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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung des
Bearbeitungsverfahrens einer Werkzeugmaschine mit einer Basis und
einem Werkzeugträgerschlitten,
der relativ zur Basis bewegbar ist und ein Werkzeug trägt, wobei
die Vorrichtung ein Lager- und Bezugssystem zur Lagerung eines zu
bearbeitenden Teiles und zur Bezugnahme auf dieses, einen ersten
Sensor, der die zwischen dem Werkzeug und dem Teil auftretende Kraft
abtasten und ein erstes Ausgangssignal emittieren kann, und eine
Verarbeitungs- und Steuereinheit, die an den ersten Sensor angeschlossen
ist und das erste Ausgangssignal verarbeiten kann, umfasst. Eine
derartige Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 1 ist aus der
US 4 866 429 A bekannt.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Überprüfung des Bearbeitungsverfahrens
einer Werkzeugmaschine unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung.
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Die
immer höher
werdenden Anforderungen zur Erhöhung
der Produktivität
von Werkzeugmaschinen, zur Verbesserung der Qualität der mechanischen
Teile, die von diesen Werkzeugmaschinen hergestellt werden, auf
der Basis von immer gerin geren Toleranzen und zur Verringerung der
Herstellkosten fordern eine Minimierung der Stillstandszeiten und Durchführung von
sämtlichen
Wartungsoperationen, die erforderlich sind, um ein Absinken der
Qualität der
hergestellten Produkte zu vermeiden, sowie der aus der Verschrottung
und Neubearbeitung der Teile resultierenden Kosten.
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Zur Überprüfung des
Bearbeitungsverfahrens von durch Computer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen
(CNC-Maschinen), wie Drehbänken,
Schleifmaschinen, Fräsmaschinen
etc., finden Vorrichtungen Verwendung, die mit Sensoren ausgestattet
sind, welche die Größe von physikalischen
Merkmalen detektieren, die mit dem zu überprüfenden Verfahren in Verbindung
stehen und der numerischen Steuerung der Maschine oder direkt der Bedienungsperson
die Notwendigkeit der Durchführung
einer Wartung oder von Korrekturverfahren anzeigen.
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Ähnliche
Vorrichtungen sind beispielsweise diejenigen, die den Verschleiß oder den
Bruch der Werkzeuge anzeigen und die Notwendigkeit des Austausches
oder der Schärfung
derselben signalisieren.
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Die
US-A-5070655 beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung von einigen speziellen
Arbeitsbedingungen einer Werkzeugmaschine, genauer gesagt zum Detektieren
der Schärfe
eines Schleifrades, des Verlustes von Kühlmittel oder von übermäßig starken
Vibrationen.
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Die
Vorrichtung verarbeitet Signale, die den Energieverbrauch anzeigen
und von einem Energiedetektionssensor zur Verfügung gestellt werden, sowie
Signale, die die mechanischen Vibrationen anzeigen und von einem
Beschleunigungsmesser zur Verfügung
gestellt werden, und emittiert ein visuelles Signal (in der Form
von grünem,
gelben oder rotem Licht, wobei letzteres einem akustischen Signal
zugeordnet ist), um der Bedienungsperson den Zustand des gesteuerten
Verfahrens anzuzeigen.
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Die
US-A-5718617 offenbart ein System zum Messen einer Kraft, die zwischen
einem Schleifrad und einem Teil im Verlaufe der Bearbeitung durch eine
CNC-Schleifmaschine vorhanden ist, mit Hilfe eines Kraftdetektionssensors,
der zwischen der Kugelumlaufspindel, die den Werkzeugträgerschlitten aktiviert,
und der Maschinenbasis montiert ist. In der Maschine können auch
Beschleunigungsmesser zum Kompensieren von Signalen, die vom Kraftdetektionssensor
zugeführt
werden, durch die Entfernung von Komponenten dieser Signale, die
von Vibrationen abhängig
sind, montiert sein.
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Die
US-A-5044125 beschreibt eine Werkzeugmaschine, genauer gesagt eine
Schleifmaschine, mit einem Kraft-Signalumformer, der piezoelektrische
Sensoren aufweist, die benachbart zum Radkopf montiert sind, um
die Größe der Kraft
zu messen, die zwischen dem Schleifrad und dem zu bearbeitenden
Teil auftritt. Die vom Kraft-Signalumformer abgegebenen Signale
werden der numerischen Steuerung zugeführt, die feststellt, ob die
Notwendigkeit zur Durchführung
eines Nacharbeitszyklus des Schleifrades besteht.
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Das
vom Kraft-Signalumformer abgegebene Signal wird in geeigneter Weise
verarbeitet und liefert signifikante Infor mationen in Bezug auf
die Verarbeitung oder die Schärfe
des Schleifrades, ermöglicht jedoch
keine genaue Unterscheidung der Zeitintervalle, wenn sich das Schleifrad
tatsächlich
mit dem zu bearbeitenden Teil in Kontakt befindet. In der Tat steigt
die Amplitude des vom Kraft-Signalumformer abgegebenen Signales
langsam an, wenn ein Kontakt zwischen dem Schleifrad und dem zu
bearbeitenden Teil vorhanden ist, und nimmt langsam ab, wenn das
Schleifrad von der Oberfläche
des Teiles gelöst
wird, wie hiernach beschrieben. Des Weiteren besitzt das Ausgangssignal
des Kraft-Signalumformers unmittelbar nach der Verschiebung des
Schleifrades vom zu bearbeitenden Teil weg Störkomponenten, die eine Amplitude
aufweisen können,
welche mit der des Signals im Laufe der Bearbeitung vergleichbar
ist, und während
der Verarbeitung nicht berücksichtigt
werden dürfen.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme der bekannten Vorrichtungen
zu überwinden.
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Dieses
Ziel wird mit einer Vorrichtung zur Überprüfung des Bearbeitungsverfahrens
einer Werkzeugmaschine gemäß Anspruch
1 und mit einem zugehörigen Überprüfungsverfahren
gemäß Anspruch
10 erreicht.
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Die
Erfindung wird nunmehr in größeren Einzelheiten
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen beispielhaft erläutert.
Hiervon zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Schleifmaschine im Verlaufe der
Bearbeitung eines mechanischen Teiles und einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf die Schleifmaschine und Vorrichtung der 1;
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3a eine
Ansicht in vergrößertem Maßstab eines
Details der in 2 gezeigten Schleifmaschine
im Verlauf einer ersten Bearbeitungsphase des Teiles;
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3b eine
Ansicht in vergrößertem Maßstab eines
Details der in 2 gezeigten Schleifmaschine
im Verlauf einer zweiten Bearbeitungsphase des Teiles;
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4a den
Trend des vom akustischen Sensor im Verlauf der beiden in den 3a und 3b gezeigten
in Sequenz durchgeführten
Bearbeitungsphasen abgegebenen Signals;
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4b den
Trend des vom Kraftdetektionssensor im Verlauf der in den 3a und 3b gezeigten,
in Sequenz durchgeführten
beiden Bearbeitungsphasen abgegebenen Signals;
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5a den
Trend des vom akustischen Sensor im Verlauf von zwei Bearbeitungsvorgängen, bei denen
das Schleifrad eine unterschiedliche Schneidkapazität besitzt,
abgegebenen Signals;
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5b den
Trend des vom Kraftdetektionssensor im Ver lauf von zwei Bearbeitungsvorgängen, bei
denen das Schleifrad eine unterschiedliche Schneidkapazität besitzt,
abgegebenen Signals;
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6a den
Trend des vom akustischen Sensor im Verlauf von zwei Bearbeitungsvorgängen, die mit
unterschiedlichen Schleifradannäherungsgeschwindigkeiten
durchgeführt
werden, abgegebenen Signals;
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6b den
Trend des vom Kraftdetektionssensor im Verlauf von zwei Bearbeitungsvorgängen, die
mit unterschiedlichen Schleifradannäherungsgeschwindigkeiten durchgeführt werden,
abgegebenen Signals;
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7 ein
Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt; und
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8 ein
Blockdiagramm, das die Logik-Verknüpfungen der verschiedenen Elemente,
die die Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung bilden, zeigt.
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Beste Ausführungsform
zur Durchführung
der Erfindung
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Die 1 und 2 zeigen
in extrem vereinfachter Form eine Werkzeugmaschine, insbesondere
eine von einem Computer numerisch gesteuerte (CNC) Schleifmaschine 1,
die eine Basis 2 und einen Werkzeugträgerschlitten 3 aufweist,
genauer gesagt, einen mit einem Schlitten 4 verbundenen
Schleifradträger,
der relativ zur Basis 2 entlang einer Achse Y be wegbar
und mit einem Schlitten 5 verbunden ist, der entlang einer
Achse X relativ zur Basis 2 bewegbar ist, so dass sich
der Werkzeugträgerschlitten 3 relativ
zur Basis 2 in der Ebene XY verschieben kann. Eine Spindel 7 ist
am Werkzeugträgerschlitten 3 montiert
und mit Hilfe eines Flansches 11 mit einem Schleifrad 9 verbunden.
Die Spindel 7 steht mit einem in den Figuren nicht gezeigten
Motor in Verbindung und ermöglicht,
dass sich das Schleifrad 9 um eine Längsachse M drehen kann.
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Die
Schleifmaschine 1 dient zum Bearbeiten eines mechanischen
Teiles 13 mit Rotationssymmetrie, beispielsweise einer
Welle, die um eine Längsachse
P parallel zur Längsachse
M mit Hilfe eines Lager- und Bezugssystems eines bekannten Typs,
das beispielsweise eine umlaufende Spitze 15 und eine feststehende
Spitze 17 aufweist, gelagert, angeordnet und in Drehungen
versetzt wird.
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Eine
Vorrichtung zur Überprüfung des
Bearbeitungsverfahrens der Schleifmaschine 1 besitzt einen
ersten Sensor, d.h. einen Kraftdetektionssensor 21 eines
bekannten Typs, mit einem ersten Abschnitt 22, der mit
dem Werkzeugträgerschlitten 3 verbunden
ist, und einem zweiten Abschnitt 25, der mit dem Schlitten 4 verbunden
ist, einen zweiten Sensor, genauer gesagt einen akustischen Sensor
(oder AE-Sensor) 19, ebenfalls von einem bekannten Typ, der
mit dem Flansch 11 verbunden ist, und eine Verarbeitungs-
und Steuereinheit 23, die in einer in den Figuren nicht
gezeigten Art und weise mit den Sensoren 19 und 21 und
einer numerischen Steuerung 24 der Schleifmaschine 1 elektrisch
verbunden ist. Der Kraftdetektionssensor 21 detektiert
Verformungen des Werkzeugträgerschlittens 3 relativ
zum Schlitten 4 in der durch den Pfeil F in 1 angedeuteten Richtung,
die durch die Kraft verursacht werden, welche vom Schleifrad 9 auf
das Teil 13 aufgebracht wird, und stellt ein erstes Ausgangssignal
SF zur Verfügung.
Der akustische Sensor 19 detektiert die durch den Kontakt
zwischen den Flächen
des Schleifrades 9 und des Teiles 13 im Verlaufe
der Bearbeitung erzeugten akustischen Signale und stellt ein zweites
Ausgangssignal SA zur Verfügung.
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Die 3a und 3b zeigen
zwei aufeinander folgende Phasen der Bearbeitung des Teiles 13,
bei denen sich die Ausdehnung der Kontaktfläche zwischen dem Schleifrad 9 und
dem Teil 13 unterscheidet. In dem in 3a gezeigten
Zustand ist die maximale Kontaktfläche zwischen dem Schleifrad 9 und
dem Teil 13 vorhanden, während in dem in 3b gezeigten
Zustand nur ein Teil des Schleifrades 9 mit dem Teil 13 in
Kontakt steht.
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Die 4a und 4b zeigen
in zeitlicher Folge die Trends des Signals SA, das vom akustischen
Sensor 19 abgegeben wird, und des Signals SF, das vom Kraftdetektionssensor 21 abgegeben wird,
bei den beiden aufeinander folgenden Bearbeitungsphasen der 3a und 3b.
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Die
Zeitpunkte tia, tfa, tib, tfb geben den Startpunkt (tia, tib) und
den Endpunkt (tfa, tfb) des Kontaktes zwischen dem Schleifrad 9 und
dem Teil 13 in den in den 3a und 3b gezeigten
Bearbeitungsphasen wieder.
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Wie
in 4a gezeigt, besitzt das vom akustischen Sensor 19 abgegebene
Signal SA eine Amplitude, die sich sehr rasch verändert, und
zwar sowohl als Konsequenz, dass das Schleifrad 9 und das
Teil 13 miteinander in Berührung treten (Zeitpunkte tia, tib),
als auch als Konsequenz, dass sich das Schleifrad 9 vom
Teil 13 löst
(Zeitpunkte tfa, tfb), jedoch nicht wesentlich von der Ausdehnung
der Kontaktfläche
zwischen dem Schleifrad 9 und dem Teil 13 abhängt.
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In
der Tat hängt
der Zeitrahmen, während dem
das Signal einen hohen Logikwert annimmt, von der Kontaktzeit zwischen
dem Schleifrad 9 und dem Teil 13 ab (Zeitspannen
tia-tfa, tib-tfb), wobei jedoch seine Amplitude keine signifikanten
Modifikationen im Verlauf der beiden unterschiedlichen, in den 3a und 3b gezeigten
Bearbeitungsphasen erfährt,
bei denen eine unterschiedliche Ausdehnung der Kontaktfläche zwischen
dem Schleifrad 9 und dem Teil 13 vorhanden ist.
Vielmehr ändert
sich das vom Kraftdetektionssensor abgegebene Signal SF nach der
Berührung
des Schleifrades 9 und des Teiles 13 (Zeitpunkte
tia, tib) und dem gegenseitigen Lösen (Zeitpunkte tfa, tfb) langsam,
während
seine Amplitude direkt von der Ausdehnung der Kontaktfläche zwischen
dem Schleifrad 9 und dem Teil 13 abhängt. Genauer
gesagt, je größer die
Kontaktfläche
ist, desto größer ist
die Amplitude des Signales SF.
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Die 5a und 5b zeigen
das Ausgangssignal SA des akustischen Sensors 19 und das Ausgangssignal
SF des Kraftdetektionssensors 21 im Verlauf der beiden
unterschiedlichen Bearbeitungsvorgänge, die zu den Zeitpunkten
ti1, ti2 beginnen und zu Zeitpunkten tf1 und tf2 enden, wobei das Schleifrad 9 eine
unterschiedliche Schneidkapazität besitzt.
Die Zeitpunkte ti1 und tf1 geben den Startpunkt und den Endpunkt
des Kontaktes zwischen dem Schleifrad 9 und dem Teil 13 in
einem Zustand wieder, in dem das Schleifrad 9 eine geringe Schneidkapazität besitzt.
Die Zeitpunkte ti2 und tf2 geben den Startpunkt und Endpunkt des
Kontaktes zwischen dem Schleifrad 9 und dem Teil 13 in
einem Zustand wieder, in dem bei identischen Bedingungen wie im
vorhergehenden Fall (beispielsweise in Bezug auf die Ausdehnung
der Kontaktfläche
zwischen dem Schleifrad und dem Teil) das Schleifrad eine hohe Schneidkapazität besitzt
(beispielsweise nach der Durchführung
einer Nachbearbeitung).
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Wie
in den Figuren gezeigt, ändert
sich das Ausgangssignal SA des akustischen Sensors 19 nicht
auf signifikante Weise, wenn das Schleifrad 9 mehr oder
weniger scharf ist. Vielmehr hängt
sein Trend von der Kontaktzeit zwischen dem Schleifrad 9 und
dem Teil 13 ab. Im Gegensatz dazu nimmt das Ausgangssignal
SF des Kraftdetektionssensors 21 nach dem Auftreten eines
Kontaktes zwischen dem Schleifrad und dem Teil langsam zu und nimmt
langsam ab, wenn sich das Schleifrad vom Teil löst, und besitzt eine Amplitude,
die von der Schneidkapazität des
Schleifrades 9 abhängt.
Genauer gesagt, die Amplitude des Signals SF nimmt zu, wenn die Schneidkapazität des Schleifrades 9 abnimmt.
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Die 6a und 6b zeigen
das Ausgangssignal des akustischen Sensors 19 und das Ausgangssignal
des Kraftdetektionssensors 21 im Verlauf der beiden unterschiedlichen
Bearbeitungsvorgänge,
die zu den Zeitpunkten ti3 und ti4 begin nen und zu den Zeitpunkten
tf3 und tf4 enden und sich voneinander unterscheiden, was die Annäherungsgeschwindigkeit
des Schleifrades 9 betrifft. Die Zeitpunkte ti4 und tf4
bilden den Startpunkt und den Endpunkt des Kontaktes zwischen dem
Schleifrad 9 und dem Teil 13 in einem Zustand,
in dem die Annäherungsgeschwindigkeit
relativ niedrig ist, während die
Zeitpunkte ti3 und tf3 den Startpunkt und den Endpunkt des Kontaktes
zwischen dem Schleifrad 9 und dem Teil 13 in einem
Zustand bilden, in dem das Schleifrad 9 eine größere Annäherungsgeschwindigkeit
besitzt.
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Aus
diesen Figuren kann man entnehmen, dass das Ausgangssignal SA des
akustischen Sensors 19 nicht wesentlich variiert, wenn
sich die Annäherungsgeschwindigkeit
des Schleifrades 9 verändert.
Der Trend des Signals hängt
vielmehr nur von der Zeitdauer ab, während der ein Kontakt zwischen dem
Schleifrad 9 und dem Teil 13 (Zeitintervalle ti3-tf3,
ti4-tf4) vorhanden
ist. Im Gegensatz dazu nimmt das Ausgangssignal SF des Kraftdetektionssensors 21 langsam
zu, wenn ein Kontakt zwischen dem Schleifrad 9 und dem
Teil 13 auftritt (Zeitpunkte ti3, ti4), und nimmt am Kontaktende
zwischen dem Schleifrad 9 und dem Teil 13 langsam
ab und besitzt eine Amplitude, die direkt von der Annäherungsgeschwindigkeit
des Schleifrades 9 abhängt.
Höhere Annäherungsgeschwindigkeiten
erzeugen Signale SF mit größeren Amplituden.
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Es
lässt sich
somit zusammenfassen, dass das Ausgangssignal SA des akustischen
Sensors 19 rasch ansteigt, wenn das Schleifrad 9 das
Teil 13 kontaktiert, und rasch abfällt, wenn sich das Schleifrad
vom Teil 13 weg verschiebt, und eine Amplitude besitzt,
die im Wesentlichen nicht von der Ausdehnung der Kontaktfläche zwischen
dem Schleifrad 9 und dem Teil 13, von der Schneidkapazität und von der
Annäherungsgeschwindigkeit
des Schleifrades 9 abhängt.
Eine Analyse eines derartigen Signals liefert Informationen in Bezug
auf die Zeitrahmen, in denen die Bearbeitung auftritt (Kontakt zwischen
dem Schleifrad und dem Teil), und zwar unabhängig von den Bearbeitungsbedingungen.
Der Kraftdetektionssensor 21 erzeugt vielmehr ein Signal
SF, das langsam ansteigt, wenn das Schleifrad 9 das Teil 13 kontaktiert,
und langsam abfällt,
wenn sich beide voneinander lösen,
jedoch eine Amplitude besitzt, die von der Ausdehnung der Kontaktfläche zwischen
dem Schleifrad 9 und dem Teil 13, von der Schärfe des Schleifrades 9 und
von der Annäherungsgeschwindigkeit
des Schleifrades 9 abhängt.
Dieses Ausgangssignal SF des Kraftdetektionssensors 21 ermöglicht keine
genaue Bestimmung der Zeitintervalle, in denen die Bearbeitung auftritt,
ermöglicht
jedoch den Erhalt von Informationen in Bezug auf den Bearbeitungsprozess,
genauer gesagt in Bezug auf den Kontaktbereich zwischen dem Teil 13 und
dem Schleifrad 9, die Schneidkapazität des Schleifrades 9 und
die Annäherungsgeschwindigkeit
des Schleifrades 9.
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Ein
Verfahren gemäß der Erfindung
nutzt auf synergistische Weise die vom akustischen Sensor 19 und
vom Kraftdetektionssensor 21 zur Verfügung gestellten Informationen.
Genauer gesagt, das Ausgangssignal SA des akustischen Sensors 19 wird aufgrund
von dessen raschem Ansprechen, wenn ein Kontakt zwischen dem Schleifrad 9 und
dem Teil 13 auftritt, und aufgrund der Tatsache, dass die
Amplitude im Wesentlichen nicht mit der Kontaktkraft in Korrelation
steht, be nutzt, um die Zeitintervalle zu ermitteln, in denen das
Ausgangssignal SF des Kraftdetektionssensors 21 geeignete
Informationen zum Überprüfen des
Bearbeitungsverfahrens zur Verfügung
stellt, mit anderen Worten, die Intervalle, in denen sich das Schleifrad 9 tatsächlich mit
dem Teil 13 in Kontakt befindet. Der Trend des Ausgangssignals SF
des Kraftdetektionssensors 21 in diesen Zeitintervallen
liefert signifikante Informationen in Bezug auf die Menge des Materials,
die im Verlaufe der Bearbeitung entfernt worden ist (auf der Basis
der Annäherungsgeschwindigkeit
des Schleifrades 9 und der Ausdehnung der Kontaktfläche zwischen
dem Schleifrad 9 und dem Teil 13) und über den
Zustand der Schärfe
des Schleifrades 9.
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Die
Funktionsweise der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nunmehr
in Verbindung mit dem Ablaufdiagramm der 7 erläutert.
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In
einer ersten Phase wählt
die numerischen Steuerung 24 automatisch den Typ der durchzuführenden Überprüfung aus,
beispielsweise den Verschleißzustand
des Schleifrades 9, oder die Bedienungsperson kann diesen
Typ manuell auswählen (Block 40).
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Danach
prüft die
Verarbeitungs- und Steuereinheit 23 den Logikwert des Ausgangssignals
SA des akustischen Sensors 19 (Block 50). Sobald
sich das Signal SA auf einen hohen Logikwert ändert, wird ein Startzeitpunkt
mit einer im wesentlichen vernachlässigbaren Verzögerung relativ
zum Zeitpunkt ti, bei dem der tatsächliche Kontakt zwischen dem
Schleifrad 9 und dem Teil 13 auftritt, detektiert:
die Ve rarbeitungs- und Steuereinheit 23 beginnt somit mit
der Überwachung
des Ausgangssignals SF des Kraftdetektionssensors 21 (Block 60).
Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 23 überprüft den Logikwert
des Ausgangssignals SA (Block 70). Die Überwachung des Ausgangssignals
SF des Kraftdetektionssensors 21 wird fortgesetzt, bis
das Ausgangssignal SA des akustischen Sensors 19 einen
hohen Logikwert annimmt, somit über
das gesamte Zeitintervall, in dem sich das Schleifrad 9 mit
dem Teil 13 in Kontakt befindet (Block 60). Wenn
sich das Ausgangssignal SA des akustischen Sensors 19 auf
einen niedrigen Logikwert verändert,
wird ein Endzeitpunkt detektiert, mit einer im Wesentlichen vernachlässigbaren
Verzögerung
in Bezug auf den Zeitpunkt tf, bei dem die tatsächliche Verschiebung des Schleifrades 9 vom
Teil 13 weg stattfindet, und die Überwachung des Signals SF durch
die Verarbeitung- und Steuereinheit 23 beendet. Das gewonnene
(und gespeicherte) Ausgangssignal SF des Kraftdetektionssensors 21 erfährt eine
geeignete Verarbeitung zum Erhalten von Informationen in Bezug auf
das überwachte
Merkmal, in diesem Fall die Schneidkapazität des Schleifrades 9,
wobei diese Verarbeitung beispielsweise die Integration des Signals
SF in einem Zeitintervall, das im Wesentlichen dem Intervall ti-tf
entspricht, umfasst (Block 80). Danach wird der durch die
Verarbeitung erhaltene Wert mit Werten verglichen, die in einer vorhergehenden
Einstellungs- oder „Lern"-phase der Vorrichtung
detektiert und gespeichert wurden (Block 90). Wenn das
Ergebnis dieses Vergleiches anzeigt, dass das überwachte Merkmal, in diesem
Fall der Verschleiß des
Schleifrades 9, innerhalb von akzeptablen Grenzen liegt,
ist es möglich,
zur Durchführung
von einer anderen Art von Überprüfung überzugehen,
falls erforderlich (Block 100) (Block 40). Wenn jedoch
das überwachte
Merkmal die akzeptablen Grenzen überschreitet,
zeigt die numerische Steuerung der Bedienungsperson, beispielsweise über die Anzeige
einer Botschaft, die Notwendigkeit der Durchführung eines Nachbearbeitungszyklus
des Schleifrades 9 an oder, wenn die Bearbeitung des Teiles
zu Ende geht, steuert direkt ohne Überwachung durch die Bedienungsperson
den Nachbearbeitungszyklus des Werkzeuges (Block 110).
Das Verfahren endet (Block 120), wenn die erforderlichen Überprüfungen beendet
worden sind.
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In
einer vorbereitenden Einstell- oder „Lern"-phase, die der Installation der Sensoren 19 und 21 an
der Maschine 1 folgt, gewinnt die Verarbeitungs- und Steuereinheit 23 die
Ausgangssignale der Sensoren 19 und 21 in verschiedenen
Arbeitszuständen:
bei unterschiedlichen Ausdehnungen der Kontaktfläche zwischen dem Schleifrad 9 und
dem Teil 13, bei unterschiedlichen Verschleißbedingungen des
Schleifrades 9 und bei unterschiedlichen Annäherungsgeschwindigkeiten
des Schleifrades 9, und verarbeitet diese Signale, um Bezugswerte
zu erhalten und zu speichern, die mit denjenigen Werten verglichen
werden, die während
der Überprüfungen erhalten
werden.
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Als
Alternative zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann die Verarbeitungs-
und Steuereinheit 23, nachdem sie den Typ der durchzuführenden Überprüfung ausgewählt hat,
gleichzeitig die Ausgangssignale SA und SF von beiden Sensoren 19 und 21 beschaffen
und auf der Basis des Trends des Signals SA den Startpunkt und Endpunkt des
Kontaktes bestimmen, die im Wesentlichen das Zeitintervall festlegen,
in dem die Bearbeitung durchgeführt
wird, und danach, wie vorstehend beschrieben, das Signal SF nur
während
dieses Zeitintervalls verarbeiten.
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Die
Sensoren können
auch in Positionen an der Schleifmaschine angeordnet werden, die
sich von den vorstehend beschriebenen Positionen unterscheiden,
solange sie eine korrekte Detektion der Signale ermöglichen.
Genauer gesagt, der akustische Sensor kann mit einem der beiden
Haltepunkte oder mit einer Schleifradausgleichvorrichtung gekoppelt werden,
wenn er bei der Schleifmaschine Anwendung findet. Stattdessen kann
der Kraftdetektionssensor auch zwischen einem Zwischenlager des
Teiles oder einem stetigen Lager, falls vorhanden, und der Basis
der Maschine angeordnet sein.
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Varianten
in Bezug auf die hier beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. Genauer
gesagt kann der Kraftdetektionssensor 21 durch einen Stromdetektionssensor
zum Detektieren des vom Motor des Schleifrades 9 absorbierten
elektrischen Stromes oder durch ein Dehnungsmessgerät mit hoher
Empfindlichkeit, beispielsweise einen Dehnungsmessstreifen auf einem
Siliciumfilm, zur Bestimmung der Verformungen des Schleifradschlittens
im Verlaufe der Bearbeitung und somit der vom Schleifrad 9 auf
das Teil 13 ausgeübten
Kraft ersetzt werden. Die Trends der vom Stromdetektionssensor und
vom Dehnungsmessgerät
abgegebenen Signale entsprechen dem vorstehend beschriebenen Signal,
das vom Kraftdetektionssensor 21 abgegeben wird, und liefern
somit identische Informationen in Bezug auf den Bearbeitungsprozess.
Der akustische Sensor 19 kann durch einen Sensor eines
anderen Typs ersetzt werden, der in der Lage ist, mit geeigneter
Genauigkeit die Zeitintervalle zu detektieren, in denen das Schleifrad 9 mit
dem Teil 13 in Kontakt steht. Zu diesem Zweck können beispielsweise
optische Sensoren oder Distanzinduktionssensoren, die die wechselseitige
Position zwischen dem Schleifrad 9 und dem Teil 13 messen,
verwendet werden.
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Des
Weiteren kann eine Vorrichtung gemäß der Erfindung auch eine größere Anzahl
von Sensoren (in 8 als S1... SN identifiziert)
aufweisen, die in Bezug auf die hier beschriebenen Sensoren von
einem identischen oder unterschiedlichen Typ sind, um eine größere Anzahl
von Prozessen zu überprüfen. Das
Blockdiagramm der 8 zeigt eine Vorrichtung, die
N Sensoren S1... SN aufweist, welche mit einer zugehörigen Verarbeitungselektronik
E1... EN in Verbindung stehen, deren Ausgangssignale einer Prozesseinheit 27 zugeführt werden,
welche mit einer Einheit 29 zur Bestimmung des Steuerverfahrens in
Verbindung steht, die an die numerische Steuerung 24 und
die PLC(programmierbare Logiksteuereinheit) 31 der Maschine 1 angeschlossen
ist.
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Die
von den Sensoren S1... SN abgegebenen Signale werden von der Verarbeitungselektronik E1...
EN verstärkt
und in geeigneter Weise verarbeitet, bevor sie der Prozesseinheit 27 zugeführt werden.
Die Einheit 29 zum Bestimmen des Steuerverfahrens führt auf
der Basis der Anforderungen, die von der numerischen Steuerung 24 oder
von der PLC 31 empfangen werden, Signale der Prozesseinheit 27 zu,
damit diese die erforderlichen Verarbeitungsvorgänge des Ausgangssignales eines
einzelnen Sensors S1... SN durchführen oder auf synergeti sche
Weise die Ausgangssignale einer Vielzahl von Sensoren S1... SN benutzen
kann, und führt
die Ergebnisse dieser Verarbeitungsvorgänge der numerischen Steuerung
und/oder der PLC und/oder anderen Anzeigeeinheiten zu, beispielsweise
einem Personalcomputer 33.
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Viele
Arten von Überprüfungen können von einer
Vorrichtung dieser Art durchgeführt
werden, wobei diese Überprüfungen umfassen:
automatische Überprüfungen der
verschiedenen Bearbeitungsphasen, Überprüfungen des Zustandes der Werkzeuge, Steuerung
des möglichen
Schärfens
derselben, Überprüfung von
möglichen
Kollisionen und Diagnostizieren für eine präventive Wartung.
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Offensichtlich
können
eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzt
werden, um auch den Bearbeitungsprozess von anderen Arten von Werkzeugmaschinen
zu überprüfen, wie beispielsweise
Drehbänken
oder Fräsmaschinen.