DE19818070A1 - Vorrichtung zur Erkennung und Überwachung von Werkzeugen - Google Patents

Abstract

Zur vereinfachten Bauweise einer Vorrichtung zur Erkennung und Überwachung von Werkzeugen, insbesondere von Handhabungswerkzeugen in NC-Maschinen oder zur Überwachung des Werkstücktransportes, die durch einen Fluidstrom mit mindestens einem Schaltventil zur Betätigung der Werkzeuge gekoppelt sind, wird vorgeschlagen, daß zwischen dem Schaltventil (2) und dem Werkzeug (9) eine Drossel (3) mit zugeordnetem Durchfluß- oder Druck-Sensor (4, 5, 6, 10) mit dem Fluidstrom gekoppelt ist, insbesondere ein Differenzdruckschalter (4) und/oder ein Druckschalter (5, 6), wobei das Werkzeug (9) zu seiner Erkennung zumindest ein positions- und/oder wegabhängigen Drosselungs- und/oder Entlüftungselement (9.2, 9.3, 9.4) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung und Überwachung von Werkzeugen gemäß den oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruches 1.

Der Drang zur Automatisierung an NC-gesteuerten Maschinen hat dazu geführt, daß Werkzeuge mit Informationsträgern, z. B. Strichcodes oder Chips versehen werden, die der Maschine Informationen zur Art des Werkzeuges und zu dessen genauen Abmessung bzw. die sich daraus ergebenden Korrekturwerte übermitteln. Eine weitere Lösung zur Erkennung der Werkzeuge und genauen Bestimmung ihrer Position und Größe stellt die bereits in verschiedenen Maschinen integrierte Laservermessung der Werkzeuge dar. Eine Großzahl von NC-gesteuerten Werkzeugmaschinen verfügt jedoch über keine der beiden zuvor benannten Werkzeugerkennungssysteme. Bei der Realisierung von Komplettbearbeitung auf NC-Maschinen und der Handhabung von Werkstücken durch die NC-Maschinenspindel und ein darin eingesetztes Handhabungswerkzeug ist andererseits aufgrund der Unfallverhütungsvorschriften (UVV) sicherzustellen, daß mit dem Werkzeug gegriffene Werkstücke, die rotationsunsymmetrisch und damit äußerst unwuchtig sind, nicht in schnelle Rotation versetzt werden dürfen, da durch das Ausgleiten des Werkstückes aus dem Greifwerkzeug Lebensgefahr bestehen würde.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache, preisgünstige und auch nachträglich in die NC-Maschine zu integrierende automatische Vorrichtung zur Werkzeugerkennung, insbesondere für das Handhabungswerkzeug zu schaffen, um auch die korrekte Handhabung von Werkstücken mittels eines derartigen Handhabungswerkzeuges zu überwachen.

Gelöst wird diese Aufgabenstellung mit der in Anspruch 1 beschriebenen Vorrichtung. Die Unteransprüche benennen vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung.

Die Erkennung des Handhabungswerkzeuges und Unterscheidung zu anderen Werkzeugen ist dadurch möglich, daß das zu erkennende Werkzeug über einen mit dem Fluidstrom gekoppelten Sensor in Verbindung mit einer Drossel verfügt, der den Zustrom des Fluids in den Kolbenraum des Kolbens zur Greiferbetätigung in Abhängigkeit von der jeweiligen Kolbenposition erfaßt. Der Fluidzufluß in den Kolbenraum kann dabei sprunghafte, lineare oder beliebig gestaltbare Veränderungen über Zeit und Weg aufweisen. Die Abnahmemenge des Fluids, unmittelbar vor dem Kolbenraum, ist dadurch ebenso veränderlich wie die Kolbengeschwindigkeit. Mit Hilfe der in der Zuführleitung angebrachten Drossel läßt sich insbesondere bei einem kolbenbetätigten Greifwerkzeug, somit aufgrund des speziellen Druckverlaufes die Abnahmemenge bestimmen und damit das jeweilige eingesetzte Werkzeug erkennen.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel verfügt das Handhabungswerkzeug während der ersten Millimeter Kolbenhubbewegung über eine starke Drossel, die dafür sorgt, daß sich in der Zuleitung nach der Drossel im Zustrom Maximaldruck aufbaut. Nach einer vorgegebenen Zeit, die sich aus der Wegstrecke, über die die Drossel im Werkzeug wirkt und über die Drosseleinstellung im Werkzeug selbst ergibt, strömt erheblich mehr Fluid in den Kolbenraum, wodurch nach der Drossel in der Zuführleitung ein Druckabfall entsteht. Durch die Drosselstellung bzw. durch die Stärke der Durchflußquerschnittsreduzierung wird die Höhe des Druckabfalls bestimmt. Alternativ ist die Kennung des Werkzeuges auch durch einen einmaligen Druckabfall möglich, der durch das Auftreffen des Kolbens in Endposition und das damit verbundene Öffnen des Anschlagventiles erzeugt wird. Dieser Druckabfall ergibt sich aufgrund des größeren Abströmquerschnittes am Anschlagventil gegenüber dem Zuströmquerschnitt. Die Höhe des Druckabfalles wird von den Leitungsquerschnitten und Drücken und dem Medium wesentlich bestimmt.

Der bevorzugt verwendete Kolbenfortsatz, der als zusätzliche Führung dient, ist dabei lediglich so lang, daß er in Anschlagposition beim öffnen des Anschlagventiles aus der Führungsbohrung hervortritt und somit seine Wirkung als wegabhängiges Drosselelement, das während des Hubes weniger Druckluft in den Kolben fliessen läßt als in Endposition in den Kolbenraum ein- und durch das Anschlagventil ausströmt. Aufgrund dieses speziellen Druckverlaufes zwischen Drossel in der Zuführleitung und Werkzeug läßt sich mit Hilfe von Druckschaltern oder eines Drucksensors als Sensor mit nachgeschalteter Elektronik bestimmen, ob ein Handhabungswerkzeug oder ein anderes Werkzeug eingewechselt ist.

Nachfolgend werden- mehrere Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen erläutert und beschrieben:

Abb. 1 zeigt eine Ausbildung der Vorrichtung als Funktionssymbolschaubild für den fluidtechnischen Teil und ein Handhabungswerkzeug im Halbschnitt;

Abb. 2 zeigt eine weitere Ausbildung der Vorrichtung als Funktionssymbolschaubild;

Abb. 3 stellt das Zeit-Druckdiagramm eines typischen Werkzeuges in Verbindung mit der Vorrichtung zur Werkzeugdetektion dar;

Abb. 4 stellt das Zeit-Druckdiagramm einer Überwachung des Werkstücktransportes dar, der den Ausfall des Werkstückes detektiert;

Abb. 5 zeigt eine weitere Ausbildung der Vorrichtung als Funktionssymbolschaubild;

Abb. 6 stellt eine mögliche Ausbildung eines Detektionseinsatzes dar.

Eine Druckquelle 1 beliefert die Vorrichtung mit Fluid konstanten Druckes in für den jeweiligen Leitungsquerschnitt ausreichender Menge. Die NC-Steuerung der Werkzeugmaschine betätigt über die programmierten M-Befehle ein Schaltventil 2, damit das Fluid, insbesondere Druckluft einem Werkzeug 9 zufließen oder von diesem abfließen kann. Das Werkzeug 9 weist einen Kolben 9.1 auf, mit dem nicht dargestellte Greiferbacken oder -zangen gespreizt werden können, um ein Werkstück zu greifen. Eine dem Schaltventil 2 nachgeschaltete Drossel 3 kann einstellbar oder auch eine feste Leitung mit geringerem Querschnitt sein. Ein Differenzdruckschalter 4 (als Beispiel eines den Fluidstrom erfassenden Sensors) vergleicht den statischen Druck vor der Drossel 3 und zwischen Drossel 3 und Werkzeug 9 und gibt beim Erreichen der eingestellten Druckdifferenz ein elektrisches Signal oder Fluiddrucksignal an die Maschinensteuerung, um die gewünschten Einschränkungen oder Funktionen zu bewirken. Aus der zeitlichen Differenz von der Druckbeaufschlagung durch das Schaltventil 2 bis zum Ansprechen des Differenzdruckschalters 4 bzw. von dessen Ansprechen überhaupt, ist die Auslösung der zuvor benannten Funktion, z. B. die Begrenzung der Maschinenspindeldrehzahl auf einen Maximalwert oder des Vorschubes abhängig. Die Kennung des Werkzeuges 9 ist hierbei auf die erste Betätigung durch Druckbeaufschlagung nach dem Einwechseln in die Hauptspindel 8 oder eine sonstige Werkzeugaufnahme beschränkt.

Während des Handlingvorganges überwacht der Differenzdruckschalter 4 bei Druckbeaufschlagung des Greifwerkzeugs 9, also während des Werkstücktransportes, ob dieser korrekt erfolgt bzw. wenn die Druckdifferenz während des Transportvorganges abweicht, die Maschine stillsetzt. Mögliche Fehler, die so angezeigt werden, sind die Verwendung eines falschen oder falsch eingestellten Handhabungswerkzeuges, das Ausrutschen oder Ausfallen des Werkstückes aus dem Greifer, wodurch dieser bzw. der Kolben 9.1 in die mit 9b gekennzeichnete Endposition gelangt, oder falsche Greifposition, so daß das Greifwerkzeug nicht zugreifen kann bzw. große Maßtoleranzen, die der Greifer nicht mehr bewältigen kann oder das Festhalten des Werkstückes durch die Spannvorrichtung, obwohl das Werkstück ausgebracht werden soll.

Die Feststellung, ob ein Werkstück mit dem Werkzeug 9 ordnungsgemäß transportiert wird bzw. wurde, ist dadurch gegeben, daß nur dann, wenn kein Werkstück zwischen den Greifern des Handhabungswerkzeuges 9 verbleibt, der Kolben 9.1 in Anschlag- bzw. Endposition 9b fährt und das Anschlagventil 9.3 betätigt und das Betätigungsfluid, inbesondere Druckluft über einen erheblich größeren Querschnitt abfließen läßt als es über die Drossel 3 zufließt, wodurch sich eine Druckabsenkung des Fluidstromes nach der Drossel 3 einstellt. Bei der in Abb. 1 dargestellten Lösung handelt es sich um ein Anschlagventil 9.2, dessen Kugel in Anschlagposition 9b gegen eine Feder aus dem Dichtsitz gedrückt wird. Damit sich der Kolben 9.1 möglichst gleichmäßig und ausreichend langsam bewegt, wird der zur Führung gegen Kippen dienende Kolbenfortsatz 9.2 soviel kleiner als die ihn aufnehmende Bohrung im Gehäuse 9.7 ausgeführt, daß die gewünschte Dämpfung oder Drosselung des Fluidzustromes durch den erzeugten Ringspalt erzielt wird. Der somit als wegabhängiges Drosselungselement dienende Kolbenfortsatz 9.2 ist bei einer möglichen Ausführungsvariante so kurz ausgelegt, daß in der Endposition 9b des Kolbens 9 keine Führung durch den Kolbenfortsatz 9.2 erfolgt und somit auch keine Drosselung des Fluidzustromes mehr gegeben ist.

Sollte die Führung des Kolbens 9.1 auch in der Endposition 9b gegeben sein, ist dies durch Schlitze, Bohrungen, und Aussparungen möglich, die den Außenbereich des Kolbenfortsatzes 9.2 nur teilweise durchdringen, realisiert. Sollte bereits während des Kolbenhubes erkennbar sein, um welches Werkzeug 9 es sich handelt, lassen sich zusätzliche positionsabhängige Drosselungs- oder/und Durchflußstufen integrieren. Ein Ausführungsbeispiel ist, wie in Abb. 1 dargestellt, dadurch realisiert, daß der Kolbenfortsatz 9.2 mit einer Dichtung 9.5 versehen ist und zwischen der Dichtung und dem Kolben- bzw. Arbeitsraum eine Zuflußöffnung mündet, die aufgrund ihres Querschnittes selbst oder durch eine eingebaute Drossel oder durch ein Drosselrückschlagventil mehr oder vorzugsweise weniger Fluid zuströmen läßt als der Ringspalt zwischen Kolbenfortsatz 9.2 und Gehäuse 9.7. Die Position der Dichtung 9.5 bestimmt, über welchen Weg bzw. welche Strecke die eine und/oder die andere Drossel wirkt. In der in Abb. 1 dargestellten Ausführung mit dem Kolben 9.1 in Parkposition 9a, also in der Position, wenn kein Druck des Fluides ansteht, wirkt für wenige mm Hub eine erste Drossel mit Zufluß über die zentrale Axialbohrung im Kolbenfortsatz 9.2 und einer zwischen Dichtung 9.5 und Kolbendichtung eingebrachten Bohrung 9.8 geringen Durchmessers.

Ein im Kolben 9 sitzendes Überdruckventil 9.4 ist von außen, also ohne Demontage einstell- und montierbar. Es schützt vor unzulässig hohen Fluiddrücken und ist hinsichtlich des möglichen Abströmquerschnittes größer ausgelegt als der Zuflußquerschnitt, damit sich bei langfristiger Drucküberlastung kein wesentlich höherer Druck aufbaut als der Öffnungsdruck des Ventiles 9.4. Damit der Einsatz von Werkzeugen, die erhebliche Mengen an Druckluft brauchen, nicht durch zu engen Drosselquerschnitt durch die Drossel 3 gefährdet ist, läßt sich durch die Bohrung 9.8 im Kolben 9.1 eine vorbestimmte Leckage verursachen, die als Grundlast für die Drossel 3 wirkt.

Die in Abb. 2 dargestellte Lösung unterscheidet sich von der in Abb. 1 durch die Darstellung als Symbolschaltbild, in der das Handhabungswerkzeug 9 lediglich mit einem Kreis als Verbraucher dargestellt ist. Die Erkennung des Handhabungswerkzeuges erfolgt durch den anfänglichen Druckanstieg in der Zuführleitung des Fluids zwischen der Drossel 3 und dem Werkzeug 9 aufgrund der größeren Drosselungswirkung des Kolbenfortsatzes 9.2 gegenüber der Drossel 3. Damit verbunden ist das Durchschalten des Fluiddruckes durch den ersten Druckschalter 5, der bei ansteigendem Druck und Erreichen des Schaltdruckniveaus das Fluid an den zweiten Druckschalter 6 weiterleitet, der bei hohem Druck verschlossen bleibt und erst beim Abfallen des Fluiddruckes unter die eingestellte Marke den Fluiddruck an einen PE-Wandler 7 weiterleitet, der dann mit dem Anliegen eines geringen Druckes ein elektrisches Signal an die Maschinensteuerung weiterleitet, um Aktivitäten zu starten oder zu unterbinden. Der erste Druckschalter 5 hat eine größere Schalthysterese als die eingestellte Druckschaltdifferenz zwischen Druckschalter 5 und Druckschalter 6 oder der erste Druckschalter 5 öffnet ein selbsthaltendes Ventil, das den zweiten Druckschalter 6 solange mit der Zuführleitung verbindet, bin kein Fluiddruck mehr ansteht und das Ventil in die Ausgangsposition "sperren" zurückspringt.

Mittels des Druckschalters 5 läßt sich somit während des Handhabens überwachen, ob sich ein Werkstück zwischen den Greifern befindet und der Kolben 9 somit die Endposition 9b nicht erreicht hat. Befindet sich kein Werkstück mehr zwischen den Greifern oder im Handhabungswerkzeug 9, so erreicht der Kolben die Endposition 9b und läßt Fluid über das Anschlagventil 9.3 definiert abströmen, wodurch sich der Druck am Druckschalter 5 z. B. von 6 bar auf 5 bar absenkt und der auf 5,5 bar Schaltdruck eingestellte Schalter 5 ein Störsignal an die Maschinensteuerung weitergibt.

Abb. 5 stellt eine weitere Lösungsmöglichkeit zum Detektieren und Überwachen von Werkzeugen durch das zur Betätigung der Greifbacken o. dgl. zugeführte Fluid vor. Hier sind die Druckschalter oder Durchflußmesser und PE-Wandler durch einen Drucksensor 10 oder einen Durchflußsensor (als Fluidsensor) und eine anschließende Schaltlogik 11 ausgebildet. Die Schaltlogik erlaubt es, eine Vielzahl von Druck- oder Durchflußkennlinien auszuwerten und zu erkennen.

Abb. 3 verdeutlicht einen typischen Druckverlauf während der Werkzeugkennung, also bei einer ersten Druckbeaufschlagung nach dem Werkzeugwechsel, ohne dabei ein Werkstück zu greifen. Der anfängliche steile Druckanstieg zeigt das Befüllen der Zuführleitung. Der anschließende waagrechte Verlauf zur Zeitachse auf höchstem Druckniveau verdeutlicht die geringe Fluidabströmmenge durch die Drossel in den Kolbenraum zur möglichen Zuströmmenge. Nach Erreichen der Kolbenendposition 9b wird durch das Anschlagventil 9.3 ein erheblicher Querschnitt im Verhältnis zum Drosselquerschnitt der Drossel 3 freigegeben, wodurch das Fluid ausströmen kann, was das Absinken des Druckes am Druckaufnehmer 5 verursacht, und zum einen die Werkzeugerkennung ermöglicht und zum anderen das korrekte Werkstückhandling beim Greifen durch Betätigen des Kolbens 9.1 überwacht.

In Abb. 4 ist ein typischer Druckverlauf über die Zeit des Handhabens eines Werkstückes mit einem Handhabungswerkzeug 9 dargestellt. Die Darstellung beginnt mit dem Durchschalten des Schaltventils 2 und den damit verbundenen Druckanstieg sowie dem damit verbundenem Kolbenbewegung bzw. Schließen der Greifer am Handhabungswerkzeug 9. Zum Zeitpunkt t₁ ist das Werkstück eingespannt und kann transportiert werden. Im Verlauf der Handhabung sei angenommen, daß zum Zeitpunkt t₂ das Werkstück ausgefallen ist, worauf sich der Kolben 9.1 sofort bis zur Anschlagposition 9b bewegt hat und Fluid abströmen läßt, was den Druck am Druckschalter 5 oder 4 soweit absinken läßt, daß ein Signal zum Stillsetzen der Maschine ergeht.

Abb. 6 stellt eine Ausführung eines werkzeugunabhängigen Detektionseinsatzes 12 für Werkzeuge zur Erkennung durch ein Fluid dar. Es läßt sich vorzugsweise in den in die Spindel 8 einzuführenden Schaft von Werkzeugen 9 einsetzen und erzeugt für Druck- und Durchflußschalter 4, 5, 6, 10 erkennbare und unverwechselbare Kennlinien. Der Detektionseinsatz 12 wird mittels der Dichtung 16 gegen das Werkzeug oder die Spindel hin abgedichtet. Das Fluid strömt aus Richtung 12a über ähnlich großen Querschnitt zu wie die Bohrung des Drossel- und Schaltkörpers 13. Bei Druckbeaufschlagung strömt das Fluid in die Axialbohrung 13a weiter zu den Bohrungen 13c. Je nach Position des des Drossel- und Schaltkörpers 13 ist ein unterschiedlicher Ausströmspalt A oder B gegeben, wodurch sich unterschiedlicher Druck und Durchfluß in den Bohrungen 13a, 13b und 13c einstellt. Die Drosselbohrung 13b leitet Fluid in den Raum 12b und bewegt den Drossel- und Schaltkörper 13 gegen die Feder 15 in Richtung Deckel 14. Druck und Durchflußmenge des Fluids sowie Geschwindigkeit des Drossel- und Schaltkörpers 13 sind ausführungsspezifisch für jeden Detektionseinsatz und damit einzelnen Werkzeugen 9 zuzuordnen. Einflußgrößen, die durch konstruktive Maßnahmen die Erkennung unterschiedlicher Werkzeuge ermöglichen, sind die Querschnitte der Fluidzuführung und der Bohrungen in den Bauteilen 13 und 14 sowie die Abmessungen und die Kontur der Positionen 12 und 13. Weiteren Einfluß haben die Federstärke und deren Kennlinie sowie der Reibwiderstand der Dichtungen 17 und 18.

Zur Verdeutlichung der Funktionsweise wird die Versorgung des Handhabungswerkzeuges mit 6 bar Druckluft angenommen. Bei Beaufschlagung mit Druckluft zum Schließen des Greifers (z. B. gemäß der DE 195 23 787 A1) nach der Einwechslung dieses Werkzeuges in die Maschinenspindel baut sich zwischen Drossel und Werkzeug aufgrund der geringen Luftabnahmemenge des Werkzeuges in den ersten Millimetern Kolbenhub ein maximaler Druck von 6 bar nach der Drossel auf. Ein erster Druckschalter würde jetzt die Druckluft freigeben, so daß diese an einem 2. Druckschalter anliegt. Nachdem der Kolben 9.1 einige Millimeter Weg zurückgelegt hat, wird das im Kolben in Form des Kolbenfortsatzes 9.2 integrierte Drosselungselement außer Funktion gesetzt, so daß erheblich größere Luftmengen in den Kolbenraum strömen können.

Dadurch fällt der Druck nach der Drossel meßbar, z. B. auf 2,5 bar ab. Der 2. Druckschalter war bei einem Druck über 3 bar geschlossen und leitet erst bei einem Druck unter 3 bar die Druckluft an einen Signalgeber weiter, der dann die Maschine dahingehend beeinflußt, daß die Spindel nur eine Drehzahl von beispielsweise 60 U/Minute realisieren kann. Durch die Integration eines kolbenpositionsabhängigen Drosselungselements 9.2 in den Kolben 9.1 und des Abschaltventils 9.3 läßt dieser bei Erreichung der Endposition 9b, also bei maximalem Kolbenhub, die Druckluft aus dem Kolbenraum abströmen. Der maximal im Kolbenraum anstehende Druck wird durch die Federkraft der den Kolben 9.1 zurückschiebenden Federn bestimmt.

Bei Werkzeugen ohne Durchflußmöglichkeit des anstehenden Fluids würde sich ebenfalls ein maximaler Druckaufbau ergeben, so daß der Fluiddruck am 2. Druckschalter anliegt. Der anstehende Fluiddruck würde dann jedoch nicht vor dem Abschalten des Zuflußventiles absinken können. Werden Zerspanungswerkzeuge eingesetzt, die z. B. mit direkter Kühlschmiermittelzuführung an die Schneide arbeiten, baut sich ein in der Abhängigkeit von der Abnahmemenge des Werkzeugs bestimmter Fluiddruck auf und bleibt bis zum Abschalten des Fluids erhalten. Hier würde also in den meisten Fällen der erste Druckschalter nicht ansprechen. Mit Sicherheit würden jedoch nicht beide Druckschalter ansprechen. Sollten mehrere unterschiedliche Werkzeuge detektiert werden und unterschiedliche Funktionen an der Maschine auslösen, so läßt sich dies durch Erfassung des zeitlichen Druckverlaufs (z. B. wie lange liegt Maximaldruck an) bewerkstelligen. Als weitere Möglichkeit ist die Erzeugung einer speziellen Kennlinie mit mehreren Bergen und Tälern im Druckzeitverlauf gegeben. Sollte der Rücklauf des Kolbens im Werkzeug ohne Einfluß der gegebenen Drosselung des Kolbens erfolgen, so kann dies durch das Einbringen eines Drosselrückschlagventiles realisiert werden.

Mehrfaches Erreichen des maximalen Fluiddrucks ist durch Abdichten des Zustromquerschnittes an mehreren Stellen über den Kolbenhub hinweg möglich. An den Abdichtstellen erfolgt der Zufluß des Fluids nur über die Drossel, während an Stellen ohne Abdichtung das Fluid den Weg außerhalb der Drossel beschreiten kann. Die Gestaltung des Kolbens 9.1 mit wegabhängigem Drosselungselement 9.2, insbesondere in Form des Kolbenfortsatzes kann für Werkzeuge, die nur eine Kennung erhalten sollen und der Kolben keine Arbeit zu verrichten hat, auch einfacher sein.

Die abgenommene Luftmenge muß dabei nicht von einem Kolbenraum aufgenommen werden, sondern kann direkt ins Freie strömen. Verfügt der vorstehend genannte Fortsatz am Kolben über keine eigene Drossel, sondern stellt diese aufgrund des geringen Querschnittunterschiedes zu seiner Führung hin selbst dar, ist die Erkennung des Werkzeuges auch dadurch möglich, daß lediglich zu Beginn des gesamten oder auch des partiellen Arbeitsablaufes ein Spannzyklus mit begrenzter Zeit initiiert wird und der Druck in der Zuführleitung möglichst nahe vor dem Werkzeug während des Hubes höher ist als in der Kolbenendposition am Deckel. Die Größe der Druckdifferenz ist auch hier wesentlich von den Leitungsquerschnitten abhängig. Um eine möglichst gute Reinigungswirkung zu erzielen und eine geringe Zeitspanne für die Reinigung zu benötigen, wird ein möglichst großer Durchgangsquerschnitt angestrebt. Diese Art der Werkzeugkennung birgt zudem den Vorzug, daß ein Druck- bzw. Durchflußschalter oder -sensor 4, 5, 6 bzw. 10 sowohl die Werkzeugkennung als auch die Überwachung eines korrekten Werkstücktransportes durch das Handhabungswerkzeug übernehmen kann.

Die Detektion kann nach jedem Werkzeugwechsel erfolgen. Sollte Zeit eingespart werden, empfiehlt es sich nur dann die Werkzeugkennung zu aktivieren, wenn z. B. das Werkstückmagazin zur Entnahme von Werkstücken durch das Handhabungswerkzeug in die Maschine gefahren und erst damit die Gefahr des Werkstückverlustes gegeben ist. Als weitere Möglichkeit besteht die Detektion aller im Magazin befindlicher Werkzeuge und damit werkzeuggebunden die Einschränkung oder Steuerung spezieller Funktionen. Mit Hilfe der Druckschalter und aufgrund der Fluidparameter, die sich auf den Druck und Durchfluß auswirken, kann auch erkannt werden, ob das gewünschte Fluid ansteht und ob mit dem richtigen Fluiddruck gearbeitet wird. Aufgrund erheblich anderer Viskosität und der unterschiedlichen Kompressibilität von Druckluft zu Kühlschmiermittel läßt sich anhand des Druckunterschiedes bei gleicher Drosselkombination erkennen, welches Medium durch die zentrale Spindelpassage strömt.

Neben der Detektion durch einen speziellen Druck- oder Durchflußmengenverlauf, können Werkzeuge 9 auch aufgrund des druckinduzierten Geschwindigkeitsverlaufes des Kolbens 9.1 Drossel erkannt werden.

Bezugszeichenliste

1

Druckquelle/Fluidquelle

2

Schaltelement

3

Drossel in Zuführleitung

4

Differenzdruckschalter

5

Druckschalter, durchschaltend bei Druckanstieg

6

Druckschalter, durchschaltend bei Druckabfall

7

PE-Wandler

8

Maschinenspindel der Werkzeugmaschine

9

Handhabungswerkzeug

9.1

Kolben

9.2

Kolbenfortsatz

9.3

Anschlagventil

9.4

Überdruckventil

9.5

Dichtung

9.6

Drosselbohrung

9.7

Gehäuse und Führung des Kolbens

9

a Kolben in Ausgangs- oder Parkposition

9

b Kolben in Anschlag- oder Endposition

10

Drucksensor

11

Auswert- und Schaltlogik

12

Detektionseinsatz zur Werkzeugerkennung

13

Drossel- und Schaltkörper

14

Deckel mit Federlager und Entlüftungsbohrung

15

Feder

16

Außendichtung des Drosselkörpers

17

+

18

Drosselkörperdichtungen
A kleiner Dichtspalt
B großer Dichtspalt

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Erkennung und Überwachung von Werkzeugen, insbesondere von Handhabungswerkzeugen in NC-Maschinen oder zur Überwachung des Werkstücktransportes, die durch einen Fluidstrom mit zumindest einem Schaltventil zur Betätigung der Werkzeuge gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schaltventil (2) und dem Werkzeug (9) zumindest eine Drossel (3) mit zugeordnetem Durchfluß- oder Druck-Sensor (4, 5, 6, 10) mit dem Fluidstrom gekoppelt ist, insbesondere ein Differenzdruckschalter (4) und/oder ein Druckschalter (5, 6), wobei das Werkzeug (9) zu seiner Erkennung zumindest ein positions- und/oder wegabhängiges Drosselungs- und/oder Entlüftungselement (9.2, 9.3, 9.4) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdifferenzschalter (4) durch zwei in Reihe geschaltete Druckschaltventile (5, 6) und einem nachgeschalteten PE-Wandler (7) gebildet ist, wobei das erste Druckschaltventil (5) mit Erreichen des oberen Druckschaltpunktes auf das zweite Druckschaltventil (6) weiterleitet, das mit Absinken des Druckes auf einen niedrigeren Wert den Fluidstrom zur Erzeugung eines Signales an den PE-Wandler (7) weiterleitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzdruckschalter (4) und/oder die Druckschalter (5 und 6) durch einen mit einer Auswert- und Schaltlogik (11) verbundenen Drucksensor (10) gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4, 5, 6, 10) durch zumindest ein Durch­ fluß-Meßelement gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (9) einen Kolben (9.1) mit einem Anschlagventil (9.3) aufweist, insbesondere mit einer Drosselbohrung (9.6, 9.7) an einem Ringspalt zwischen Werkzeuggehäuse (9.7) und Kolben (9.1) bzw. dessen Kolbenfortsatz (9.2), wobei dieser einen geringeren Querschnitt als die Drossel (3) aufweist und der Kolbenfortsatz (9.2) kürzer ist als der Kolbenhub.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (9.1) des Werkzeuges (9) eine Bohrung (9.8) zur Verbindung zwischen Kolbenraum und freier Umgebung aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung des Werkzeuges (9) ein in die Werkzeugaufnahme einsetzbarer Detektionseinsatz (12) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenfortsatz (9.2) des Kolbens (9) eine Dichtung (9.5) aufweist, die über einen Teilhub hinweg die Drosselbohrung (9.7) im Kolbenfortsatz (9.2) freigibt.