggehäuse, bestehend aus einem länglichen
Basisgehäuse und zwei in einem gegenseitigen Längsabstand von
dem Basisgehäuse quer abstehenden Blockgehäusen, von denen
eines einen Sender und eines einen Empfänger enthält, wobei
sich der Laserstrahl in einem Abstand von und etwa parallel
zu dem Basisgehäuse erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß an
dem Traggehäuse wenigstens ein Anschlagelement (9) angeordnet
ist, das mittels einer Rastanordnung (10, 11) derart in einer
bestimmten Position gehalten wird, daß es bei Kollision mit
einem bewegten Werkzeug (8) oder Werkstück ausschnappt, und
daß dadurch ein elektrischer Schalter (14, 15) betätigt wird,
der durch Einflußnahme auf die NOT-AUS-Einrichtung der
Maschine diese stillsetzt.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anschlagelement ein an wenigstens einem Ende eingerasteter
Stab (9) ist, der sich zwischen dem Laserstrahl (5) und dem
Basisgehäuse (1) von einem Blockgehäuse (3) zum anderen (4)
erstreckt.
4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anschlagelement als flächiger, bestimmte Partien des
Traggehäuses abdeckender Schild ausgebildet und an drei
Punkten eingerastet ist.
5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anschlagelement (9) Rastvertiefungen aufweist, in welche ein
feststehender Stift (10) und ein am Traggehäuse (4) in seiner
Längsrichtung verschiebbar gelagerter Stift (11) unter
Federkraft (12) eingreift, wobei der Stift (11) einen Teil
einer Kontaktanordnung (13, 14) bildet, deren Stromkreis in
der Raststellung geschlossen und in der entrasteten Stellung
des Anschlagelements geöffnet ist.
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