DD262079A1

DD262079A1 - DEVICE FOR MONITORING THE ROUGHNESS, PARTICULARLY TO MACHINE TOOLS WITH REVOLVER HEAD

Info

Publication number: DD262079A1
Application number: DD30482187A
Authority: DD
Inventors: Andrea Stoll; Thomas Seim; Horst Weber; Hans-Georg Lutze
Original assignee: Karl Marx Stadt Tech Hochschul
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1987-07-10
Publication date: 1988-11-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ueberwachung der Rauheit, insbesondere an Werkzeugmaschinen im Revolverkopf, bestehend aus einer kapazitiven Rauheitsmesseinrichtung und einer optischen Uebertragungsstrecke. Der Einsatz einer Einrichtung zur Ueberwachung der Rauheit im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine ist fuer die Automatisierung der Fertigung notwendig, um eine stoerungsfreie Produktion zu gewaehrleisten. Die kapazitive Rauheitsmesseinrichtung wird an Stelle eines Werkzeuges im Revolverkopf der Werkzeugmaschine eingespannt. Die optische Uebertragungsstrecke gewaehrleistet die Uebertragung der Messwertsignale von beweglichen Revolverkopf zur Auswerteeinheit. Als Messwertaufnehmer dient ein kapazitiver Sensor. Eine von der Kapazitaet des Sensors beeinflusste Rechteckschwingung wird einer optischen Uebertragungsstrecke zugefuehrt und steht empfaengerseitig sowohl in digitaler als auch analoger Form zur Verfuegung. Fig. 1The invention relates to a device for monitoring the roughness, in particular on machine tools in the turret, consisting of a capacitive roughness measuring device and an optical transmission path. The use of a device for monitoring the roughness in the working space of the machine tool is necessary for the automation of production in order to ensure a trouble-free production. The capacitive roughness measuring device is clamped in place of a tool in the turret of the machine tool. The optical transmission path ensures the transmission of measured value signals from the movable turret to the evaluation unit. The sensor is a capacitive sensor. A square wave influenced by the capacitance of the sensor is fed to an optical transmission path and is available to the receiver in both digital and analog form. Fig. 1

Description

Einrichtung zur Überwachung der Rauheit, insbesondere an Werkzeugmaschinen mit RevolverkopfDevice for monitoring roughness, in particular on turret machine tools

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Rauheit, insbesondere an Werkzeugmaschinen mit Revolverkopf zur Identifikation der Oberflächenrauheit gespanter Werkstücke womit eine Übertragung von Meßwerten von beliebigen Werkzeugträgern und dergleichen an Werkzeugmaschinen realisierbar ist.The invention relates to a device for monitoring the roughness, in particular on machine tools with turret for the identification of the surface roughness of machined workpieces with which a transmission of measured values of any tool carriers and the like can be realized on machine tools.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bekannt sind Einrichtungen zur Messung der Kenngrößen der Oberfläc.henrauheit sowohl im Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine als auch auf externen Meßstationen, bei denen verschiedene Meßprinzipien zum Einsatz kommen· Herkömmliche Tastschnittgeräte können auf Grund ihres komplizierten Aufbaus nicht iia Arbeitsraum der Maschine, wo extreme Bedingungen herrschen, angebracht werden. Eine Lösung zur Messung der Qberflächenrauheit innerhalb des Arbeitsbereiches einer Werkzeugmaschine- wird in der Patentschrift DB WP 204 vorgestellt» Als Meßwertaufnehmer dient dabei das Tastsystem eines Plattenspielers· Dieser Wandler kann jedoch wegen seiner relativ offenen Konstruktion nicht im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine während der Bearbeitungsphasen verbleiben· Auch ist der vorgeschlagene Taster nicht für ein Schwenken im Revolverkopf geeignet· Außerdem ist keine Lösung zur Meßwertübertragung vorgesehen· Im DD WP 218 006 wird die Übertragung der Meßsignale vom Arbeitsraum der Werkzeugmaschine zu außerhalb befindlichen Auswertegeräten beschrieben· Bei Betätigung einer Hubeinheit wird eine Steckverbindung geschlossen bzw· gelöst, die eine Kopplung der Meßsignalkabel unabhängig von der Bewegung des Werkzeugrevolvers gestattet· nachteilig wirkt sich bei einer häufig betätigtenCharacteristics of the known technical solutions Known are devices for measuring the characteristics of Oberfläc.henrauheit both in the working range of the machine tool and on external measuring stations where different measuring principles are used · Conventional stylus devices can not iia work space of the machine, where due to their complicated structure Extreme conditions prevail. A solution for measuring the surface roughness within the working range of a machine tool is presented in the specification DB WP 204. The transducer of a turntable is used as the transducer. However, this transducer can not remain in the working space of the machine tool during the machining phases because of its relatively open construction is the proposed probe not suitable for swiveling in the turret · In addition, no solution is provided for measured value transmission · DD WP 218 006 describes the transmission of the measuring signals from the working space of the machine tool to external evaluation devices. · When a lifting unit is actuated, a plug connection is closed or solved, which allows a coupling of Meßsignalkabel regardless of the movement of the turret · adversely affects a frequently operated

U7.31-U7.31-

Steckverbindung-die begrenzte Zuverlässigkeit mechanischer Kontakte axis»' Eine weitere LSsung zur Übertragung von Meßsignalen zwischen einen rotierenden und einen nicht rotierenden Teil ist in DE OS 3 148 562 dargelegt« Zur Übertragung werden lichtleitende Pasern verwendet, die Licht im Zentrum der Rotationsachse und/oder in bestimmten radialen Abständen von der Rotationsachse zwischen den beiden Teilen übertragen· Diese LSsung ist. sehr aufwendig, da sie eine konstruktive Überarbeitung der Werkzeugträgereinheit erfordert und damit nicht für beliebige Werkzeugmaschinen naehrüstbar ist»A further solution for transmitting measurement signals between a rotating and a non-rotating part is set forth in DE OS 3 148 562. For transmission, light-conducting fibers are used, which light in the center of the axis of rotation and / or transmitted at certain radial distances from the axis of rotation between the two parts · This LSsung is. very complex, because it requires a constructive revision of the tool carrier unit and thus can not be used for any machine tool

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Überwachung der Rauheit zu schaffen, die mit geringem Aufwand naehrüstbar ist und damit eine höhere Genauigkeit bei der Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen gewährleistet sowie eine funktionssichere Pehlerinformation garantiert.The aim of the invention is to provide a device for monitoring the roughness, which can be finished with little effort and thus ensures greater accuracy in compliance with the specified tolerances and guarantees a functionally reliable Pehlerinformation.

Darlegen des Wesens der ErfindungExplaining the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Überwachung der Rauheit, insbesondere an Werkzeugmaschinen mit Revolverkopf zu schaffen, womit die Erfassung und berührungslose Übertragung von Rauheitskenngrößen vom beweglichen Werkzeugträger und damit der Einsatz in automatisierten Fertigungssystemen möglich ist. Der sich am Revolverkopf der Werkzeugmaschine befindliche Teil der Einrichtung soll in seinen Abmessungen so klein gestaltet sein, daß durch seinen Einsatz keine Beeinträchtigung der Maschinenparameter im Bearbeitungsraum der Maschine .auftreten und damit eine universelle Fachrüstung an Werkzeugmaschinen möglich wird· Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe unter Kombination einer kapazitiven Rauheitsmeßeinrichtung und einer Übertragungsstrecke zwischen Revolverkopf und Werkzeugträgergehäuse dadurch gelöst, daß sich im Revolverkopf einThe invention has for its object to provide a device for monitoring the roughness, especially on machine tools with turret, whereby the detection and non-contact transmission of roughness characteristics of the moving tool carrier and thus the use in automated manufacturing systems is possible. The located on the turret of the machine tool part of the device should be designed so small in size that its application no impairment of the machine parameters in the processing space of the machine .auftreten and thus a universal equipment on machine tools is possible · According to the invention, this object is combined capacitive Rauheitsmeßeinrichtung and a transmission path between the turret and tool carrier housing solved that in the turret

kapazitiver Rauheitssensor, der vorteilhafter Weise aus einem Röhrenkondensator mit beweglichen Dielektrikum besteht , eine Schaltung zur Umwandlung der aktuellen Kapazität des Sensors und ein Terstärker zur Ansteuerung eines optischen Senders in einem gemeinsamen Gehäuse befinden· Damit steht eine kompakte und gegenüber Störeinflüssen im Arbeitsraum der Maschine unempfindliche Einheit zur Meßwertaufnahme zur Verfügung· Zwischen Revolverkopf und Werkzeugträgergehäuse wird eine Übertragungsstrecke, die aus einem optischen Sender und Empfänger besteht, angeordnet· Die berührungslose optische Übertragungsstrecke ist störsicher und arbeitet auch unter den Bedingungen im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine zuverlässig· Ein Vorteil der Einrichtung besteht darin, daß die von der Auswerteschaltung erzeugte und ausschließlich von der Kapazität des Sensors beeinflußte Rechteckschwingung nach einer Verstärkung sofort einer optischen Übertragungsstrecke zugeführtwird.' Haoh Durchlaufen der Empfängerschaltung steht das ursprüngliche Rechteeksignal und/oder eine äquivalente Gleichspannung zur Verfügung· Die Empfängerschaltung und ein Tiefpaß zur Aufbereitung des Signals sind an einer vorteilhaften Stelle der Werkzeugmaschine angeordnet· Mit dieser Kombination von an sich bekannten Elementen wird eine überraschend einfache und funktionssichere Einrichtung zur Überwachung der Rauheit, insbesondere an Werkzeugmaschinen mit Revolverkopf, geschaffen· Eine besonders vorteilhafte Variante zur Messung der Rauheitskenngrö'ßen wird, erreicht, indem die sich ändernde Kapazität vorzugsweise eines Rb'hrenkondensators als prozeßcharakterisierende Größe bestimmt und bewertet wird· Die Stromversorgung der Baugruppen der kapazitiven Rauheitsmeßeinriehtung, wird wahlweise mit Hilfe eines elektrischen Kontaktes oder einer Batterie realisiert· Der elektrische Kontakt kann vorteilhafter Weise eine konstruktive Einheit mit der optischen Übertragungsstrecke bilden, so daß die Stromversorgung in Meßposition der kapazitiven Rauheitsmeßeinriehtung gewähr-Capacitive roughness sensor, which advantageously consists of a tube capacitor with movable dielectric, a circuit for converting the current capacity of the sensor and a Terstärker for driving an optical transmitter are located in a common housing · This is a compact and insensitive to interference in the working space of the machine unit for measured value recording available · Between the turret and tool carrier housing, a transmission path consisting of an optical transmitter and receiver, arranged · The non-contact optical transmission path is interference-free and reliable even under the conditions in the working space of the machine tool · An advantage of the device is that the square wave generated by the evaluation circuit and exclusively influenced by the capacitance of the sensor is immediately fed to an optical transmission link after amplification. " The receiver circuit and the low-pass filter for processing the signal are arranged at an advantageous point of the machine tool. This combination of elements known per se makes a surprisingly simple and functionally reliable device A particularly advantageous variant for measuring roughness parameters is achieved by determining and evaluating the changing capacitance, preferably of a cylindrical condenser, as a process-characterizing variable The power supply of the components of the Capacitive Rauheitsmeßeinriehtung, is optionally realized by means of an electrical contact or a battery · The electrical contact can advantageously a structural unit with the optical Übertragungsstr corner so that the power supply in the measuring position of the capacitive roughness measuring device ensures

leistet ist. Bei Verwendung einer sich im Gehäuse der Rau-'heitsmeßeinrichtung befindlichen Batterie kann der elektrische Kontakt entfallen·is done. When using a battery located in the housing of the roughness measuring device, the electrical contact can be dispensed with ·

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel anhand, zweier Zeichnungen näher erläutert werden· .The invention will be explained with reference to an exemplary embodiment with reference to two drawings.

Davon zeigt:This shows:

Figur 1: Anordnung der Meßwertaufnahme und Übertragung amFigure 1: Arrangement of the measured value recording and transmission on

- Revolverkopf Figur 2: Blockschaltbild- Turret Figure 2: Block diagram

Bie Einrichtung zur Meßwertaufnahme nach Figur 1 beinhaltet einen Rauheitssensor 3, eine Auswerteschaltung 4 und einen Verstärker 5, die sich in einem gemeinsamen Gehäuse 2 befinden· Diese kapazitive Rauheitsmeßeinriehtung wird an Stelle eines Werkzeuges im Revolverkopf 1 eingespannt· Das von der Auswerteschaltung 4 des Sensors ausgegebene im !Tastverhältnis einer Rechteckschwingung enthaltene Meßsignal wird über ein abgeschirmtes Kabel zum Infrarotsendeteil 7 geleitet, das sich an der Rückseite des Revolverkopfes 1 befindet. Der Empfängerteil 8 ist am Werkzeugträgergehäuse gegenüber dem Sendeteil 7 befestigt· Gleichzeitig wird durch einen federnd gelagerten elektrischen Kontakt 13 zwischen Sendeteil 7 und Empfangsteil 8 die Stromversorgung der Auswerteschaltung 4 und des Verstärkers 5-gewährleistet· Eine die Empfängersignale verarbeitende Schaltung 9 nach Pigur wandelt die übertragenen optischen Signale wieder in das ursprüngliche Rechtecksignal um. Am Ausgang 10 kann dieses digitale' Signal vorzugsweise in einem Mikrorechner weiterverarbeitet werden·The device for measured value recording according to FIG. 1 includes a roughness sensor 3, an evaluation circuit 4 and an amplifier 5 located in a common housing 2 In the! Tastverhältnis a square wave contained measurement signal is passed through a shielded cable to the infrared transmitting 7, which is located at the back of the turret 1. The receiver part 8 is fastened to the tool carrier housing in relation to the transmitter part 7. At the same time, the power supply of the evaluation circuit 4 and of the amplifier 5 is ensured by a spring-mounted electrical contact 13 between transmitter part 7 and receiver part 8. A circuit 9 which processes the receiver signals to Pigur converts the transmitted ones optical signals back to the original square wave signal. At the output 10, this digital signal can preferably be further processed in a microcomputer.

Ein der Empfängerschaltung 9 nachgeschaltener Tiefpaß 11 bildet den Mittelwert des Rechtecksignals· Damit steht öine zur Oberfläehenrauheit äquivalente Gleichspannung am Ausgang 12 'zur Verfugung, die vorzugsweise mittels eines Schreibers registriert werden kann.A low-pass filter 11 connected downstream of the receiver circuit 9 forms the mean value of the square-wave signal. Thus, DC voltage equivalent to surface roughness is available at the output 12 ', which can preferably be registered by means of a recorder.

Hierzu 1 Salia Zeichnung®«1 Salia Drawing® «

Claims

invention claim

Device for monitoring roughness, in particular on turret machine tools with combination of a capacitive roughness measuring device and a transmission path between turret and tool carrier housing, characterized in that a capacitive roughness measuring device positionable in or on the turret (1) is provided in one compact housing (2) combines a roughness senor (3), an evaluation position (4) and an amplifier (5), and between turret (1) and tool carrier housing (6) a per se known transmission path consisting of an optical transmitter (3) 7), an optical receiver (8) and a receiver circuit (9) is constructed, arranged such that at the digital output (10) a square wave signal and / or after a low-pass filter (11) at the analog output (12) an evaluable DC voltage RauheitsmeßgrSße applied ·

2. Device according to item 1, characterized in that for the power supply of the capacitive roughness measuring device optionally an electrical contact (13) and / or a battery (14) within the housing (2) are arranged ·

For this 1 sheet drawings