DE3013054C2

DE3013054C2 - Kontrollgerät

Info

Publication number: DE3013054C2
Application number: DE19803013054
Authority: DE
Inventors: Rainer 7209 Denkingen Ludwig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1984-05-17
Also published as: DE3013054A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontrollgerät z;r Überprüfung einer bestimmten Position eines Teiles oder zur Überprüfung der Anwesenheit eines Teiles mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

In vielen Fällen ist es notwendig, das Vorhandensein bestimmter Teile in einer bestimmten Position laufend zu überprüfen, beispielsweise das Vorhandensein von Werkzeugen wie Spiral- und Gewindebohrern, Ausräumnadeln, Reibahlen etc. in Werkzeugmaschinen. Eine Positionskontrolle ist beispielsweise auch als Einlegekontrolle in Preßwerkzeugen oder als Zufuhrkontrolle für Drehautomaten etc. notwendig.

Die Kontrolle der korrekten Position eines Teiles ist dabei mit optischen Mitteln in der Regel nicht in der gewünschten Zuverlässigkeit erreichbar, da infolge von Spänen, von Kühl- und Schmierflüssigkeit und von anderen Einflüssen Störungen auftreten.

Man hat dahe- zur Kontrolle von Teilen dieser Art bisher mechanische Tastelemente verwendet beispielsweise Tastnadeln. An bekannten Kontrollgeräten dieser Art ist in einem zylindrischen Gehäuse ein Drehmagnet eingebaut Ein nadeiförmiges Tastelement ist an dem aus dem Gehäuse herausragenden Wellenende befestigt und wird durch eine Erregung der Magnetanordnung gegen das abzutastende Teil geschwenkt Beim Berühren des zu überwachenden Teils wird zwischen diesem und dem metallisch leitenden Tastelement ein elektrischer Kontakt geschlossen, der zur Erzeugung eines Signales führt, das die korrekte Position des zu überwachenden Teiles anzeigt. Fehlt dieses Teil, wird kein entsprechendes Signal geliefert, also Fehlanzeige.

Nachteilig ist bei dieser Anordnung insbesondere, daß die Messungen nur an metallisch leitenden Teilen durchgeführt werden können und daß aufgrund von Verunreinigungen, insbesondere durch die Kühlflüssigkeit, Kontaktstörungen zwischen Tastelemcnt und zu überwachendem Teil auftreten können. Zudem ergeben sich Beeinflussungen der Übergangswiderstände von dem zu überwachenden Teil auf dessen Lagerung, beispielsweise durch die Spindellagerung und die Spindeldrehzahl einer Werkzeugmaschine. Die Verwendung eines Drehmagneten führt schließlich dazu, daß das Tastelement mit einem erheblichen Drehmoment gegen das zu überwachende Teil anschlägt, so daß die Verwendung eines solchen Kontrollgerätes bei langen und dünnen Bohrern nicht möglich ist.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, zum Verschwenken des Tastelements gegen das Teil einen Elektromotor zu verwenden, dem Mittel zugeordnet sind, die die beim Auftreffen des Pastelements auf das Teil sich ergebende Behinderung der Motordrehung feststellen, beispielsweise durch Überwachung der Zunahme der Stromaufnahme des Motors beim Anschlagen oder durch Überwachung der Ausgangssignale eines digitalen oder analogen Winkelgebers (DE-OS 30 03 431).

I is ist Aufgabe der F.rfindung, ein Kontrollgerät der gallungsgemüßen Art so auszugestalten, daß bei fehlendem oder falsch positioniertem Teil eine zuverlässige Fehleranzeige erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Kontrollgerät der eingangs beschriebenen Art erfmdungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die Verwendung eines Elektromotores führt dazu, daß das Tastelement kontrolliert gegen das zu überwachende Teil angelegt wird, die mechanischen Beanspruchungen des zu überwachenden Teiles durch das Tastelement sind dadurch minimal. Weiterhin ergibt sich ein besonders einfädler Aufbau eines solchen Kontrollgerätes, denn Elektromotoren können sehr klein gebaut werden und benötigen zu ihrer Erregung lediglich eine zweiadrige Kabelverbindung.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Kontrollgerätes liegt darin, daß beliebige, also auch nicht elektrisch leitende Teile in ihrer Position überwacht werden können, alle Schwierigkeiten, die durch die Notwendigkeit eines elektrischen Kontaktes zwischen Tastelement und zu überwachendem Teil bei bekannten Kontrollgeräten entstehen, entfallen bei der erfindungsgemäßen Konstruktion.

U/α η η tr» Q^*h ι wer» L· rtr*h 111 r» η fit* c Toct*»l*»rrt/>r» t c hin tor

dem zu überwachenden Teil ein Schalter angeordnet ist gegen den das Tastelement bei fehlendem oder falsch positioniertem Teil anschlägt und diesen derart betätigt wird der Motor kurzgeschlossen. Durch diesen Kurzschluß (Motorinnenwiderstand = 0) sinkt die Spannung am Motoreingang praktisch auf Null ab. Dieser Abfall der Spannung am Motoreingang ist ein Anzeichen dafür, daß sich in der gewünschten Position kein zu überwachendes Teil befindet, d. Il, daß das Tastelement nicht durch das zu überwachende Teil in seiner Schwenkbewegung behindert worden ist

Es ist günstig, einen vollen Prüfzyklus automatisch ablaufen zu lassen. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, daß der Motor in seiner Drehrichtung umschaltbar ist und ein Anschlag vorgesehen ist, gegen den das Tastelement beim gegenläufigen Verschwenken anschlägt Durch die Strombegrenzung wird dabei gewährleistet, daß der Motor in dieser Stellung nicht durch zu hohe Leistungsaufnahme beschädigt wird.

Zur Auswertung der Spannungssignale am Motorcingang kann vorgesehen sein, daß die Mcßsparnungcn am Eingang des Motors je einem Eingang von zwei Komparatoren zugeführt ist, wobei am anderen Eingang des einen Komparators eine Festspannung unterhalb der maximalen Motorspannung und an« anderen Eingang des anderen Komparators eine weitere Festspannung wesentlich unterhalb der e'sten Festspannung angelegt ist, und daß der Ausgang des einen Komparators ein das ordnungsgemäße Vorhandensein des zu überprüfenden Teiles und der Ausgang des anderen Komparators ein das Fehlet* des zu überprüfenden Teiles anzeigendes Signal liefern.

Diese Signale können dann in der Weise zur Anzeige des Betriebszustandes und/oder zur Steuerung einer Werkzeugmaschine etc. verwendet werden, daß beim Vorliegen eines Gut-Signals (Teil in vorgesehener Position) und beim Fehlen eines Fehl-Signais (zu überwachendes Teil nicht in korrekter Position) eine Positiv-Anzeige aktiviert und ein Signal zur Inbetriebnahme eines nachfolgenden Bearbeitungsvorganges erzeugt wird. Sobald ein Fehl-Signal auftritt, wird ein Warn-Signal abgegeben und ein nachfolgender Bearbeitungsvorgang gestoppt.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der nä .leren Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Tastkopfes für das erfindungsgemäße Kontrollgerät;

F i g. 2 eine schematische Ansicht der verschiedenen Lagen des Tastelementes des Tastkopfes und

F i g. 3 ein vereinfachter Schaltplan einer Steuerschaltung zur Auswertung der vom Tastkopf gelieferten Signale.

In F i g. 1 ist der Tastkopf für das erfindungsgemäße Kontrollgerät in einer Seitenansicht dargestellt. Er umfaßt ein zylinderförmiges Gehäuse 1 mit einem Außengewinde, auf welches zwei Muttern 2, 3 aufgeschraubt sind, die der Befestigung des Gehäuses in einer Bohrung eines Maschinengestells oder einer Halterung dienen. Im Innern des Gehäuses 1 befindet sich ein in der Zeichnung nicht sichtbarer Gleichstrommotor 4, der über zwei auf der Rückseite in das Gehäuse 1 eingeführte Anschlußdrähte 5, 6 mit einer Steuerschaltung verbunden ist. Die Welle des Motors ist gegebenenfalls über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe mit einer auf der Stirnseite aus dem Gehäuse 1 herausragenden Welle 7, verbunden, die an ihrem freien Ende ?Ui radia! abstehendes Tasieiement 8 in Form eines langer Drahtes oder eines langen dünnen Stabes trägt.
In F i g. 2 sind schematisch die relative Anordnung des Tastkopfes zu dem zu überwachenden Teil 9 — im vorliegenden Falle beispielsweise ein Bohrer — sowie die möglichen Stellungen des Tastelementes dargestellt Die Bewegung des Tastelementes 8 wird einerseits begrenzt durch einen gehäusefesten Anschlag 10 (Position

A) und andererseits durch einen als Anschlag wirkenden -Endschalter 11, der ebenfalls am Maschinengestell gelagert ist Der Anschlag 10 und der Endschalter 11 befinden sich hinsichtlich des zu überwachenden Teils 9 auf gegenüberliegenden Seiten.

Im Betrieb des vorstehend beschriebenen Kontrollgerätes befindet sich das Tastelement zunächst in der Position A. d. h. es liegt am Anschlag 10 an. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der das Tastelement 8 antreibende Gleichstrommotor dieses gegen den Anschlag 10 verdreht und auch nach dem Anschlagen des Tastelements 8 am Anschlag 10 erregt bier;, so daß laufend ein das Tastelement 8 gegen den Anschlag 10 verdrehendes Drehmoment aufrechterhalten ist Zur Durchführung eines Prüfverganges wird die Drehrichtung des Motors umgekehrt, so daß das Tastelement 8 vom Anschlag 11 weggedreht wird. Wenn sich das zu überwachende Teil 9 in der korrekten Position befindet, schlägt das Tastelement 8 dabei am Teil 9 an, wodurch eine Weiterdrehung behindert wird. Fehlt dieso ses Teil in dieser Position, ist also beispielsweise ein Bohrer abgebrochen, dann wird das Tastelement 8 weiter in Richtung auf den Endschalter 11 verdreht, den es beim Anschlagen betätig'.
Der Schalter 11 ist parallel zu dem Gleichstrommotor geschaltet und überbrückt den Motor bei seiner Betätigung durch das Tasf :lement 8. Dadurch wiroder Motor ausgeschaltet.

Zur Feststellung der jeweiligen Stellung des Tastelementes 8 und der einwandfreien Funktion des Tastkop-

fes wird die Änderung des Motorinnenwiderstandes in seinen verschiedenen Betriebszuständen überwacht Wenn der Motor frei dreht, ist sein Innenwidirstand relativ hoch, wird die Drehbewegung behindert, sinkt der Innenwiderstand ab.

Bei dem beschriebenen Prüfvorgang weist der Motor zunächst einen relativ niedrigen Innenwiderstand auf, solange das Tastelement 8 gegen den Anschlag verdreht wird. Bei Umkehrung der Drehrichtung dreht der Mo-

tor das Tastelement frei in Richtung auf das zu überwachende Teil (Position B). Dabei steigt der Motorinnenwiderstand an.

Wenn das Teil 9 in der richtigen Position angeordnet ist, schlägt das Tastelement 8 am Teil 9 an, so daß die Motorbewegung erneut behindert wird, der Innenwiderstand fällt ab. Wenn das Teil 9 hingegen fehlt, wird der Motor durch Betätigung des Endschalters 11 kurzgeschlossen, d. h. bei einer Messung des Widerstandes der aus Motor und parallel geschaltetem, geschlossenem Schalter bestehenden Einheit ergibt sich praktisch ein Abfall des Widerstandes auf den Wert Null.

Es läßt sich auf diese Weise zunächst überwachen, ob der Tastkopf bei Beginn des Prüfvorganges frei dreht (Ansteig des Innenwiderstandes), weiterhin ob der Motor beim Anschlag des Tastelements an das zu überwachende Teil an der Wcilerdrehung gehindert wird (Abfall des Motorinnenwiderstandcs, jedoch auf einen von Νϋίι vcf'SCiiicucücn Weft) und Ou ucf LnuäCiiältcr j > wegen Fehlen des Teiles 9 betätigt wird (Abfall des Innenwiderstandes auf den Wert Null).

Zur Messung dieses Widerstandes kann vorgesehen sein, daß der Motor mit Hilfe einer stabilisierten Gleichspannungsqueile versorgt wird, der ein Strombegrenzer zugeordnet ist. Wenn die Dimcnsionicrung dabei so gewählt ist, daß der durch den Motor strömende Strom bei freidrehendem Motor geringer ist als der durch den Strombegrenzer bestimmte Maximalwert, kann man die Änderung des Motorinnenwiderstandes bzw. die Widerstandsänderung der Einheit Motor und parallel geschalteter Endschalter 11 durch die Änderung der Spannung am Eingang zu dieser Einheit feststellen. Die hier gemessenen Spannungsverläufe geben Aufschluß über die Position des Tastelements und damit über die ordnungsgemäße Positionierung des zu überwachenden Teils.

Der Prüfvorgang kann periodenweise automatisch diirci^eiuhrt werden wenn dafür "esor^t *vi^rd HaR nach Beendigung der Messung die Drehrichtung des Motors automatisch wieder umgekehrt wird, so daß er in die Ausgangsstellung A zurückkehrt.

In F i g. 3 ist eine Schaltung dargestellt, die zu einem solchen automatischen Betrieb des Tastkopfes und zur Auswertung der vom Tastkopf gelieferten Signale Verwendung finden kann. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die nachstehend beschriebene Schaltung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zum Betrieb des Tastkopfes ist, daß aber dem Fachmann durchaus auch andere Möglichkeiten zur Realisierung einer Schaltung an die Hand gegeben sind, mit welcher die Drehrichtungen des Motors beeinflußt und die bei der Drehung auftretenden Widerstandsänderungen bestimmt und ausgewertet werden können.

In der Schaltung ist für den Elektromotor 20 im Tastkopf, dem der Endschalter ti und ein Entstörkondensator 21 parallel geschaltet sind, eine Brückenschaltung vorgesehen, die vier Transistoren 22, 23, 24 und 25 umfaßt. Die Transistoren 22 und 24 sind PNP-Transistoren, die Transistoren 23 und 25 NPN-Transistoren. Der eine Motoranschluß 26 ist mit den Kollektoren 27 und 28 der Transistoren 22 bzw. 23. der zweite Motoranschluß 29 mit den Kollektoren 30 und 31 der Transistoren 24 bzw. 25 verbunden. Die Emitter 32 und 33 der Transistoren 22 bzw. 24 sind unmittelbar, die Basisanschlüsse 34 und 35 der Transistoren 22 bzw. 24 über Basisspannungstei- !erwiderstände 36 bzw. 37 mit einem Punkt M verbunden, der mit dem Ausgang einer an sich bekannten und in der Zeichnung daher nur schematisch dargestellten stabilisierten Gleichspannungsquelle mit Strombegrenzer 38 in Verbindung steht.

Die Emitter 39 und 40 der Transistoren 23 bzw. 25 sind an Masse gelegt, der Basisanschluß 41 des Transistors 23 steht über einen Basiswiderstand 42 und einen Inverter 43, der Basisanschluß 44 des Transistors 25 nur über einen Basiswiderstand 45 mit einer Steuerleitung 46 in Verbindung. Schließlich sind in dieser Brückenschaltung noch die Kollektoren 27 und 30 der Transistoren 22 bzw. 24 über einen Basiswiderstand 47 bzw. 48

ίο mit dem Basisanschluß 35 bzw. 34 des jeweils anderen Transistors 24 bzw. 22 verbunden.

Der Punkt M steht über eine Leitung 47 mit dem ersten Eingang 48 eines ersten Komparators 49 in Verbindung, in gleicher Weise über eine Leitung 50 mit dem ersten Eingang 51 eines zweiten Komparators 52. Zur Glättung der Eingangsspannungen ist ein Glättungskondcnsator 53 mit dem Meßpunkt M verbunden, ferner befinden sich in den Leitungen 47 und 50 Sicbglicdcr 54 bzw. 55, die jeweils einen Widerstand 56 bzw. 57 sowie einen an Masse gelegten Kondensator 58 bzw. 59 umfassen. An den zweiten Eingang 60 des ersten Komparators 49 wird eine Festspannung angelegt, die durch eine zwei Widerstände 61 und 62 umfassende Spannungsteilerschaltung erzeugt wird. Desgleichen wird an den zweiten Eingang 63 des zweiten Komparators 52 eine Festspannung angelegt, die durch eine Widerstände 64 und 65 umfassende Spannungsteilerschaltung erzeugt, wird. Die Festspannung am Eingang 60 ist dabei höher als die Festspannung am Eingang 63. im dargcstellten Ausführungsbeispiel beträgt die Spannung am Eingang 60 acht Volt und die Spannung am Eingang 63 zwei Volt.

Der Ausgang 66 des ersten Komparators 49 ist mit dem Clock-Eingang eines Flip-Flops 67 verbunden, dessen Datenvorbereitungseingang fD-Eingang) mit einer Prüfieitung 68 in Verbindung steht. Der Rücksetzeingang R ist mit dieser Prüfleitung 68 über einen Inverter 69 und mit einer Spannungsquelle über einen Kollektorwiderstand 70 verbunden. Der Ausgang Q des Flip-Flops 67 führt zum Clock-Eingang eines Mono Flip-Flops 71, welchem durch eine geeignete Beschallung mittels eines Zeitgliedes 7Z welches einen Widerstand 73 sowie einen Kondensator 74 umfaßt, eine geeignete Zeitkonstante zugeordnet ist, über deren Dimensionierung weiter unten noch erörtert wird.

Der Ausgang Q dieses als Verzögerungsglied arbeitenden Flip-Flops 71 ist mit dem Clock-Eingang eines weiteren Flip-Flops 75 verbunden, dessen D- Eingang mit dem Q-Eingang des Flip-Flops 67 in Verbindung

so steht. Der Setzeingang S des Flip-Flops 75 ist an Masse gelegt.

Der Ausgang 76 des zweiten Komparators 52 führt zum Clock-Eingang eines Flip-Flops 77, dessen D-Eingang über ein Und-Gatter 78 einerseits mit dem Q-Kus-

gang des Flip-Flops 67 und andererseits mit dem (^-Ausgang des Flip-Flops 75 in Verbindung steht

Ein NPN-Transistor 79 ist mit seinem Kollektor 80 über einen Kollektorwiderstand 81 mit einer Spannungsversorgung sowie über einen Inverter 82 mit der

μ Prüfieitung 68 verbunden. Sein Emitter 83 ist an Masse gelegt, seine Basis 84 mit dem Mittelabgriff einer Spannungsteilerschaltung verbunden, die die Widerstände 85 und 86 umfaßt. Ferner ist die Basis 84 über einen Störschutzkondensator 87 mit Masse verbunden. In die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand 85 und einer Spannungsversorgung ist ein Prüfschalter 88 eingeschaltet. Der Ausgang 89 des Inverters 82 ist einerseits über einen Kollektorwidersland 90 mit einer Span-

Mungsquelle verbunden, andererseits mit dem Clock-Eingang eines Flip-Flops 91, dessen D-Eingang an einer Festspannung liegt, während sein Setzeingang S an Masse gelegt ist. Der (^-Ausgang des Flip-Flops 91 führt zu einem Eingang 92 eines Und-Gatters 93, dessen anderer Eingang 94 mit dem Ausgang 89 des Inverters 82 in Verbindung steht. Der Ausgang 95 des Und-Gatters 93 führt zur Steuerleitung 46. Der Rücksetzeingang R des Rip-Flops 91 ist mit dem Ausgang % eines Oder-Gatters 97 verbunden, dessen einer Eingang 98 mit dem (^-Ausgang des Flip-Flops 77 und dessen anderer Eingang 5)9 mit dem (^-Ausgang des Flip-Flops 75 verbunden sind.

Der Clock-Eingang eines weiteren Flip-Flops 100 ist mit dem Ausgang 89 des Inverters 82 verbunden, ebenso dessen D-Eingang. Dieser Flip-Flop ist durch ein geeignetes Zeitglied 101 mit einem Widerstand 102 und einem Kondensator 103 als Verzögerungsglied ausgebildet, wobei die Verzögerungszeit beispielsweise eine Sekunde beträgt. Sein Q-Ausgang ist mit dem Clock-Eingang eines weiteren Flip-Flops 104 verbunden, dessen D-Eingang mit dem Ausgang 95 des Und-Gatters 93 verbunden ist. Der Setzeingang dieses Flip-Flops ist an Masse gelegt, der φ-Ausgang steht mit dem Setzeingang Ä'des Flip-Flops 77 in Verbindung.

Der Ausgang 89 des Inverters 82 ist über einen Differenzierkondensator 105 mit dem Rücksetzeingang R des Flip-Flops 77 verbunden, wobei zur Verhinderung von Spitzenspannungen eine Schutzdiode 106 eine Verbindung zur Masse herstellt. Parallel zur Diode 106 ist ein Widerstand 107 vorgesehen. Die zum Rücksetzeingang K des Flip-Flops 77 führende Leitung steht ferner mit dem Rücksetzeingang R des Flip-Flops 104 sowie einem Eingang 108 eines Oder-Gatters 109 in Verbindung, dessen Ausgang UO zum Rücksetzeingang R des Flip-Flops 75 führt. Der andere Eingang 111 des Oder-Gatters 109 steht mit dem (^-Ausgang des Flip-Flops 77 in Verbindung.

Die von dieser Schaltung gelieferten Ausgangssignale werden am (^-Ausgang des Flip-Flops 75 (Gut-Signal), am (^-Ausgang des Flip-Flops 77 (Fehl-Signal) und am (^-Ausgang des Flip-Flops 104 (Störung-Signal) abgenommen.

Zur Durchführung eines Prüfvorganges wird zunächst der Prüfschalter 88 geschlossen. Dies kann beispielsweise durch ein Taktsignal einer Werkzeugmaschine erfolgen, die jeweils vor dem nächsten Bearbeitungsgang einen Prüfvorgang startet. Durch das Schließen des Prüfschalters 88 wird der Transistor 79 leitend, so daß am Ausgang 89 des Inverters 82 ein positives Signal (»high«) erscheint Zur Vereinfachung werden im folgenden solche Signale als Eins, Null-Signale (»low«) dagegen als Null bezeichnet

Diese 1 am Ausgang 89 des Inverters 82 führt dazu, daß den Rücksetzeingängen der Flip-Flops 77, 75 und 104 über den der Differenzierung des Anstieges dienenden Kondensator 105 ein Rücksetzsignal zugeleitet wird, so daß diese Flip-Flops rückgesetzt werden. Gleichzeitig wird die Eins am Ausgang 89 des Inverters am Clock-Eingang des Flip-Flops 91 und dem Eingang 94 des Und-Gatters 93 zugeführt Das Flip-Flop 91 wird dadurch gesetzt so daß auch am anderen Eingang 92 des Und-Gatters 93 eine Eins anliegt Diese Eins führt über die Steuerleitung 46 dazu, daß der Transistor 25 leitend wird, während der Transistor 23 gesperrt wird. Durch die Leitung des Transistors 25 wird über den Widerstand 48 an die Basis 34 des Transistors 22 ein niedriges Potential angelegt so daß dieser Transistor ebenfalls durchgeschaltet wird, während umgekehrt der Transistor 24 über den Widerstand 47 infolge der Sperrung des Transistors 23 ebenfalls gesperrt wird. In diesem Zustand wird der Motor 20 bei geöffnetem Endschalter 11 derart vom Strom durchflossen, daß das Tastelement vom Anschlag 10 (Position A in F i g. 2) in Richtung auf das zu überwachende Teil 9 verdreht wird. Bei dieser freien Drehung hat der Motor einen relativ hohen Innenwiderstand, so daß der durch den Motor

ίο fließende Strom unterhalb des Maximalwertes liegt, der durch den Strombegrenzer 38 bestimmt wird. Infolgedessen ergibt sich am Meßpunkt M eine hohe Spannung, die den beiden Eingängen 48 und 51 der Komparatoren 49 bzw. 76 zugeführt wird. Diese Spannung liegt bei freier Drehbarkeit des Motores oberhalb der Festspannungen an den anderen Eingängen 60 und 63 der Komparaiorcn 49 bzw. 52.

Sobald das Tastelement 8 am zu überwachenden Teil 9 anschlägt (Position B in F i g. 2) fällt der Innenwiderstand des Motors infolge der Drehbehinderung ab. Dies führt infolge der Strombegrenzung zu einem Abfall der Spannung am Meßpunkt M. Die Spannung fällt dabei bei geeigneter Dimensionierung auf einen Wert ab, der zwischen der höheren Festspannung am Eingang 60 des Komparators 49 und der niederen Festspannung am Eingang 63 des Komparator 52 liegt. Infolgedessen erscheint am Ausgang 66 des Komparators 49 eine Eins, die dem Clock-Eingang des Flip-Flops 67 zugeführt wird. Da bei geschlossenem Prüfschalter 88 auch am D-Eingang des Flip-Flops 67 eine Eins liegt, wird das Flip-Flop 67 gesetzt; die Eins an seinem (^-Ausgang wird dem Clock-Eingang des als Verzögerungsglied wirkenden Flip-Flops 71 und gleichzeitig dem D-Eingang des Flip-Flops 75 zugeführt. Durch die Eins am Clock-Eingang des Flip-Flops 71 erscheint an dessen O-Ausgang während der vom Zeitglied vorbestimmten Zeit eine Null, anschließend liefert dieser Ausgang wieder eine aktive Eins, die dem Ciock-Eingang des Fiip-Flops 75 zugeführt wird. Dies führt dazu, daß am (?-Ausgang des Flip-Flops 75 eine Eins erscheint, die das Signal einer Gut-Meldung darstellt, die also anzeigt, daß das zu überwachende Teil 9 das Tastelement 8 in der Position Bangehalten hat. Dieses Signal kann in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden, beispielsweise zum Starten des Bearbeitungsvorganges der Werkzeugmaschine oder zu einer entsprechenden Anzeige.

Wenn sich das Teil 9 nicht in der vorgesehenen Position befindet, bewegt sich das Tastelement 8 bis in die Position C und betätigt den Endschalter 11, so daß der

so Motor kurzgeschlossen wird. Dadurch sinkt die Spannung am Meßpunkt M praktisch auf Null ab. Dies führt dazj, daß nun zusätzlich auch am Ausgang 76 des Komparators 52 eine Eins erscheint, die dem Clock-Eingang des Flip-Flops 77 zugeführt wird. Durch die Eins am Ausgang 66 des Komparators 49 und durch die Zeitverzögerung durch das Flip-Flop 71 wird dem D-Eingang des Flip-Flops 77 gleichzeitig ebenfalls eine Eins zugeleitet so daß bei Auftreten einer Eins am Ausgang 76 des Komparators 52 innerhalb des vom Zeitglied 72 des

ω Flip-Flops 71 bestimmten Zeitraums ein Setzen des Flip-Flops 77 erfolgt Dadurch erscheint am Ausgang Q dieses Flip-Flops eine Eins, die ein Signal für eine Fehl-Meldung ist Dieses Signal zeigt an, daß sich das Tastelement 8 bis in die Position Cbewegt hat daß also das Teil 9 nicht in der vorgesehenen Position steht. Das Signal kann in beliebiger Weise weiterverwendet werden, beispielsweise zur Betätigung einer Anzeige oder zum Abschalten der Werkzeugmaschine. Die Eins am Ausgang

Q des Flip-Flops 77 wird außerdem über den Eingang 111 des Oder-Gatters 109 dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 75 zugeführt, so daß auch nach Ablauf der durch das Verzögerungsglied 72 vorgegebenen Zeit beim Auftreten einer Eins am Clock-Eingang des Flip-Flops 75 keine Eins am Q-Ausgang dieses Flip-Flops erscheinen kann, d. h. es erscheint kein Gut-Signal.

Wenn arr> (^-Ausgang des Flip-Flops 75 oder am Q-Ausgang du Flip-Flops 77 ein Signal erscheint (Gut-Signal oder Fehl-Signal) wird dieses über das Oder-Gatter 97 dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 91 zugeführt, so daß am Ausgang 95 des Und-Gatters 93 eine Null erscheint. Diese führt dazu, daß der Transistor 25 und damit der Transistor 22 gesperrt werden, während die Transistoren 23 und 24 durchgeschaltet werden, es wird damit also die Drehrichtung des Motors 20 umgekehrt. Der Motor läuft nunmehr in die Ausgangsposition A zurück und verbleibt in dieser Ausgangsstellung, bis der Prüfvorgang durch Schließen des Schalters 88, der in der Zwischenzeit geöffnet worden ist, erneut beginnt.

Es besteht die Möglichkeit, daß beim Starten eines Prüfvorganges der Motor sofort an seiner Drehung behindert wird. Dann bleibt die Spannung am Meßpunkt M auf einem niedrigen Wert, der zwischen den Festspannungen an den Eingängen 60 und 63 der Komparatoren 49 bzw. 52 liegt. Dies führt dazu, daß am Ausgang 66 dauernd eine Eins anliegt, so daß das Flip-Flop 67, welches durch eine positive Flanke, also eine Änderung des Signals, gesetzt wird, nicht gesetzt werden kann. Am Ausgang 76 des Komparators 52 liegt dauernd eine Null an, so daß auch kein Setzen des Flip-Flops 77 erfolgen kann. Es erscheint also dann weder ein Gut-Signal noch ein Fehl-Signal.

Um auch in diesem Falle ein die Störung anzeigendes Signal zu erhalten, wird die am Ausgang 89 des Inverters 82 anstehende Eins dem Clock-Eingang und dem D-Eingang des als Zeitverzögerungsglied wirkenden Mip-Fiops iöö zugeführt. Die Zettkonstante des Zeitglieds ist derart gewählt, daß sie etwa der Dauer des gesamten Prüfvorganges entspricht. Nach Zuführung der Eins zum Clock-Eingang erscheint während der gegebenen Zeitdauer am <?-Ausgang eine Null, am Ende der Zeitdauer ändert sich das Ausgangssignal wieder in eine Eins. Diese wird dem Clock-Eingang des Flip-Flops 104 zugeführt. Wenn am Ausgang 95 des Und-Gatters 93 eine Eins anliegt, wenn also mit anderen Worten wegen Fehlens einer Eins am <?-Ausgang des Flip-Flops 75 (Gut-Signal) oder am (?-Ausgang des Flip-Flops 77 (Fehl-Signal) kein Drehrichtungsumschaltsigna! geliefert wird, liegt auch am D-Eingang des Flip-Flops 104 eine Eins an, so daß dieses Flip-Flop gesetzt wird. Dadurch erscheint am Q-Ausgang dieses Flip-Flops eine Eins, die als Störungssignal verwendet werden kann, beispielsweise zur Anzeige der Störung der Kontrollvorrichtung. Gleichzeitig wird diese Eins auch dem Setzeingang des Flip-Flops 77 zugeführt, wodurch auch ein Fehl-Signal erzeugt wird, so daß beispielsweise die Werkzeugmaschine gestoppt wird. Gleichzeitig führt dies außerdem zur Umschaltung der Drehrichtung des Motors.

Auf diese Weise ist auch eine Selbstüberwachung der Funktion des erfindungsgemäßen Kontrollgerätes möglich. Zu diesem Zweck wird der Spannungsanstieg am Meßpunkt M verwendet, der dann auftritt, wenn sich der Motor beim Starten des Prüfvorganges frei drehen kann. Dieser Spannungsanstieg führt dazu, daß das Signal am Ausgang 66 des Komparators 49 dann Null wird, wenn die Spannung am Meßpunkt M die Fest-

spannung am Eingang 60 des Komparator 49 übersteigt. Das ist r.ber nur der Fall, wenn sich der Motor frei drehen kann. Nur in diesem Falle ist die Erzeugung eines Gut-Signals möglich. Die Erzeugung eines Fchl-Signals kann auch nur dann eintreten, wenn das Tastelement 8 in der vorgesehenen Weise bewegt worden ist, denn nur dann wird der Endschalter 11 erreicht.

Die Zeitkonstante des Zeitgliedes 72 kann im übrigen relativ kurz gewählt werden, dieses Verzögerungsglied

ίο ist nur deswegen notwendig, weil bei Betätigung des Endschalters 11 und dem damit verbundenen Spannungsabfall am Meßpunkt M zunächst am Ausgang 66 des Komparators 49 eine Eins erscheint und erst dann am Ausgang 76 des Komparators 52.

Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Kontrollgerätes, daß in der Nähe der oft schwer zugänglichen Prüfposition an einer Werkzeugmaschine etc. lediglich der sehr klein ausführbare Gleichstrommotor und das Tastelement angeordnet sein müssen, die mit einer nur zweiadrigen Zuleitung in Verbindung stehen, während alle übrigen Teile, also der größte Teil der gesamten Schaltung von der eigentlichen Prüfstelle entfernt angeordnet werden können. Dadurch wird es möglich, daß auch bei sehr beengten Platzverhältnissen im Prüfbereich das erfindungsgemäße Kontrollgerät eingesetzt werden kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kontrollgerätes liegt darin, daß die Bewegung des Tastelements durch den Gleichstrommotor relativ sanft ausgestaltet werden kann, so daß das Kontrollgerät auch bei sehr dünnen und langen Bohrungen eingesetzt werden kann, ohne daß eine Beschädigung dieser Werkzeuge zu befürchten ist.

In dem vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Endschalter 11 an einer maschinenfesten Lagerung. Es ist selbstverständlich möglich, diesen Endschalter 11 im Tastkopf selbst anzuordnen, und zwar derart, daß er vom Tastelement betätigt wird, falls dieses über uie Stellung B (Fig.2) hinaus in Richtung der Stellung C verschwenkt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontrollgerät zur Überprüfung einer bestimmten Position eines Teiles oder zur Überprüfung der Anwesenheit eines Teiles mittels eines verschwenkbar gelagerten Tastelements, welches gegen das Teil schwenkbar ist und gegen dieses anschlägt wobei zum Verschwenken des Tastelements gegen das Teil ein Elektromotor vorgesehen ist und dem Elektromotor Mittel zugeordnet sind, die die sich beim Auftreffen des Tastelements auf das Teil ergebende Behinderung der Motordrehung feststellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (11) derart angeordnet ist, daß er von dem Tastelement (8) oder einem drehfest damit verbundenen Teil betätigbar ist, wenn das Tastelement (8) bei seiner Schwenkbewegung in Richtung des Teiles (9) von diesem nicht angehalten wird und somit über dieses hinausschwenkt, daß der Schalter (11) bei BetätiguEsden Motor (20) kurzschließt und daß Mittel (38, 49, 52) zur Bestimmung des Widerstandes zwischen den Motoranschlüssen vorgesehen sind, die beim Abfall des Widerstandes unter einen vorgegebenen Wert, der unterhalb des sich bei freier oder behinderter Drehung des Motors (20) einstellenden Widerstandswertes liegt, ein STÖRUNG-Signal erzeugen.

2. Kontrollgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektromotor (20) eine stabilisierte Spannungsquelle und ein Strombegrenzer (38) vorgeschaltet sind und daß zur Bestimmung des Widerstandes zwischen & a Motoranschlüssen eine die Meßspannung a-n Eingang des Motors (20) bestimmende Vorrichtung (4S..'' 2) vorgesehen ist.

3. Kontrollgerät nach Anspruch 2, dadurch ge · kennzeichnet, daß die Meßspannung am Eingang des Motors je einen Eingang (48,51) von zwei Komparatoren (49, 52) zugeführt ist, wobei am anderen Eingang (60) des einen Komparators (49) eine Festspannung unterhalb der maximalen Meßspannung bei freidrehendem Motor, aber oberhalb der Meßspannung bei an der Drehung gehindertem Vsotor und am anderen Eingang (63) des anderen Komparators (52) eine weitere Fcsispannung unterhalb der Meßspannung bei an der Drehung gehindertem Motor angelegt ist und daß der Ausgang (66) des einen Komparators (49) ein das ordnungsgemäße Vorhandensein des zu überprüfenden Teiles (9) und der Ausgang (76) des anderen Komparators (52) ein d?s Fehlen des zu überprüfenden Teils (9) anzeigendes Signal liefern.

4. Kontrollgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Beginn der Drehung des Tastelements (8) in Richtung auf das zu überwachende Teil (9) getriggertes Verzögerungsglied (100) vorgesehen ist, welches nach einem der Gesamtdauer des Prüfvorganges entsprechenden Zeitraum ein STÖRUNG-Signal liefen, wenn während dieses Zeitraums weder am Ausgang (66) des ersten Komparators (49) noch am Ausgang (76) des zweiten Komparators (52) ein Signal als Folge des Absinkens der Meßspannung am Eingang des Motors (20) unter die Festspannungen an den anderen Eingängen (60 b/.w. 63) der Kompar;itorcn (49, 52) μ erscheint.

5. Kontrollgerät nach einem der voranstellenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor

(20) in seiner Drehrichtung umschaltbar ist und ein Anschlag (10) vorgesehen ist gegen den das Tastelement (8) beim gegenläufigen Verschwenken anschlägt.