DE4109917C2 - Vorrichtung zur Überwachung des Werkzeugzustandes an einer programmgesteuerten spanabhebenden Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Werkzeugstandes einer programmgesteuerten spanabhebenden Werkzeugmaschine.

Aus DE-OS 39 03 133 ist an einer z. B. als Sägemaschine oder Drehmaschine ausgebildeten Werkzeugmaschine eine Vorrich­ tung dieser Art bekannt, bei der eine Erfassung des Schneid­ widerstandes oder einer ihm zugeordneten Größe, z. B. auch der Antriebsleistung, zu dem Zweck erfolgt, die Bearbeitbar­ keit des jeweils vorliegenden Werkstücks zu ermitteln. Durch Vergleich der gemessenen Größe mit zuvor durch Testbearbei­ tung ermittelten Vergleichswerten kann das jeweils zu be­ arbeitende Werkstück als leicht, mittel oder schwer bearbeit­ bar eingestuft werden. Es ist auch erwähnt, daß durch den Vergleich das Ende der Standzeit des Werkzeugs bestimmt werden kann. Hierzu sind jedoch zusätzliche Informationen über den Verschleißzustand des jeweiligen Werkzeuges erfor­ derlich, die z. B. im Falle einer Sägemaschine durch Kame­ raüberwachung des Sägeblattes oder Erfassung der Schnittab­ weichung (Fehlschnitt) gewonnen werden. Die bei dieser be­ kannten Vorrichtung für den Vergleich zugrunde gelegten un­ terschiedlichen Vergleichswerte beziehen sich nur auf unter­ schiedliche Werkstückbeschaffenheit (Material, Größe), nicht aber auf unterschiedliche Werkzeuge und mit diesen durchzu­ führende unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge.

Bei einer programmgesteuerten Werkzeugmaschine, die mit einer Mehrzahl von Bearbeitungswerkzeugen ausgerüstet ist, beispielsweise einem Bohrautomaten oder einer numerisch ge­ steuerten Drehmaschine, werden Werkzeuge entsprechend einem vorbestimmten Bear­ beitungsprogramm ausgewählt, um Bearbeitungsvorgänge entsprechend den Bearbei­ tungsbedingungen durchzuführen, die in dem Bearbeitungsprogramm voreingestellt sind.

Bei einem solchen Bearbeitungsvorgang erfordern unterschiedliche Werkzeuge unter­ schiedliche Antriebsleistungen. Auch bei ein und demselben Werkzeug ändert sich, falls das Werkzeug zum Bearbeiten an mehreren Stellen eingesetzt wird, die Leistung jedesmal, wenn sich die Bearbeitungsform und die Bearbeitungsbedingungen ändern.

Bei einer Werkzeugmaschine dieser Art (Japanische Patent-Offenlegungsschrift JP-A-52-105 384) ist ein Verfahren zum Beurteilen von Anomali­ täten des Werkzeuges anhand der Antriebsleistung bekannt, bei dem von vorneherein ein Vergleichswert für jedes Bearbeitungswerkzeug eingestellt wird und bei dem bei jedem Werkzeugwechsel ein dem neu gewählten Werkzeug entsprechender Vergleichswert auf­ grund eines Werkzeugnummernsignals ausgewählt wird. Eine Beurteilung hinsichtlich einer Anomalität des Werkzeuges erfolgt, indem die Antriebsleistung mit dem Vergleichs­ wert verglichen wird. Bei diesem Verfahren, bei dem für jedes Werkzeug nur ein einziger Vergleichswert eingestellt wird, muß dieser Vergleichswert wenn er bei mehreren Bearbeitungsschritten verwendet wird, auf die maximale Antriebsleistung einjustiert werden, die in allen diesen Schritten auftritt. Dies macht es jedoch unmöglich, den Vergleichswert bei einem eine geringe Leistung erfordernden Bearbeitungsschritt zur Beurteilung heranzuziehen. Das Werkzeug kann infolgedessen nicht ausreichend über­ wacht werden.

Wenn sich die Bearbeitungsbedingungen bei einer Änderung der Bearbeitungsform oder der Drehzahl des Werkzeugs ändern, während der Vergleichswert und die Antriebsleistung verglichen werden, ist es dabei auch unmöglich, den Vergleichswert auf einen Wert zu verstellen, welcher der Änderung der Bearbeitungsleistung entspricht.

Wenn beispielsweise entsprechend Fig. 3 beim Bearbeiten eines Werkstücks 21 an einer Mehrzahl von Stellen mit einem einzigen Bearbeitungswerkzeug 20 die Form des Werk­ stücks 21 ungleichförmig ist, beispielsweise aufgrund einer sich verjüngenden Außenfläche 22, ändert sich die benötigte Antriebsleistung, so daß auch der Vergleichswert geändert werden muß. Weil aber bei dem konventionellen Verfahren für sämtliche Bearbeitungsstellen ein einziger Vergleichswert eingestellt ist, war keine zweckentsprechende Anomalitätsbeur­ teilung möglich.

Bei praktischen Bearbeitungsvorgängen treten häufig scheinbare Werkzeuganomalitäten dadurch auf, daß die Leistung zyklisch oder nichtzyklisch fluktuiert, während sich die mittlere Leistungsamplitude selbst nicht sehr viel ändert, oder es können kurzzeitige Stör­ signale in der Antriebsleistung auftreten, die auf bröckelnde Späne oder dergleichen zurückzu­ führen sind. In einem solchen Fall ist es mittels des Verfahrens, bei welchem die erfaßte Leistung mit einem festen Vergleichswert verglichen wird, ausge­ schlossen, Werkzeuganomalitäten zuverlässig zu erfassen.

Bei der Beurteilung von Werkzeuganomalitäten und Störsignalen muß nämlich sicher­ gestellt werden, daß typische Schwankungen der erfaßten Leistung er­ mittelt werden und daß auf präzise Weise nur der Anstieg der Leistung erfaßt wird, der auf Werkzeugverschleiß zurückzuführen ist. Bei dem Verfahren, bei welchem Anomalitäten einfach dadurch erfaßt werden, daß festgestellt wird, ob die erfaßte Leistung einen vorgegebenen Vergleichswert übersteigt oder nicht, ist es unmöglich, zwischen Schwankungen und einem Ansteigen der Leistung zuverlässig und genau zu unterscheiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art so auszubilden, daß sie in Verbindung mit einer programmgesteuerten Werkzeugmaschine, deren Steuer­ programm die Werkzeugauswahl vorgibt und für jedes ausge­ wählte Werkzeug eine Anzahl von einzelnen, gegebenenfalls unterschiedlichen Bearbeitungsvorgängen steuert, in der Lage ist, den Werkzeugzustand in jedem einzelnen dieser Be­ arbeitungsvorgänge zuverlässig und unter Berücksichtigung der jeweils vorliegenden Bearbeitungsbedingungen zu überwachen.

Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Wenn der Vergleichsanordnung externe Signale, wie eine Werkzeug­ nummer und eine Werkstücknummer, von der Werkzeugmaschine zugehen, wird der zu erfassende Bearbeitungsschritt beurteilt, und entsprechende Erfassungs­ daten werden aus der Speicheranordnung abgerufen. Wenn die Werkzeugmaschine mit der Bearbeitung beginnt, werden, nachdem eine Startperiode ver­ strichen ist, der Vergleichswert und die für die Bearbeitung verbrauchte Leistung während der Erfassungsdauer miteinander verglichen.

Weil die Erfassungdauer für jeden Bearbeitungsschritt zeitlich bestimmt ist, kann die Erfassung genau während der Zeitspanne erfolgen, während der das Werkstück auf der Werkzeugmaschine mittels des Werkzeugs tatsächlich bearbeitet wird.

Weil ferner ein Vergleichswert für jeden Bearbeitungsschritt eingestellt werden kann, läßt sich die Bearbeitungsleistung innerhalb jedes Schrittes mit einem zweckentsprechenden Vergleichswert vergleichen. Dies erlaubt eine exakte und feinfühlige Erfassung von Werk­ zeuganomalitäten.

Da die Vergleichswerte aus Bezugswerten und Koeffizientendaten erhalten werden, kann bei Einstellen jeweils eines Bezugswertes für jedes Werkzeug eine Mehr­ zahl von Vergleichswerten in einfacher Weise für jeden Bearbeitungsschritt eingestellt werden, indem der Bezugswert mit den Koeffizientendaten multipliziert wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, für jeden Schritt eine Mehrzahl von Vergleichswerten gespeichert zu halten, die sich von den Vergleichswerten in anderen Schritten unterscheiden.

Die Bearbeitungsleistung in Relation zu mehreren Vergleichswerten können zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfaßt werden, indem die Überwachungs­ periode für jeden Vergleichswert zweckentsprechend eingestellt wird. Durch Kom­ binieren der so erfaßten Reihenfolge läßt sich der zeitliche Verlauf der Bearbeitungsleistung beurteilen. Alle unregelmäßigen Zeitverläufe können auf diese Weise genau unterschieden werden.

Die während der Bearbeitung erfaßten Leistungssignale werden einer Verarbeitung oder Umformung unterzogen, beispielsweise in Form einer Integration, durch Erfassen des Maximalwertes und durch Extrahieren der Oberwellenkomponenten. Die derart verarbeiteten Signale werden mit den Vergleichswerten verglichen. Durch zweckentsprechende Umformung der Leistungs­ signale kann dafür gesorgt werden, daß präzise nur solche Vergrößerungen und Fluktuationen der Bearbeitungs­ leistung, die auf Werkzeugverschleiß zurückzuführen sind, ermittelt werden, ohne Beeinflussung durch die bearbeitungsbedingten Änderungen der Bearbeitungsleistung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Bereiche, innerhalb derer die Zeitdaten eingestellt werden,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Werkstücks und der zugehörigen Bearbeitungsschritte,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Vor­ richtung nach der Erfindung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Oberwellen-Detektorschaltung der Vorrichtung gemäß Fig. 4,

Fig. 6a bis 6c Signalverläufe, welche die Oberwellenerfassung erläutern,

Fig. 7 ein Blockschaltbild der Schaltung zum Ermitteln von Bereichen, in­ nerhalb derer die Leistung stabil ist,

Fig. 8 einen Signalverlauf zur Erläuterung der sequentiellen Be­ urteilungsfunktion,

Fig. 9 ein Fließschema der Signalverarbeitung in dem Rechner und

Fig. 10 eine graphische Darstellung einer Leistungskurve, wie sie als Er­ gebnis der Steuerung mittels des Rechners erhalten wird.

Entsprechend Fig. 1 weist eine Anomalitätserfassungvorrichtung 1 eine Detektoranordnung 2, die mit einem Antriebsmotor 9 einer Werkzeugmaschine verbunden ist, eine als Mikrocomputer ausgebildete Zentraleinheit als Vergleicher (Beurteilungsanordnung) und eine mit der Zentraleinheit 3 verbundene Speicheranordnung 4 auf.

Bei dem Antriebsmotor 9 handelt es sich beispielsweise um einen Motor zum Drehen eines Werkzeuges oder einer Spindel oder einen Motor zum Antreiben einer Vorschubwelle. Die Detektoranordnung 2 kann ständig die von dem Motor 9 auf die Bearbeitung entfallende Leistung erfassen, z. B. durch Messen der elektrischen Leistung oder des Stroms.

Mit der Detektoranordnung 2 ist eine Filterschaltung 5 verbunden, die eine Schaltung zum Beseitigen von Rausch- oder Störkomponenten in der gemessenen Leistung und eine Schaltung zum Entfernen des Signalanteils gehören, welcher der Leistung entspricht, die während belastungsfreier Zustände (während der Motor leer läuft) verbraucht wird. Die von der Detektoranordnung 2 er­ faßte Leistung wird auf diese Weise in die Zentraleinheit 3 als die beim Bearbeiten tatsächlich verbrauchte Leistung eingegeben.

Mit der Zentraleinheit 3 sind eine numerische Steuerung 10 der Werkzeugmaschine und die Speicheranordnung 4 derart verbunden, daß dazwischen Daten ausgetauscht werden können. Die Signale von der Zentraleinheit 3 gehen über ein Interface 11 an eine Treiberschaltung 12 zum Ansteuern eines Antriebsmotors 13 und einer Alarmvorrichtung 14. Der Zentraleinheit 3 ist eine Speichereinheit 8 zum Einspeichern von Datensignalen zugeordnet, die von der Speicheranordnung 4 kommen bzw. an diese gehen.

Die Speicheranordnung 4 weist eine Stufennummerndatei 6 zum Bestimmen einer Stufennummer aus der jeweiligen Werkstücknummer und Werkzeugnummer sowie eine Erfassungsinformationsdatei 7 zum Gewinnen von Erfassungsinformationen in jeder Bearbeitungsstufe auf.

Jede Stufennummer umfaßt alle Bearbeitungsschritte, die innerhalb der Bearbeitungs­ stufe an dem jeweiligen Werkstück mittels des gleichen Bearbeitungswerkzeuges entsprechend dem Bearbeitungsprogramm auszuführen sind.

Die Erfassungsinformationsdatei 7 enthält dagegen, wie aus der Tabelle 1 hervorgeht, Erfassungsdaten für jede Schrittnummer und jede Stufennummer. Das heißt, in dieser Datei finden sich Erfassungdaten für jeden Schritt, der von dem betreffenden Werkzeug innerhalb der Stufe ausgeführt wird. Wenn die Schrittnummer und die Stufennummer von der Zentraleinheit 3 benannt werden, werden die der benannten Schrittnummer entsprechenden Erfassungsdaten in die Speichereinheit 8 der Zentraleinheit 3 eingegeben.

Zu den Erfassungsdaten gehören ein Schwellenwert, der als Vergleichswert zum Beurteilen der Standzeit jedes Werkzeuges dient sowie Zeitdaten zum Bestimmen der Erfassungzeit und der Erfassungs­ dauer. Der der Beurteilung der Werkzeugstandzeit dienende Schwellenwert wird eingestellt als Produkt aus der Leistung multipliziert mit einem vorbestimmten Koeffizienten. Die beim Festlegen des Schwellenwertes zugrundegelegte Leistung wird aus der Leistung errechnet, die bei einer Testbearbeitung eines Werkstückes gemessen wird.

Mehrere Schwellenwerte können eingestellt werden, indem der betreffende Koeffizient geändert wird. Der Vorteil der Einstellung einer Mehrzahl von Schwellenwerten ist darin zu sehen, daß das Werkzeug gleichzeitig hinsichtlich einer Mehrzahl von Erfassungskriterien überprüft werden kann, wie normaler Verschleiß, Abplatzen von Mikrospänen und Großschäden, z. B. ein Bruch des Werkzeugs. Dies erlaubt eine feinfühlige Beurteilung.

Tabelle 1

Zu den oben erwähnten Zeitdaten gehören die Erfassungsstartzeit (Zeit T1) und die Erfassungsdauer (Zeit T2). Wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden diese so eingestellt, daß nur die tatsächliche Bearbeitungsleistung erfaßt wird, d. h. die Leistung, die zur spanabhebenden Bearbeitung des Werk­ stückes mittels des Werkzeuges tatsächlich erforderlich ist. Die Erfassungsdauer (Zeit T2) reicht von dem Zeitpunkt, zu welchem die Bearbeitung beginnt und die Antriebsleistung anzusteigen anfängt, bis zu dem Zeitpunkt, bei welchem die Be­ arbeitung abgeschlossen ist und die Leistung auf einen Wert sinkt, der mindestens nähe­ rungsweise dem unbelasteten Zustand entspricht. Die Erfassungsstartzeit (Zeit T1) ist auf die Zeitspanne eingestellt, die von dem Zeitpunkt, zu welchem die Erfassungsdauer (Zeit T2) in dem vorhergehenden Schritt geendet hat (beim An­ fangsschritt von dem Beginn der Bearbeitung innerhalb des Bearbeitungsprogramms oder von dem Zeitpunkt, zu dem ein Befehl zum Wechseln der Werkzeuge gegeben wird), bis zu dem Zeitpunkt reicht, zu welchem die Bearbeitung in dem nächsten Schritt beginnt.

Durch die Einstellung der Erfassungszeit wird erreicht, daß die Erfassungsdauer mit der tatsächlichen Bearbeitung genau übereinstimmt. Da bei einer mit numerischer Steuerung ausgestatteten Werkzeugmaschine, deren me­ chanische Bewegungen, wie Werkzeugwechsel und Spindeldrehung, entsprechend einem Bearbeitungsprogramm gesteuert werden, die Intervalle zwischen den betreffenden Schritten und Stufen sowie ihre Verlaufsdauern durch das Bearbeitungspro­ gramm exakt vorgegeben sind, kann die Erfassungszeit mit der tatsächlichen Bearbeitung in Übereinstimmung gebracht werden, indem die Zeitwerte auf die durch das Pro­ gramm vorbestimmten Intervalle und Laufzeiten eingestellt werden.

Solche Zeitdaten (Zeit T1, Zeit T2) können anhand des Bearbeitungspro­ gramms errechnet werden, das sich in der numerischen Steuerung 10 befindet. Stattdessen lassen sich die Zeitdaten auch im Zuge einer Testbearbeitung bestimmen, wie bei der Einstellung der Schwellenwerte, wobei die Antriebsleistung zu verschiedenen Zeitpunkten abgefragt wird und die Zeitdaten aus den Ergebnissen der Abfragevorgänge errechnet werden.

Nachstehend sei die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform der Erfassungsvorrich­ tung erläutert.

Wenn Werkzeuge oder Werkstücke in der Werkzeugmaschine gewechselt werden, werden die Nummer des neu ausgewählten Werkzeugs und die Nummer des zu bearbeiten­ den Werkstückes getrennt oder gleichzeitig von der numerischen Steuerung 10 an die Zentraleinheit 3 gegeben. Nach Empfang dieser Signale benennt die Zentraleinheit 3 die Werkzeugnummer oder die Werkstücknummer in der Stufennummerndatei 6 der Speicheranordnung 4, um die entsprechende Stufennummer auszuwählen. Dann be­ nennt die Zentraleinheit die so ausgewählte Stufennummer in der Erfassungsinforma­ tionsdatei 7, um alle entsprechenden Erfassungsdaten auszulesen und diese Daten in der Speichereinheit 8 einzuspeichern. Diese Vorgänge werden durchgeführt, während Werkzeug und Werkstück gewechselt werden.

Wenn die Bearbeitung in dem ersten Schritt der Stufe mit dem neu ge­ wählten Werkzeug beginnt, fängt die Zentraleinheit 3 mit der Überwachung der Bear­ beitung in dem ersten Schritt an. Wenn nach der Eingabe der von der Detektor­ anordnung 2 erfaßten Antriebsleistung in die Zentraleinheit 3 die Zeitspanne T1 verstrichen ist, wird die Antriebsleistung überwacht und mit den anhand der Zeitdaten eingestellten Schwellenwerten verglichen, bis die Zeitdauer T2 verstrichen ist.

Nach Ablauf der Zeitdauer T2 stellt die Zentraleinheit 3 fest, daß die Überwachung in dem ersten Schritt beendet ist, und die Zentraleinheit geginnt ohne Unterbrechung die Überwachung in dem zweiten Schritt. Dann werden der Schwellenwert und der Zeitwert in der Speichereinheit 8 der Zentraleinheit 3 auf Daten für den zweiten Schritt umgeschaltet, die in der Erfassungsinformationsdatei eingespeichert sind. In der gleichen Weise wie für den ersten Schritt werden der Schwellenwert und die Antriebsleistung nach Verstreichen der Zeitdauer T1 miteinander verglichen, bis auch die Zeitdauer T2 verstrichen ist. Wenn die Überwachung in dem zweiten Schritt endet, werden der dritte, vierte und nach­ folgende Schritte nacheinander ohne Unterbrechung überwacht.

Wenn sämtliche Bearbeitungsschritte mit einem Werkzeug beendet sind, wird die Nummer des Werkzeugs, das mittels eines Signals neu ausgewählt wird, welches einen Werk­ zeugwechsel vorgibt, von der numerischen Steuerung 10 in die Zentraleinheit 3 einge­ geben. Nach Empfang dieses Signals ruft die Zentraleinheit 3 aus der Speicheranord­ nung 4 die Stufennummer und die entsprechenden Erfassungsdaten anhand der Werk­ zeugnummer auf. Auf diese Weise werden der Schwellenwert und der Zeitwert in der Speichereinheit 8 der Zentraleinheit 3 durch die Erfassungsdaten für die neue Stufen­ nummer ersetzt. Die Zentraleinheit 3 überwacht nun die Antriebsleistung auf der Grundlage der neuen Erfassungsdaten.

Die Arbeitsvorgänge werden in ähnlicher Weise durchgeführt, wenn das Werkstück ge­ ändert wird. Ein die Nummer des gewechselten Werkstückes kennzeichnendes Signal und ein Signal, welches die Nummer des Werkzeugs zum Durchführen der ersten Bear­ beitung kennzeichnet, werden von der numerischen Steuerung 10 in die Zentraleinheit 3 eingegeben. Die Zentraleinheit 3 ruft aus der Speicheranordnung 4 eine Stufennummer und Erfassungsdaten anhand der vorgenannten Signale auf, und sie führt eine entspre­ chende Überwachung aus.

Ein Vergleich der Antriebsleistung mit dem Schwellenwert erfolgt somit nur während der tatsächlichen Bearbeitungsdauer in jedem Bearbeitungsschritt und für sämtliche Werk­ stücke und alle Werkzeuge, um etwaige Anomalitäten des Werkzeugs festzu­ stellen.

Die Beurteilung der Werkzeuganomalität durch die Zentraleinheit 3 erfolgt, wenn die Antriebsleistung den Schwellenwert übersteigt, wobei die Art der Anomalität danach bestimmt wird, welcher Schwellenwert überschritten wird und wie oft er überschritten wurde. In dringenden Fällen, beispielsweise einem Bruch der Schneide, gibt die Zentraleinheit 3 ein Signal an die Treiberschaltung 12, um den Antriebsmotor 13 zu steuern und damit die Drehzahl oder die Schnittiefe zu ändern oder die Alarmvor­ richtung 14 zu betätigen.

Wird die Situation nicht als so dringend beurteilt, wie dies beispielsweise bei normalem Verschleiß der Fall ist, wird die Anzahl von Malen, während deren die Antriebsleistung den Schwellenwert übertroffen hat, eingespeichert, und ein Signal wird abgegeben, wenn die Anzahl einen vorbestimmten Wert übersteigt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Stufennummer anhand der Werkstücknummer und der Werkzeugnummer gewählt, die von der numerischen Steuerung 10 ausgegeben werden. Es kann aber auch ein externes Signal, beispielsweise in Form eines binären Codes, benutzt werden, um eine Stufennummer in der Zentralein­ heit 3 unmittelbar zu benennen.

In der Erfassungsinformationsdatei 7 wird die gleiche Anzahl von Schritten für jede Stufennummer eingestellt. Diese braucht jedoch nicht notwendigerweise gleich zu sein; sie kann vielmehr entsprechend der Anzahl der Bearbeitungsstellen für jedes Werkzeug erhöht oder vermindert werden.

Die Fig. 4 bis 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfassungsvorrichtung. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, weist die Anomalitätserfassungsvorrichtung 31 in diesem Fall eine Leistungs- Detektoranordnung 32, eine Speicheranordnung 33 und eine Vergleicher/ Beurteilungs-Anordnung 34 auf. Der grundliegende Aufbau ist der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Unterschiede liegen darin, daß eine Schaltung zur Signalverarbeitung, beispielsweise zur Integration des Leistungssignals oder zum Erfassen des Maximalwertes dieses Signals als Teil der Detektoranordnung 32 vorgesehen ist, und daß die Speicheranordnung 33 nicht nur Stufennummerdaten und Erfassungsinformationsdaten, sondern auch Daten zum Bestimmen der Arten der ein­ gegebenen Signalformen und Daten mit speziellen Funktionen enthält. Aufgrund dieser Unterschiede hat die Vergleicher/Beurteilungs-Anordnung 34 Steuerfunktionen, die sich von denjenigen der ersten Ausführungsform unterscheiden.

Zu der Detektoranordnung 32 gehören eine Abfrageschaltung 37, welche aus dem Meßsignal für die Leistung P(t), das über einen Leistungsdetektor 35 und ein Störsignalbeseitigungsfilter 36 erhalten wird, den Anteil der Leerlaufleistung f(to) speichert, sowie eine Rechenschaltung 38, welche die für die Bearbeitung aufgewendete Leistung f(t) errech­ net, indem sie die abgefragte Leerlaufleistung f(to) von der gemessenen Leistung P(t) subtrahiert. Mit der Rechenschaltung 38 sind mehrere Schaltungen zum Verarbeiten von Signalformen verbunden, die repräsentativ für die so erhaltene Leistung f(t) sind. Zu diesen Signalverarbeitungsschaltungen gehören eine Integrationsschaltung 39 zum Integrieren des Signalverlaufs der Leistung f(t), eine Maximalwert-Detektorschaltung 40 zum Ermitteln des Maxi­ malwertes, eine Oszillations-Detektorschaltung 41 zum Erfassen von Oszillations­ komponenten sowie eine Detektorschaltung 42 zum Erfassen des Bereiches, innerhalb dessen die Bearbeitungsleistung stabil ist.

Sowohl der Integrationsschaltung 39 als auch der Maximalwert-Detektorschaltung 40 sind Torschaltungen 43 zugeordnet, die geöffnet oder geschlossen werden können, wenn ein Signal, das entweder extern eingegeben oder intern anhand der Erfassung der Leistung erzeugt wird, am Beginn und am Ende der Bearbeitung zugeführt wird, so daß das Meßsignal nur während der eigentlichen Werkstück-Bearbeitung verarbeitet wird.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, weist die Oszillations-Detektorschaltung 41 eine Oberwellen-Extraktionsschaltung 47 auf, die eine Hochpaßschaltung 44, ein Bandpaßfilter 45 und eine Vollweggleichrichter- und Glättungsschaltung 46 umfaßt. Des weiteren sind eine Integrationsschaltung 48 und eine Zeitgeberschaltung 49 zum Öffnen und Schließen einer Torschaltung vorgesehen, die zwischen die Extraktionsschaltung 47 und die Integrationsschaltung 48 geschaltet ist.

Mittels der Hochpaßschaltung 44 der Extraktionsschaltung 47 werden entsprechend Fig. 6a die Gleichstromanteile aus dem Leistungssignal beseitigt. Aus den so erhaltenen Oszillationskomponenten S1 werden dann Sinuswellen (S2, S3) mit bestimmten Frequenzen extrahiert, indem die Bandpaßfrequenz des Bandpaßfilters 45 geändert wird, wie dies in Fig. 6b angedeutet ist. Diese Sinus­ wellen werden einer Vollweggleichrichtung und Glättung unterzogen und dann ausge­ geben.

Die Integrationsschaltung 48 führt eine Integration ∫s der von der Extraktionsschaltung 47 ausgegebenen Sinuswellen innerhalb der in der Zeitgeberschaltung 49 vorein­ gestellten Zeitspanne, die der Bearbeitungsdauer entspricht, durch. Das ausgegebene Signal ist in Fig. 6c dargestellt.

Wenn die Antriebsleistung stark schwankt, wie dies beispielsweise zu Beginn eines Bohrvorganges der Fall sein kann, ist es schwierig, die Leistung in stabiler Weise mit einem konstanten Schwellenwert zu vergleichen. Die Detektorschaltung 42 zum Ermitteln eines stabilen Bereichs der Bearbeitungsleistung erfaßt eine Zeit, zu welcher die Bear­ beitungsenergie stabil wird, und ermittelt außerdem einen zweckentsprechenden Schwellenwert.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, weist die Detektorschaltung 42 eine Torschaltung 50, die ent­ sprechend der Bearbeitungsdauer geöffnet und geschlossen werden kann, sowie eine In­ tegrationsschaltung 51 zum Integrieren des Leistungssignals auf. Mit der In­ tegrationsschaltung 51 ist eine Mittelwert-Berechnungsschaltung 53 verbunden, die den Mittelwert des integrierten Wertes f(t2) = Σ ∫ f(t)/N aus der mittleren Anzahl N von Bearbeitungsvorgängen, die von einer Zählschaltung 52 angeliefert wird, und dem Gesamtwert der integrierten Werte, der von der Integrationsschaltung 51 eingegeben wird, berechnet. Mit der Mittelwert-Berechnungsschaltung 53 sind ferner ein Register 54 und eine Vergleicherschaltung 55 verbunden. An die Vergleicherschaltung 55 ist eine Zählschaltung 56 angeschlossen.

Bei dieser Anordnung zählt die Mittelwert-Berechnungsschaltung 53 die Signale, die von der Zählschaltung 52 eingegeben werden. Jedesmal, wenn der Zählwert eine vorbe­ stimmte Anzahl (N) erreicht, die gleich 2 oder größer ist, wird der Summen­ wert Σf(t) der eingegebenen integrierten Werte durch die mittlere Anzahl (N) dividiert. Der so erhaltene Mittelwert wird an das Register 54 und die Vergleicherschaltung 55 ausgegeben.

Wenn das Register 54 von der Rechenschaltung 53 ein Mittelwertsignal aufnimmt (beispielsweise das als f(t2)n bezeichnete nte Signal), wird dieser Wert zwischengespei­ chert. Bei der Eingabe des nächsten Mittelwertes (f(t2)n+1) wird der vorherige Mittel­ wert (f(t2)n) der Vergleicherschaltung 55 zugeführt, während der neu eingegebene Mittel­ wert (f(t2)n+1) gespeichert wird. Dieser Vorgang wiederholt sich jedesmal, wenn ein Signal von der Mittelwert-Berechnungsschaltung 53 eingegeben wird.

Die Vergleicherschaltung 55 speichert die von der Mittelwert-Berechnungsschaltung 53 eingegebenen Mittelwerte f(t2)n, f(t2)n+1 einen nach dem anderen ein, und sie ver­ gleicht den Absolutwert der Differenz zwischen dem neuesten Mittelwert f(t2)n+1 und dem vorherigen Mittelwert f(t2)n, d. h. |a| = (|f(t2)n+1 - f(t2(n|) mit einem vorbe­ stimmten zulässigen Wert b. Wenn der Absolutwert unter den zulässigen Wert b ab­ sinkt, gibt die Vergleicherschaltung 55 ein Signal an die Zählschaltung 56 ab.

In der Zählschaltung 56 ist zuvor eine Zahl (M), die gleich 2 oder größer ist, eingespeichert. Wenn die von der Vergleicherschaltung 55 eingegebenen Signale die Zahl (M) er­ reichen, gibt die Zählschaltung 56 ein Signal an die Vergleicherschaltung 55 ab.

Wenn der Vergleicherschaltung 55 von der Zählschaltung 56 das Eichsignal zugeht, gibt sie den in der Speichereinheit eingespeicherten Mittelwert f(t2)n+1 an den Rechner (Zentraleinheit) 62 ab, um den Bezugs-Schwellenwert zu eichen.

Zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Mittelwert für die Eichung von der Vergleicher­ schaltung 55 ausgegeben wird, wird die Schwankung des Mittelwertes der Antriebsleistung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten, d. h. die Leistung befindet sich innerhalb eines stabilen Bereichs. Die Zentraleinheit 62 kann daher den Vergleich und die Beurteilung auf stabile Weise durchführen, indem der letzte Mittel­ wert als Bezugs-Schwellenwert verwendet wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Detektorschaltung 42 mit ihrer eigenen Integrations­ schaltung 51 ausgestattet. Es können aber auch die Signale von der Integrationsschal­ tung 39 gemäß Fig. 4 benutzt werden. Des weiteren kann als Signal zum Ermitteln eines stabilen Bereichs der Maximalwert f(t)max verwendet werden.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, enthält die Speicheranordnung 33 fünf Datentabellen, näm­ lich eine Stufentabelle 57, eine Betriebsarttabelle 58, eine Schrittabelle 59, eine Kanal­ tabelle 60 und eine Sonderfunktionstabelle 61.

Die Tabelle 2 läßt erkennen, daß die Stufentabelle 57 spezielle Stufenbedingungen ent­ sprechend den betreffenden Werkstücknummern (O-Nummern) und den betreffenden Werkzeugnummern (T-Nummern) enthält, wie dies auch für die Stufennummerndatei 6 der ersten Ausführungsform zutrifft. Bei diesen Stufenbedingungen handelt es sich je­ doch nicht nur um die Stufennummern; sie umfassen vielmehr eine Mehrzahl von weiteren Daten.

Insbesondere enthält die Stufentabelle 57 in einer durch Angabe der O-Nummer und der T-Nummer angewählten Matrix eine Betriebsartnummer (die Nummer der Betriebsarttabelle 58, unter der die den Bearbeitungsbedingungen entsprechenden Erfas­ sungsbedingungen gespeichert sind), einen Bezugswert für den Schwellenwert (einen Be­ zugswert für jeden SET-Wert (Schwellenwert), wenn ein Werkstück mittels eines mit der T-Nummer bezeichneten Werkzeugs mit 100% Leistung bearbeitet wird), je eine Schrittnummer für den Beginn und das Ende der Erfassung (Nummer der Schrittabelle 59 zum Einstellen der Erfassungszeit und des Schwellen­ wertes) sowie Daten, die angeben, ob ein Wiederholbefehl vorliegt (d. h. zum Wiederholen einer vorbestimmten Schrittnummer) und ob eine Sonder­ funktion vorliegt oder nicht. Durch Auswahl bestimmter O- und T-Nummern werden alle diese Daten in die Zentraleinheit 62 eingelesen.

Tabelle 2

Die Betriebsarttabelle 58 enthält, wie aus der Tabelle 3 hervorgeht, verschiedene Be­ dingungen, die für die Erfassung einer Anomalität für jede Betriebsartnummer notwendig sind. Durch Auswahl einer Betriebsartsnummer entsprechend den Stufenbedingungen in der Stufentabelle werden diese Bedingungen gleichzeitig ausgelesen.

Zu den in der Betriebsarttabelle 58 eingespeicherten Bedingungen gehören Daten für die Auswahl der mit dem Schwellenwert zu vergleichenden Größe (wie gemessene Leistung, Bearbeitungsanteil der Leistung, integrierter Wert oder Maximalwert), Daten zum Ausblenden der beim Starten des Motors auftre­ tenden Anlaufleistung, die für das Erfassen von Werkzeugverschleiß störend sein kann, sowie Daten bezüglich einer Verzögerungszeit oder eines Korrekturwertes für das Erfassen der Leerlaufleistung.

In der Betriebsarttabelle 58 sind ferner Daten eingespeichert, die bestimmen, ob der Zeitpunkt zum Starten des Überwachens in dem Bearbeitungsschritt von außen zu steuern ist oder ob dieser Zeitpunkt intern gesteuert werden soll, indem der Pegel der Bearbeitungsleistung erfaßt wird, oder ob die Überwachung während der betreffenden Operation ständig aufrechterhalten werden soll. Zu den in der Betriebsart­ tabelle 58 gespeicherten Daten gehören ferner Daten, die angeben, welcher der vier unten genannten Schwellenwerte (SET1-SET4) zu verwenden ist und ob Grenzwertüber­ schreitungen oder Grenzwertunterschreitungen erfaßt werden sollen, des weiteren Daten zum Einstellen der Dauer der Überwachung der Änderung der oben genannten Werte von AUS zu EIN, und Daten zum Ändern der Eingangsverstärkung eines Stromsensors des Leistungsdetektors 35.

Tabelle 3

Die Schrittabelle 59 und die Kanaltabelle 60 entsprechen der Erfassungsinformations­ datei 7 der ersten Ausführungsform, sie erlauben jedoch eine Anpassung an einen wei­ teren Datenbereich. Die Schrittabelle 59 enthält insbesondere die Erfassungsstartzeit (Zeit T1), die Erfassungsdauer (Zeit T2) und eine Kanalnummer für jede Schrittnummer. Die Kanaltabelle 60 enthält für jede Kanalnummer Koeffizientendaten 40, 120, 130 . . . zum Einstellen von Schwellenwerten mit den vier Pegeln (SET 1-SET 4) als eine Einstellung, und Überwachungsdauerdaten (Zeit ST) zum Bestimmen der Überwachungsdauer für jeden Schwellenwert.

Die Koeffizientendaten stellen Prozentwerte bezüglich der Bezugswerte in der Tabelle 57 dar. Für jeden Bearbeitungsschritt können vier unterschiedliche Schwellen­ werte eingestellt werden, indem der Koeffizient für jeden Kanal mit den Bezugswerten für die in der Tabelle 57 eingestellten Schwellenwerte multipliziert wird. Bei dieser Ausführungsform können daher, nachdem einmal die Bearbeitungsleistung für jedes Werkzeug anhand einer Versuchsbearbeitung eines Werkstücks errechnet ist, mehrere Schwellen­ werte für jeden Bearbeitungsschritt einfach vorgegeben werden, indem die Koeffizienten­ daten in der Kanaltabelle 60 entsprechend eingestellt werden. Dadurch wird vermieden, daß eine Mehrzahl von unterschiedlichen Schwellenwerten für unterschiedliche Bearbei­ tungsschritte eingestellt werden muß; es wird eine erhebliche Verminderung des Arbeits­ aufwands bei der Datenvorgabe möglich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich die Schwellenwerte leicht ändern lassen, indem die Koeffizientenwerte geändert werden.

Die vier Schwellenwerte (SET 1-SET 4) werden benutzt zum Erfassen des Kontakts zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück (oberer Grenzwert), zum Erfassen des Werk­ zeugverschleißes (oberer Grenzwert), zum Erfassen eines Werkzeugbruches (oberer Grenzwert) und zum Erfassen eines Werkzeugbruches (unterer Grenzwert).

Die Überwachungszeitdaten (Zeit ST), die entsprechend den Koeffizientendaten in der Kanaltabelle 60 eingestellt werden, werden bei den unten erläuterten Sonder­ funktionen benutzt.

Die in der Tabelle 57 eingestellte Wiederholfunktion stellt eine Funktion zum wieder­ holten Überwachen der Leistung bei Bearbeitungsschritten mit gleichen Bedingungen dar. Diese Funktion dient der Verminderung der Anzahl von eingestellten Schritten.

Bei der vorliegend erläuterten Vorrichtung wird die Bearbeitungsleistung über eine Mehrzahl von Schritten hinweg sequentiell überwacht, wobei die Anzahl der Schritte durch die Startschrittnummer und die Endschrittnummer in der Tabelle 57 bestimmt wird. Wenn aber die zu überwachende Leistung bei kontinuierlicher Bearbeitung nicht sehr stark fluktuiert, bedarf es keiner individuellen Überwachung für jeden einzelnen Schritt. In einem solchen Fall wird die Wiederholfunktion eingestellt, so daß die Überwachung für die betreffenden Schrittnummern wiederholt wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Tabelle 57 ferner als Sonder­ funktionen eine automatische Berechnungsfunktion, eine Oszillations-Erfas­ sungsfunktion und eine sequentielle Beurteilungsfunktion.

Die automatische Berechnungsfunktion sorgt bei der erläuterten Detektorschaltung 42 dafür, die Antriebsleistung in einem stabilen Bereich zu erfassen. Wenn gleichartige Werkstücke mittels eines einzigen Werkzeuges wieder­ holt bearbeitet werden und sich die jeweils anfängliche Bearbeitungsleistung von einem Zwischenwert vor dem Werkzeugwechsel unterscheidet, dann wird mit dieser Funktion ein Bezugswert bestimmt aufgrund der Erfassung der Sta­ bilität der Bearbeitungsleistung aus den Ergebnissen von mehreren Bearbeitungsvorgängen.

Wenn der Mittelwert der erfaßten Leistung bei M aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten N-mal niedriger liegt als ein zulässiger Wert, wird davon ausgegangen, daß sich die Bearbeitungsleistung stabilisiert hat, und der letzte Mittelwert wird als der Bezugswert eingespeichert. Der in der Tabelle 57 eingestellte Bezugswert wird selbsttätig auf diesen Mittelwert geeicht.

In diesem Fall kann durch zweckentsprechende Einstellung der Zahlen N und M ein Wert der Bearbeitungsleistung während einer probeweisen Bearbeitung als 100%ige Leistung betrachtet werden, die als Bezugswert für den Schwellenwert eingestellt wird.

Für jede in der Tabelle 57 definierte O-Nummer und T-Nummer wird bestimmt, ob die automatische Berechnungsfunktion verwendet werden soll oder nicht. Bei Ver­ wendung dieser Funktion wird die Zeitspanne von Beginn der Bearbeitung bis zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Bearbeitung für jedes Werkstück und jedes Werkzeug eingestellt, um die zu diesem Zeitpunkt erfaßte Leistung als 100%ige Leistung der Bestimmung des Bezugswertes zugrundezulegen.

Die Oszillations-Erfassungsfunktion dient der Beurteilung von periodischen Schwankungen der Bearbeitungsleistung. Die Oberwellen­ komponenten, die sich mit dem Verschleiß, dem Abplatzen oder Brechen des Werk­ zeugs ändern, werden dabei mittels der Oberwellen-Detektorschaltung 41 herausgezogen und einem Integrationsprozeß unterworfen. Wenn die Größe der Schwankungen den Schwellenwert übersteigt, wird davon ausgegangen, daß das Werkzeug fehlerhaft ist.

Ob diese Oberwellen-Erfassungsfunktion anzuwenden ist oder nicht, wird für jede O-Nummer und T-Nummer vorgegeben. Bei Verwendung dieser Funktion wird ein zugehöriger Schwellenwert zur Beurteilung einer Anomalität eingestellt.

Die Bearbeitungsenergie schwankt in eigentümlicher Weise, wenn sich das Werkzeug in einem anomalen Zustand befindet. Die sequentielle Beurteilungsfunktion wird benutzt, um solche Fluktuationen zu ermitteln.

Wenn beispielsweise während eines Bohrvorganges eine Anomalität an der Werkzeug­ schneide in der Anfangsphase des Bohrvorganges auftritt, steigt die Bearbeitungsleistung zunächst an, um dann wieder abzunehmen, wie in Fig. 8 dargestellt. Wenn danach der anormale Zustand des Werkzeuges andauert, beginnt die Bear­ beitungsleistung wieder anzusteigen, und sie bleibt hoch, bis die Schneidkante gebrochen ist.

Um einen solchen anomalen Zustand zu ermitteln, werden, wie in Fig. 8 dargestellt ist, drei Schwellenwerte (SET1 (oberer Grenzwert), SET2 (unterer Grenzwert), SET3 (oberer Grenzwert)) zusammen mit Überwachungszeitperioden (Zeit ST1 und ST3) einge­ stellt, die von dem Zeitpunkt, zu welchem die Leistung die betreffenden Schwellenwerte SET1 und SET3 überstiegen hat, bis zum Ermitteln der Anomalität reichen. Wenn bei dieser Anordnung zunächst SET1 und dann SET2 erreicht werden, zeigt dies an, daß die Bearbeitungsenergie angestiegen und dann abgesunken ist. Wenn danach innerhalb der vom Zeitgeber ST1 vorgegebenen Zeitdauer SET3 erreicht wird, läßt dies er­ kennen, daß die Bearbeitungsleistung wieder größer geworden ist. Wenn SET3 für die Dauer der Zeit ST3 eingeschaltet bleibt, was bedeutet, daß sich die Leistung ständig auf dem hohen Wert gehalten hat, wird zu diesem Zeitpunkt ein Anomalitätssignal abgegeben.

Durch zweckentsprechendes Kombinieren des EIN-Wertes und des AUS-Wertes der Bearbeitungsleistung mit Bezug auf eine Mehrzahl von Schwellenwerten und der Reihen­ folge dieser Werte kann das jeweilige Schwankungsmuster erfaßt werden; es ist auf diese Weise möglich, Anomalitäten des Werkzeuges festzu­ stellen.

Wenn diese sequentielle Beurteilungsfunktion benutzt wird, werden Daten aus der Be­ triebsarttabelle 58 ausgewählt, um zu bestimmen, ob die betreffenden Schwellenwerte zum Erfassen von Grenzwertüberschreitungen oder zum Erfassen von Grenzwertunterschrei­ tungen benutzt werden sollen. Ferner werden Überwachungszeitperioden (Zeit ST) entsprechend den betreffenden SET-Werten aus der Kanaltabelle 60 ausgelesen.

In die als Vergleicher/Beurteilungs-Anordnung 34 dienende Zentraleinheit 62 werden der Leistungsverbrauch P(t) des Antriebsmotors 9, die reine Bearbeitungsleistung f(t), der inte­ grierte Wert ∫ f(t), der Maximalwert f(t)max, der integrierte Wert der Ober­ wellen und Rückmeldungssignale von der der Erfassung des stabilen Bereichs dienenden Detektorschaltung 42, d. h. insgesamt aus der Bearbeitungsleistungs-Detektoranordnung 32, eingegeben. Die Zentraleinheit 62 führt einen Vergleich und eine Beurteilung anhand dieser Eingangssignale und der Datensignale von der Speicheranordnung 33 aus, und sie gibt als Ergebnis der Beurteilung Steuersignale an die Treiberschaltung 12 ab.

Die Arbeitsweise der Anomalitäts-Erfassungsvorrichtung 31 gemäß der zweiten Ausfüh­ rungsform sei anhand des Fließdiagramms der Fig. 9 für den Steuerprozeß der Zentral­ einheit 62 erläutert.

Im Schritt 1 werden die T-Nummer für das neu gewählte Werkzeug und die O-Nummer für das Werkstück aus der numerischen Steuerung 10 übernommen. Im Schritt 2 werden diese Nummern der Tabelle 57 der Speicheranordnung 33 zugeordnet, um die Überwachungsbedingungen zu bestimmen.

Beim Bestimmen der Überwachungsbedingungen werden entsprechend Tabelle 3, wenn beispielsweise die O-Nummer und die T-Nummer jeweils als 1 eingegeben werden, sechs Bedingungen aus den Daten gleichzeitig eingestellt, die in der betreffenden Matrix für (O, T) = (1, 1) eingespeichert sind, nämlich beispielsweise:

Betriebsarttabellen-Nummer
= 100
Anfangsschrittnummer	= 4
Endschrittnummer	= 6
Bezugswert (100%-Leistung)	= 10
Wiederholfunktion:	Ja
Sonderfunktion (automatische Berechnung):	Ja

Nachdem die obigen Bedingungen bestimmt sind, wird der Antriebsmotor 9 im Schritt 3 gestartet. Im Schritt 4 wird, um die Leistungsspitze des Motors beim Hochlaufen auszu­ blenden, die von der Betriebsartnummer 100 in der Tabelle 57 bezeichnete, der Anlauf­ ausblenddauer (5 sec) entsprechende Zeitspanne aus der Überwachungsperiode ausgeblendet. Im Schritt 5 wird die in der Abfrageschaltung 37 vorliegende Leerlaufleistung f(to) für den belastungsfreien Zustand eingespeichert. Es erfolgt ferner die Einspeicherung der Bearbeitungsleistung f(t), die erhalten wird, indem die Leerlaufleistung f(to) von dem gemessenen Leistungsverbrauch P(t) subtrahiert wird.

Als nächstes wird im Schritt 6 ein Triggersignal zum Starten des Schritts entweder auf­ grund eines externen Signals oder entsprechend dem internen Pegel erfaßt. Die Art des Triggersignals wird von den in der Betriebsarttabelle 58 eingespeicherten Daten be­ stimmt.

Wenn der vorstehend erläuterte Prozeß abläuft, wird im Schritt 7 die Bearbeitung be­ ginnend mit dem im Schritt 2 eingestellten Startschritt durchgeführt, und das Überwachen der Leistung wird entsprechend den Überwachungsbedingungen gestartet.

Im Schritt 8 werden insbesondere die Erfassungsstartzeit (Zeit T1) und die Erfas­ sungsdauer (Zeit T2) aus der Schrittabelle 59 übernommen, während Koeffizien­ tendaten entsprechend SET1 - SET4 aus der Kanaltabelle 60 entsprechend der in der Schrittabelle 59 eingestellten Kanalnummer übernommen werden. Vier Schwellenwerte (SET1 - SET4) werden für die Überwachungsbedingungen bestimmt, indem die Koeffizienten­ daten mit den Bezugswerten multipliziert werden.

Im Schritt 9 erfolgt die Anomalitätsüberwachung, indem während der von dem Zeitgeber T2 bestimmten Zeitdauer die Bearbeitungsleistung mit den Schwellenwerten verglichen wird. Das Erfassungsverfahren bezüglich der Art der zu überwachenden Größe (Bearbeitungsleistung, integrierter Wert usw.) sowie die Auswahl, ob die Schwellenwerte (SET1 - SET4) zum Erfassen von Grenzwertüberschreitungen oder zum Erfassen von Grenwertunterschreitungen benutzt werden, werden von den Daten bestimmt, die in der Betriebsarttabelle 58 eingespeichert sind.

Wenn zu den Überwachungsbedingungen Sonderfunktionen gehören, werden diese nach dem Schritt 9 durchgeführt.

Falls die automatische Berechnungsfunktion vorgesehen ist, erfolgt die Berechnung an­ hand der Bedingungen, die in der automatischen Berechnungstabelle innerhalb der Sonderfunktionstabelle 61 eingestellt sind (Schritt 10). Wenn der Bezugswert bestimmt ist, wird er zu der Tabelle 57 zurückgeführt (Schritte 11 und 12). In diesem Rück­ führungsprozeß wird die aus der erfaßten Leistung abgeleitete Größe (Gesamtleistung, Bearbeitungsleistung, integrierter Wert und Maximalwert) zu demn gleichartigen Bezugswert der Tabelle (100% Leistung) zurückgeführt, um den laufenden Bezugswert auf einen neuen Wert zu eichen.

Falls die Oberwellen-Erfassungsfunktion und die sequentielle Beurteilungsfunktion vorgesehen sind, werden diese Funktionen nacheinander ausgeführt (Schritte 13 und 14). Die Ausführung dieser Funktionen erfolgt gleichfalls anhand der Daten in einer Bedingungstabelle, die Teil der Sonderfunktionstabelle 61 ist.

Wenn im Rahmen der Sonderfunktion eine Anomalität festgestellt wird, wird ein Anomalitätsausgang aktiviert; ein Steuersignal wird ausgegeben.

Erfolgt dagegen das Erfassen einer Anomalität im Rahmen einer anderen als der Sonder­ funktion, werden im Schritt 15 der SET-Ausgang und der Anomalitätsausgang akti­ viert.

Wenn der Prozeß bis zum Schritt 15 abgeschlossen ist, wird im Schritt 16 festgestellt, daß die Überwachungsperiode beendet ist. Bleibt die Überwachung in diesem Zustand in Betrieb, wird im Schritt 17 festgestellt, ob der durchgeführte Bearbeitungsvorgang der in der Schrittabelle 57 eingestellte Endschritt ist oder nicht. Handelt es sich nicht um den Endschritt, werden die Überwachungsbedingungen auf die Bedingungen für den nächsten Schritt im Schritt 18 geändert. Das Programm kehrt dann zu dem Schritt 8 zurück, um den oben geschilderten Prozeß zu wiederholen. Die Wiederholung erfolgt unter sukzessiver Ände­ rung der betreffenden Bedingungen so lange, bis der in der Schrittabelle 57 definierte Endschritt erreicht wird.

Wenn die Wiederholfunktion benutzt werden soll, kehrt das Programm zu dem Schritt 7 zurück, um die betreffenden Arbeitsschritte, vom Startschritt ausgehend, zu wiederholen, bis die Anzahl von Wiederholungen einen vorbestimmten Wert erreicht (Schritt 19).

Wenn die Wiederholfunktion nicht benutzt wird, oder wenn die Wiederholfunktion ab­ geschlossen ist, wird festgestellt, daß die Überwachung beendet ist (Schritt 20). Der An­ triebsmotor wird gestoppt.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Überwachung des Zustandes eines Werkzeugs an einer spanabhebenden Werkzeugmaschine, die durch ein Programm ge­ steuert ist, das die Auswahl unterschiedlicher Werk­ zeuge vorgibt und für jedes ausgewählte Werkzeug eine Anzahl von mit ihm durchzuführenden Bearbeitungsschritten steuert, mit

• a) einer Detektoranordnung (2), die während der Be­ arbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug die mo­ mentane Antriebsleistung für das Werkzeug und/oder Werkstück erfaßt, und
• b) einem Rechner (3), der bei jedem durch das Programm ge­ steuerten Bearbeitungsschritt anhand in einem Speicher (4) ge­ speicherter Zeitdaten den Beginn und die Dauer der Er­ fassung der Antriebsleistung festlegt,
  wobei der Rechner für jeden durch das Programm gesteuerten Bearbeitungsschritt mindestens einen zuge­ hörigen Vergleichswert durch Multiplikation eines im Speicher gespeicherten, dem ausgewählten Werkzeug zuge­ ordneten Bezugswertes mit mindestens einem im Speicher gespeicherten, dem Bearbeitungsschritt zugeordneten Koeffizienten einstellt, und
• c) einer Vergleichsanordnung, die die erfaßte Antriebsleistung oder eine daraus abgeleitete Vergleichsgröße mit dem Ver­ gleichswert vergleicht,
  wobei beim Vergleichen festgestellt wird, wie oft die Vergleichsgröße den jeweiligen Vergleichswert überschreitet,
  und aus dem Ergebnis des Vergleichs ein Werk­ zeugzustandssignal gewonnen wird, das einen nicht ord­ nungsgemäßen Werkzeugzustand anzeigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rechner (3) aus der erfaßten Antriebsleistung durch Abzug der ebenfalls von der De­ tektoranordnung (2) erfaßten Leerlaufleistung und durch Elimination von Leistungsschwankungen die auf die Bearbeitung tatsächlich entfallende Leistung ermittelt und als Vergleichsgröße mit dem Vergleichswert vergleicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rechner aus der er­ faßten Antriebsleistung das zeitliche Integral, den Maximal­ wert, den Mittelwert und/oder die Größe des Schwankungs­ anteils der Antriebsleistung ermittelt und als Vergleichsgröße mit einem in Zuordnung zu dieser Ver­ gleichsgröße ausgewählten Vergleichswert vergleicht.