DE3003431C2 - Vorrichtung zum Überwachen von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen gem. dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-Zeitschrift »automatik« März 1971, Seite 86, Ziff. 3.1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung, die z. B. zur Überwachung von Bohrern an Bohrmaschinen auf Bruch oder zu starken Verschleiß verwendet wird, weist eine Tastnadel auf, die starr radial von einer Welle absteht. Die WeMf wird pneumatisch oder elektromagnetisch angetrieben, wodurch die Tastnadel gegen das zu überwachende Werkzeug geschwenkt wird. An die elektrisch isolierte Tastnadel wird eine Gleichspannung

J5 angelegt. Schlägt die Tastnadel an das metallische Werkzeug an, so bricht diese Spannung zusammen und der Spannungsabfall kann als Signal für das Vorhandensein eines funktionsfähigen Werkzeugs, d. h. als »Gut«-Signal verwendet werden. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, daß diese Vorrichtung sich nur zum Abtasten elektrisch leitender Werkzeuge oder Werkstücke eignet, die zudem an Masse-Potential gelegt werden können. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß für die Erzeugung des Signals ein elektrischer Kontakt zwischen der Tastnadel und dem Werkzeug entstehen muß. Ein Verschmutzen, wie es durch Kühlmittel oder Spänefall leicht auftritt, kann den elektrischen Kontakt beeinträchtigen oder verhindern, so daß die Vorrichtung funktionsfähig wird.

Bei einer weiteren in der angegebenen Literaturstelle beschriebenen Ausführungsform ist ein Mikroschalter vorgesehen, der durch die Tastnadel betätigt wird, wenn d'ese über die Soll-Position des zu überwachenden Werkzeuges hinausschwenkt. Durch die Betätigung des Mikroschalters wird ein »Stör«-Signal erzeugt, durch welches z. B. der zu überwachende Arbeits- oder Produktionsablauf unterbrochen wird. Diese Vorrichtung eignet sich auch zum Abtasten von Werkzeugen oder Werkstücken, die elektrisch nicht leiten oder elektrisch isoliert angeordnet sind. Auch bei dieser Vorrichtung besteht jedoch die Gefahr, daß durch anfallenden Schmutz, wie Kühlwasser und Späne der Mikroschalter in seiner Funktion beeinträchtigt wird und die Vorrichtung unzuverlässig arbeitet.

Aus der DD-PS 45 898 ist weiter eine Vorrichtung bekannt, bei welcher das zu überwachende Werkzeug durch eine an einem radialen Arm der Welle angebrachte Blattfeder abgetastet wird. Die Blattfeder

einerseits und der starre Arm andererseits tragen Kontakte eines Schalters, der gegen die Federkraft der Blattfeder geschlossen bzw. geöffnet wird, wenn diese an dem zu überwachenden Werkzeug anschlägt. Auch hierbei besteht die Gefahr, daß die Funktion der Vorrichtung durch Verschmutzen der Kontakte gestört wird.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß der elektromagnetische oder pneumatische Amrieb der die Tastnadel tragenden Welle große Abmessungen und ein großes Gewicht aufweist. Diese großen Abmessungen sind vor allem auch dadurch bedingt, daß ein hohes Drehmoment erforderlich ist, um die insbesondere gegen anfallendes Kühlmittel abgedichtete Welle anzutreiben. Dieses hohe Drehmoment führt andererseits zu einer hohen Winkelbeschleunigung der Tastnadel, so daß diese mit großer Wucht gegen das abzutastende Werkzeug schlägt. Empfindliche Werkzeuge, wie z. B. dünner Bohrer können daher durch die Abtastnadel abgeschlagen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Überwachen von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen zu schaffen, die geringe Abmessungen und ein geringes Gewicht aufweist, die gegen im Bereich der Tastnadel anfallend" Verschmutzung unempfindlich ist und bei der die Tastnaoel mit geringer Wucht bei der Abtastung aufprallt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentan-Spruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Verwendung eines Gleichstrommotors anstelle eines Drehmagneten oder eines pneumatischen Zylinders für den Antrieb der Tastnadel verringert die Abmessungen und das Gewicht der Vorrichtung beträchtlich.

Die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors und damit die Schwenkgeschwindigkeit der Tastnadel können in einfacher Weise durch Steuerung der Stromspeisung verändert und eingestellt werden. Dadurch ist eine Einstellung der Empfindlichkeit bzw. der Aufprallwucht der Tastnadel auf das zu überwachende Werkzeug oder Werkstück möglich. Es können deshalb auch empfindliche Gegenstände wie z. B. sehr dünne Bohrer abgetastet werden, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung besteht.

Trifft die Tastnadel auf das zu überwachende Werkzeug auf, so wird eine weitere Schwenkbewegung der Tastnadel verhindert und die Drehbewegung der Welle unterbrochen. Durch diese Unterbrechung der Drehbewegung der Welle wird ein Signal erzeugt, das als »Gut«-Meldung verwendet wird, d. h. daß beispielsweise ein funktionsfähiges Werkzeug oder ein zu bearbeitendes Werkstück vorhanden ist und der nachfolgende Arbeitsschritt ausgelöst werden kann.

Falls das zu überwachende Werkzeug beschädigt ist oder fehlt oder kein zu bearbeitendes Werkstück vorhanden ist. schwenkt die Tastnadel weiter und schlägt an einen den maximalen Schwenkwinkel der Tastnadel festlegenden Anschlag an. Auch dadurch wird die Drehbewegung der Welle unterbrochen. Es wird ebenfalls ein Signal erzeugt, das als »Stör«-Meldung verwendet wird und be'spielsweise den Fertigungsvorgang unterbricht.

Durch den mit der Welle gekuppelten Winkelgeber wird die Winkelstellung festgestellt, bei welcher die Welle zum Stillstand kommt. Durch Vergleich mit den vorgegebenen Winkelwerten kann in einfacher Weise unterschieden werden, ob dies der Winkelstellung des zu überwachenden Werkzeugs oder dem durch den Anschlag festgelegten maximalen Schwenkwinke! entspricht. Dementsprechend wird bei Stillstand der Welle die »Gut«-Meldung oder die »Stör«-Meldung ausgelöst.

Das durch den Stillstand der Welle erzeugte Signal wird außerdem dazu verwendet, den antreibenden Gleichstrommotor umzupolen, so daß sich dessen Drehrichtung umkehrt Die Tastnadel wird dadurch für den nächsten Abtastzyklus wieder in ihrer Ausgangsstellung zurückgeführt Auch diese Ausgangsstellung wird durch einen Anschlag festgelegt. In der Ausgangsstellung wird durch diesen Anschlag die Tastnadel und damit die Welle wiederum angehalten, so daß in entsprechender Weise ein Signal erzeugt wird. Dieses Signal setzt den Gleichstrommotor still, kehrt seine Polung um, se daß die Vorrichtung für den nächsten Abtastzyklus bereit ist, der durch ein .mitsprechendes Startsignal ausgelöst wird.

Die an sich bekannten Anschläge zum Festlegen der Ausgangsstellung und der maximalen Schwenkstellung können verstellbar sein, um den Schwenkwinkelbereich der Tastna-iel dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.

Die Erzeugung des Abtastsignals durch die Unterbrechung der Drehbewegung der Welle macht einen elektrischen Kontakt zwischen Tastnade! und abzutastendem Gegenstand unnötig. Die Vorrichtung eignet sich daher zum Überwachen beliebiger Gegenstände, ohne daß irgendwelche Beschränkungen im Hinblick auf das Material des abzutastenden Gegenstandes und der Tastnadel bestehen. Die Vorrichtung kann daher beispielsweise auch zum Abtasten von elektrisch nicht leitenden Gegenständen z. B. von Kunststoffgegenständen oder von elektrisch isoliert angeordneten Gegenständen die somit keinen Massekontakt geben, verwendet werden. Beispielsweise können Gegenstände überwacht werden, die in einer automatischen Fertigungs-, Transport- oder Verpackungsanlage transportiert werden, selbst wenn diese Gegenstände aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen und/oder sich auf einer elektrisch isolierenden Fördereinrichtung befinden. Die Verwendung der Unterbrechung der Drehbewegung der Welle zur Erzeugung des Signals macht die Vorrichtung frei von Störungen, die durch schlechten elektrischen Kontakt infolge von Verschmutzung verursacht werden können.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Gleichstrommotor über ein Getriebe zwangsläufig mit der die Tastennadel tragenden Welle gekuppelt. Kommt die Tast/adel bei der Schwenkbewegung mit dem zu prüfenden Gegenstand in Berührung, so werden die Tastnadeln und damit der Gleichstrommotor angehalten. Das durch den Stillstand der Welle erzeugte Signal polt den Gleichstrommotor um, so daß die Tastnadel wieder in die Ausgangsstellung zurückgeschwenkt wird.

In einer anderen Ausführungsform ist der Gleichstrommotor über eine permanentrnagnetische Kupplung mit der die Tastnadel tragenden Welle gekuppelt. Die Welle und damit die Tastnadel werden von dem Gleichstrommotor, ggf. über ein nachgeschaltetes Getriebe, mittels der nermanentmagnetischen Kupplung mitgenommen. Solange die Tastnadel nicht auf ein Hindernis trifft, bleibt die permanentmagnetische Kupplung im Synchronismus. Trifft die Abtastnadel auf

das zu überwachende Werkzeug oder einen dun Schwenkwinkel begrenzenden Anschlag, so werden die Taslnadel, die Welle und die mit dieser verbundene Kupplungshälfle festgehalten, während die mit dem Gleichstrommotor verbundene Kupplungshälfte sich > weiter dreht.

Bei dieser Ausfiihrungsform ist eine Umpolung des Gleichstrommotors und damit eine Umkehrung seiner Drehrichtung nicht erforderlich. Wat sich nämlich die mit dem Gleichstrommotor verbundene Kupplungsteil· in te um mehr als die halbe Winkelteilung der Magnetpolanordnung der Kupplung gegenüber der mit der Tastnadc! verbundenen, durch das zu überwachende Werkzeug festgehaltenen Kupplungshälfte weitergedreht, so dreht sich diese mit der Tastnadel verbundene ι. Kupplungshälfie im entgegengesetzten Drehsinn /π rück, so daß die Kupplung wieder in Synchronismus kommt. Dabei sind die Kupplungshälften nun gegenüber

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Winkelabstand der Magnetpolanordnung der Kupplung entsprechenden Winkel gegeneinander verdreht. Die Tastnadel springt dabei in ihre Ausgangsstellung zurück. Der Gleichstrommotor wird nach dem Auftreffen der Tastnadel auf das Hindernis mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung stillgesetzt, die sicherstellt, daß .'■'> die Tastnadel in ihre Ausgangsstellung zurückgesprungen ist.

Falls die Störmeldung durch den Winkelgeber ausgelöst wird, sobald der Schwenkwinkel der Tastnadel einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, ist in ein den maximalen Schwenkwinkel begrenzender Anschlag und ein Umpolen der Drehrichtung des Gleichstrommotors bzw. ein Zurückspringen der permanentmagnetischen Kupplung nicht notwendig. Die Tastnadel kann auch nach einer vollen Umdrehung ü der Welle in ihre Ausgangsstellung für den nächsten Abtastzyklus gelangen. Da in diesem Fall ein freies Schwenken der Tastnadel um 360° notwendig ist. ist eine solche Ausführungsform jedoch mit einem für die Praxis kaum brauchbaren Fiatzbedarf verbunden. 4«

Die Ausführungsform mit permanentmagnetischer Kupplung ist aufwendiger als die Ausführungsform. bei welcher die Welle überein Getriebe zwangläufig mit dem Gleichstrommotor gekuppelt ist. Ein weiterer Vorteil der zwangläufigen Kupplung besteht darin, daß 4ϊ der Schwenkbereich der Tastnadel variiert werden kann, während bei der Ausführungsform mit permanentmagnetischer Kupplung der maximale Schwenkwinkel durch den Winkelabstand der Mangetpole der Kupplung beschränkt ist.

Der verwendete Winkelgeber kann ein analoger Winkelgeber, insbesondere ein auf der Welle sitzendes Drehpotentiometer sein. Die Spannung des analogen Winkelgebers wird einem Spannungsdiskriminator zugeführt. Trifft die Tastnadei auf das zu überwachende Werkzeug, so hat die Spannung des analogen Winkelgebers den durch den Spannungsdiskriminator festgelegten, dem maximalen Schwenkwinkel entsprechenden Wert noch nicht erreicht und es erfolgt die »Gutw-Meldung. Erreicht die Spannung des Winkelgebers jedoch den dem vollen Schwenkwinkel entsprechenden Wert ohne daß die Tastnadel auf ein Hindernis trifft, so erfolgt die »Stör«-Meldung.

Ein Drehpotentiometer als Winkelgeber hat den Vorteil einer kontinuierlichen Verstellbarkeit des Schwenkwinkelbereichs. Es weist jedoch den Nachteil auf, daß es einem Verschleiß unterworfen ist In einer anderen Ausführungsform wird ein digitaler Winkelgeber verwendet, vorzugsweise ein berührungsloser .Schrittwinkelgeber, wie z. B. ein opto-elektrisch abgetasteter Schritt« inkelgeber. Die Impulse des digitalen Winkelgebers werden einem Zähler zugeführt. Hut beim Auf! reffen der Tastnadel auf ein Hindernis der Zahlerstand den dem gesamten Schwenkwinkel entsprechenden Stand noch nicht erreichi. so erfolgt die »Gut«-Meldung. Erreicht dagegen der Zähler den dem vollen Schwenkwinkel entsprechenden Zählerstand, ohne daß die Tastnadel auf ein Hindernis trifft, so erfolgt die .>Stör«-Meldiing

Der berührun^l'ise digitale Winkelgeber ist keinem Verschleiß unterworfen. Hr läßt jedoch nur eine schrittweise Änderung des Schwenkwinkelbereichs zu. Dieser Nachteil fällt jedoch im allgemeinen nicht ins r.ewirht Der digitale .Schrillwinkelgeber muß nur eine Unterteilung in einige wenige Winkclschrittc aufweisen, sofern er nur zu einer qualitativen Unterscheidung /wische" d"'.v, Aiii'.reifer! der Tisin-id*¹! ?^Mf ^2^c ·"' überwachende Werkzeug und dem Schwenken der Tastnadei bis zum maximalen Schwenkwinkel herangezogen wird.

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß bei Verwendung eines Winkelgebers ein den maximalen Schwenkwinkel der Tastnadel begrenzender mechanischer Anschlag nicht notwendig ist. Das die »Stör«-Meldung auslösende Signal kann anstatt durch das Auftreffen der Tastnadei auf der; \nschlag auch dadurch ausgelöst werden, daß der Zählerstand bei einem digitalen Winkelgeber bzw. die Spannung bei einem analogen Winkelgeber den dem vollen Schwenkwin'rel entsprechenden Wert erreicht.

Die Unterbrechung der Drehbewegung der Welle kann dadurch festgestellt werden, daß die Stromaufnahme des Gleichstrommotors sprunghaft ansteigt. Bei zwangläufiger Kupplung der Welle mit dem Gleichstrommotor erfolgt dieser Anstieg der Stromaufnahme durch das Festhalten des Gleichstrommotors. Bei permanentmagnetischer Kupplung der Welle mit dem Gleichstrommotor erfolgt der sprunghafte Anstieg der Stromabnahme sobaiu uie pennanenimagneiische Kupplung aus dem Synchronismus gerät. Der sprunghafte Stromanstieg kann unmittelbar in das den Stillstand der Welle anzeigende Signal umgewandelt werden.

Ist der mit der Welle gekuppelte Winkelgeber ein digitaler Schrittwinkelgeber, so kann auch mit dessen Hilfe die Unterbrechung der Drehbewegung der Welle festgestellt werden. Bei unbehinderter Schwenkbewegung der Nadel erzeugt dieser Schrittwinkelgeber eine Folge von Impulsen konstanter Länge und Frequenz. Wird die Drehbewegung der Welle unterbrochen, weil die Tastnadel auf ein Hindernis auftrifft, so geht die Impulsfrequenz sprunghaft auf Null zurück bzw. die Impulslänge vergrößert sich sprunghaft Auf diese Weise kann die Änderung der Impulsfrequenz bzw. Impulslänge der vom Schrittwinkelgeber abgegebenen Impulsfolge dazu verwendet werden, das den Stillstand der Welle anzeigende Signal zu erzeugen.

Eine besonders vorteilhafte und in der Anwendung flexible Ausführungsform ergibt sich, wenn ein digitaler, vorzugsweise opto-elektrischer Schrittwinkelgeber mit der die Tastnadel tragenden Welle gekuppelt ist und dessen Impulse einem Mikrocomputer zugeführt werden. Der Mikrocomputer zählt einerseits die von dem Schrittwinkelgeber kommenden Impulse und stellt auf diese Weise jeweils die momentane Winkelstellung der Tastnadel fest Weiter überwacht der Mikrocomputer die Frequenz und die Länge der vom Schrittwinkelge-

ber kommenden Impulse, so daß das Auftreffen der Tastnadel auf ein Hindernis festgestellt wird.

Wird das Auftreffen auf ein Hindernis durch Änderung der Impnlsfrequenz bzw. Impulslänge festgestellt, so vergleicht der Mikrocomputer die durch die Impulszählung ermittelte momentane Winkelstellung mit einer gespeicherten .Sollwinkelstellung, die der Position des zu überwachenden Werkzeugs entspricht. Stimmt die momentane Winkelstellung, innerhalb in dem Mikrocomputer vorprogrammiert gespeicherter Toleranzen, mit dieser Soll-Winkclstellung uberein, so erzeugt der Mikrocomputer die Gut-Meldung und löst gegebenenfalls die Umkehr tier Bestromung des Gleichstrommotors aus. Ist die Soll-Winkelstellung des zu überwachenden Werkzeugs beim Auftreffen der Tastnadel auf ein Hindernis jedoch noch nicht erreicht, so löst der Mikrocomputer die Stor-Mcldung und ebenfalls die Umkehr der Hestromung des Gleichstrommotors nus. Überschreitet die ■ 'im Mikrocomputer durch die Inipulszählung ermittelte momentane Winkelstellung der Tastnadel die im Mikrocomputer gespeicherte Soll-Winkelstellung, so wird ebenfalls die Stör-Meldung ausgelöst und die Bestromung des Gleichstrommotors umgekehrt.

Die wesentlichen Vorteile dieser Ausführungsform bestehen darin, daß der von der Tastnadel zu überstreichende Abtastwinkel und die Soll-Winkelstellung des abzutastenden Gegenstandes in bezug auf die Nullstellung der Tastnadel durch Programmierung des Mikrocomputers beliebig vorgegeben werden können. Ebensr kann die Genauigkeit der Kontrolle bei der Abtastung durch die Programmierung der zulassigen Toleranzabweichungen von der Soll-Winkelstellung frei variiert werden. F.s ist dementsprechend auch eine hohe Präzision der Abtastung möglich, sofern nur der Schrittwinkelgeber eine ausreichend feine Winkelschritteilung aufweist.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform wird die Soll-Winkelstellung des abzutastenden Gegenstangeringer Wucht, so daß auch feine und empfindliche Gegenstände wie z. B. dünne Bohrer ohne Beschädigung abgetastet werden können. Die hohe Schwenkgeschwindigkeit am Anfang der Abtastbewegung verringert die Gesamtdauer des Abtastzyklus und ermöglicht hohe Abtastraten.

Schließlich kann mit Hilfe des Mikrocomputers die Drehrichtung der Tastnadel frei gewählt werden, so daß die Vorrichtung ohne Änderungen im Aufbau den jeweiligen Anbauverhältnissen angepaßt werden kann.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform mit zwangläufiger Kupplung und digitalem Winkelgeber;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit zwangläufiger Kupplung und analogem Winkelgeber;

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform mit zwangläufiger Kupplung und analogem Winkelgeber und

F i g. 4 eine vierte Ausführungsform mit permanentmagnetischer Kupplung.

Soweit die verschiedenen Ausfiihrungsbcispiele miteinander übereinstimmen, sind die übereinstimmenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine Tastnadei 10 sitzt drehfest auf einer Welle 12 und steht radial von dieser ab. Bei Drehung der Welle !2 wird die Tastnadel 10 geschwenkt.

In dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Welle 12 über ein Getriebe 14, im allgemeinen ein Zahnradgetriebe, zwangläufig mit einem Gleichstrommotor 16 gekoppelt. Auf der nach rückwärts verlängerten Abtriebswelle des Gleichstrommotors 16 sitz! ein digitaler Winkelgeber 18, der vorzugsweise als optisch abgetatste Lochscheibe ausgebildet ist.

Das Getriebe 14. der Gleichstrommotor 16 und der Winkelgeber 18 sind in an sich bekannter Weise aufgebaut, so daß sie in F i g. 1 nur schemalisch dargestellt sind. Das Getriebe 14, der Gleichstrommotor 16 und der Winkelgeber 18 sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, aus welchem nur die Welle 12

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Tastnadel wird vielmehr beim ersten Abtastzyklus gegen den abzutastenden Gegenstand geschwenkt und die auf diese Weise durch Zählung der Schrittwinkelgeberimpulse ermittelte Winkelstellung wird in dem Mikrocomputer als Soll-Winkelstellung für die folgen- den Abtastzyklen gespeichert. Dadurch ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß ein Justage der Vorrichtung in bezug auf die Nullstellung der Tastnadel entfallen kann.

Eine besonders vorteilhafte Steuerung der Schwenkgeschwindigkeit der Tastnadel ist dadurch möglich, daß der Gleichstrommotor im Impulsbetrieb gespeist wird. Bei einem solchen im Impulsbetrieb gespeisten Gleichstrommotor oder Schrittmotor ist eine Steuerung der Schwenkgeschwindigkeit durch Änderung des Tastverhältnisses der Stromspeisung möglich. Das Tastverhältnis kann durch Änderung der Stromimpulsdauer oder bei einem Schrittmotor durch Änderung des Stromimpulsabstandes gesteuert werden.

Die Steuerung des impulsbetriebenen Gleichstrommotors ist in besonders vorteilhafter Weise bei Verwendung eines Mikrocomputers möglich, da dieser auch zur Steuerung des Tastverhältnisses verwendet werden kann. Die Tastnadel wird zu Beginn jedes Abtastzyklus mit hoher Geschwindigkeit verschwenkt und vor Erreichen der im Mikrocomputer gespeicherten SoH-Winkelstellung auf eine geringe Schwenkgeschwindigkeit abgebremst Der Aufschlag der Tastnadel gegen den zu überwachenden Gegenstand erfolgt daher mit

Gleichstrommotors 16 und des Winkdgebers 18 abgedichtet herausgeführt sind.

Der Winkelgeber 18 ist ein digitaler, vorzugsweise optoelektrischer Schrittwinkelgeber, dessen Winkelschrittimpulse einem Mikrocomputer 24 zugeführt werden. Der Mikrocomputer 24 ste:uert das Tastverhältnis des getaktet bestromten Gleichstrommotors 16.

Das das Getriebe 14, den Gleichstrommotor 16 und den Winkelgeber 18 einschließende Gehäuse wird so angeordnet, daß der abzutastende Gegenstand, beispielsweise der Bohrer einer Werkzeugmaschine sich im Schwenkbereich der Tastnadel 10 befindet.

Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 1, darin, daß kein digitaler Winkelgeber vorgesehen ist. Die Welle 12 ist vielmehr über die Befestigung der Tastnadel 10 hinaus verlängert Auf dieser Verlängerung der Welle 12 sitzt ein Drehpiotentiometer 20, das als analoger Winkelgeber arbeitet

Das Drehpotentiometer 20 ist in dieser Ausführungsform ein Potentiometer mit einem Wellenende. Das Gehäuse des Drehpotentiometers 20 ist mit dem das Getriebe 14 und dem Gleichstrommotor 16 umschriebenen Gehäuse durch einen achsparallel zur Welle 12 verlaufenden Steg fest verbunden.

Fails die Vorrichtung in Verbindung mit einer Werkzeugmaschine eingesetzt wird, muß bei dieser Ausführungsform die Welle 12 sowohl aus dem das

Getriebe 14 und den Gleichstrommotor 16 umschließenden Gehäuse als auch aus dem Gehäuse des Drehpotentiometer 20 abgedichtet herausgeführt werden.

An dem Gehäuse sind in der Zeichnung nicht dargestellte mechanische Anschläge angebracht, die den Schwcnkwinkel der Tastnadel 10 begrenzen. Diese Anschläge sind ''orzugsweise in ihrem gegenseitigen Winkelabstand verstellbar.

Anstelle des Drehpotentiometers 20 könnte auch bei der Ausführungsform der F i g. 2 ein digitaler Schrittwinkclgcber in gleicher Anordnung verwendet werden.

Bei dem Ausfiihrungsbeispiel der F i g. 3 wird ebenfalls ein Drehpotentiometer 20 als analoger Winkelgeber verwendet. Das Drehpotentiometer 20 sitzt jedoch im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der F ι g. 2 zwischen dem Getriebe 14 und der Tastnadel 10.

Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 ist ein Drehpotentiometer mit zwei Wellenenden erforderlich. Bei Verwendung im Spritzbereich einer Werkzeugmaschine ist nur eine abgedichtete Durchführung der Welle 12 erforderlich, da das Drehpotentiometer 20 zusammen mit dem Getriebe 14 und dem Gleichstrommotor 16 in einem gemeinsamen Gehäuse eingeschlossen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist eine permanentmagnetische Kupplung 22 zwischen der Welle 12 und der Abtriebswelle des dem Gleichstrommotor 16 nachgeschalteten Getriebes 14 vorgesehen. Die Kupplung 22 1st vorzugsweise eine Zentraldreh-Kiipplung. die in den zwei koaxial angeordneten Kiipplungshälften ^eweils vier abwechselnd polarisierte Permanent-Magnetpole aufweist. Der maximale Schwenkv, inkel der Tastnadel 10 beträgt in diesem Falle 90°. Wird die Tastnadel 10 innerhalb dieses Schwenkwinkels von maximal 90" festgehalten, so dreht sich die mit dem Gleichstrommotor 16 verbundene Hälfte der Kupplung 22 weiter bis die Winkelverdrehung der beiden Kupplungshälften gegenüber der Gleichgewichtslage 90 überschreitet. Dann dreht sich die mit der Welle 12 verbundene Kupplungshälfte gegen die Diehriehtung der mit dem Gleichstrommotor 16 verbundenen Kupplungshälfte bis die beiden Kupplungshälften um Ι80^π gegeneinander verdreht wieder im Gleichgewicht und in Synchronismus sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel der ! ι g. 4 befinden sich die permanentmagnetisch^ Kupplung 22, das Getriebe 14 und der Gleichstrommotor 16 gemeinsam in einem geschlossenen Gehäuse, aus welchem nur die Welle 12 abgedichtet herausgeführt ist. Ein Winkelgeber ist im Ausführungsbeispiel der (■' i g. 4 nicht vorgesehen.

Die Funktionsweise der in den Fig. 1—4 dargestellten Ausführungsbeispiel geht aus der vorstehenden allgemeinen Beschreibung hervor.

Hierzu 2 Blatt ZeichmiiUVn

Claims (15)

1. Patentansprüche:

   J. Vorrichtung zum Überwachen von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen mit einer Tastnadel, die starr radial auf einer elektrisch antreibbaren Welle sitzt und bei Drehung der Welle gegen das Werkzeug geschwenkt wird, wobei bei Berührung der Tastnadel mit dem Werkzeug ein Signal erzeugt wird und die Welle stillsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12) durch einen Gleichstrommotor (16) angetrieben ist, daß allein der Stillstand der Welle (12) zur Erzeugung des Signals verwendet wird, daß ein Winkelgeber mit der Welle (12) gekuppelt ist und daß die von dem Winkelgeber angezeigte Winkelstellung der Welle (12) beim Stillstand mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor (16) über ein Getriebe (14) zwangläufig mit der Welle (12) gekuppelt i>t.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Drehbewegung der Welle (12) die Drehrichtung des Gleichstrommotors (16) durch Umpolung umgekehrt wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor (16) über eine permanentniagnelische Kupplung (22) mit der Welle (12) gekuppelt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelgeber ein analoger Winkelgebt (20), insbesondere ein Drehpotentiometerist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelgeber ?in digitaler Winkelgeber (18), insbesondere ein berührungsloser Schrittwinkelgeber ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslose Schrittwinkelgeber ein opto-elektrisch abgetasteter Schrittwinkelgeber ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg dir Stromaufnahme des Gleichstrommotors (16) das durch den Stillstand der Welle (12) erzeugte Signal darstellt.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, und Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrocomputer (24) vorgesehen ist, dem die Impulse des Schrittwinkelgebers zugeführt werden und der die Länge und/oder Frequenz clic r Impulse überwacht und daß die Änderung der Länge und/oder Frequenz dieser Impulse das durch den Stillstand der Welle (12) erzeugte Signal darstellt.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Schwenkwinkel der Tastnadel (10) durch eine im Mikrocomputer (24) programmierte Winkelstellung begrenzt ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (24) die beim Stillstand der Welle (12) angezeigte Winkelstellung mit einer gespeicherten Soll-Winkelstellung vergleicht und ein Störsignal erzeugt, wenn diese Winkelstellungen nicht innerhalb einer vorgegebenen Winkeltoleranz übereinstimmen.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (24) bei einem ersten Abtastzyklus die Winkelstellung beim Stillstand der Welle (12) bei Berührung der Tastnadel (10) mit dem Werkzeug als Soll-Winkelstellung speichert,
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (24) die Drehgeschwindigkeit des Gleichstrommotors (16) steuert und bei einer vorgegebenen Zahl von Winkelschritten vor der gespeicherten Soll-Winkelstellung verringert.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor (16) im Impulsbetrieb gespeist wird und das Tastverhältnis der Stromspeisung steuerbar ist.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (24) das Tastverhältnis der Stromspeisung steuert.