DD243448B1 - Schaltungsanordnung zur erkennung von prozessinstabilitaeten beim drehen - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erkennung von Prozeßinstabilitäten beim Drehen, durch Auswertung der Körperschallschwingungen an der Drehmaschine, denen sie während des Spanungsprozesses ausgesetzt ist, und der Signalisierung unzulässiger Zustände.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist eine Anordnung zur Anzeige veränderter Schneidengeometrien an Schnittwerkzeugen (DD-PS 209405) bekannt, bei derauf der Grundlage vorprogrammierter Großeneine Vergleichsbildung mit einem Signal, das mit Hilfe eines Schwingungsaufnehmers, eines Verstärkers, eines Schmalbandfilters und eines Analog-Digital-Umsetzers aufbereitet wird, in einem Mikrorechner erfolgt und bei Überschreitung der Sollwerte eine Anzeige oder Maschinenabschaltung ausgelöst wird. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß nur ein Frequenzbereich mittels des programmierbaren Schmalbandfilters ausgewählt werden kann und die vorprogrammierten Sollwerte für jeden Arbeitsgang gebildet werden müssen, so daß für jede Bearbeitungsaufgabe ein hoher Einstellaufwand entsteht. Weiter ist ein Verfahren zur Einhaltung der maximalen Metallentfernungsgeschwindigkeit unter Vermeidung von Werkzeugprellungen bei der Bearbeitung eines Werkstückes durch eine Werkzeugmaschine und eine Prellungsmeßvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens (DE-OS 1763224) bekannt, bei dem durch Gleichrichtung und Filterung ein Frequenzbereich ausgewählt und dessen Amplitude als Maß für Rattererscheinungen gewertet wird.

Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß nur ein Frequenzbereich für die Auswertung herangezogen wird, so daß nur Rattererscheinungen bei einem kleinen Teil möglicher Bearbeitungsbedingungen erkannt werden können.

Des weiteren isteine Schaltungsanordnung zur Werkzeugbrucherkennung an Drehwerkzeugen (DD-PS 234378) bekannt, bei der durch Filterung eine Frequenz ausgewählt wird, deren Amplitudenänderung bei Werkzeugbruch für dessen Signalisierung ausgenutzt wird. Der Nachteil besteht darin, daß langsame Änderungen, wie sie für Prozeßinstabilitäten charakteristisch sind, nicht erkannt werden.

Durch die DE-OS 271 0834 ist ein Alarmsystem bekannt, das elektrische Signale durch auf einen Wandler einfallende Schwingungen erzeugt. Der Nachteil dieses Systems besteht darin, daß keine Möglichkeit der Schwellenbeeinflussung besteht und ein Ein- und Aus- bzw. Zuschalten der Zweige nicht vorgesehen ist.

In DE-OS 2423277 wird eine Raumschutz-Anlage vorgestellt, deren Auswerteschaltung mehrere Frequenzkanäle mit verschiedenen Durchlaßbereichen für die Frequenzverschiebungen aufweist und die nur dann ein Alarmsignal auslöst, wenn die aufgenommenen frequenzverschobenen Schwingungen in wenigstens einem Frequenzkanal einen entsprechenden Schwellenwert übersteigen.

Es werden Frequenzen im Ultraschallbereich ausgewertet und Frequenzänderungen bewertet.

Nachteilig ist, die Schwellenbeeinflussung kann für die Drehbearbeitung nicht verwendet werden. Ein-, Aus- und Zuschalten der Zweige ist nicht vorgesehen.

Des weiteren ist ein optoelektronischer Verschleißsensor zur automatisierten berührungslosen Werkzeugverschleiß- und Werkzeugbruchidentifikation (DD-PS 244282) bekannt, bei dem in Verbindung mit einem Mikrorechner die mittlere Verschleißmarkenbreite, die partiellen Schneidenausbrüche, die Aufbauschneidenbildung, der Maximalverschleiß und Werkzeugbruch ermittelt und signalisiert werden.

Es werden optoelektronische Signale be- und ausgewertet. Nachteilig ist, die Schaltungsanordnung dient zum Zählen von Impulsen'lediglich bei einer post-prozeß-Messung.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die den Spanungsprozeß in der Drehmaschine überwacht und eine sofortige Erkennung instabiler Zustände garantiert, die Betriebssicherheit bei automatischem Betrieb erhöht, einfach im Aufbau ist und minimalen Einrichtaufwand bei hoher Flexibilität erfordert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erkennung von Prozeßinstabilitäten beim Drehen durch Auswertung von Körperschallschwingungen zu schaffen, die ein Signal beim Auftreten von Prozeßinstabilitäten erzeugt, minimalen Vorbereitungs- und Einstellaufwand durch eine selbstlernende Komponente erfordert, eine Überwachung aller aktiven Schnitte ermöglicht, keiner Normierung der Einzelschnitte bedarf und die Auswertung nur einer Meßgröße erfordert. Unter Prozeßinstabilitäten werden das Auftreten von Werkzeug- oder Werkstückschwingungen und Kollisionen verstanden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das von einem Schwingungsaufnehmer erzeugte Signal über einen Impedanzwandler mehreren gleichartigen parallel zueinander angeordneten Meßketten zugeführt wird, die aus je einem Analogschalter, Bandpaß und Vollweggleichrichter bestehen.

Die Ausgangssignale der Vollweggleichrichter werden Komparatoren zugeführt, deren Schwellwerte über Digital-Analog-Umsetzer von einem Mikrorechner bereitgestellt werden. Die Ausgänge der Komparatoren sind mit einem Logikblock, der mit dem Mikrorechner und der Werkzeugmaschinensteirerung zusammengeschaltet ist, verbunden, wobei der Logikblock immer dann ein Instabilitätssignal ausgibt, wenn ein oder mehrere Schwell werte überschritten werden und die Freigabesignale von der Werkzeugmaschinensteuerung und dem Mikrorechner anliegen. Die Ausgangssignale der Vollweggleichrichter werden weiterhin über Analog-Digital-Umsetzer dem Mikrorechner zugeführt, wobei der Mikrorechner immer dann ein Instabilitätssignal ausgibt, wenn die Amplitudendifferenzen der Ausgangssignale der Vollweggleichrichter einen nach Schnittbeginn selbsttätig gelernten Wert überschreiten.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Lösung

Das von einem an der Werkzeugmaschine angebrachten Schwingungsaufnehmer 1 gewonnene und in einem Impedanzwandler 2 umgesetzte Signal wird gleichzeitig π parallelen Meßketten, bestehend aus Analogschalter 3.i, Bandpaß 4.І, Vollweggleichrichter 5.i und Komparator 6.І, zugeführt, wobei die Schwellwerte der Komparatoren 6.1 bis 6.η über Digital-Analog-Umsetzer 8 von einem Mikrorechner 9 bereitgestellt werden.

Die Ausgänge der Komparatoren 6.1 bis 6.η sind mit einem Logikblock 10, der mit einem Mikrorechner 9 und der Werkzeugmaschinensteuerung zusammengeschaltet ist, verbunden, wobei der Logikblock 10 immer dann ein Abschaltsignal ausgibt, wenn ein oder mehrere Schwellwerte überschritten werden und die Freigabesignale von der Werkzeugmaschinensteuerung und dem Mikrorechner 9 anliegen.

Die Ausgänge der Vollweggleichrichter 5.1 bis 5.n sind über Analog-Digital-Umsetzer 7 zusätzlich mit dem Mikrorechner 9 verbunden, wobei der Mikrorechner 9 immer dann ein Instabilitätssignal abgibt, wenn die Amplitudendifferenzen der Ausgangssignale der Vollweggleichrichter 5.1 bis 5.η einen nach Schnittbeginn selbsttätig gelernten Wert überschreiten. Über die Analogschalter 3.1 bis 3.n können für Sonderfälle der Bearbeitung einzelne Meßketten über den Mikrorechner 9 abgeschaltet werden.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung zur Erkennung von Prozeßinstabilitäten beim Drehen, bestehend aus Schwingungsaufnehmer, Impedanzwandler, mehreren gleichartig aus Analogschalter, Bandpaß und Vollweggleichrichter aufgebauten und parallel zueinander angeordneten Meßketten, Komparatoren, Analog-Digital-Umsetzer, Digital-Analog-Umsetzer, Mikrorechner und Logikblock, wobei das vom an der Werkzeugmaschine angebrachten Schwingungsaufnehmer gewonnene Signal einem Impedanzwandler zugeführt wird, dessen Ausgang mit den parallel zueinander angeordneten Meßketten verbunden ist, und bei derdie Vollweggleichrichterausgänge jeweils mit einem Komparator verbunden sind, wobei die Komparatoren über einen Digital-Analog-Umsetzer mit einem Mikrorechner verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgänge der Vollweggleichrichter (5.1 bis 5.n) über einen Analog-Digital-Umsetzer (7) mit einem Mikrorechner (9), zur Bereitstellung von aktuellen Werten aus der in-prozeß-Messung für diesen, verbunden sind, der für die Zuordnung von Korrekturwerten zu den Spanungswerten mit einem Logikblock (10) verbunden ist, dessen Eingänge mit jeweils einem Ausgang, der überden Digital-Analog-Umsetzer (8) vom Mikrorechner (9) bezüglich der Komparatorschwellenzuweisung beeinflußten Komparatoren (6.1 bis 6.n) verbunden sind und dessen Ausgang mit der Werkzeugmaschine verbunden ist.

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