Ein Werkzeuglängensensor erlaubt Ihnen, die Werkzeuglänge automatisch zu messen und erleichtert damit das Einrichten der Maschine und den Werkzeugwechsel ungemein.

Der Sensor ist einfach eine federnd abgestützte und vom Gehäuse isolierte Tastfläche aus Metall. Das Werkzeug wird zum Messen automatisch von der Maschine über den Sensor positioniert und dann heruntergefahren, bis es die Tastfläche berührt und den elektrischen Kontakt zum Maschinenrahmen herstellt. Dieser Kontakt wird von der Maschinensteuerung ausgewertet und stoppt die Bewegung. Anschließend fährt die Achse wieder hoch, bis der Kontakt unterbrochen ist. Die dann erreichte Position der Z-Achse wird mit der Höhe des Sensors verrechnet und als Werkzeuglängen-Offset gespeichert.
Damit derVorgang möglichst schnell ausgeführt wird, fährt die Maschine die Z-Achse zunächst eine bestimmte Wegstrecke im Eilgang und schaltet dann erst auf den Vorschub für die Referenzfahrt um. Diesen Weg, sowie die Höhe und Position des Sensors wird in der Software eingestellt.
Die Steuerungssoftware Mach3 in Verbindung mit meiner deutschen Oberfläche ermöglicht die automatische Werkzeugmessung. Die notwendigen Einstellungen und der Vorgang an sich ist in der Bedienungsanleitung beschrieben.
Das vom Sensor erzeugte Signal wird als „Digi Probe“ von Mach3 erkannt. Verwenden Sie außer Mach3 mit meiner Oberfläche auch noch die von mir entwickelte Steuerung, dann brauchen Sie den Sensor nur noch an der Maschinen-Schnittstelle anzuschließen.

Wie ist der Sensor nun aufgebaut? Das folgende Bild zeigt das Äußere etwas genauer:

Der Sensor hat am unteren Ende ein Gewinde M8, auf dem ein Nutenstein sitzt. Damit können Sie ihn an einer beliebigen Stelle des Maschinentisches aufspannen.

Im Inneren befindet sich die Tastfläche, die über eine Feder nach oben gedrückt wird. Eine Mutter, die auf das Gewinde am Ansatz der Tastfläche geschraubt ist, begrenzt den Weg nach oben. Das mittels einer kleinen Messingschraube angelötete Kabel führt zur Maschinen-Schnittstelle und stellt den Kontakt gegen den Maschinen-Rahmen her.
Das kleine Ding rechts, das eher wie eine Wanze aussieht, ist der Endschalter. Sollte aus irgendwelchen Gründen die Längenmessung fehlschlagen und die Abwärtsfahrt der Z-Achse nicht gestoppt werden, dann betätigt das Ende des Tasters den Schalter und die Maschine hält sofort an.

Hier ist der Endschalter schon auf dem Unterteil des Tasters befestigt und elektrisch angeschlossen. Für die Befestigung reicht ein Tropfen Sekundenkleber. Die Anschlußfahnen des Endschalters müssen Sie nach oben biegen, damit kein Kurzschluss entsteht. Lassen Sie die Anschlußdrähte nicht zu lang, damit diese sich nicht über den Knopf des Endschalters legen. Im folgenden Bild den Schalter nochmal von unten:

Die Schnittzeichnung sollte den Aufbau vollends klar machen:

Die Feder ist dabei nicht mitgezeichnet, sie sitzt zwischen der Trennwand des Gehäuses und der Unterseite der Tastfläche. Durch die Bohrung in der Trennwand verläuft das Anschlußkabel der Tastfläche.

Damit der Schalter nicht beschädigt werden kann, habe ich auf das M5-Gewinde eine passende Feder aufgedreht und diese so abgeschnitten, dass in der Endstellung der Schalter betätigt wird.

Als Material benötigen Sie für das Gehäuse Kunststoff, der sich gut drehen läßt. Der Taster selbst ist aus Edelstahl X6CrNiS18-9 1.4305, damit er nicht korridiert. Sie bekommen das Material unter anderem bei Wilms-Metallmarkt in Köln. Wilms versendet auch. Für das Unterteil reicht St 37.
Der Endschalter ist von Reichelt und hat die Nummer TASTER 1600.11 Dazu brauchen Sie noch drei Senkkopfschrauben M3, eine passende Feder, die Kabeldurchführung (Reichelt MBF 12) und ein entsprechend langes Stück mindestens dreiadriges Kabel. Die Kabeldurchführung kleben Sie mit Sekundenkleber in das Gehäuse.

Hier können Sie die Zeichnung herunterladen.

Zum Schluss noch die elektrische Schaltung:

Wenn Sie meine Portalmaschine bauen, ist es sehr wichtig, dass Sie eine leitende Verbindung zwischen der Aufspannplatte und der Frässpindel schaffen. Wenn Sie nämlich die Kunststoff-Gleitfolien von Igus verwenden ist die Z-Achse von der Aufspannfläche isoliert und der Sensor funktioniert nicht!
Natürlich funktioniert der Sensor nicht nur auf meiner Portalmaschine, sondern auf praktisch jeder CNC-Fräsmaschine. Voraussetzung ist natürlich, dass die Steuerung und die Software die Werkzeuglängenmessung ermöglichen.

Die Zeichnungen für den Werkzeuglängen-Sensor können Sie hier herunterladen.