DD153746A1 - DEVICE FOR MONITORING AND MONITORING TO MACHINE TOOLS - Google Patents
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Abstract
Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft die Werkzeugueberwachung an automatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen. Die Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, mit der eine flaechenmaessige Kontrolle eines Werkzeuges auf Bruch und Verschleiss sowie die Ueberwachung des Bearbeitungsraumes moeglich ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass eine Videokamera in einer Position dem Werkzeug in der Hauptspindel und in der anderen dem Bearbeitungsraum gegenueber steht, wobei die Videokamera schwenkbar angeordnet ist, die einerseits mit einem Motor und anderseits mit einem Analog/Digital-Wandler verbunden ist sowie ein Objektiv mit motorisch einstellbarer Brennweite besitzt.The field of application of the invention relates to tool monitoring on automatic machine tools. The object is to provide a device with which a flächchenmaessige control of a tool for breakage and wear as well as the monitoring of the processing space is possible. According to the invention, the object is achieved in that a video camera in one position is the tool in the main spindle and in the other facing the processing space, wherein the video camera is pivotally mounted, which is connected on the one hand to a motor and on the other hand to an analog / digital converter and a lens with motorized focal length has.
Description
22 A 6 2 O -ι-22 A 6 2 O-I-
Einrichtung zur Kontrolle und Überwachung an WerkzeugmaschinenDevice for checking and monitoring machine tools
Bas Anwendungsgebiet der Erfindung bezieht sich auf automatisch arbeitende Werkzeugmaschinen.Bas application of the invention relates to automatic machine tools.
Als spezielles Anwendungsgebiet kommt die Kontrolle der Y/erkzeuge und die Überwachung des Bearbeitungsraumes an numerisch gesteuerten Bearbeitungszentren in Betracht»A special field of application is the control of the tools and the monitoring of the machining area at numerically controlled machining centers »
Bekannt ist eine Einrichtung nach DD-WP 119 731, Klasse B 23 Q 15/00, bei der über ein. optisches System das Werkzeug punktweise abgetastet wird. Dazu wird mit Hilfe der Maschinenachsen das Werkzeug in eine Position gebracht, in der das Werkzeug den Lichtstrahl unterbricht· Diese Position der Maschinenachse stellt in Verbindung mit der festen Position des Lichtstrahles ein Maß für das Werkzeug dar. Sollte ein verschlissenes bzw, gebrochenes Werkzeug in die gleiche Position gebracht werden, wird der Lichtstrahl nicht unterbrochen und der Ablauf gestoppt«Known is a device according to DD-WP 119 731, class B 23 Q 15/00, in which a. optical system the tool is scanned point by point. For this purpose, with the aid of the machine axes, the tool is brought into a position in which the tool interrupts the light beam. This position of the machine axis, in conjunction with the fixed position of the light beam, represents a measure of the tool. Should a worn or broken tool penetrate the the same position, the light beam is not interrupted and the process is stopped «
-ζ. 22 A 6 2 0-ζ. 22 A 6 2 0
Nachteilig bei dieser Einrichtung ist, daß eine ausgebrochen Schneide nicht erkannt wird, wenn ζ· B. die Spitze einer Schneide noch stehen geblieben ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß mit dieser Einrichtung der Bearbeitungsraum nicht beobachtet werden kann.The disadvantage of this device is that an erupted cutting edge is not recognized when the tip of a cutting edge is still standing. Another disadvantage is that with this device the processing space can not be observed.
Als Ziel der Erfindung soll erreicht werden, daß der Arbeitsprozeß unterbrochen wird, um bei Werkzeugverschleiß Ausschuß und bei Y/erkzeugbruch Schaden an Maschine und V/erkstück zu vermeiden. Weiterhin soll mit der gleichen Einrichtung der Bearbeitungsraum des Bearbeitungszentrums beobachtet werden.The aim of the invention is to be achieved that the working process is interrupted in order to avoid tool wear and scrap at Werkzeugverschleiß Committee and Y / erkzeugbruch damage to the machine and /. Furthermore, to be observed with the same device, the processing space of the machining center.
Der in der Charakteristik beschriebene Mangel hat seine Ursache in dem punktmäßigen Erfassen des Werkzeuges.The defect described in the characteristic is due to the punctual detection of the tool.
Um die Ursache zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die flächenmäßige Kontrolle eines Werkzeuges auf Bruch und Verschleiß und die Überwachung des Bearbeitungsraumes durchzuführen.To eliminate the cause, the invention has for its object to perform the area control of a tool for breakage and wear and the monitoring of the processing space.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Videokamera in einer Position dem Werkzeug in der Hauptspindel und in der anderen dem Bearbeitungsraum gegenübersteht, wobei die Videokamera schwenkbar angeordnet ist, die einerseits mit einem Monitor und andererseits mit einem Analog/Digital-Wandler verbunden ist sowie ein Objektiv mit motorisch einstellbarer Brennweite besitzt. Der Analog/Digital-Wandler hat eine Recheneinheit, der ein Digitalspeicher zugeordnet ist, so daß in einer Koinzidenzschaltung das Bitmuster des Videobildes der Kamera und das des Digitalspeichers als Referenzbild vergleichbar ist. Die Zerspanungsprozesse mehrerer Werkzeugmaschinen sind mittels Monitoren an einer zentralen Stelle er-According to the invention this is achieved in that the video camera in one position facing the tool in the main spindle and in the other the processing space, wherein the video camera is pivotally mounted, which is connected on the one hand with a monitor and on the other hand with an analog / digital converter and a Has lens with motorized focal length. The analog-to-digital converter has a computing unit associated with a digital memory so that in a coincidence circuit the bit pattern of the video image of the camera and that of the digital memory is comparable as a reference image. The machining processes of several machine tools are achieved by means of monitors at a central location.
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kennbar, wobei die Videokamera auch infrarotempfindlich sein kann und der Monitor der CNC-Maschinensteuerung gleichzeitig mit der erfindungsgemäßen Einrichtung gekoppelt ist·recognizable, wherein the video camera can also be infrared sensitive and the monitor of the CNC machine control is coupled simultaneously with the device according to the invention ·
In den Zeichnungen sind dargestelltIn the drawings are shown
Pig· 1 Die schematische Darstellung einer Videokamera für die Werkzeugkontrolie in einer WerkzeugmaschinePig · 1 The schematic diagram of a video camera for tool control in a machine tool
Pig» 2 Die schematische Darstellung einer Videokamera für die Bearbeitungsraumkontrolle in einer WerkzeugmaschinePig »2 The schematic diagram of a video camera for the control of the work area in a machine tool
Pig* 3 Ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen LösungPig * 3 A block diagram of the solution according to the invention
Pig· 4 Ein stark vereinfachtes Videobild eines Spiralbohrers, wobei die Anzahl der Zeilen und Spalten die Rasterung eines Videobildes darstellt·Pig · 4 A greatly simplified video image of a twist drill, wherein the number of rows and columns represents the rasterization of a video image.
Pig· 5 Ein stark vereinfachtes Bitmuster eines Videobildes nach Pig» 4Pig · 5 A much simplified bit pattern of a video image after Pig »4
Pig· 6 Ein stark vereinfachtes Videobild eines beschädigten Spiralbohrers nach Pig· 4Pig · 6 A much simpler video image of a damaged Drill Bit after Pig · 4
Pig· 7 Ein stark vereinfachtes Bitmuster eines Videobildes nach Pig· 6Pig · 7 A very simplified bit pattern of a video image after Pig · 6
Pig· 8 Ein stark vereinfachtes Bitmuster eines Vergleiches der Videobilder nach Pige 4 und 6, wobei der beschädigte Teil des im Bild 4 gezeigten Spiralbohrers im dargestellten Bitmuster erkennbar ist·Pig × 8 A very simplified bit pattern of a comparison of the video images according to Pig e 4 and 6, wherein the damaged part of the twist drill shown in Figure 4 can be seen in the illustrated bit pattern.
Pig« 9 Ein stark vereinfachtes Videobild nach dem Bitmuster nach Pig· ö, wobei die Anzahl der Zeilen und Spalten die Rasterung eines Videobildes darstellen*Pig «9 A highly simplified video image based on the bit pattern of Pig · ö, where the number of lines and columns represent the rasterization of a video image *
-4- 22 A 6 20-4- 22 A 6 20
An einem Werkzetigmaschinenständer 1 ist ein Spindelstock 2 mit einer Arbeitsspindel 3 verschiebbar angeordnet· In der Arbeitsspindel 3 wird ein Werkzeug 4 aufgenommen, dem gegenüber sich ein Bearbeitungsraum 5 befindet. In unmittelbarer Nähe vom Spindelstock 2 und dem Bearbeitungsraum 5 ist eine Videokamera 6 mit einem Aufnahmeobjektiv variabler Brennweite schwenkbar installiert« Der Videokamera 6 sind ein Monitor 7 . and ein Analog-Digital-Wandler 8 zugeordnet· Dem Analog-Digital-Wandler 8 folgt ein Rechenwerk 9, dem ein Digitalspeicher 10, eine Koinzidenzschaltung 11 und eine Steuereinheit 12 parallel nachgeschaltet sind, wobei der Digitalspeicher 10 mit der Koinzidenzschaltung 11 ebenfalls verbunden ist· Von der Koinzidenzschaltung 11 besteht eine Verbindung zur Steuereinheit 12 und von dieser zur Videokamera 6 sowie zum Rechenwerk 9· Wechselseitig ist die Steuereinheit 12 mit einer CNC-Maschinensteuerung 13 verbunden·On a Werkzetigmaschinenständer 1 a headstock 2 with a work spindle 3 is slidably disposed · In the work spindle 3, a tool 4 is added to the opposite a processing space 5 is located. In the immediate vicinity of the headstock 2 and the processing space 5, a video camera 6 is pivotally installed with a variable focal length recording lens. The video camera 6 is a monitor 7. The analog-to-digital converter 8 is followed by an arithmetic unit 9, to which a digital memory 10, a coincidence circuit 11 and a control unit 12 are connected in parallel, the digital memory 10 also being connected to the coincidence circuit 11. From the coincidence circuit 11 is a connection to the control unit 12 and from this to the video camera 6 and to the arithmetic unit 9 · alternately, the control unit 12 is connected to a CNC machine controller 13 ·
Während des ersten Durchlaufes aller zu kontrollierenden Werkzeuge 4 wird deren jeweilige Aufnahmeposition in der z-Achse z^ und der y-Achse y. des Bearbeitungszentrums sowie die gün-During the first pass of all the tools 4 to be controlled, their respective pickup position in the z-axis z ^ and the y-axis y. of the machining center as well as the
stigste Brennweite f. des Aufnahmeobjektes der Videokamera 6 mit Hilfe des Monitorbildes festgelegt· Dem i-ten Werkzeug 4 werden somit die jeweiligen Daten z., y. und f. zugeordnet. Bei dem automatischen Werkzeugwechsel des η-ten Werkzeuges 4 werden somit die Werte ζ , y und f aus einem Speicher der CNC-Maschinensteuerung 13 den nicht dargestellten Verstellmechanismen der Maschinenachsen ζ und y sowie für die Brennweite des Aufnahmeobjektes zugeleitet· Dadurch wird gewährleistet, daß für jede Kontrolle eines beliebigen Werkzeuges 4 die entsprechenden Werte z., y. und f. analog dem ersten Durchlauf zur Verfügung stehen. Da außerdem die Werkzeuge 4 durch die gerichtete Arbeitsspindel 3 immer in der gleichen Winkelstellung abgebildet werden, sind die Voraussetzungen für die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gegeben.stigsten focal length f. of the recording object of the video camera 6 with the help of the monitor image · The i-th tool 4 thus the respective data z., y. and f. assigned. In the case of the automatic tool change of the η-th tool 4, the values ζ, y and f are supplied from a memory of the CNC machine controller 13 to the adjustment mechanisms (not shown) of the machine axes ζ and y as well as to the focal length of the recording object each check of any tool 4 has the corresponding values z, y. and f. are available analogously to the first pass. In addition, since the tools 4 are always represented by the directional work spindle 3 in the same angular position, the conditions for the reproducibility of the results are given.
22 4 6 2 0.22 4 6 2 0.
Das Videobild des i-ten Y/erkzeuges 4 mit den auf dem Monitor festgelegten Werten z., y^ und f. wird im Analog/Digital-Wandler in eine Matrix von a-Zeilen und b-Spalten Fig. 4 gleich a · b .Bildelemente aufgeteilt und jedem Bildelement ein entsprechender Grauwert zugeordnet. Im einfachsten Fall sind das die Werte weiß und schwarz· las im nachfolgenden Rechenwerk 9 erzeugte Bitmuster wird als Referenzbitmuster im Digitalspeicher 10 gespeichert.The video image of the i-th tool 4 with the values z, y ^ and f set on the monitor. is divided in the analog / digital converter in a matrix of a rows and b columns Fig. 4 equal to a .b. Picture elements and associated each pixel a corresponding gray value. In the simplest case, the values that are white and black in the succeeding arithmetic unit 9 are stored as reference bit patterns in the digital memory 10.
Nach erfolgtem ersten Durchlauf liegen alle zu kontrollierenden Werkzeuge 4 als definiertes Bitmuster, wie s* Bo Fig· 5 zeigt, im Digitalspeicher 10 vor. Dieses Bitmuster ist beim Austausch eines Werkzeuges 4 durch eine erneute Aufnahme unter definierten Bedingungen zu ersetzen· Alle auf Bruch oder Verschleiß zu kontrollierenden Werkzeuge 4 werden nach dem Einsatz in ihre definierten Aufnahmeposition mit Hilfe der Maschinenachsen y und ζ verfahren und die Arbeitsspindel 3 wird gerichtet. Die dem Werkzeug 4 zugeordnete Brennweite f wird am Aufnahmeob^ektiv der Videokamera 6 eingestellt» Das nun anstehende Videobild wird dem Monitor 7 zur Sichtkontrol-Ie der Aufnahme zugeführt· Das in der beschriebenen Weise im Analog/Digital-Wandler 8 und im Rechenwerk 9 erzeugte Bitmuster wird mit dem Referenzbitmuster aus dem Digitalspeicher 10 in der Koinzidenzschaltung 11 verglichen· Das Ergebnis dieses Vergleiches wird einer Steuereinheit 12 zugeleitet· Stimmen die beiden Bitmuster überein, so trifft das auch auf den Anfangszustand des Werkzeuges 4 und das aktuelle Videobild zu, und das Werkzeug 4 ist für die Bearbeitung des Werkstückes geeignet· Ein auf Grund der Übereinstimmung entsprechendes Signal gibt die Steuereinrichtung 12 an die angekoppelte CNC-Steuerung 13 und der Arbeitsablauf beginnt· Ist zwischen den beiden Bitmustern eine Abweichung vorhanden, so wird der Einsatz des Werkzeuges 4 unterbunden und ein Signal für den Maschinenbauer gegeben« Gleichzeitig übernimmt die Steuereinheit 12 den erforderlichen Datenaustausch zwischen der CNC-Maschinsnsteuerung 13 und die notwendige ZuordnungAfter the first pass, all the tools 4 to be checked are present in the digital memory 10 as a defined bit pattern, as shown by s * Bo Fig. 5. When exchanging a tool 4, this bit pattern is to be replaced by a new recording under defined conditions. · All tools 4 to be checked for breakage or wear are moved to their defined picking position with the aid of the machine axes y and ζ and the work spindle 3 is straightened. The focal length f associated with the tool 4 is set on the video recorder 6 by the video recorder 6. The video picture is transmitted to the monitor 7 for visual control of the picture Bit pattern is compared with the reference bit pattern from the digital memory 10 in the coincidence circuit 11. The result of this comparison is supplied to a control unit 12. If the two bit patterns match, so does the initial state of the tool 4 and the current video image, and the tool 4 is suitable for the machining of the workpiece · A corresponding signal on the basis of the controller 12 to the coupled CNC control 13 and the workflow begins · If there is a deviation between the two bit patterns, the use of the tool 4 is suppressed and a signal for the mechanical engineer the control unit 12 takes the necessary data exchange between the CNC machine control 13 and the necessary assignment
der Brennweite des Aufnahmeobjektives, der Aufnahmeposition und des Speicherplatzes des Referenzbitmasters im Digitalspeicher 10 zu dem abgebildeten Werkzeug 4· Die Differenz zwischen dem aktuellen Bitmuster vom abgebildeten Werkzeug 4 und dem Referenzbitmuster stellt ein Maß des Verschleißes bzw« des Werkzeugbruches dar« Außerdem kann das Differenzbitmuster im Rechenwerk 9 so weiter verarbeitet werden, daß bei Werkzeugen 4 mit automatisch nachstellbarer Schneide eine Schneidenkorrektur möglich ist. Bei Verwendung einer infrarotempfxndlichen Videokamera 6 ist es möglich, die erfindungsgemäße Einrichtung zur direkten Verschleißmessung an Schneiden beliebiger Werkzeuge 4 über den Temperaturverlauf an der Schneide eingesetzt werden· Dazu wird das auf dem Monitor 7 entstehende Thermogramm in der erfindungsgemäßen Einrichtung analog einem Videosignal weiterverarbeitet.The difference between the current bit pattern from the imaged tool 4 and the reference bit pattern represents a measure of the wear or «breakage of the tool« Arithmetic unit 9 are processed so that in tools 4 with automatically adjustable cutting edge correction is possible. When using an infrared-sensitive video camera 6, it is possible to use the inventive device for direct measurement of wear on cutting any tools 4 on the temperature profile at the cutting edge · For this purpose, the resulting on the monitor 7 thermogram in the device according to the invention is processed analogously to a video signal.
Die in der zweiten Position der Videokamera 6 mögliche Beobachtung des Zerspanungsvorganges ist auf dem Monitor 7 sichtbar· Der Masciiinenbediener hat somit die Möglichkeit, sich einen Überblick über den Zerspanungsprozeß zu verschaffen. Mit dieser Einrichtung ist aber auch möglich, die Zerspanungsvorgänge an mehreren Bearbeitungsmaschinen gleichzeitig von einem zentralen Ort aus zu kontrollieren·The possible observation of the cutting process in the second position of the video camera 6 is visible on the monitor 7. The machine operator thus has the opportunity to obtain an overview of the cutting process. With this device, however, it is also possible to control the cutting operations on several processing machines simultaneously from a central location.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD22462080A DD153746A1 (en) | 1980-10-17 | 1980-10-17 | DEVICE FOR MONITORING AND MONITORING TO MACHINE TOOLS |
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| DD153746A1 true DD153746A1 (en) | 1982-01-27 |
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ID=5526799
Family Applications (1)
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| DD (1) | DD153746A1 (en) |
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