DE4229569C1 - Machine tool with telemetry monitoring system for tool shaft - uses sensor element attached to shaft and coupled to amplifier on outside of housing half shell enclosing shaft - Google Patents
Machine tool with telemetry monitoring system for tool shaft - uses sensor element attached to shaft and coupled to amplifier on outside of housing half shell enclosing shaftInfo
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- G01L3/108—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving resistance strain gauges
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a tool according to the preamble of Claim 1.
Aus "Technische Mitteilungen AEG-Telefunken 63 (1973), 7, S. 278-284" ist bereits eine kontaktlose Meßeinrichtung zum kontinuierlichen Erfas sen von Temperaturwerten auf rotierenden Teilen bekannt. Diese Meßein richtung kann zu anderen Zwecken auch bei einem Werkzeug zum Einsatz kommen, dient also allgemein zur Messung elektrischer und nicht elektri scher Größen, wobei die Meßwertinformation berührungslos von rotieren den Teilen auf eine ortsfeste Apparatur übertragen wird.From "Technical Notices AEG-Telefunken 63 (1973), 7, pp. 278-284" is already a contactless measuring device for continuous detection temperature values on rotating parts. This messein direction can also be used with a tool for other purposes come, so generally serves to measure electrical and not electrical shear quantities, the measured value information rotating without contact the parts are transferred to a stationary apparatus.
Aus der genannten Literaturstelle geht somit bereits ein Werkzeug hervor mit:A tool therefore already emerges from the cited literature reference With:
- - wenigstens einer telemetrisch überwachten Welle, die einen ersten Wellenabschnitt und einen benachbarten zweiten Wellenabschnitt mit ge genüber dem ersteren verringertem Durchmesser aufweist,- at least one telemetrically monitored wave, the first Shaft section and an adjacent second shaft section with ge has a reduced diameter compared to the former,
- - einem auf dem zweiten Wellenabschnitt befestigten Sensorelement,a sensor element fastened on the second shaft section,
- - einem Sensorsignalverstärker und einer Koppelantenne, die auf der Welle montiert sind, und- A sensor signal amplifier and a coupling antenna, which on the Shaft are mounted, and
- - einer mit einer Auswerte- und Anzeigeeinheit verbundenen stationä ren Sende- /Empfangsantenne.- A stationary connected to an evaluation and display unit ren transmit / receive antenna.
Aus der DE 28 46 583 C2 ist ferner eine Vorrichtung zum Übertragen von Meßsignalen über einen Übertrager bekannt. An einer Welle ist ein Ring flansch montiert, der einen ersten Übertragerteil trägt, welcher koaxial zur Welle liegt und sich mit dieser dreht. Stirnseitig gegenüber dem ersten Übertragerteil liegt koaxial zur Welle ein stationär angeordneter zweiter Übertragerteil.DE 28 46 583 C2 also describes a device for transmitting Measurement signals known via a transformer. There is a ring on a shaft flange mounted, which carries a first transformer part, which is coaxial lies to the shaft and rotates with it. On the face opposite the first Transmitter part is coaxially to the shaft, a second arranged stationary Transformer part.
Darüber hinaus ist ein Leistungsmesser für einen Kurbelantrieb aus der DE 37 22 728 C1 bekannt. Hier erfolgt die Messung einer erbrachten Lei stung z. B. am Tretlager eines Fahrrads. Die Tretkraft wird durch die Ver formung eines geeigneten Biegeelements, auf dem Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind, in ein elektrisches Signal umgewandelt und durch in duktive Übertragung zu einem mit dem Fahrradrahmen verbundenen Empfänger geliefert.It is also a power meter for a crank drive from the DE 37 22 728 C1 known. This is where a lei is measured stung z. B. on the bottom bracket of a bicycle. The pedaling force is determined by the ver Forming a suitable bending element on the strain gauge are arranged, converted into an electrical signal and by in ductive transmission to one connected to the bicycle frame Delivered to recipient.
Sensor-Telemetriesysteme bzw. Sensorsignal-Drehübertrager dienen zum kontaktlosen Sensorsignalabgriff an bewegten Objekten, insbesondere Wellen, durch berührungslose HF-Übertragung von Sensorsignal und Stromversorgung zwischen mit bewegtem Sensor und stationärer Emp fangsantenne unter Einsatz hochintegrierter Mikroelektronik. Mit ihnen lassen sich z. B. Drehmomente, Kräfte, Beschleunigungen, Tempe raturen, Drucke und Drehzahlen in Prüfständen, Getrieben, Motoren, usw., erfassen. Sie stellen daher eine Alternative zu den herkömmlichen Schleifring- oder Quecksilberdrehübertragern dar.Sensor telemetry systems or sensor signal rotary transmitters are used for contactless sensor signal tapping on moving objects, in particular Waves, through contactless HF transmission of sensor signal and Power supply between with moving sensor and stationary emp Catch antenna using highly integrated microelectronics. With you can z. B. torques, forces, accelerations, temp temperatures, pressures and speeds in test benches, gearboxes, motors, etc., record. They therefore represent an alternative to the conventional ones Slip ring or mercury rotary transmitters.
Ein derartiger Sensorsignal-Drehübertrager ist in den Fig. 1 und 2 der vorliegenden Anmeldung abgebildet. Er besteht aus dem bereits erwähn ten Sensor 1, der etwa mit einer Welle 2 fest verbunden ist und mit dieser mitgedreht wird, wie die Fig. 2 erkennen läßt. Zum Sensor 1 gehören ein Sensorelement 3, ein Sensorsignalverstärker 4 mit Koppelantenne 5 sowie eine Spannungsversorgung 6, wie in Fig. 1 gezeigt. Dabei kann das Sen sorelement 3 ein Dehnungsmeßstreifensensor, ein Drucksensor, ein Halb leitersensor, ein Thermoelement, usw., sein.Such a sensor signal rotary transformer is shown in FIGS. 1 and 2 of the present application. It consists of the sensor 1 already mentioned, which is firmly connected to a shaft 2 and rotated with it, as shown in FIG. 2. Sensor 1 includes a sensor element 3 , a sensor signal amplifier 4 with coupling antenna 5 and a voltage supply 6 , as shown in FIG. 1. The sensor element 3 Sen can be a strain gauge sensor, a pressure sensor, a semiconductor sensor, a thermocouple, etc.
Der Sensorsignalverstärker 4 verstärkt je nach Wahl des Verstärkungs faktors das Sensorsignal vom Sensorelement 3 und formt es in ein digitales Signal um. Ein zum Einsatz kommendes Doppelmodulationsverfahren (FM/AM) garantiert eine hohe Störfestigkeit gegen elektromagnetische Störungen und mechanische Schwingungen. Das modulierte Sensorsignal wird zu einer stationären Auswerteeinheit 7 übertragen, und zwar über ei ne Empfangsantenne 8, die mit der Auswerteeinheit 7 über ein Koaxialka bel 9 verbunden ist. Gleichzeitig wird über die Empfangsantenne 8 und die Koppelantenne 5 auch der Sensorsignalverstärker 4 sowie das Sensorele ment 3 mit Energie versorgt. Dazu erzeugt die Empfangsantenne 8 ein magnetisches Hochfrequenzfeld, welches von der Koppelantenne 5 emp fangen und vom Sensorsignalverstärker 4 in die Versorgungsenergie für den Sensorsignalverstärker 4 und das Sensorelement 3 umgesetzt wird. Die Spannungsquelle 6 dient zur Konstanthaltung dieser Versorgungs spannung.The sensor signal amplifier 4 amplifies, depending on the selection of the amplification factor, the sensor signal from the sensor element 3 and converts it into a digital signal. A double modulation process (FM / AM) is used to guarantee high immunity to electromagnetic interference and mechanical vibrations. The modulated sensor signal is transmitted to a stationary evaluation unit 7 , specifically via a receiving antenna 8 , which is connected to the evaluation unit 7 via a coaxial cable 9 . At the same time, the sensor signal amplifier 4 and the sensor element 3 are supplied with energy via the receiving antenna 8 and the coupling antenna 5 . For this purpose, the receiving antenna 8 generates a high-frequency magnetic field, which is received by the coupling antenna 5 and is converted by the sensor signal amplifier 4 into the supply energy for the sensor signal amplifier 4 and the sensor element 3 . The voltage source 6 serves to keep this supply voltage constant.
Die Auswerteeinheit 7 setzt das vom Sensorsignalverstärker 4 kommende digitale Sensorsignal in ein verstärktes analoges Sensorsignal um, und zwar mit Hilfe einer eingangsseitigen Auswerteschaltung 10 und einem nachgeschalteten Sensorsignalkanal 11. Das umgesetzte und verstärkte Sensorsignal kann dann einer Verarbeitungseinrichtung 12 zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Es läßt sich darüber hinaus einer Digital anzeige 13 zuführen, um angezeigt zu werden. Eine integrierte Trig germarken-Generatorschaltung 14 ermöglicht bei rotierenden Wellen 2 ei ne drehwinkelbezogene Meßsignal-Weiterverarbeitung. Wird pro Wellen umdrehung ein Amplitudenpuls erzeugt so kann dies in der Auswerte schaltung 10 festgestellt und der Triggermarken-Generatorschaltung 14 gemeldet werden. Ihr Ausgang ist ebenfalls mit den Einheiten 12 und 13 zur Weiterverarbeitung bzw. Anzeige von Drehzahlen verbunden.The evaluation unit 7 converts the digital sensor signal coming from the sensor signal amplifier 4 into an amplified analog sensor signal, with the aid of an input-side evaluation circuit 10 and a downstream sensor signal channel 11 . The converted and amplified sensor signal can then be fed to a processing device 12 for further processing. It can also be a digital display 13 to be displayed. An integrated trigger brand generator circuit 14 allows rotating shafts 2 egg ne rotation angle-related measurement signal processing. If an amplitude pulse is generated per shaft revolution, this can be determined in the evaluation circuit 10 and reported to the trigger mark generator circuit 14 . Its output is also connected to units 12 and 13 for further processing or display of speeds.
Als Sensoren können handelsübliche Sensoren zum Einsatz kommen. DMS-Widerstände (Dehnungsmeßstreifen-Widerstände) können dabei in Voll-, Halb- oder Viertelschaltung eingesetzt werden, da eine hinreichen de Sensorversorgungsspannung durch den Sensorsignalverstärker 4 zur Verfügung gestellt wird. Für Thermoelemente kann eine Temperaturver gleichsstellenkompensation im Sensorsignalverstärker 4 vorgesehen sein. Darüber hinaus lassen sich auch Fotowiderstände, Magnetfeldsen soren, Piezokristallaufnehmer, usw., als Sensorelemente einsetzen. Für aktive Sensoren steht am Sensorsignalverstärker 4 eine weitere geeignete Spannung zur Verfügung.Standard sensors can be used as sensors. Strain gauge resistors (strain gauge resistors) can be used in full, half or quarter circuit since a sufficient sensor supply voltage is provided by the sensor signal amplifier 4 . For thermocouples, a temperature compensation compensation can be provided in the sensor signal amplifier 4 . In addition, photo resistors, magnetic field sensors, piezo crystal sensors, etc. can also be used as sensor elements. A further suitable voltage is available at sensor signal amplifier 4 for active sensors.
Bei dem Aufbau nach Fig. 2 erfolgt pro Umdrehung eine Augenblicksmes sung, wobei dieser Aufbau beim Abgriff von statischen Meßgrößen, z. B. der Temperatur oder eines statischen Drehmoments, einsetzbar ist. Aller dings ergeben sich bei der umfangsseitigen Anordnung des Sensors Pro bleme hinsichtlich der Auswuchtung, der sicheren Positionierung des Sensors am Wellenumfang sowie Probleme bei der Unterbringung des Sen sors insbesondere bei kleinen und kompakten Werkzeugen.In the structure according to FIG. 2, a moment measurement is carried out per revolution, this structure when tapping static measured variables, eg. B. the temperature or a static torque, can be used. However, there are problems with the circumferential arrangement of the sensor with regard to balancing, the safe positioning of the sensor on the shaft circumference and problems in accommodating the sensor, particularly in the case of small and compact tools.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Werkzeugaufbau so zu gestalten, daß eine Verschleißüberwachung im Dauerbetrieb unter rauhen Einsatzbedingungen erfolgen kann. Insbe sondere soll diese Art der Überwachung auch bei relativ kleinen und kom pakten Werkzeugen und insbesondere bei hohen Drehzahlen unwuchtfrei möglich sein.The invention is based, the To design the tool structure so that wear monitoring continuous operation under harsh operating conditions. In particular in particular, this type of monitoring should also be used for relatively small and compact tools and especially with high ones Unbalanced speeds are possible.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeich nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. The solution to the problem is in the characteristic ning part of claim 1 specified.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den nachgeordneten Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous embodiments of the invention are can be found in the subordinate claims.
Das Werkzeug nach der Erfindung weist folgende Vorteile auf:The tool according to the invention has the following advantages:
- 1. Da sich das Sensorelement in einem Wellenabschnitt befindet, der ge genüber anderen Wellenabschnitten einen verringerten Durchmesser auf weist, können von außen praktisch keine axial gerichteten Kräfte mehr auf das Sensorelement einwirken, wodurch dieses gegen Beschädigungen oder eine ungewollte Verschiebung geschützt ist.1. Since the sensor element is in a shaft section, the ge compared to other shaft sections on a reduced diameter has practically no axially directed forces from the outside act on the sensor element, thereby preventing damage or an unwanted move is protected.
- 2. Der Hüllkörper deckt darüber hinaus das Sensorelement vollständig ab, so daß dieses auch gegenüber radialen äußeren Kräften geschützt ist. 2. The enveloping body also completely covers the sensor element, so that it is also protected against radial external forces.
- 3. Der Hüllkörper besteht aus 2 Halbschalen, von denen die eine den Sen sorsignalverstärker trägt. Das Gewicht aus der den Sensorsignalverstärker tragenden einen Halb schale und dem Sensorsignalverstärker kann damit wenigstens annä hernd gleich dem Gewicht der anderen Halbschale gewählt werden, so daß die Gesamteinrichtung auch ein gutes Auswuchtverhalten zeigt.3. The envelope consists of 2 half-shells, one of which is the Sen signal amplifier carries. The weight from the half carrying the sensor signal amplifier shell and the sensor signal amplifier can at least approx be selected equal to the weight of the other half-shell, so that the overall device also shows good balancing behavior.
Nach einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegen der erste und der zweite Wellenabschnitt zwischen weiteren Wellenabschnitten, die im Vergleich zum ersten Wellenabschnitt einen größeren Durchmesser aufweisen. Hierdurch ergibt sich ein noch besserer Schutz des Hüllkör pers und des unter ihm liegenden Sensorelements, das unmittelbar auf dem zweiten Wellenabschnitt befestigt ist.According to a very advantageous development of the invention, the first and the second shaft section between further shaft sections that larger diameter than the first shaft section exhibit. This results in an even better protection of the enveloping body pers and the underlying sensor element, which immediately on the second shaft section is attached.
Die Koppelantenne ist ringförmig um den ersten oder zweiten Wellenab schnitt herumgelegt, so daß sie sich für den Fall, in welchem der erste und der zweite Wellenabschnitt tiefer liegen, an einem der weiteren Wellenab schnitte abstützen kann. Hierdurch wird eine gute axiale Sicherung der Koppelantenne erzielt. Die Koppelantenne ragt darüber hinaus in radialer Richtung nicht sehr weit über die weiteren Wellenabschnitte hinaus, so daß mehrere Wellen der genannten Art eng benachbart angeordnet werden können. Vorzugsweise kann die Koppelantenne mit den weiteren Wellen abschnitten fluchten. Auch der auf einem der Halbschalen befestigte Sen sorsignalverstärker ragt in Radialrichtung gesehen nicht sehr weit über die weiteren Wellenabschnitte hinaus, so daß auch er eine kompakte Aus gestaltung des Werkzeugs, auch im Falle mehrerer Wellen, ermöglicht. The coupling antenna is ring-shaped around the first or second wave cut around so that it could be used in the case where the first and the second wave section is lower, on one of the other waves can support cuts. This ensures good axial securing of the Coupling antenna achieved. The coupling antenna also projects radially Direction not very far beyond the other wave sections, see above that several waves of the type mentioned are arranged closely adjacent can. Preferably, the coupling antenna with the other waves sections are aligned. Also the Sen attached to one of the half-shells The signal signal amplifier does not protrude very far in the radial direction the other shaft sections out, so that he too a compact off design of the tool, even in the case of multiple shafts.
Der Hüllkörper kann an seiner dem ersten Wellenabschnitt abgewandten Stirnseite nach innen weisende Nasen besitzen, die sich auf dem zweiten Wellenabschnitt ab stützen. Diese Nasen dienen zur Stabilisierung des Hüllkörpers für den Fall, daß der erste Wellenabschnitt ihm nicht genug Halt gibt. Die Nasen können aber auch entfallen, wenn der Hüllkörper den ersten Wellenab schnitt weiter übergreift und relativ stabil ausgebildet ist, so daß er an sei nem freien Ende keine Radialschwingungen ausführen kann.The enveloping body can on its first shaft section facing end facing inwards have pointing noses, which are located on the second shaft section support. These noses serve to stabilize the envelope for the In case the first wave section does not give it enough support. The noses can also be omitted if the enveloping body is the first wave cut overlaps and is relatively stable so that it is on cannot execute radial vibrations at its free end.
Vorzugsweise sind die Halbschalen mit Flanschen ausgestattet, über die sie miteinander verbunden, z. B. verschraubt sind. Die Flansche liegen an den sich in Axialrichtung erstreckenden Seiten der Halbschalen und ste hen von diesen radial nach außen ab. Anstelle der Flansche können die Halbschalen an diesen Seiten aber auch sich verdickende Bereiche aufwei sen, die mit tangential verlaufenden Durchgangsbohrungen/Durch gangsöffnungen zur Schraubenaufnahme versehen sind.The half-shells are preferably equipped with flanges over which connected them together, e.g. B. are screwed. The flanges are on the axially extending sides of the half-shells and ste hen radially outwards from these. Instead of the flanges Half shells on these sides but also thickening areas sen, with tangential through holes / through passage openings for screw admission are provided.
Nach einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine der Halbschalen in zwei in Wellenlängsrichtung hintereinander liegende Halbschalenabschnitte unterteilt, von denen nur einer in eine tangential im ersten Wellenabschnitt verlaufende Nut eingreift, während die andere Halbschale den Sensorsignalverstärker trägt.According to a very advantageous development of the invention, one of the Half-shells in two lying one behind the other in the wavelength direction Half-shell sections divided, of which only one is in engages a groove running tangentially in the first shaft section, while the other half shell carries the sensor signal amplifier.
Der Sensorsignalverstärker liegt also auf der nicht unterteilten Halbscha le, während einer der Halbschalenabschnitte, der über dem Sensorele ment zu liegen kommt, von der anderen Halbschale getragen wird. Der zweite Halbschalenabschnitt, der oberhalb der Nut liegt und ebenfalls von der anderen Halbschale getragen wird, ist in seinem inneren Bereich so ausgebildet, daß dort ein Ansatz vorhanden ist, welcher in die Nut greifen kann. Mit anderen Worten weisen beide Halbschalenabschnit te im inneren Bereich eine unterschiedliche Struktur auf, so daß es einfa cher ist, sie getrennt herzustellen.The sensor signal amplifier is therefore on the undivided half scha le, during one of the half-shell sections, which over the sensorele ment comes to rest, is carried by the other half-shell. Of the second half-shell section, which lies above the groove and also from the other half shell is worn in its inner area trained that there is an approach, which in the Groove can grip. In other words, both have half-shell sections te in the inner area on a different structure, so that it easy is to make them separately.
Die den Sensorsignalverstärker tragende Halbschale ist mit einer ebenen Außenoberfläche ausgestattet, um hierauf den Sensorsignalverstärker besser anbringen zu können, der vorzugsweise eine quaderförmige Struk tur besitzt. Beide Bauteile sind z. B. miteinander verklebt.The half-shell carrying the sensor signal amplifier is flat Outside surface equipped to the sensor signal amplifier to be able to attach better, preferably a cuboid structure door. Both components are e.g. B. glued together.
Um den Signalverstärker sowie den ihn tragenden Hüllkörper und die Koppelantenne vor Verschmutzung zu schützen, kann die Welle in diesem Abschnitt einen Schrumpfschlauch tragen, der fest auf der Welle aufsitzt und somit die oben genannte Schutzwirkung erfüllt.To the signal amplifier and the envelope body carrying it and the To protect the coupling antenna from contamination, the shaft in it Section, wear a shrink tube that sits firmly on the shaft and thus fulfills the protective effect mentioned above.
Sind bei einem Werkzeug mehrere in einer Ebene parallel zueinander lie gende Wellen vorhanden, auf denen sich jeweils ein Sensorsignalverstär ker sowie eine Koppelantenne befinden, damit sie je für sich gesehen tele metrisch überwacht werden können, so werden alle Wellen vorzugsweise zeitgleich und in gleicher Weise angetrieben, so daß für den Fall, bei dem z. B. der Sensorsignalverstärker über den Wellenumfang hinaussteht, nicht die Gefahr besteht, daß sich die Sensorsignalverstärker benachbar ter Wellen einander berühren.Are several tools lying parallel to one another in one plane There are waves on which there is a sensor signal amplifier ker and a coupling antenna are located so that they are tele can be monitored metrically, so all waves are preferred driven simultaneously and in the same way, so that for the case where e.g. B. the sensor signal amplifier protrudes beyond the wave range, there is no danger that the sensor signal amplifiers are adjacent the waves touch each other.
Die parallel nebeneinander liegenden Wellen befinden sich in einem Werk zeugkopf, der an seiner Innenseite die Sende- und Empfangsantennen für die jeweiligen Sensorsignalverstärker trägt. Diese Sende- und Empfangs antennen liegen also den jeweiligen Koppelantennen der unterschiedli chen Wellen gegenüber und sind durch Abschirmbleche voneinander ge trennt, durch die ein Übersprechen von Signalen verhindert wird. Diese Abschirmbleche sind an der Innenseite des Werkzeugkopfes in geeigneter Weise befestigt, beispielsweise durch Verschraubung oder durch Ver schweißung.The parallel shafts are located in one factory witness head, which on the inside contains the transmitting and receiving antennas for carries the respective sensor signal amplifier. This send and receive so antennas are the respective coupling antennas of the differ Chen waves and are ge by shielding from each other separates, which prevents crosstalk of signals. This Shielding plates are more suitable on the inside of the tool head Fastened way, for example by screwing or by Ver welding.
Ein Werkzeug mit einer oder mehreren der genannten telemetrisch über wachten Wellen kann beispielsweise ein Gewindeform-Werkzeug sein, das sich von einem Gewindeschneider dadurch unterscheidet, daß das Wand material zur Bildung des Gewindes gestaucht und nicht geschnitten wird. Für diesen Fall sind in die Stirnseiten der genannten Wellen Gewindefor mer einsetzbar. A tool with one or more of the above telemetrically Watched shafts can be a thread forming tool, for example differs from a tap in that the wall material to form the thread is compressed and not cut. In this case, threads are formed in the end faces of the shafts mentioned always applicable.
Es können aber auch andere Bearbeitungseinrichtungen mit den Wellen verbunden werden, beispielsweise Bohrer, Fräser, Gewindeschneider, und dergleichen. In all diesen Fällen läßt sich z. B. eine Drehmomentüber wachung durchführen, um Verschleißerscheinungen der genannten Bear beitungselemente wie Gewindeformer, Gewindeschneider, Bohrer, usw., feststellen zu können.However, other machining devices can also be used with the shafts be connected, for example drills, milling cutters, taps, and the same. In all these cases, z. B. a torque over Carry out a watch to prevent signs of wear from the above-mentioned Bear processing elements such as thread formers, taps, drills, etc., to be able to determine.
Für diesen Zweck besteht das Sensorelement vorzugsweise aus Deh nungsmeßstreifen, die auf dem zweiten Wellenabschnitt fest aufgeklebt sind. Die Dehnungsmeßstreifen verlaufen dabei unter 45° zur Wellenach se. Vorzugsweise sind die DMS-Widerstände in Voll-, Halb- oder Viertel schaltung geschaltet, wobei eine geeignete Sensorversorgungsspannung durch den Sensorsignalverstärker zur Verfügung gestellt wird. Die DMS- Voll- und Halbbrücken können ohne Zusatzelemente angeschlossen wer den. Die in Abhängigkeit des Drehmoments resultierende Widerstandsän derung in der DMS-Brücke wird in eine Frequenzänderung umgesetzt und über die Empfangsantenne zur Auswerteeinheit übertragen. Am Ausgang der Auswerteeinheit steht neben dem dem Drehmoment proportionalen Spannungssignal (Sensorsignal) zusätzlich das Drehzahlsignal zur Verfü gung, welches ebenfalls in der Empfangsantenne gewonnen wird.For this purpose, the sensor element is preferably made of Deh voltage measurement strips, which are firmly glued to the second shaft section are. The strain gauges run at 45 ° to the shaft se. Preferably, the strain gauge resistors are in full, half or quarter circuit switched, with a suitable sensor supply voltage is provided by the sensor signal amplifier. The DMS Full and half bridges can be connected without additional elements the. The resulting resistance depending on the torque change in the strain gauge bridge is converted into a frequency change and transmitted to the evaluation unit via the receiving antenna. At the exit the evaluation unit stands next to the one proportional to the torque Voltage signal (sensor signal) additionally the speed signal available supply, which is also obtained in the receiving antenna.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:The invention is described below with reference to the drawing in described. Show it:
Fig. 1: den schaltungstechnischen Aufbau eines konventio nellen Sensorsignal-Drehübertragers, Fig. 1: the circuit design of a conven tional sensor signal resolver,
Fig. 2: die Anordnung des konventionellen Sensorsignal- Drehübertragers in Bezug auf eine zu überwachende Welle, FIG. 2 shows the arrangement of the conventional rotary transformer sensor signal with respect to a, to be monitored shaft
Fig. 3: eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer zu über wachenden Welle, FIG. 3 shows an embodiment of the invention a, to be monitored shaft
Fig. 4: nach der Erfindung ausgestaltete Wellen in Seiten- und Draufsicht mit den dazugehörigen Schnittan sichten,Sift according to the invention configured waves in side and top view with the corresponding Schnittan: Fig. 4
Fig. 5: eine Vorderansicht eines Gewindebohrkopfes, FIG. 5 shows a front view of a threaded drill head,
Fig. 6: das Ausgangssignal einer Auswerteeinheit des Sen sorsignal-Drehübertragers bei einem kontinuierli chen Fertigungsprozeß, bei dem wiederholt Gewinde geformt werden, FIG. 6 shows the output of an evaluation unit of the Sen-sorsignal rotary transformer at a kontinuierli chen manufacturing process in which repeated threads are formed,
Fig. 7: das Ausgangssignal der Auswerteeinheit für einen einzelnen Gewindeformungsprozeß, FIG. 7 shows the output signal of the evaluation unit for a single thread forming process,
Fig. 8: den zeitabhängigen Drehzahlverlauf eines Gewinde formers, Fig. 8: formers the time-dependent rotational speed profile of a thread,
Fig. 9: den zeitabhängigen Vorschub des Gewindeformers, Fig. 9: the time-dependent feeding of the thread,
Fig. 10: den dazugehörigen zeitabhängigen Momentenver lauf, und Fig. 10: the associated time-dependent Momentenver run, and
Fig. 11: den zeitabhängigen Momentenverlauf bei der For mung eines Gewindes mit einem neuen Gewindefor mer und mit einem Gewindeformer, mit dem bereits 36 000 Gewinde geformt worden sind. Fig. 11: the time-dependent torque curve during the formation of a thread with a new thread form and with a thread former with which 36,000 threads have already been formed.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug nahme auf die Fig. 3 bis 11 näher beschrieben.An embodiment of the invention will be described in more detail with reference to FIGS . 3 to 11.
Entsprechend der Fig. 3 weist eine Welle 2 einen ersten Wellenabschnitt 15 und einen benachbart dazu zweiten Wellenabschnitt 16 auf. Dabei ist der Durchmesser des ersten Wellenabschnitts 15 größer als der Durch messer des zweiten Wellenabschnitts 16. Beide Wellenabschnitte 15 und 16 sind durch weitere Wellenabschnitte 17 linksseitig in Fig. 3 und 18, 19 rechtsseitig in Fig. 3 begrenzt. Der Antrieb der Welle 2 erfolgt rechts seitig über den weiteren Wellenabschnitt 19, während in den weiteren Wel lenabschnitt 17 z. B. ein nicht dargestellter Gewindeformer stirnseitig ein gesetzt werden kann. Hierzu weist der weitere Wellenabschnitt 17 eine Sacklochbohrung 20 auf, die an ihrem unteren Ende mit einem Gewinde 21 versehen ist. Die weiteren Wellenabschnitte 17, 18 und 19 sind im Durch messer größer als der erste Wellenabschnitt 15.According to FIG. 3, a shaft 2 has a first shaft section 15 and a second shaft section 16 adjacent thereto. The diameter of the first shaft section 15 is larger than the diameter of the second shaft section 16 . Both shaft sections 15 and 16 are delimited by further shaft sections 17 on the left in FIGS. 3 and 18, 19 on the right in FIG. 3. The drive of the shaft 2 takes place on the right-hand side via the further shaft section 19 , while in the further shaft section 17 z. B. a thread former, not shown, can be placed on the end face. For this purpose, the further shaft section 17 has a blind hole 20 , which is provided with a thread 21 at its lower end. The further shaft sections 17 , 18 and 19 are larger in diameter than the first shaft section 15 .
Im Bereich des ersten Wellenabschnittes 15 befinden sich an gegenüber liegenden Wellenseiten zwei parallel verlaufende Tangentialnuten 22. Sie dienen zur Halterung eines Hüll- oder Klemmkörpers, wie nachfolgend noch erläutert wird.In the area of the first shaft section 15 there are two parallel tangential grooves 22 on opposite shaft sides. They serve to hold an enveloping or clamping body, as will be explained below.
Ganz rechts in Fig. 3 sind Schnitte entlang der Linie A-A und der Linie B-B dargestellt.On the far right in FIG. 3, sections along line AA and line BB are shown.
Die Fig. 4 zeigt zwei der in Fig. 3 dargestellten Wellen in Parallelanord nung, die um 90° gegeneinander verdreht sind. Diese Wellen tragen jeweils einen Sensor 23, zu dem ein Sensorelement 3, ein Sensorsignalverstärker 4 und eine Koppelantenne 5 gehören. Fig. 4 shows two of the shafts shown in Fig. 3 in Parallelanord voltage, which are rotated 90 ° against each other. These waves each carry a sensor 23 , to which a sensor element 3 , a sensor signal amplifier 4 and a coupling antenna 5 belong.
Das Sensorelement 3 ist vorliegend als Dehnungsmeßstreifenelement ausgebildet, dessen DMS-Widerstände unter 45° zur Längsachse 24 der Wellen 2 verlaufen. Dabei liegt das Sensorelement 3 auf dem zweiten Wel lenabschnitt 16 und ist mit diesem fest verbunden, z. B. verklebt. Das Sen sorelement 3 überragt dabei in radialer Richtung nicht den ersten Wellen abschnitt 15.In the present case, the sensor element 3 is designed as a strain gauge element whose strain gauge resistances run at 45 ° to the longitudinal axis 24 of the shafts 2 . The sensor element 3 is on the second wel lenabschnitt 16 and is firmly connected to this, for. B. glued. The sensor element 3 Sen does not protrude in the radial direction of the first shaft section 15th
Die Koppelantenne 5 befindet sich auf dem ersten Wellenabschnitt 15 und liegt an der Stirnseite des benachbarten weiteren Wellenabschnitts 17 an. Genauer gesagt besteht die Koppelantenne 5 aus einem kreisringförmigen Träger 25, der eine Umfangsnut zur Aufnahme einer Spulenwicklung 26 aufweist, die über Drähte 27 mit dem Sensorsignalverstärker 4 verbunden ist. Die Spulenwicklung 26 kann z. B. nur eine einzige Windung aufweisen. Der Trägerkörper 25 besteht aus zwei Halbschalen, die nach Aufsetzen auf den ersten Wellenabschnitt 15 miteinander verklebt werden. Gleichzeitig wird der Trägerkörper 25 klebend mit dem weiteren Wellenabschnitt 17 verbunden, so daß er in diesem Bereich fest positioniert ist. The coupling antenna 5 is located on the first shaft section 15 and abuts the end face of the adjacent further shaft section 17 . More precisely, the coupling antenna 5 consists of an annular carrier 25 which has a circumferential groove for receiving a coil winding 26 which is connected to the sensor signal amplifier 4 via wires 27 . The coil winding 26 can e.g. B. have only a single turn. The carrier body 25 consists of two half-shells which are glued to one another after being placed on the first shaft section 15 . At the same time, the carrier body 25 is adhesively connected to the further shaft section 17 , so that it is firmly positioned in this area.
Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, sind die Sende-/Empfangsantennen 8 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Koppelantenne 5 angeordnet, wobei die Antennen 8 an einem nicht dargestellten Gehäuse befestigt sind.As can be seen in FIG. 4, the transmitting / receiving antennas 8 are arranged in the immediate vicinity of the coupling antenna 5 , the antennas 8 being attached to a housing (not shown).
Der Sensorsignalverstärker 4, der als quaderförmiger Block ausgebildet ist, ist mit seiner einen Hauptoberfläche auf einem Hüll- bzw. Klemmkör per 28 fest angeordnet, der im Bereich des ersten und zweiten Wellenab schnittes 15, 16 positioniert ist. Sensorsignalverstärker 4 und Klemmkör per 28 können dabei miteinander verklebt sein.The sensor signal amplifier 4 , which is designed as a cuboid block, is fixedly arranged with its one main surface on an enveloping or clamping member 28 , which is positioned in the region of the first and second Wellenab section 15 , 16 . Sensor signal amplifier 4 and Klemmkör by 28 can be glued together.
Der Klemmkörper 28 besteht aus zwei Halbschalen 29 und 30, die mitein ander verschraubt sind. Hierzu weisen die Halbschalen 29, 30 seitliche Flansche 31, 32 auf, die mit entsprechenden Durchgangs-/Gewindeöff nungen 33 zur Aufnahme von Schrauben ausgestattet sind. In axialer Richtung erstreckt sich der Klemmkörper 28 soweit, daß er einerseits die Nuten 22 im ersten Wellenabschnitt 15 und andererseits das Sensorele ment 3 im zweiten Wellenabschnitt 16 vollständig überragt.The clamping body 28 consists of two half-shells 29 and 30 which are screwed together mitein. For this purpose, the half-shells 29 , 30 lateral flanges 31 , 32 , which are equipped with corresponding through / threaded openings 33 for receiving screws. In the axial direction, the clamping body 28 extends so far that it completely overhangs the grooves 22 in the first shaft section 15 and the sensor element 3 in the second shaft section 16 .
Wie die Fig. 4 in ihrem unteren Teil erkennen läßt, ist die Halbschale 30 einstückig ausgebildet und ruht links auf dem ersten Wellenabschnitt 15. Der Innendurchmesser der Halbschale 30 entspricht somit dem Außen durchmesser des ersten Wellenabschnittes 15. Dagegen ist der Innen durchmesser der Halbschale 30 in ihrem rechten Bereich größer als der Außendurchmesser des zweiten Wellenabschnitts 16, der das Sensorele ment 3 trägt, so daß das Sensorelement 3 nicht mit der Halbschale 30 in Berührung kommt. Am ganz rechten Ende der Halbschale 30 in Fig. 4 kann diese nach innen weisende Nasen 34 aufweisen, um sich über diese Nasen am zweiten Wellenabschnitt 16 abzustützen. Diese Nasen 34 kön nen bei stabiler Ausbildung der Halbschale 30 aber auch entfallen.As can be seen in FIG. 4 in its lower part, the half-shell 30 is formed in one piece and rests on the left on the first shaft section 15 . The inner diameter of the half-shell 30 thus corresponds to the outer diameter of the first shaft section 15 . In contrast, the inner diameter is the half-shell 30 carries in its right area is larger than the outer diameter of the second shaft portion 16, which element the Sensorele 3, so that the sensor element 3 does not come with the half-shell 30 in contact. At the far right end of the half-shell 30 in FIG. 4, this can have inwardly pointing lugs 34 in order to be supported on the second shaft section 16 via these lugs. These lugs 34 can also be omitted with a stable design of the half-shell 30 .
Die genannte Halbschale 30 braucht an ihrer linken Seite in Fig. 4 keinen Ansatz aufzuweisen, um in die ihr gegenüberliegende Nut 22 im ersten Wellenabschnitt 15 einzugreifen. Dies übernimmt die andere Halbschale 29 in Verbindung mit der anderen Nut 22, wie noch erläutert wird.The aforementioned half-shell 30 need not have a shoulder on its left side in FIG. 4 in order to engage in the groove 22 opposite it in the first shaft section 15 . This takes over the other half-shell 29 in connection with the other groove 22 , as will be explained.
Diese andere Halbschale 29 besteht aus zwei in Axialrichtung hinterein ander liegenden Halbschalenabschnitten 35 und 36. Sie werden separat voneinander montiert, wobei der eine Halbschalenabschnitt 35 linksseitig oberhalb der Nut 22 zu liegen kommt, während der andere Halbschalenab schnitt 36 eine größere Axiallänge aufweist und im wesentlichen das Sen sorelement 3 abdeckt. Beide Halbschalenabschnitte 35, 36 werden, wie bereits zuvor angedeutet, mit der Halbschale 30 verschraubt, und zwar je weils getrennt.This other half-shell 29 consists of two half-shell sections 35 and 36 lying one behind the other in the axial direction. They are assembled separately from one another, the one half-shell section 35 coming to the left above the groove 22 , while the other half-shell section 36 has a greater axial length and essentially covers the sensor element 3 . Both half-shell sections 35 , 36 are, as already indicated, screwed to the half-shell 30 , each separately.
Der linke Halbschalenabschnitt 35 weist einen nach innen ragenden An satz 37 auf, der in die ihm gegenüberliegende Nut 22 eingreift. Durch die sen Ansatz 37 wird erreicht, daß sich der Klemmkörper 28 nicht mehr in Axialrichtung der Welle verschieben kann, wenn der Halbschalenab schnitt 35 mit der Halbschale 30 verbunden ist. Entsprechendes gilt dann auch für den anderen Halbschalenabschnitt 36 nach Verbindung mit der Halbschale 30. Dieser andere Halbschalenabschnitt 36 kann sich im lin ken Bereich noch auf dem ersten Wellenabschnitt 15 abstützen, also einen gleichen Innendurchmesser wie dieser aufweisen. Er kommt dann eben falls im Abstand oberhalb des Sensorelements 3 zu liegen und kann sich ferner an seinem rechten bzw. freien Ende über weitere Nasen 34 am zwei ten Wellenabschnitt 16 abstützen. Über den Umfang des zweiten Wellen abschnittes 16 können mehrere Dehnungsmeßstreifenelemente 3 verteilt angeordnet sein.The left half-shell section 35 has an inwardly projecting set 37 which engages in the opposite groove 22 . Through the sen approach 37 it is achieved that the clamping body 28 can no longer move in the axial direction of the shaft when the half-shell section 35 is connected to the half-shell 30 . The same applies to the other half-shell section 36 after connection to the half-shell 30 . This other half-shell section 36 can still be supported in the left region on the first shaft section 15 , that is to say have the same inner diameter as this. He then just comes to lie at a distance above the sensor element 3 and can also be supported at its right or free end via further lugs 34 on the two th shaft section 16 . A plurality of strain gauge elements 3 can be arranged distributed over the circumference of the second shaft section 16 .
Die den Sensorsignalverstärker 4 tragende Halbschale 30 kann aus leich terem Material bestehen als die Halbschalenabschnitte 35 und 36, so daß das Gewicht von Sensorsignalverstärker 4 und Halbschale 30 wenigstens annähernd dem Gewicht der Halbschalenabschnitte 35 und 36 entspricht. Auf diese Weise läßt sich eine Unwucht der Wellen weitestgehend vermei den. Beispielsweise können die Halbschalenabschnitte 35 und 36 aus Kupfer hergestellt sein, während die Halbschale 30 aus Aluminium beste hen kann.The half-shell 30 carrying the sensor signal amplifier 4 can be made of material which is more easily than the half-shell sections 35 and 36 , so that the weight of the sensor signal amplifier 4 and half-shell 30 corresponds at least approximately to the weight of the half-shell sections 35 and 36 . In this way, an imbalance of the waves can be largely avoided. For example, the half-shell sections 35 and 36 can be made of copper, while the half-shell 30 can be made of aluminum.
Der an den axialen Enden des Klemmkörpers verbleibende Raum zwischen diesem und der Koppelantenne 5 einerseits sowie dem weiteren Wellenab schnitt 18 andererseits kann mit einem nichtleitendem Kunststoffmateri al ausgefüllt werden, um zu verhindern, daß Schmutz ins Innere des Klemmkörpers 28 gelangt. Darüber hinaus kann die Welle im gesamten Bereich des ersten und zweiten Wellenabschnittes 15, 16 mit einem Schrumpfschlauch 38 überzogen sein, der auch noch einen Teil der Wel lenabschnitte 17 und 18 übergreift, um somit den Sensor zusätzlich vor Verschmutzung zu schützen.The remaining space at the axial ends of the clamping body between this and the coupling antenna 5 on the one hand and the further Wellenab section 18 on the other hand can be filled with a non-conductive plastic material al to prevent dirt from getting inside the clamping body 28 . In addition, the shaft in the entire region of the first and second shaft sections 15 , 16 can be covered with a shrink tube 38 , which also overlaps part of the shaft sections 17 and 18 , in order to thus additionally protect the sensor from contamination.
Rechts in Fig. 4 sind Schnitte entlang der Linie C-C (oben) und der Linie D-D (unten) gezeigt. On the right in FIG. 4, sections along line CC (top) and line DD (bottom) are shown.
Die Fig. 5 zeigt einen Werkzeugkopf 39, der zur Aufnahme von vier Wel len 2 ausgebildet ist, die in einer Ebene und in gleichen Abständen vonein ander parallel zueinander angeordnet sind. Es handelt sich hier um eine Vorderansicht des Werkzeugkopfes 39, wobei die Wellen 2 im Bereich der Nuten 22 geschnitten sind. Die Wellen 2 sind entsprechend den Fig. 3 und 4 ausgebildet. Im Innern des Werkzeugkopfes 39 befinden sich ober halb oder unterhalb der jeweiligen Wellen 2 im Bereich der Koppelspulen 5 die jeweiligen Sende-/Empfangsantennen 8, wie gestrichelt bzw. strich punktiert eingezeichnet. Auch eine wechselseitige Anordnung oben und unten ist möglich. Diese Sende-/Empfangsantennen 8 sind an der Innen seite des Werkzeugkopfes 39 fest angeordnet. In Fig. 5 sind nur die bei den linken Antennen 8 dargestellt. Sie sind auch über den rechten Wellen vorhanden, obwohl nicht im einzelnen gezeigt. Zwischen den jeweiligen Sende- /Empfangsantennen 8 befindet sich jeweils ein Abschirmblech 40, um Übersprecherscheinungen bei der Signalauswertung zu verhindern. Es erstreckt sich z. B. beidseitig über die Horizontalebene hinaus, wie dar gestellt. Auch diese Abschirmbleche 40 sind an der Innenseite des Werk zeugkopfes 39 fest angeordnet, z. B. mit diesem verschraubt oder ver schweißt. Der Werkzeugkopf 39 selbst, enthält ein nicht dargestelltes Ge triebe zum synchronen Antrieb aller Wellen 2 und ist z. B. mit Getriebeöl gefüllt, das unter Überdruck steht. Um die Sensoren 23 auf den Wellen 2 noch besser gegen äußere Einflüsse schützen zu können, können diese statt mit einem Schrumpfschlauch 38 auch mit einer metallischen Hülse aus z. B. Aluminium überzogen sein. Fig. 5 shows a tool head 39 , which is designed to receive four Wel len 2 , which are arranged in a plane and at equal distances from each other in parallel. This is a front view of the tool head 39 , the shafts 2 being cut in the area of the grooves 22 . The shafts 2 are designed in accordance with FIGS. 3 and 4. In the interior of the tool head 39 are located above or below the respective shafts 2 in the region of the coupling coil 5 shown in dashed lines and dot-dash line, the respective transmission / reception antennas 8. A mutual arrangement above and below is also possible. These transmit / receive antennas 8 are arranged on the inside of the tool head 39 . In Fig. 5, only the left hand shown at the antennas 8. They are also present over the right waves, although not shown in detail. A shielding plate 40 is located between the respective transmitting / receiving antennas 8 in order to prevent crosstalk phenomena during signal evaluation. It extends z. B. on both sides beyond the horizontal plane, as is provided. These shields 40 are fixed to the inside of the tool head 39 , z. B. screwed to this or welded ver. The tool head 39 itself contains a gear (not shown) for synchronously driving all shafts 2 and is, for. B. filled with gear oil, which is under positive pressure. To connect the sensors to the shafts 2 to protect against external influences even better 23, this can take place with a shrink tube 38 for also with a metallic sleeve. B. aluminum coated.
In den Werkzeugkopf 39 lassen sich z. B. von vorn vier Gewindeformer ein setzen, die dann gleichzeitig vier Gewinde ausbilden können.In the tool head 39 z. B. from the front insert four thread formers, which can then simultaneously form four threads.
Anhand der Fig. 6 bis 11 wird nachfolgend die Verschleißüberwachung beim Gewindeformen unter Einsatz der in der Fig. 4 dargestellten Wellen im einzelnen beschrieben.The wear monitoring during thread forming using the shafts shown in FIG. 4 is described in detail below with reference to FIGS. 6 to 11.
Dazu sei angenommen, daß nur ein Gewindeformer überwacht wird, der neu ist, mit TiN beschichtet ist, in der Lage ist, Gewinde mit einer Größe von M 2,5 zu formen und mit einer Formgeschwindigkeit von v = 25 m/min. bewegt wird. Das dabei erhaltene Sensorsignal wird tiefpaßgefiltert (f = 10 Hz).It is assumed that only one thread former is monitored, the is new, is coated with TiN, is able to thread one size of M 2.5 and with a molding speed of v = 25 m / min. is moved. The sensor signal obtained is low-pass filtered (f = 10 Hz).
Erfolgt ein kontinuierlicher Fertigungsprozeß, werden also in ununterbro chener Folge Gewinde geformt, so wird der Signalverlauf nach Fig. 6 er halten, in der das Drehmoment in Nm über die Zeit in Sekunden aufgetra gen ist. Es handelt sich hier um das tiefpaßgefilterte Sensorsignal am Aus gang der Auswerteeinheit 7 in Fig. 1. Dieses Sensorsignal wird der Verar beitungseinrichtung 12 zur weiteren Verarbeitung zugeführt.If a continuous manufacturing process takes place, threads are formed in an uninterrupted sequence, the signal curve according to FIG. 6 will be maintained, in which the torque in Nm is applied over time in seconds. This is the low-pass filtered sensor signal at the output of the evaluation unit 7 in FIG. 1. This sensor signal is fed to the processing device 12 for further processing.
Die Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt aus dem in Fig. 6 dargestellten Sensor signal für einen einzelnen Fertigungsprozeß. Dieses Signal wird also bei der Formung nur eines einzigen Gewindes erhalten. Im Signal tritt zu nächst ein schwaches Maximum M1 auf, das in Folge der Beschleunigung des Gewindeformers erhalten wird. Mit anderen Worten muß hier zu nächst seine träge Masse überwunden werden. Sodann erscheint ein gro ßes Maximum M2, das sich unmittelbar beim Gewindeformen ergibt. Das Signal schwingt dann anschließend aus. Fig. 7 shows a section of the sensor signal shown in Fig. 6 for a single manufacturing process. This signal is thus obtained when only one thread is formed. A weak maximum M 1 first appears in the signal, which is obtained as a result of the acceleration of the thread former. In other words, its inertial mass must first be overcome here. Then a large maximum M 2 appears , which results directly from the thread forming. The signal then swings out.
Die Verhältnisse sind in den Fig. 8 bis 10 noch genauer dargestellt. So läßt die Fig. 8 erkennen, daß der Gewindeformer zunächst mit einer posi tiven Drehzahl und dann mit einer negativen Drehzahl angetrieben wird. Im Bereich der positiven Drehzahl wird er in die vorbereitete Bohrung ge führt, um das Gewinde zu formen, während er im Bereich der negativen Drehzahl aus der dann vorhandenen Gewindebohrung herausgezogen wird. Der Vorschub ist in Fig. 9 aufgetragen. Diesen Vorgängen zugeord net ist wiederum der Signalverlauf in Fig. 10, also der zeitliche Verlauf des Drehmomentes für die Ausformung eines Gewindes. Dieser Verlauf stimmt mit demjenigen in Fig. 7 überein.The relationships are shown in more detail in FIGS. 8 to 10. Thus, Fig. 8 shows that the thread former is driven first with a posi tive speed and then with a negative speed. In the area of the positive speed it is led into the prepared hole to form the thread, while in the area of the negative speed it is pulled out of the then available hole. The feed is plotted in Fig. 9. These processes are in turn assigned to the signal curve in FIG. 10, that is to say the time curve of the torque for the formation of a thread. This course corresponds to that in FIG. 7.
Dagegen zeigt die Fig. 11 für einen einzelnen Gewindeformungsprozeß den Unterschied im Signalverlauf bei Verwendung eines neuen Gewinde formers und bei Verwendung eines alten Gewindeformers, mit dem bereits 36 000 Gewinde geformt worden sind. Im Falle des neuen Gewindeformers liegt das dem Gewindeformungsprozeß zugeordnete Maximum M2 weit un terhalb des entsprechenden Maximums M2', das bei Verwendung des alten Gewindeformers erhalten wird.In contrast, FIG. 11 for a single thread forming process the difference in the signal curve when using a new threads have been formed formers and using an old thread former, with the already 36000 thread. In the case of the new thread former, the maximum M 2 assigned to the thread forming process lies far below the corresponding maximum M 2 'which is obtained when the old thread former is used.
Wird unter Verwendung des neuen Gewindeformers das Sensorsignal in Fig. 11 aufgenommen und als Eichkurve gespeichert, so kann hieraus das Maximum M2 ermittelt und als Schwellenwert ebenfalls gespeichert werden. Bei den nachfolgenden Gewindeformungsprozessen mit dem sel ben Gewindeformer werden dann die dabei erhaltenen Maxima M2′, die ebenfalls den entsprechenden Gewindeformungsvorgängen zugeordnet sind, mit dem Maximum M2 verglichen, wobei dann, wenn das Maximum M2′ einen vorbestimmten Abstand zum Maximum M2 überschreitet, ein Fehlersignal erzeugt wird, durch das angegeben wird, daß der Gewindefor mer verschlissen ist. Derartige Vergleiche können für die verschiedensten Gewindeformer bei den unterschiedlichsten Randbedingungen durchge führt werden, beispielsweise für unterschiedliche Materialien, in die Ge winde einzuformen sind, für unterschiedliche Gewindegrößen, unter schiedliche Materialbeschichtungen der Gewindeformer, usw.If the sensor signal in FIG. 11 is recorded using the new thread former and stored as a calibration curve, the maximum M 2 can be determined from this and also stored as a threshold value. In the subsequent thread forming processes with the same thread former, the maxima M 2 ′ obtained in this way, which are likewise assigned to the corresponding thread forming processes, are compared with the maximum M 2 , when the maximum M 2 ′ is a predetermined distance from the maximum M 2 exceeds an error signal is generated, which indicates that the thread form mer is worn. Such comparisons can be carried out for a wide variety of thread formers under the most diverse boundary conditions, for example for different materials into which threads are to be formed, for different thread sizes, under different material coatings of the thread formers, etc.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Speicherung der Signalkurve beim neuen Gewindeformer und die Speicherung des Maximums M2 in der Verarbei tungseinrichtung 12. Sie ermittelt auch die Maxima M2′, vergleicht dieses mit dem Maximum M2 und erzeugt gegebenenfalls das Fehlersignal. Dies kann unmittelbar zum Abschalten des Gewindeformungswerkzeugs ver wendet werden.As already mentioned, the signal curve is stored in the new thread former and the maximum M 2 is stored in the processing device 12 . It also determines the maxima M 2 ', compares this with the maximum M 2 and possibly generates the error signal. This can be used directly to switch off the thread forming tool.
Claims (14)
- - wenigstens einer telemetrisch überwachten Welle (2), die einen er sten Wellenabschnitt (15) und einen benachbarten zweiten Wellenab schnitt (16) mit gegenüber dem ersteren verringertem Durchmesser auf weist,
- - einem auf dem zweiten Wellenabschnitt (16) liegenden Sensorele ment (3),
- - einem Sensorsignalverstärker (4) und einer Koppelantenne (5), die auf der Welle (2) montiert sind, und
- - einer mit einer Auswerte- und Anzeigeeinheit (7, 13) verbundenen stationären Sende-/Empfangsantenne (8), dadurch gekennzeichnet, daß
- - der erste und der zweite Wellenabschnitt (15, 16) von einem zwei Halbschalen (29, 30) aufweisenden Hüllkörper (28) umgeben sind, der sich auf dem ersten Wellenabschnitt (15) abstützt,
- - der Hüllkörper (28) im Abstand oberhalb des Sensorelements (3) zu liegen kommt,
- - der Sensorsignalverstärker (4) auf der Außenseite einer (30) der Halbschalen (29, 30) befestigt ist, und
- - beide Hüllkörper (29, 30) gewichtsmäßig so ausgebildet sind, daß durch den Sensorsignalverstärker (4) keine Unwucht entsteht.
- - At least one telemetrically monitored shaft ( 2 ), which has a first shaft section ( 15 ) and an adjacent second shaft section ( 16 ) with a reduced diameter compared to the former,
- - A sensor element ( 3 ) lying on the second shaft section ( 16 ),
- - A sensor signal amplifier ( 4 ) and a coupling antenna ( 5 ), which are mounted on the shaft ( 2 ), and
- - A stationary transmitting / receiving antenna ( 8 ) connected to an evaluation and display unit ( 7 , 13 ), characterized in that
- the first and the second shaft section ( 15 , 16 ) are surrounded by an enveloping body ( 28 ) which has two half-shells ( 29 , 30 ) and which is supported on the first shaft section ( 15 ),
- - The enveloping body ( 28 ) comes to lie at a distance above the sensor element ( 3 ),
- - The sensor signal amplifier ( 4 ) on the outside of one ( 30 ) of the half-shells ( 29 , 30 ) is attached, and
- - Both enveloping bodies ( 29 , 30 ) are designed in terms of weight so that the sensor signal amplifier ( 4 ) does not cause any imbalance.
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |