DE3017020A1

DE3017020A1 - Damage detection circuit for working cutter - measures vibration amplitude due to cutting by comparison of signals from sensor

Info

Publication number: DE3017020A1
Application number: DE19803017020
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1980-05-02
Filing date: 1980-05-02
Publication date: 1981-11-12

Abstract

The circuit has a detector measuring the load experienced by the cutting tool. The detector's signal is compared with a stored reference signal to produce an alarm if the difference exceeds a max. The evaluation circuitry contains a path that carries only the a.c. component of the detector's output. The circuitry contains a second path that carries only that component of the detector's output whose frequency is less than the speed of the cutter. The ratio of the signals leaving the first and second paths is formed. The first path contains a rectifier and the reference is an adjustable voltage. The rectifier is preceeded by a bandpass filter. The second path contains a low pass filter.

Description

Schaltungsanordnung zur Erkennung von Schäden an einem Circuit arrangement for the detection of damage to a

Fräser Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Milling cutter The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1.

Es ist eine Schaltungsanordnung zur Erkennung des Stumpfwerdens von Schneidwerkzeugen während des Betriebes bekannt, die aus einem Lastdetektor besteht, der die Belastung am Werkzeug oder am Werkstück erfaßt, und einer Auswerteschaltung, in der das Ist-Signal vom Lastdetektor an einer bestimmten Stelle oder innerhalb eines bestimmten Bereichs des Vorschubweges mit einem Sollwert verglichen wird, der bei der erstmaligen Durchführung des Bearbeitungsgangs festgestellt und gespeichert worden ist,und bei der bei Oberschreitung einer vorgegebenen Abweichung des Ist-Signals vom Soll-Wert ein Alarm ausgelöst wird. Der Lastdetektor detektiert bei dieser bekannten Schaltung den Strom des Werkzeugantriebsmotors; das Alarmsignal wird bei dieser bekannten Schaltung dazu ausgenutzt, die Weiterarbeit mit der Werkzeugmaschine zu unterbrechen (DE-OS 29 16 703).It is a circuit arrangement for the detection of dulling Known cutting tools during operation, which consists of a load detector, which detects the load on the tool or on the workpiece, and an evaluation circuit, in which the actual signal from the load detector at a certain point or within a certain range of the feed path is compared with a target value, which is determined and saved when the processing is carried out for the first time has been, and when a predetermined deviation of the actual signal is exceeded an alarm is triggered by the target value. The load detector detects this known Switching the current of the tool drive motor; the alarm signal is at this known circuit used to continue working with the machine tool interrupt (DE-OS 29 16 703).

Bei Werkzeugen mit mehreren Schneiden, insbesondere bei Fräsern, macht sich der Verschleiß in der Uberwiegenden Zahl der Fälle ni-cht dadurch bemerkbar, daß alle Schneiden kontinuierlich und gleichmäßig stumpf werden, vielmehr wird das Standzeitende in-aller Regel dadurch gesetzt, daß an einer einzelnen Schneide Ausbrüche auftreten. Treten solche Ausbrüche auf, so Ubernimmt die nachfolgende Schneide zusätzlich deren Last, so daß die Summe der Belastung im wesentlichen gleich bleibt. Bei der bekannten Schaltungsanordnung können deshalb solche Schäden an einer einzelnen Schneide eines Fräsers nicht erkannt werden.For tools with multiple cutting edges, especially for milling cutters, makes In the majority of cases the wear is not noticeable by that all cutting edges become continuously and evenly blunt, rather that becomes The end of the service life is usually set by breaking out on a single cutting edge appear. If such breakouts occur, the following cutting edge also takes over their load so that the sum of the load remains essentially the same. In the known circuit arrangements can therefore damage a single cutting edge of a milling cutter cannot be recognized.

Es ist ferner eine Schaltungsanordnung zur Erkennung von Schäden an einzelnen Schneiden eines Fräsers während des Betriebes bekannt geworden, die ebenfalls aus einem Lastdetektor besteht,der die Belastung am Fräser erfaßt, und einer Auswerteschaltung, in der das Ist-Signal vom Lastdetektor mit einem gespeicherten Soll-Wert verglichen wird und bei Oberschre-itung einer vorgegebenen Abweichung des Ist-Signals vom Soll-Wert-ein Alarm ausgelöst wird.It is also a circuit arrangement for the detection of damage individual cutting of a milling cutter during operation also became known consists of a load detector, which detects the load on the milling cutter, and an evaluation circuit, in which the actual signal from the load detector is compared with a stored target value and when a predetermined deviation of the actual signal from the setpoint value is exceeded Alarm is triggered.

Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird das Ist-Signal, das vom Lastdetektor bei Eingriff einer Schneide. in das WerkstUck aufgenommen wird,mit dem vorangegangenen Ist-Signal, d.h. dein Is-t-Signal bei Eingriff der v-orangegangenen Schneide in das Werkstück, vergl~ichen; als Lastdetektor wird entweder ein Schwingungssensor oder ein Leistungsdetektor verwendet, der die Leistungsaufnahme des Werkzeugantriebsmotors ermittelt (DE-OS 28 40 542).In this known circuit arrangement, the actual signal that from the load detector when a cutting edge engages. is included in the workpiece, with the previous actual signal, i.e. your Is-t signal when the previous one intervened Cut into the workpiece, compare; either a vibration sensor is used as the load detector or a power detector is used to measure the power consumption of the tool drive motor determined (DE-OS 28 40 542).

Diese letztgenannte Schaltungsanordnung ist zwar in der Theorie sehr gut zur Erkennung von Schäden an einzelnen Schneiden eins Fräsers oder dergl.This last-mentioned circuit arrangement is indeed very great in theory good for detecting damage to individual cutting edges of a milling cutter or the like.

geeignet, praktisch ergeben sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten. Die eine Schwierigkeit besteht darin, daß bei sprunghaften änderungen der Arbeitsbedingungen, sei es durch änderungen des-Vorschubs, sei es durch unregelmäßige Konturen des Werkstücks, sich die Belastung des Werkzeugs sprunghaft ändern kann. Dieser Schwierigkeit ist bei der bekannten Schaltungsanordnung dadurch Rechnung getragen, daß vorhergehende Belastungsanstiege gespeichert werden und ein Alarm nur unter bestimmten Bedingungen ausgelöst wird, so daß die Schaltungsanordnung relativ aufwendig und damit auch störanfällig wird.suitable, but in practice there are considerable difficulties. One difficulty is that if there are sudden changes in working conditions, be it through changes in the feed rate, be it through irregular contours of the workpiece, the load on the tool can change by leaps and bounds. This difficulty is in the known circuit arrangement taken into account that the preceding Load increases are saved and an alarm is only given under certain conditions is triggered, so that the circuit arrangement is relatively complex and therefore also becomes susceptible to failure.

Die zweite, wesentlich schwerwiegendere Schwierigkeit besteht jedoch darin, daß die Trägheit von Fräser und Getriebe dafür sorgt, daß Belastungsunterschiede innerhalb einer Fräserumdrehung weitgehend ausgeglichen werden, so daß der Belastungsanstieg bei Eingriff einer -einzelnen Schneide auf jeden Fall im Verhältnis zur Gesamtbelastung sehr gering bleibt. Die Auswerteschaltung muß deshalb relativ kleine Unterschiede zwischen relativ starken Signalen vom Lastdetektor erkennen, was in der Praxis auf außerordentlich große Schwierigkeiten stößt. Ferner ist es in dem Fall, daß mehrere Schneiden gleichzeitig im Eingriff sind, überhaupt nicht möglich, die tatsächliche Belastung an der einzelnen Schneide zu erfassen. Es kann dann vielmehr nur noch der von der einzelnen Schneide verursachte Zuwachs bzw. die Minderung am Summensignal festgestellt und ausgewertet werden. Da aber nun aus Gründen der Fertigungstoleranz die Schneiden eines Fräsers immer auf etwas unterschiedlichen Radlen sitzen, ergeben sich natürliche und keineswegs unbeträchtliche Differenzen im Belastungssignal von einem Schneideneingriff zum anderen. Somit ist es bei Mehrschneideneingriff noch schwieriger, von dem natürlichen Störsignal das Nutzsignal mit genügender Zuverlässigkeit zu unterscheiden. Diese Schwierigkeit kann sich noch erhöhen, wenn - wie bei modernen Werkzeugen üblich - der Fräser ungleiche Schneidenteilung aufweist oder wenn der Zeittakt der Meßwerterfassung ungünstig zum Schneideneingriff liegt. Aufgrund der genannten Schwierigkeiten läßt diese bekannte Schaltung auch hinsichtlich der Zuverlässigkeit zu wünschen übrig.The second, much more serious, difficulty, however, is in the fact that the inertia of the cutter and gear ensures that load differences within one milling cutter revolution can be largely compensated for, so that the load increase in the case of intervention by an individual cutting edge, in any case in relation to the total load remains very low. The evaluation circuit must therefore have relatively small differences between relatively strong signals from the load detector detect what is going on in practice encounters extremely great difficulties. Furthermore, it is in the case that several Cutting at the same time are engaged, not at all possible, the actual To record the load on the individual cutting edge. Rather, it can only then the increase or decrease in the sum signal caused by the individual cutting edge can be determined and evaluated. But now for reasons of manufacturing tolerance the cutting edges of a milling cutter always sit on slightly different wheels there are natural and by no means insignificant differences in the stress signal from one cutting operation to the other. This means that it is still there with multiple cutting edges more difficult, the useful signal from the natural interfering signal with sufficient reliability to distinguish. This difficulty can increase if - as with modern ones Common tools - the milling cutter has an unequal pitch or if the The timing of the measured value acquisition is unfavorable to the cutting intervention. Due to the This known circuit also leaves the mentioned difficulties in terms of reliability to be desired.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Schaltungsanordnung zur Erkennung von Schäden an einzelenn Schneiden eines Fräsers während des Betriebes verfügbar zu machen, bei der zuverlässig die Beschädigung einer einzelnen Schneide eines Fräsers erkannt wird.The object of the invention is therefore to provide a circuit arrangement for Detection of damage to individual cutting edges of a milling cutter during operation to make available, with the reliable damage to a single cutting edge of a milling cutter is recognized.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe von der Oberlegung ausgegangen, daß bei Beschädigung einer einzelnen Schneide einerseits, wie oben ausgeführt, die Summe der Belastung im wesentlichen gleich bleibt, so daß der Mittelwert des Signals vom Lastdetektor Uber eine volle Fräserumdrehung in erster Näherung konstant bleibt, andererseits aber ein Störsignal auftreten muß, des-sen Mittelwert über eine Fräserumdrehung in erster Näherung gleich Null sein muß, d.h. im Signal vom Lastdetektor Wechsel komponenten auftreten müssen, die als Hinweis auf die Beschädigung einer Schneide ausgewertet werden können. Theoretische Oberlegungen aufgrund des idealisierten Modells eines spezielen Bearbeitungsfalles führen zu dem Schluß, daß diese Wechselkomponenten Harmonische der Frequenz sein müssen, die der Drehzahl des Fräsers ent- -spricht, wobei in dem betrachteten Spezialfall die dritte Harmonische (2. Oberwelle) besonders kräftig war; überraschenderweise zeigten die theoretischen Oberlegungen für den betrachteten Spezialfall aber auch, daß bei einem Fräser mit n Schneiden bei Entfernung einer Schneide die Amplitude der n-ten Oberwelle ((nute Harmonische) gegenüber der bei einem einwandfreien Fräser auftretenden unverändert ist. Aufgrund dieser Oberlegungen wurde das Frequenzspektrum der vom Fräserantriebsmotor aufgenommenen Leistung in zwei praktischen Fällen einmal bei einwandfreiem Fräser und einmal bei einem Fräser aufgenommen, bei dem eine Schneide demontiert war; die Ergebnisse sind in Fig. 1A und 1B dargestellt. Ersichtlich sind die Wechselkomponenten bei beschädigtem Fräser erheblich stärker als bei neuem Fräser.According to the invention, to solve this problem, the deliberation assumed that if a single cutting edge is damaged, on the one hand, as above executed, the sum of the load remains essentially the same, so that the mean value of the signal from the load detector over a full cutter revolution as a first approximation remains constant, but on the other hand one Interference signal must occur, its mean value over a milling cutter revolution must be equal to zero as a first approximation must, i.e. change components must appear in the signal from the load detector, which as Indication of the damage to a cutting edge can be evaluated. Theoretical Considerations based on the idealized model of a special processing case lead to the conclusion that these alternating components are harmonics of the frequency which corresponds to the speed of the milling cutter, whereby in the special case under consideration the third harmonic (2nd harmonic) was particularly strong; surprisingly However, the theoretical considerations also showed for the special case under consideration, that with a milling cutter with n cutting edges the amplitude when removing one cutting edge the nth harmonic ((nth harmonic) compared to that of a flawless milling cutter occurring is unchanged. Based on these considerations, the frequency spectrum of the power consumed by the cutter drive motor once in two practical cases with a flawless milling cutter and once with a milling cutter with a cutting edge was dismantled; the results are shown in Figures 1A and 1B. Can be seen the replaceable components with a damaged cutter are considerably stronger than with a new cutter.

Grundsätzlich wird die gestellte Aufgabe aufgrund der erfindungsgemäß angestellten Oberlegungen und der erfindungsgemäß getroffenen Feststellungen dadurch gelöst, daß die der Drehzahl des Fräsers entsprechende Unruhe des vom Lastdetektor gelieferten Ist-Signals erfaßt-und ausgewertet wird.In principle, the task set is based on the invention made considerations and the findings made according to the invention thereby solved that the unrest of the load detector corresponding to the speed of the cutter delivered actual signal is detected and evaluated.

Praktisch geht die Erfindung deshalb zur Lösung der Aufgabe von einer Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus, und abweichend von den bekannten Schaltungsanordnungen dieser Art wird diese gemäß dem Kennzeichenteil des Anspruchs 1 ausgebildet.In practice, the invention therefore goes to solving the problem of a Circuit arrangement according to the preamble of claim 1, and deviating from the known circuit arrangements of this type this is according to the identification part of claim 1 formed.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß eine strenge Aufnahme des Frequenzspektrums gemäß Fig. 1 praktisch nur in extremen Ausnahmefällen erforder-.It has been shown that a strict recording of the frequency spectrum according to FIG. 1 practically only required in extreme exceptional cases.

lich ist; in den meisten Fällen genügen Näherungslösungen, die entsprechend geringeren Aufwand erfordern. Spezielle Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen: Fig. 1A und 1B in bereits besprochener Weise das Frequenzspektrum der vom Antriebsmotor eines Fräsers aufgenommenen Wirkleistung bei neuem bzw. beschädigtem Fräser fUr zwei praktische Bearbeitungsfälle, und Fig. 2 bis 6 fünf verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung.is lich; in most cases, approximate solutions that accordingly lesser Require effort. Special configurations of the solution according to the invention are shown in the subclaims and are described below with reference to the drawing explained in more detail; 1A and 1B show the frequency spectrum in a manner already discussed the active power consumed by the drive motor of a milling cutter with a new or damaged one Milling cutters for two practical machining cases, and FIGS. 2 to 6 five different ones Refinements of the invention.

Wie bereits erwähnt, zeigen Fig. 1A und 1B das Frequenzspektrum der vom Fräserantriebsmotor aufgenommenen Wirkleistung bei neuem, d. h.As already mentioned, FIGS. 1A and 1B show the frequency spectrum of the Active power consumed by the cutter drive motor when the new one is installed, d. H.

unbeschädigtem Fräser und bei beschädigtem Fräser, d. h. bei einem Fräser, bei dem eine Schneide entfernt worden ist, beschränkt auf die Frequenz entsprechend der Fräserdrehzahl und deren n ersten Oberwellen, wobei n kleiner als die Anzahl der Fräserschneiden ist. Ersichtlich ist im Fall der Fig. 1A im Bereich einer Frequenz bei neuem Fräser eine Spitze vorhanden, die z. B. durch eine unvermeidliche Ungleichförmigkeit auch eines mit engen Toleranzen hergestellten Fräsers verursacht sein kann. Bei beschädigtem Fräser ist jedoch im gleichen Frequenzbereich eine ganz wesentlich stärkere Spitze vorhanden, die auch mit einer verhältnismäßig einfachen Auswerteschaltung gut erkennbar ist. Zusätzlich wurde durch Integration des Spektrums jedoch festgestellt, daß das Spektrum für den neuen Fräser einen Flächeninhalt von 46,901 (wilikürlichen) Flächeneinheiten umschließt, während das Spektrum fUr beschädigten Fräser einen Flächeninhalt von 97,112 derartigen Flächeneinheiten umschließt, mit anderen Worten mehr als die doppelte Fläche. Im Fall der Fig. 1B sind bei neuem Fräser mehrere Spitzen vorhanden; bei beschädigtem Fräser treten diese fast alle erheblich verstärkt auf (Variationen sind möglicherweise auf unvermeidliche Abweichungen der Fräserdrehzahl zurückzuführen), dazu treten noch andere Spitzen. In diesem Fall umschließt das Spektrum für den neuen Fräser einen Flächeninhalt von 48,354 (willkürlichen) Flächeneinheiten, das für den beschädigten 113,819 Flächeneinheiten.undamaged cutter and damaged cutter, d. H. at a Milling cutter from which a cutting edge has been removed is limited accordingly to the frequency the cutter speed and its n first harmonics, where n is less than the number the cutter is cutting. It can be seen in the case of FIG. 1A in the range of a frequency with a new cutter there is a tip that z. B. by an inevitable irregularity can also be caused by a milling cutter manufactured with close tolerances. at damaged milling cutter is a very important factor in the same frequency range stronger tip available, also with a relatively simple evaluation circuit is easily recognizable. In addition, however, it was determined by integrating the spectrum that the spectrum for the new milling cutter has an area of 46.901 (optional) Area units encloses, while the spectrum for damaged milling cutters one Area of 97,112 such area units encloses, in other words more than twice the area. In the case of FIG. 1B, there are several with the new milling cutter Tips present; if the milling cutter is damaged, almost all of these occur considerably more intensely (Variations may be due to unavoidable deviations in the cutter speed to be traced back), there are also other peaks. In this case, that includes Spectrum for the new milling cutter has an area of 48.354 (arbitrary) surface units, that for the damaged 113,819 surface units.

Daraus ergibt sich, daß es in der Regel sicher zur Gewinnung eines einwandfreien Signals genügt, den Flächeninhalt des Spektrums zu erfassen statt das Spektrum gemäß Fig. 1 aufzunehmen, wodurch die Schaltung erheblich vereinfacht wird, sowohl hinsichtlich der Frequenzselektivität als auch hinsichtlich der Abstimmung auf die Fräserdrehzahl.It follows that it is usually safe to obtain one flawless signal is sufficient to capture the area of the spectrum instead record the spectrum according to FIG. 1, which considerably simplifies the circuit will, both in terms of frequency selectivity and in terms of tuning on the cutter speed.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die das in Fig. 1 dargestellte Frequenzspektrum erfaßt und dementsprechend universell anwendbar und doch hoch selektiv ist. An einen Detektor 11a, bei dem es sich vorzugsweise um einen Detektor für die vom Fräserantriebsmotor aufgenommene Wirkleistung handelt, andere Lastdetektoren, wie Stromdetektoren oder cos-+-Detektoren sind jedoch ebenfalls geeignet, ist eine Frequenzanalyseschaltung 12a angeschlossen; diese ist ihrerseits an einen Eingang eines Komparators 13a angeschlossen, dessen Ausgang an Alarm führt; bei dem Alarm kann es sich um eine akustische und/oder visuelle Anzeige handeln, statt dessen oder zusätzlich kann dieser Alarm auch dazu ausgenutzt werden, die Werkzeugmaschine still zusetzen.Fig. 2 shows an embodiment of a circuit arrangement according to the invention, which detects the frequency spectrum shown in FIG. 1 and is accordingly universal applicable and yet highly selective. To a detector 11a, which is preferably is a detector for the active power consumed by the cutter drive motor, however, other load detectors such as current detectors or cos - + detectors are also possible suitably, a frequency analysis circuit 12a is connected; this is her turn connected to one input of a comparator 13a, the output of which leads to alarm; the alarm can be an acoustic and / or visual indication, instead or in addition, this alarm can also be used to Shut down the machine tool.

An den anderen Eingang des Komparators 13a ist der Ausgang eines Speichers 14a angeschlossen, dessen Eingang Uber einen Schalter 15a mit dem Ausgang des Frequenzanalysators 12a verbunden werden kann.The output of a memory is connected to the other input of the comparator 13a 14a, whose input is connected to the output of the frequency analyzer via a switch 15a 12a can be connected.

Frequenzanalysatoren sind bekannt und brauchen deshalb hier nicht näher erläutert zu werden, als Beispiel seien nur ein Fourier-Analysator aus einer Vielzahl von paralielgeschalteten, schmalbandigen Filtern genannt, oder ein Suchton-Analysator; mit letzterem ist es besonders einfach, den Frequenzanalysator mit der Drehzahl des Fräsers zu koppeln, indem der Suchton von der Fräserdrehung abgeleitet wird, so daß Drehzahl schwankungen des Fräserantriebsmotors sich auf die Messung nicht auswirken.Frequency analyzers are known and therefore do not need them here to be explained in more detail, as an example, just a Fourier analyzer from one A multitude of parallel-connected, narrow-band filters called, or a search tone analyzer; with the latter it is particularly easy to use the frequency analyzer with the speed to couple the cutter by deriving the search tone from the cutter rotation, so that speed fluctuations of the cutter drive motor do not affect the measurement impact.

Mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 wird in der Weise gearbeitet, daß beim erstmaligen Arbeiten mit einem neuen oder neubestückten Fräser der Schalter 15a geschlossen wird und das vom Detektor iia aufgenommene Ist-Signal als Soll-Wert im Speicher 14a gespeichert wird. Anschließend wird der Schalter 15a wieder geöffnet und alle zukünftigen Ist-Signale (das Spektrum entsprechend Fig. 1) werden im Komparator 13a mit dem im Speicher 14a gespeicherten Spektrum verglichen. Weicht das Ist-Spektrumssignal um die Ansprechschwelle des Komparators 13a vom im Speicher 14a gespeicherten Neuwert-Spektrumsignal ab, so gibt der Komparator ein Signal an den Alarm.The circuit arrangement according to FIG. 2 operates in the manner that the first time you work with a new or refurbished router, the switch 15a is closed and the recorded by the detector iia Actual signal is stored as a target value in the memory 14a. Then the switch 15a reopened and all future actual signals (the spectrum according to Fig. 1) are compared in the comparator 13a with the spectrum stored in the memory 14a. If the actual spectrum signal differs by the response threshold of the comparator 13a from the im The comparator inputs the new value spectrum signal stored in memory 14a Signal to the alarm.

Bei einer Variante der Ausführungsform nach Fig. 2 wird analog zu der bekannten Schaltungsanordnung zur Feststellung der Werkzeugabnutzung der Schalter 15a nur an einer bestimmten Stelle oder innerhalb eines bestimmten Bereichs des Vorschubweges geschlossen und es wird im Signalweg vom Detektor 11a zum Alarm ein weiterer, nicht dargestellter Schalter vorgesehen, der immer nur dann geschlossen wird, wenn diese Stelle des Vorschubweges oder dieser Bereich des Vorschubweges erreicht wird. Beim Fräsen der Hubzapfen von Kurbelwellen ist ein solcher Bereich beispielsweise das Eintauchen des Fräsers in die Kurbelwange oder der Obergang von der Eintauchbewegung zum Rundvorschub, also Stellen, bei denen bei allen WerkstUcken mit etwa gleichen Belastungen gerechnet werden kann.In a variant of the embodiment according to FIG. 2, it is analogous to the known circuit arrangement for determining the tool wear of the switch 15a only at a certain point or within a certain area of the The feed path is closed and it becomes an alarm in the signal path from the detector 11a Another switch, not shown, is provided, which is only ever closed if this point of the feed path or this area of the feed path is achieved. One such area is when milling the crankpins of crankshafts for example, the dipping of the milling cutter into the crank web or the transition from the immersion movement for the rotary feed, i.e. places where all workpieces approximately the same loads can be expected.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 stellt eine erste Vereinfachung der Ausführungsform nach Fig. 2 dar. Sie besteht aus einem Detektor lib, einem daran angeschlossenen Frequenzanalysator 12b, einem Uber die Frequenz integrierenden Integrator 16, einem Komparator 13b sowie einem an den zweiten Eingang des Komparators 13b angeschlossenen Potentiometer 17b. Wie in Verbindung mit Fig. 1 bereits erläutert, unterscheiden sich die Integrale der bei neuem bzw. beschädigtem Fräser aufgenommenen Spektren erheblich, so daß es meist nicht erforderlich ist, gemäß Fig. 2 das volle Spektrum bei neuem Fräser aufzunehmen und zu speichern, sondern es genügt, das Spektrum Uber die Frequenz zu integrieren und den Wert des Integrals bei neuem Fräser an einem Potentiometer 17b einzustellen. Bei einer solchen Schaltungsanordnung vereinfacht sich auch der Frequenzanalysator 12b erheblich gegenüber einem Frequenzanalysator 12a, wie er bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 benötigt wird, weil es nicht mehr auf die genauen Frequenz-Werte ankommt, die sich ja mit der Fräserdrehzahl ändern können, da Frequenzverschiebungen des gesamten Spektrums durch die Integration unwirksam gemacht werden.The embodiment of FIG. 3 represents a first simplification of the Embodiment according to Fig. 2. It consists of a detector lib, one on it connected frequency analyzer 12b, an integrator integrating over the frequency 16, a comparator 13b and one to the second input of the comparator 13b connected potentiometer 17b. As already explained in connection with Fig. 1, the integrals of those recorded with a new or damaged cutter differ Spectra considerable, so that it is usually not necessary, according to FIG. 2, the full Record and save the spectrum for a new milling cutter, it is sufficient to record the spectrum Integrate via the frequency and the value of the integral for a new milling cutter a potentiometer 17b. Simplified in such a circuit arrangement The frequency analyzer 12b is also significantly different from a frequency analyzer 12a, as shown in the circuit arrangement Fig. 2 is needed, because it no longer depends on the exact frequency values, which are related to the milling cutter speed can change because frequency shifts of the entire spectrum due to the integration be made ineffective.

Auch bei dieser Ausführungsform kann, wie bei allen Ubrigen, ein nicht dargestellter Schalter auf dem Weg vom Detektor lib zum Alarm vorgesehen sein, der nur an bestimmten Stellen des Vorschubweges geschlossen wird, so daß auch nur an diesen Stellen- ein Alarm ausgelöst werden kann, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben.In this embodiment, too, as with all the others, a cannot The switch shown may be provided on the way from the detector lib to the alarm, the is closed only at certain points of the feed path, so that only at an alarm can be triggered at these points, as described in connection with FIG.

Eine weiter vereinfachte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Diese weist ebenfalls einen Lastdetektor llc auf, an diesen ist jedoch nicht ein aufwendiger Frequenzanalysator angeschlossen, sondern es sind parallel etn Tiefpass 18c und ein Bandpass 19c angeschlossen, wobei der Tiefpass nur Frequenzen deutlich unterhalb der Fräserdrehzahl durchläßt. Der Bandpass 19c kann im Prinzip ein Hochpassmit einer unteren Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz entsprechend der Fräserdrehzahl sein, zweckmäßigerweise werden jedoch aufgrund der eingangs erwähnten theoretischen Oberlegungen auch die Frequenzen ausgeschlossen, die der mit der Schneidenzahl multiplizierten Dreh-zahl und höheren Frequenzen entsprechen, unddeshalb ist ein Bandpass mit einer entsprechenden oberen Grenzfrequenz vorgesehen. An den Bandpass 19c ist ein Effektivwertgleichrlchter 20c angeschlossen, welcher den- Effektivwert des vom Bandpass 19c durchgelassenen Wechsel anteils des Belastungssignals bildet.A further simplified embodiment of the invention is shown in Fig. 4 shown. This also has a load detector 11c, but is on this not a complex frequency analyzer connected, but they are parallel etn low pass 18c and a band pass 19c connected, the low pass only frequencies lets through well below the milling cutter speed. The band pass 19c can in principle a high pass with a lower cutoff frequency below the frequency accordingly be the milling cutter speed, but expediently due to the aforementioned Theoretical considerations also excluded the frequencies with the number of cutting edges multiplied speed and higher frequencies, and therefore a Band pass with a corresponding upper limit frequency is provided. To the bandpass 19c an effective value equalizer 20c is connected, which the effective value of the alternating portion of the load signal passed through by the bandpass filter 19c.

Die beiden Signale - das vom Tiefpass und das vom Effektivwertgleichrichter gebildete - liegen an den beiden Eingängen einer Divislonsschaltung 23c, in der das Verhältni-s-des durch den Zweig mit dem Bandpass 19c durchgelassenen Wechsel anteils des Ist-Signals vom Detektor 11c zum im wesentlichen konstant bleibenden Anteil gebildet wird, der durch den Zweig mit dem Tiefpass- 18c durchgelassen wird. Durch diese Bildung eines "bezogenen" Wechselanteils wird das am Ausgang der Divisionsschaltung 23c stehende Signal praktisch unabhängig von Laständerungen infolge von Anderungen des Vorschubs, der Schnitttiefe sowie anderer Fräsbedingungen, also von solchen Anderungen, die nicht vom Werkzeug herrühren.The two signals - the one from the low-pass filter and the one from the rms rectifier formed - are at the two inputs of a division circuit 23c, in the the ratio of the change passed through the branch with the bandpass filter 19c portion of the actual signal from detector 11c to the essentially constant Part is formed which is allowed to pass through the branch with the low-pass filter 18c. Through this Formation of a "related" change portion will be on Output of the division circuit 23c standing signal practically independent of load changes as a result of changes in the feed rate, the cutting depth and other milling conditions, that is, from changes that do not come from the tool.

Der Ausgang der Divisionsschaltung liegt am Eingang einer Integrierschaltung 24c, die das anliegende Signal in einem bestimmten Zeittakt, vorzugsweise in der durch einen Arbeitszyklus gebildeten, bei einer Kurbelwellenfräsmaschine z. B. über die zum Bearbeiten eines Lagerzapfens nötige Zeitspanne, über der Zeit aufintegriert und damit den Mittelwert Uber die betreffende Zeitspanne bildet.The output of the division circuit is at the input of an integrating circuit 24c, which the applied signal in a certain time cycle, preferably in the formed by a work cycle, in a crankshaft milling machine z. B. over the period of time required to process a bearing journal, integrated over time and thus forms the mean value over the relevant period of time.

Der Mittelwert wird also über jeden Arbeits:yklus neu gebildet und bleibt bis zum Ende des nächsten Zyklus am Ausgang der Integrierschaltung anstehen. Dieseranstehende Wert wird im Komparator 13c mit einem durch Potentiometer 17c voreingestellten Wert verglichen, ein Alarm wird ausgelöst wie im Falle der Fig. 3.The mean value is calculated anew over each work cycle and remains pending at the output of the integration circuit until the end of the next cycle. This pending value is preset in the comparator 13c with a potentiometer 17c Value compared, an alarm is triggered as in the case of FIG. 3.

Zusätzlich zum Verhältniswert oder an Stelle dessen können auch auf entsprechende Weise eines der vom Tiefpass 18c bzw. vom Effektivwertgleichrichter 20c herrUhrenden Signale oder aber beide ohne Verhältnisbildung ausgewertet werden; die erforderliche änderung der Schaltung ist leicht einsichtig und bedarf deshalb keiner gesonderten Darstellung.In addition to or instead of the ratio value, you can also use corresponding way one of the low-pass filter 18c or the effective value rectifier 20c originating signals or both are evaluated without a ratio formation; The required change in the circuit is easy to understand and is therefore necessary no separate representation.

Eine andere vereinfachte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser sind an einen Detektor 11d wieder parallel ein Tiefpass 18d und ein Bandpass 19d mit nachgeschaltetem Effektivwertgleichrichter 20d angeschlossen; die beiden Eingänge einer Divisionsschaltung 23d sind an den Ausgang des Tiefpasses 18d bzw. des Effektivwertgleichrichters 20d angeschlossen. Der Ausgang der Divisionsschaltung 23d ist direkt an einen Eingang eines Komparators 13d angeschlossen, bei der AusfUhrungsform nach Fig. 5 ist jedoch an den anderen Eingang des Komparators 13d ein Speicher 14d angeschlossen, dessen Eingang, wie im Fall der Fig. 2, über einen Schalter 15d an den Ausgang der Divisionsschaltung 23d anschließbar ist. Bei dieser Ausführungsform wird, ähnlich wie im Fall der Fig. 2, zunächst bei neuem oder neu bestücktem Fräser der Verlauf eines Arbeitszyklus oder der Mittelwert an bestimmten Stellen oder Bereichen des Vorschubweges, bei geschlossenem Schalter 15d im Speicher 14d abgespeichert und bei späteren Bearbeitungsvorgängen wird das jeweils aktuelle Verhältnis Wechsel-Anteil zu konstantem Anteil des Ist-Signals mit dem abgespeicherten Wert verglichen und ggf. ein Alarm angezeigt. Durch die Speicherung des Signalverlaufs im Speicher 14d ergibt sich zwar trotz des Wegfalls der Mittelwertschaltung im Endeffekt ein höherer Aufwand als bei der Ausführungsform nach Fig. 4, dafUr wird jedoch eine wesentlich größere Unabhängigkeit von Drehzahl änderungen erhalten.Another simplified embodiment of the invention is shown in Fig. 5 shown. In this, a low-pass filter is again parallel to a detector 11d 18d and a bandpass filter 19d with a downstream effective value rectifier 20d connected; the two inputs of a division circuit 23d are connected to the output of the low-pass filter 18d or the effective value rectifier 20d connected. The output of the division circuit 23d is connected directly to an input of a comparator 13d in the embodiment however, according to FIG. 5, a memory 14d is connected to the other input of the comparator 13d connected, the input of which, as in the case of FIG. 2, via a switch 15d the output of the division circuit 23d can be connected. In this embodiment will, similar to the case of FIG. 2, initially with a new or newly tipped cutter Course of a work cycle or the mean value at certain points or areas of the feed path, stored in the memory 14d with the switch 15d closed and for later processing operations, the current ratio is the change-share compared to a constant proportion of the actual signal with the stored value and an alarm may be displayed. By storing the waveform in memory 14d In spite of the omission of the mean value switching, the result is a higher one in the end More effort than in the embodiment according to FIG. 4, but one is essential for this get greater independence from speed changes.

Zusätzlich zum Verhältniswert, oder an dessen- Stelle, können im Speicher 14 d auch die Neu-Ist-Signale vom Tiefpass 18d bzw. Effektivwertgleichrichter 20d gespeichert werden, die erforderliche Anderung der Schaltung ist leicht einsichtig und deshalb nicht dargestellt.In addition to, or instead of, the ratio value, the memory 14d also show the new-actual signals from the low-pass filter 18d or rms value rectifier 20d The required circuit change is easy to understand and therefore not shown.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 stellt eine weitere Vereinfachung der Ausführungsform nach Fig 5 dar, es sind deshalb soweit wie angängig die gleichen Bezugszeichen, jedoch mit dem Buchstaben e verwendet worden, nür tritt an Stelle des Speichers 14d mit dem Schalter 15d ein Potentiometer 17e, in dem ein Soll-Spannungswert für den Ausgang der Divisionsschaltung 23e einmal eingestellt und dem entsprechenden Eingang des Komparators 13e zugeführt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung ist zwar vom Aufbau her die einfachste, es ist jedoch erforderlich, daß der Detektor 11e verhältnismäßig deutliche Signale aufnimmt, mindestens so gut, wie in Fig. 1 dargestellt, und daß die Fräsverhältnisse weitgehend konstant über den Arbeitszyklus bleiben.The embodiment according to FIG. 6 represents a further simplification the embodiment according to FIG. 5, they are therefore the same as far as possible Reference number, however, with the letter e, only takes its place of the memory 14d with the switch 15d a potentiometer 17e in which a target voltage value set once for the output of the division circuit 23e and the corresponding one Input of the comparator 13e is supplied. This embodiment of the invention is the simplest in terms of structure, but it is necessary that the detector 11e picks up relatively clear signals, at least as well as in FIG. 1 shown, and that the milling conditions largely constant over the work cycle stay.

Claims

Circuit arrangement for the detection of damage to individual Cutting a milling cutter during operation, consisting of a load »detector, which detects the load on the milling cutter, and an evaluation circuit in which the actual signal is compared by the load detector with a stored target value and if it is exceeded an alarm is triggered if the actual signal deviates from the setpoint, characterized in that the evaluation circuit has a branch that only Lets change components of the actual signal.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the evaluation circuit has a second branch which only contains components of the actual signal lets through, the frequency of which is less than the speed of the cutter, and that one Circuit is provided in which the ratio of the passed by the first branch Signal is formed to the signal passed by the second branch.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that an effective value rectifier is provided in the first branch and the setpoint is an adjustable voltage value.

4. Circuit arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the first branch contains a bandpass whose lower cutoff frequency is below the Frequency corresponding to the speed of the milling cutter, and its upper limit frequency below that which the cutter speed multiplied by the number of cutting edges of the milling cutter.

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that at least one switch is provided at the input of the setpoint memory is, which in the closed state, the output of each branch or the ratio circuit connects to the setpoint memory.

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that a trigger for the switch and the comparison circuit is provided which is on at least one predetermined point of the feed path can be actuated.

7. Circuit arrangement according to one of claims 1 - 4, characterized in that that each branch has an average value circuit, which the average value of the passed Signals over a work cycle.

8. Circuit arrangement according to one of claims 1 - 7, characterized in that that a frequency analysis circuit is provided, the output of which is a spectrum of the actual signal passed through.

9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the nominal value spelcher contains a nominal spectrum of the output spectrum.

10. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that an integrating circuit is connected to the frequency analysis circuit, and that the setpoint is an adjustable voltage value.