DE2414956C3 - Vorrichtung zum Unterscheiden der An- und Abwesenheit von Gegenständen - Google Patents

Description

CMe Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Unterscheiden der An- und Abwesenheit von Gegenständen; die Vorrichtung ist insbesondere anwendbar für die Oberwachung von Werkzeugen an Werkzeug-

is maschinen, jedoch gibt es zahlreiche weitere AnwenjJungsinöglichkeiten, vor allem in den verschiedenen Abschnitten von Bearfoeitungs- oder Montagestraßen, an denen die verschiedensten Kontrollfunktionen ähnlicher Art ausgeübt werden müssen.

μ Bei Werkzeugautomaten für Massenfertigungen, z. B. Transfermaschinen oder numerisch gesteuerten Maschinen, ist eine ständige Überwachung des Zustands der Werkzeuge unentbehrlich, denn wegen der hohen Frequenz der aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen kann der Bruch eines einzigen Werkzeugs an einem bestimmten Element, wenn er nicht sofort festgestellt wird, nicht nur die Unbrauchbarkeit einer erheblichen Zahl von Werkstücken zur Folge haben, sondern er kann auch schadenstiftend für die dem defekten

μ Werkzeug nachgeschalteten Werkzeuge wirken.

Die kurze Taktzeit in Verbindung mit der häufig nur schlechten Erkennbarkeit der Werkzeuge sowie das ständige Fließen von Schneidöl während des Bearbeitungsvorgangs machen eine solche Oberwachung durch

visuelle Kontrolle praktisch unmöglich, wenn sie mit einiger Sicherheit erfolgen und das Bedienungspersonal der Maschine nicht gefährdet werden soll. Es ist im übrigen wenig wahrscheinlich, daß der Bedienungsmann, falls er unter solchen Umständen einen Bruch eines Werkzeugs erkannt habet sollte, wirklich genügend Zeit hätte, um die Maschine vor dem Beginn des nächsten Bearbeitungsschrittes anzuhalten. Zu diesem Zweck muß vielmehr eine geeignete Vorrichtung eingesetzt werden.

Es sind folgende Nachweisvorrichtungen zu unterscheiden:

— mechanische Vorrichtungen, die im allgemeinen aus einem verschiebbaren Fühler bestehen, der normalerweise von dem freien Ende des Werkzeugs

so angehalten wird und beim Fehlen des Werkzeugendes irgendein Anhalteorgan der Maschine betätigt;

— pneumatisch arbeitende Vorrichtungen, die die Anwesenheit des freien Werkzeugendes benutzen oder ausnutzen, um eine Druckluftleitung zu

verschließen; bei Nichtanwesenheit dieses Endes kann Druckluft unmittelbar auf eine Vorrichtung einwirken, die die Maschine abstellt oder die Druckluft kann in die Umgebung entweichen, wobei ein Druckabfall auftritt der auf eine Manometerdose

μ einwirkt und auf diese Weise über Zwischenglieder das Anhalten der Maschine veranlaßt; eine solche Vorrichtung ist z. B. der DD-PS 94 752 zu entnehmen;

— optisch arbeitende Vorrichtungen, bei denen das freie Ende des Werkzeugs normalerweise zwischen einer fotoelektrischen Zelle und einer Punktlichtquelle steht; wenn dieses Ende nicht vorhanden ist trifft der Lichtstrom auf die fotoelektrische Zelle, die

flber eine geeignete Vorrichtung das Abschalten der Maschine veranlaßt.

Alle diese Nachweisvorrichtungen haben ein und denselben Nachteil, sie können sehr leicht unwirksam gemacht werden, wenn Fremdkörper auftreten, etwa Metallspäne oder Metallabrieb, der in das Innere der Vorrichtung eindringen kann. Mechanische Vorrichtungen erfordern zudem im allgemeinen verhältnismäßig viel Platz; meist umgeben sie das Werkzeug, wodurch Einstellung unH Auswechseln des Werkzeugs sehr erschwert werden und keine reduzierten Mittenabstände zwischen den Werkzeugspindeln eingehalten werden können. Zum Auswechseln eines Werkzeugs muß die Nachweisvorrichtung abgebaut oder entfernt werden. Die fotoelektrische Zelle ist ein verhältnismäßig kostspieliges und leicht zu beschädigendes Mittel, falls es in einer derartigen Umgebung verwendet wird, und für die pneumatische Anlage kann die Verwendung einer zusätzlichen, verhältnismäßig komplizierten Drucklufteinrichtung erforderlich werden, die auf jeden Fall den Herstellungspreis und den allgemeinen Platzbedarf der Maschine vergrößert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugru.-sde, eine Vorrichtung zum Unterscheiden der An- und Abwesenheit von Gegenständen, insbesondere zur Überwachung von Werkzeugbruch an Werkzeugmaschinen, zu schaffen, die absolut betriebssicher ist

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, die nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß ein hin- und herschwenkbarer Fühler an einem Schlitten angeordnet ist, der durch einen Antrieb zum Auftreffen des Fühlers auf dem nachzuweisenden Gegenstand hin- und wieder zurückbewegbar ist, und daß ein erster mit dem Fühler zusammenwirkender Anschlag auf dem Schlitten und ein zweiter mit dem Fühler zusammenwirkender Anschlag ortsfest in der Bewegungsbahn des Fühlers derart angeordnet sind, daß bei Vorhandensein eines Gegenstands der Fühler aus dem Bereich des ortsfesten Anschlags gekippt wird und der Schlitten seine Hinbewegung vollenden kann, und daß bei Abwesenheit eines Gegenstands der Fühler zwischen dem ortsfesten Anschlag und dem Anschlag auf dem Schlitten blockiert und die Schlittenhinbewegung dadurch vorzeitig beendet wird.

Eine solche, rein mechanisch arbeitende Nachweisvorrichtung bietet absolute Betriebssicherheit und sie läßt beste Zugänglichkeit für Einstellarbeiten am Werkzeug und Werkzeugaustausch. Verkürzte Mittenabstände zwischen den Werkzeugspindeln werden nicht behindert und es ergeben sich keine vergrößerten Ausladungen des Werkzeugs, die zusätzliche oder verstärkte Führungseinrichtungen erfordert hätten.

Die Vorrichtung kann im wesentlichen über und hinter dem Werkzeug angeordnet und dadurch wirkungsvoll gegen herumfliegende Späne und sonstige Metallabfälle geschützt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der fraglichen Vorrichtung, teilweise geschnitten längs der Linie I-I in F i g. 2;

F i g. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß der Linie H-Il in Fig. I, in größerem Maßstab.

Die dargestellte Vorrichtung ist an einem Bauteil M des Maschinenrahmens in einer senkrecht zur Längs- (,5 achse des Werkzeugs t verlaufenden Ebene oberhalb dieses Werkzeugs und hinter der zurückgenommenen Stellung des Werkzeugrrdes angeordnet (vgl. Fig. 2), wozu eine Tragplatte 2 dient, die an einen der Schenkel eines Winkeleisens 3 geschweißt ist. Im Innenwinkel dieses Winkeleisens sind, geschützt gegen herumflitrgende Späne und sonstigen, von der maschinellen Bearbeitung herrührenden Metallabrieb, die Elemente der anschließend zu beschreibenden Nachweisvorrichtung untergebracht. Eine zweite, senkrecht zu der Ebene der Tragplatte 2 an das Winkeleisen geschweißte Tragplatte 4 dient zur Anbringung eines Antriebes in Form eines doppeltwirkenden Druckluftzylinders 5, der eine Kolbenstange auf beiden Kolbenseiten besitzt

Am Ende einer Kolbenstange 6 ist ein Gleitstück bzw. Schlitten 7 angebracht, der während der Hubbewegung des Kolbens von einem Führungsfinger 8 in einer Führungsbahn 9 bewegt wird, die in den oberen Schenkel 10 des V/inkeleisens 3 geschnitten ist In diesen oberen Schenkel 10 des Winkeleisens 3 ist ferner ein Anschlag 11 geschraubt, dessen Wirkhöhe mittels einer Mutter 12 eingestellt werden kann, die den Anschlag 11 in dem Winkeleisen 3 festlegt Der Schlitten 7 trägt einen Zapfen 13, an dem, wie man b F i g. 2 erkennen kann, mittels einer Scheibe 14 und einss Sichenjngsringes 15 ein Fühler auf einem Ring 16 schwenkbar befestigt ist Der Fühler besteht aus einem auf dem Zapfen 13 drehbaren Hauptteil 17, das die Form eines Parallelepipeds hat, dessen obere Seitenfläche zu einer abgeschrägten Ecke 18 und dessen eine Seitenfläche zu einer abgeschrägten Ecke 19 umgeformt ist; die von diesen abgeschrägten Ecken auszuübenden Funktionen werden später beschrieben. An den unseren Abschnitt des Hauptteils 17 des Fühlers ist ein Blechstreifen 20 geschraubt der so geformt ist, daß er mit dem freien Ende des Werkzeugs 1 in dessen zurückgenommener Stellung in noch näher zu beschreibender Weise zusammenwirken kann.

An dem Ende des Zylinders 5, das dem an der Auflagerplatte 4 angebrachten Zylinderende abgewandt ist, ist ein zur Anbringung eines doppeltwirkenden Kontaktgebers 22 dienendes Winkeleisen 21 befestigt. Aus diesem Ende des Druckluftzylinders 5 tritt eine Kolbenstange 23 heraus, an deren freiem Ende eine V01 richtung vorgesehen ist, die mit einer den Kontaktgeber 22 betätigenden Rolle 24 zusammenarbeiten soll. Diese Vorrichtung weist zwei die Endstellungen bezeichnende Anschläge 23 und 26 auf, von denen der eine, 25, auf das Gewindeteil 27 des Endes der Kolbenstange 23 geschraubt und darauf mit der Mutter 28 festgelegt ist, während der andere, 26, mit Hilfe der Muttern 29 und 30 auf einem mit Gewinde versehenen Abschnitt 31 des Anschlags 25 festgelegt ist. Mittels der Schrauben 28-29 und 30 läßt sich somit die Lage der Anschläge 25 und 26 relativ zueinander und gegenüber dem Kolben einstellen. Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Wenn der nachzuweisende Gegenstand bzw. das Werkzeug 1 am End»; eines Bearbeitungsschrittes in die in den Fig. 1 und 2 gezeichnete zurückgenommene Stellung gebracht ist und der Fühler 17-20 sich in der in F i g. 1 mit ausgezogenen Linien bezeichneten, zurückliegenden Stellung befindet, wird der Zylinder 5 beaufschlag·, so daß das untere Ende des Blechstreifens 20 des Fühlers, das von dem Ko'ben in Richtung des Pfeils D bewegt wird, sich gegen das freie Ende des Werkzeugs 1 zu legen sucht. Wenn dieses Werkzeugteil vorhanden ist, wird das untere Ende des Blechstreifens 20 angehalten, wäiifsnd der Schlitten 7, von der Kolbenstange 6 angetrieben, seinen Weg fortsetzt, wodurch die Fühleranordnung um den Zapfen 13 im

Uhrzeigersinn schwenken muß. Infolge dieser Schwenkbewegung legt sich die abgeschrägte Ecke 18 der Oberseite des Hauptteils 17 des Fühlers praktisch parallel zu dem oberen Schenkel 10 des Winkeleisens 3, wie in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet, so daß der Hauptteil 17 an dem Anschlag 11 vorbeilaufen und das Gerät als Ganzes seine Bahn bis zum Ende durchlaufen kann. Am Ende des Kolbenhubes betätigt der Steueranschlag 25 die Rolle des Kontaktgebers 22, wodurch über Zwischenglieder die Umkehrbewegung des Kolbens eingeleitet wird (strichpunktierte Stellung der Rolle 24).

Bei dieser Rückbewegung wird der Fühler, damit er wieder seine Funktion am Zyklusende des folgenden Bearbeitungsschrittes auszuüben vermag, in seine Ausgangsstellung zurückgeführt, sobald kein Kontakt zwischen dem unteren Ende des Blechstreifens 20 und dem freien Ende des Werkzeugs 1 mehr besteht; zum Zurückschwenken dient eine in Fig. 2 gezeichnete Schraubenfeder 32. Die Feder ist auf einem Ansatz 33 des Zapfens 13 in einem Hohlraum 34 in dem Schlitten 7 angeordnet; sie ist mit ihrem einen Ende 35 in einer Ausnehmung 36 des Schlittens 7 aufgenommen und mit dem anderen Ende 37 in einer Ausnehmt ng 38 des Fühlerhauptteils 17.

Für den Fall, daß die Schraubenfeder 32 ausfällt — sei es wegen Federbruchs, wegen eines in das Federgehäuse 34 eingedrungenen beliebigen Fremdkörpers oder wegen eines Fremdkörpers zwischen dem Schlitten 7 und dem Fühlerhauptteil 17 —, dient eine Sicherheitsvorrichtung dazu, den Fühler in seine Ausgangslage, hier also die Vertikallage, zurückzuführen. Diese Vorrichtung arbeitet mit zwei Anschlägen, von denen der eine. 39, mit dem vorderen Schenke! 40 des Winkeleisens 3 starr verbunden ist, während der andere, ein Widerlager 41, fest am Schlitten 7 sitzt. Diese Anschläge sind derart angeordnet, daß am Ende der Kolbenrückbewegung die Berührung zwischen dem Anschlag 39 und der abgeschrägten Ecke 19 des Hauptteils 17, deren Schrägung und Länge auf diese Wirkung abgestimmt sind, ein Gleiten des Anschlags 39 auf der Schrägfläche 19 in dem Sinne zur Folge hat, daß der Fühler um seinen

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wird, und daß die Berührung zwischen der an die Schrägfläche 19 anstoßenden Seitenfläche 42 des Hauptteils 17 und dem Widerlager 41 die Schwenkbewegung unterbricht, wenn der Fühler sich wieder in seiner Ausgangslage, hier also in vertikaler Stellung, befindet. Unter der gemeinsamen Wirkung der Anschläge 39 und 41 wird hier also der Fühler mit Sicherheit während des Bearbeitungsvorgangs in seine Ausgangslage gebracht.

Außerdem betätigt der Steueranschlag 26 am Ende der Rücklaufbewegung des Kolbens die Rolle 24 des Kontaktgebers 22 und stellt sie in die Ausgangslage zurück, wodurch über Zwischenglieder der folgende Bearbeitungszyklus eingeleitet wird, wenn die Prüfung des Werkzeugs positiv ausgefallen ist

Wenn es sich um eine Maschine mit mehreren Werkzeugen handelt, wird diese Einleitung eines neuen Bearbeitungszyklus von den Kontaktgebern aller derartiger Prüfvorrichtungen abhängig gemacht; die Kontaktgeber liegen dann hintereinander in den Auslösekreis für den folgenden Zyklus.

Das Widerlager 41 stellt einen in einer Richtung wirkenden Auflageranschlag des Fühlcrhauptteils 17 au dem Schlitten dar und ist hierfür von Bedeutung, wii noch gezeigt wird.

Wenn wegen eines Bruchs des Werkzeugs oder au einem anderen Grunde kein Ende des Werkzeugs anzutreffen ist und das untere Ende des Blechstreifen

ίο 20 des Fühlers bei der Bewegung des Kolbens ir Richtung des Pfeils D nicht angehalten wird, behält de Fühler unter der Wirkung der Feder 32 seim Ausgangslage, hier die Vertikalstellung, bei. Nun triff das obere Ende der Seitenfläche 43 des Hauptteils 17 au den Anschlag 11, und der Anschlag 41 verhindert die Schwenkung des Fühlers nach hinten, so daß dei Fühlerhauptteil 17 zwischen den Anschlägen 11 und 4 festgehalten wird, wodurch der Weg des Kolben vru-7#»itii? im Voralwinh »n At>m vArltnr liAtnkrlokaniii

Fall unterbrochen wird.

Die Kolbenbewegung wird hier derart unterbrochen daß die Rolle 24 des Kontaktgebers 22 in einet neutralen Zwischenstellung zwischen der strichpunk tiert gezeichneten Stellung bei der Einleitung dei Rückbewegung des Kolbens und der mit ausgezogener Linien gezeichneten Stellung verbleibt, die der Auslö sung für die Rückkehr in die Lage zur Einleitung de! folgerten Bearbeitungszyklus entspricht Aus diesem Grunde wird der folgende Bearbeitungszyklus nicht eingeleitet, und diese Stellung des Kontaktgebers oder der Nachweisvorrichtung selbst kann zur Betätigung einer Signalvorrichtung benutzt werden, die das Auftreten eines Defekts am Werkzeug signalisiert.

Diese Vorrichtung, die zum Nachweis und eventuell zur Lokalisierung eines Werkzeugdefekts dient, kann unter anderem an Bohrmaschinen, Gewindebohrmaschinen, Bohrwerken, Räummaschinen, Abkantmaschinen verwendet werden, die an Einfach- oder Mehrspin delköpfen von Transfermaschinen oder numerisch gesteuerten Maschinen angeordnet sind.

Insbesondere kann man auch mehrere hin und herbewegbare Fühler hintereinander an ein und derselben Kolbenstange anbringen, wobei jeder Fühler seine Anschläge 11 und 39 an ein und demselben Winkeleisen 3 und sein Widerlager 41 an einem gemeinsamen Schlitten 7 angebracht findet; das Winkeleisen 3 und der Schlitten 7 haben passende Länge und sind mit ihren entgegengesetzten Enden an dem Druckluftzylinder 5 so angebracht, daß ihre Mittenabstände kompensiert sind und die Führung des Schlittens 7 gewährleistet ist. Diese Anordnung erlaubt die gleichzeitige Überwachung des Vorhandenseins oder des Zustands mehrerer Werkzeuge mit ein und demselben Betätigungs- und Nachweisorgan, wobei der Bruch oder das NichtVorhandensein eines einzigen Werkzeugs den Lauf der Gesamtanordnung blockiert und damit die logische Aufeinanderfolge der Arbeitszyklen der Maschine verhindert

Die Vorrichtung ist besonders nützlich, wenn sie an Mehrspindelbearbeitungsköpfen von Transfermaschinen angebracht ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Unterscheiden der An- und Abwesenheit von Gegenständen, insbesondere zur Oberwachung von Werlaeugbruch an Werkzeugmaschinen, mit einem hin- und herschwenkbaren Fühler, der bei Vorhandensein eines Gegenstandes auf diesen auftrifft und bei Abwesenheit eines Gegenstandes eine Anzeige auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß der hin- und herschwenkbare Fühler (17-:20) an einem Schlitten (7) angeordnet ist, der durch einen Antrieb (5) zum Auftreffen des Fühlers auf dem nachzuweisenden Gegenstand (1) hin- und wieder zurückbewegbar ist, und daß ein erster mit dem Fühler zusammenwirkender Anschlag (41) auf dem Schlitten und ein zweiter mit dem Fühler zusammenwirkender Anschlag (11) ortsfest in der Bewegungsbahn des Fühlers derart angeordnet sind, daß bei Vorhandensein eines Gegenstands der Fühler aus dem Bereich des ortsfesten Anschlags (M) gekippt wird und der Schlitten seine Hinbewegung vollenden kann, und daß bei Abwesenheit eines Gegenstands der Fühler zwischen dem ortsfesten Anschlag (11) und dem Anschlag (41) auf dem Schlitten blockiert und die Schlittenhinbewegung dadurch vorzeitig beendet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (17-20) von einer Feder (32) gegen den Anschlag (41) auf dem Schlitten gehalten ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dritten mit dem vühler zusammenwirkenden Anschlag (39), ;uf den am Ende der Rückbewegung des Schlitten- (7) der Fühler (17-20) mit einer Schrägfläche (19) auftrifft, um den Fühler in Anlage gegen den ersten Anschlag (41) zurückzukippen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (17-20) zwischen den mit dem ersten und zweiten Anschlag (41 bzw. 11) zusammenwirkenden Flächen (42 bzw.. 43) eine abgeschrägte Ecke (18) aufweist, damit er, wenn er durch den nachzuweisenden Gegenstand (I) gekippt wird, dem ortsfesten bzw. zweiten Anschlag (U) ausweichen kann.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, für die Oberwachung eines den nachzuweisenden Gegenstand bildenden und umlaufenden Werkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer senkrecht zur Drehachse des zu überwachenden Werkzeugs verlaufenden Ebene über und hinter dem Werkzeug angeordnet ist

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (22—31), die sowohl auf die Endstellung des Schlittens (7) bei Vorhandensein eines Gegenstandes (I) als auch auf die Blockierstellung des Schlittens bei Abwesenheit eines Gegenstandes anspricht

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß sie in dem vom nachzuweisenden Werkzeug weggerichteten Innenwinkel enes Winkeleisens (3) angeordnet ist, der die Führung des Schlittens (7) übernimmt und als Halterung für den ortsfesten zweiten und den dritten Anschlag (I I bzw. 39) dient

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden

Ansprüche, zum Nachweis des Vorhandenseins einer Gruppe von mehreren Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fühler (17-20) schwenkbar auf ein und demselben Schlitten (7) angeordnet sind, wobei jedem Fühler genannte Aschläge (41,43,39) zugeordnet sind.