DE9403901U1 - Anordnung von Schwingungssensoren zur Signalgewinnung aus dem spanenden Bearbeitungsprozeß, insbesondere für Rundschleifmaschinen - Google Patents

Description

Beschreibung

Anordnung von Schwingungssensoren zur Signalgewinnung aus dem spanenden Bearbeitungsprozeß, insbesondere für Rundschleifmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Schwingungssensoren zur Signalgewinnung aus dem spanenden Bearbeitungsprozeß. Sie ist anwendbar für die Werkzeugüberwachung sowie Qualitätsdiagnose und -überwachung auf dem Gebiet der spanenden Bearbeitung, insbesondere Schleifbearbeitung. Die Überwachungseinrichtung hat dabei die Aufgabe, bei Erreichen der Grenzwerte der Überwachungsgröße Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Fertigungsqualität einzuleiten, die insbesondere in einem Werkzeugwechsel bzw. einem Abrichten des Schleif körpers bestehen.

Schwinggeschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren sowie Körperschallsensoren an Werkzeugmaschinen sind für diese Aufgabe in der Praxis langjährig eingeführt, und es sind vielfältige Möglichkeiten ihrer Anordnung sowie zur Signalauswertung im diesbezüglichen Schrifttum zu finden (DD 209405, DE-OS 3815087). Insbesondere mit der aktuellen Problematik der Auswertung hochfrequenter Schallsignale (Acoustic Emission) sind weitere Sensoranordnungen und Auswertungsstrategien bekannt (DD 258763, DE-OS 3829825, DE-OS 4026757).

Problematisch ist die geeignete Anordnung der Sensoren derart, daß ein möglichst enger Zusammenhang zu den Oualitätsparametern am Werkstück oder zum Bearbeitungsprozeß erzielt wird. Bekannte Lösungen führen entweder zu einer großen Entfernung des Sensors vom eigentlichen Bearbeitungsprozeß, so daß vielfältige Störungen auf das Nutzsignal einwirken, oder aber es muß ein hoher Aufwand zur Signalübertragung insbesondere von bewegten Werkstücken oder Werkzeugen getrieben werden. Wenn der Sensor auf dem Werkstück angeordnet wird, sind ebenfalls problematisch die Anpassung an unterschiedliche Werkstückgeometrien und die Notwendigkeit der Positionierung des Sensors auf dem Werkstück.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die Anordnung von Schwingungssensoren auf bewegten Werkstücken oder Werkzeugen zu vermeiden und dennoch kostengünstig ein von Störsignaten weitgehend unbeeinträchtigtes Signal zu erzeugen.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Anordnung von Schwingungssensoren gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung sind ein oder mehrere Schwingungssensoren auf dem Tastarm einer an sich bekannten und üblicherweise an Rundschleifmaschinen vorhandenen Meßsteuerung angeordnet, der aufgrund seiner Funktion zur Ermittlung des aktuellen Werkstückdurchmessers eine gleitende Bewegung auf der Werkstückoberfläche ausführt. Die Schwingungssensoren können als Schwinggeschwindigkeitssonsor, Beschleunigungssensor oder Körperschallsensor ausgebildet sein.

Durch die Lagekopplung zwischen Tastarm und Werkstückoberfläche erfolgt die unmittelbare Übertragung der Welligkeitsparameter vom Werkstück auf den Tastarm und damit auf den Sensor, und durch den Kontakt zwischen Tastarm und Werkstück werden die aus dem Bearbeitungsprozeß generierten Schallsignale bzw. Ratterschwingungen vom Werkstück auf den Sensor übertragen. Die im Tastarm vorhandenen Schwingungssignaie können an diesem Bauteil direkt gemessen werden, ohne daß weitere Übertragungsvorgänge auf andere Bauteile (wie z. B. bei Sensoranordnung am Reitstock oder am Schleifspindelstock) notwendig sind und zu einer Signalbeeinflussung führen.

Die Sensoranordnung ermöglicht die Gewinnung zusätzlicher Prozeßinformationen, wobei insbesondere die höherfrequenten Signalanteile einer Auswertung zugeführt werden. Aus einer Signalanalyse der Sensorsignale können Aussagen über den aktuellen Werkzeugzustand bzw. über die Schneidfähigkeit des Schleifkörpers gewonnen werden. Aus dieser Signalanatyse unter Einbeziehung tieferfrequenter Bereiche des Signalspektrums können weiterhin Aussagen über die aktuellen Qualitätsparameter der in Bearbeitung befindlichen Werkstückoberfläche gewonnen werden.

Die Vorteile der genannten Anordnung bestehen in der bei der Schwingungsüberwachung allgemein bekannten Möglichkeit, bereits während der Bearbeitung qualitätssichernde Maßnahmen einzuleiten und so Ausschuß zu vermeiden. Die inprocess-Messung benötigt keine spezielle Anpassung an den konkreten Prozeß, an Werkstoff- und Bearbeitungsparameter oder zusätzlichen Aufwand an Mechanik und Steuerungstechnik zur Positionierung des Sensors auf der zu bearbeitenden Fläche. Der Arbeitsraum der Maschine erfährt keine weitere Beeinträchtigung als diejenige durch die üblicherweise vorhandene Meßsteuerung.

Nachfolgend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand Figur 1 erläutert. Das Bild zeigt den Schnitt durch einen im Eingriff mit dem Werkstück befindlichen Schleifkörper 2. Eine Meßsteuerung 3 ermittelt über die das Werkstück berührenden Tastarme 4 den aktuellen Werkstückdurchmesser, um bei Erreichen des Sollmaßes ein entsprechendes Abschaltsignal an die Maschinensteuerung zu übergeben. Mit einem Tastarm 4 der Meßsteuerung 3 ist ein Schwingungssensor beispielsweise mittels einer Schraubverbindung verbunden, der sowohl die Schallsignale aus dem Arbeitseingriff des Schleifkörpers als auch die aus dem Oberflächenprofil resultierenden Bewegungen des Tastarmes in ein geeignetes elektrisches Signal umwandelt.

Claims (2)

Schutzansprüche *..·*..* '..··..· .!·**:"

1. Anordnung von Schwingungssensoren zur Signalgewinnung aus dem spanenden Bearbeitungsprozeß, insbesondere für Rundschleifmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem oder mehreren das Werkstück kontaktierenden Tastarmen, insbesondere Tastarmen einer Meßsteuerung, zusätzlich Schwingungssensoren angebracht sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungssensoren als Schwinggeschwindigkeitssensor, Beschleunigungssensor oder Körperschallsensor ausgebildet sind.