DD285303A5 - Anordnung zur signalerfassung waehrend des arbeitsprozesses, insbesondere von schleifmaschinen mittels ultraschall - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar bei der Ermittlung von Zustandsgroeszen fuer die Anpaszregelung von Schleif- und anderen Zerspanungsprozessen. Es ist bekannt, die Zustandsgroeszen im Zerspanungsprozesz von Ultraschallschwingungen herzuleiten, die bei Beruehrung von Werkzeug mit dem Werkstueck in diesen entstehen. Der Erfindungsgedanke besteht darin, diese Schwingungen aus der Schleifzone heraus mindestens einem Schwingungsaufnehmer zuzufuehren, indem dieser an einer weniger exponierten Stelle innerhalb des Leitungssystems fuer das zugefuehrte Arbeitshilfsmittel angeordnet ist. Als solches flieszt der Arbeitszone ein Kuehlmittelstrom zu, der die Schwingungen als Koerperschall unmittelbar aufnimmt und als fester Koerper nahezu unverfaelscht weiterleitet, so dasz sie der Aufnehmer an einer dem Werkzeugeingriff, nachgeordneten Stelle empfangen kann. Fig. 1{Arbeitsprozeszregelung; Werkzeugmaschine, naszarbeitend; Ultraschall; Arbeitszone; Arbeitshilfsmittel, fluessig; Leitungssystem; Abzweigung; Dichtelement; Ultraschallaufnehmer; Oberflaeche, vergroeszert}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar bei doi Ermittlung von Zustandsgrößen für die Anpaßregelung von Schleif- und anderen Zerspanungsprozessen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der automatischen Steuerung spanabhebender Fertigungsprozesse wird angestrebt, die Steuerimpulse von Istzuständen am Werkzeug bzw. Werkstück herzuleiten. So werden die beim Schleifprozeß auftretenden Körperschallschwingungen vielfach als Quelle zu Überwachung und Steuerung des Schleifprozesses selbst genutzt. Die Schwingungen entstehen auf Grund der Korneingriffsverhältnisse in dem Moment, da das Werkzeug das Werkstück berührt. Die Eindeutigkeit der Aussage dieser Signale ist wesentlich für die Genauigkeit der Arbeitsprozeßregelung und sie hängt ab von der Unmittelbarkeit ihrer Erfassung. Zur unmittelbaren Erfassung aber müßte der Aufnehmer für die Signale dort angeordnet, werden, wo die Schwingungen entstehen, nämlich am drehenden Werkstück oder Werkzeug, was bei einem Drehteil aber praktisch nicht möglich ist. Jedoch auch wenn sich das Teil nicht dreht, wirkt der Schwingungsaufnehmer störend oder er ist gefährdet, insbes. weil Kühlflüssigkeit in die Leitungsanschlüsse eindringen kann.

Nach DE-OS 24 25 209 ist eine Meßeinrichtung in der Schleifzone angeordnet, deren Fühler das Werkzeug antasten und dadurch starkem Verschleiß unterworfen sind. Um diesen Nachteil auszuschalten, wenden andere Lösungen die Methode der indirekten Schwingungserfassung an, indem sie den Schwingungsaufnehmer an dem Arbeitsspalt nachgeordneten Maschinenteilen anordnen, um deren Körperschallschwingungen zu nutzen. Die DE-OS 2045314 offenbart ein Apaßregelverfahren an Schleifmaschinen, bei welchem der Schwingungsaufnehmer entweder am Werkstück- oder Werkzeugträger vorgesehen ist. Bei der Lösung nach der DE-OS 2125426 ist der Schwingungsaufnehmer entweder mit dem Werkzeug, dem Gleitschuh oder einer der Spitzen zum Halten des Werkstückes verbunden. Die Lösung nach DE-OS 2612981 verwendet ein Körperschall-Mikrofon, das an dem das Werkstück tragenden Spindelstock befestigt ist. Ein Schwingungssensor, der gemäß DE-OS 3530560 an einem Revolverkopf angeordnet ist, dient der akustischen Abtastung der Berührung des Werkstückes mit einem der Schneidwerkzeuge des Revolverkopfes. Eine ähnliche Lösung offenbart die DE-OS 3621049, wonach ebenfalls am Revolverkopf ein Schwingungssensor zum Erfassen der Anfangsberührung von Werkstück und Werkzeug vorgesehen ist. Bei dieser indirekten Schwingungserfassung werden die Signale insbesondere auf Grund der zwischen den Bauteilen vorhandenen Trennstellen gedämpft und verfälscht, aber auch durch andere Störquellen überlagert.

Neben den beschriebenen Lösungen zur Überwachung von Istzuständen in der Fertigungstechnik werden Ultraschallwellen auch zur medizinischen und materialtechnischen Diagnostik eingesetzt. Derartige akustischen Mikroskope sind in den DE-OS 3500640 und DE-OS 3621921 offenbart. Sie arbeiten nach dem Impuls-Echo-Verfahren und benötigen einen Impulserzeuger, dessen Schwingungen sich in einer Flüssigkeit ausbreiten, die wie der Impulserzeuger als dem speziellen Zweck dienender Aufwand einzusetzen ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, die mit Barührung von Werkstück und spanabhebenden Werkzeug einsetzenden Schwingungen möglichst unverfälscht und ohne zusätzlichen Aufwand aufzunehmen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, Körperschallschwingungen unter Vermeidung von Trennstellen aus der Zone des Werkzeugeingriffes abzuleiten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein oder mehrereSchwingungsaufnehmer im offenen Strahl, im Strom oder im Stau eines flüssigen Arbeitshilfsmittels angeordnet sind. Hierbei können der oder die Schwingungsaufnehmer in der Rohrbzw. Schlauchleitung für die Kühlflüssigkeit angeordnet sein. Im besonderen Fall ist jeweils ein Schwingungsaufnehmer in einer in der Nähe des Werkzeugeingriffs vorgesehenen Abzweigung der Rohrleitung angeordnet und zwar als Dichtelement am Ende der Abzweigung. Die der Kühlflüssigkeit zugekehrte Seite des Schwingungsaufnehmers ist mit wenigstens einem die Oberfläche vergrößerenden Element versehen.

Diese Lösung vermeidet somit jeden speziellen Aufwand für die Schwingungserzeugung und ermöglicht gleichzeitig das unverfälschte Leiten des Körperschalls aus der Zone heraus, wo die Schwingungen entstehen, nämlich der Zone des Eingriffs von Werkzeug von Werkstück. Das Medium, welches den Körperschall leitet, ist der Kühlmittelstrom bzw. ein anderes Arbeitshilfsmittel, welches dieser Zone ohnehin zugeleitet wird. Dieser Flüssigkeitsstrom wirkt als massives Medium, welches die Schwingungen innerhalb der Flüssigkeit aus der Gefahrenzone wegleitet, so daß der Schwingungsaufnehmer an einer günstigeren anderen Stelle zum Einsatz gelangen kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: Schwingungsaufnahme im Schleifspalt, Fig. 2: Schwingungsaufnahme am Werkstück.

In Fig. 1 ist am Beispiel eines Schleifvorganges ein Schleifkörper 1 dargestellt, der sich mit einem Werkstück 2 in Eingriff befindet. Eine Rohrleitung 3 ist auf den Schleifspalt gerichtet und führt diesem einen Kühlmittelstrom 4 als flüssiges Arbeitshilfsmittel zu. Die Rohrleitung 3 ist in der Nähe des Schleifspaltes mit einer Abzweigung 3.1 versehen, in welcher der Kühlmittelstrom 4 ansieht. Am Ende dieser kurzen Abzweigung 3.1 sitzt ein konventioneller Schwingungsaufnehmer 5, der als Dichtelement die Abzweigung 3.1 abschließt und auf der Seite des Kühlmittelstromes 4 mit einem Übergangsstück 5.1 verbunden ist. Dazwischen ist eine Verbindungsschicht 5.2 vorgesehen. Das Übergangsstück 5.1. ist zur Vergrößerung seiner der Flüssigkeit zugekehrten Oberfläche auf dieser Seite mit einem Stutzen 5.11 versehen. Auf der trockenen, d. h. der Flüssigkeit abgewandten Seite, sind an den Schwingungsaufnehmer 5 die notwendigen Leitungsanschlüsse herangeführt, die nicht weiter dargestellt sind. In Fig. 2 ist ein Werkstücke dargestellt, das zwischen den Spitzen 7 gespannt ist. Der Schleifkörper 1 liegt hier an der zylindrischen Umfangsfläche des Werkstückes 6 an, aufweiche das gekrümmte Ende einer Rohrleitung 8 gerichtet ist, die der Schleifzone den Kühlmittelstrom 4 zuführt. In der Nähe des Werkzeugeingriffes weist die Rohrleitung 8 ebenfalls eine Abzweigung 8.1 auf, welche wie in Fig. 1 von einem Schwingungsaufnehmer 5 mit Übergangsstück 5.1 und Verbindungsschicht 5.2 abgedichtet ist.

Die Wirkungswelse der erf IndungsgemSßen Anordnung Ist folgende:

Die bei Berührung des Schleifkörpers 1 mit dem jeweiligen Werkstück 2 bzw. 6 entstehenden Ultraschallschwingungen werden von dem Kühlmittelstrom 4 gleichsam wie von einem festen Körper aufgenommen und innerhalb der Flüssigkeit zum Schwingungsaufnehmer 5 weitergeleitet. Hierbei sensibilisiert der Stutzen 5.11 dia Schwingungsaufnahme. Er verbessert sie, indem er die Oberfläche vergrößert und diese Verbesserung kann durchaus auch durch eine anders gestaltete Oberflächenvergrößerung erzielt werden. Wird der Schwingungsaufnehmer 5 in besonderer Weise flüssigkeitsisoliert, kann auf jegliche Abzweigung verzichtet und dieser unmittelbar im Flüssigkeitsstrom angeordnet werden. Es ist auch denkbar, mehr als nur einen Schwingungsaufnehmer 5 in jeweils einer Abzweigung der Rohrleitungen 3; 8 vorzusehen, was die Frequenzbreite der Schwingungsaufnahme verbessert, da jeder Aufnehmer für einen begrenzten Frequenzbereich empfänglich ist oder die Aufnehmer haben eine unterschiedliche Sensibilität. Die Rohrleitungen können auch als Schlauchleitungen ausgebildet sein.

Claims (5)

1. Anordnung zur Signalerfassung während des Arbeitsprozessesjnsbesondere von Schleifmaschinen mittels Ultraschall und Schwingungsaufnehmer dafür, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Schwingungsaufnehmer (5) im offenen Strahl, im Strom oder in Stau (3.1; 8.1) eines flüssigen Arbeitshilfsmittels (4) angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Schwingungsaufnehmer (5) in der Rohr- (3; 8) bzw. Schlauchleitung für die Kühlflüssigkeit (4) angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Schwingungsaufnehmer (5) in einer in der Nähe des Werkzeugeingriffes vorgesehenen Abzweigung (3.1; 8.1) der Rohrleitung (3; 8) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsaufnehmer (5) am Ende der Abzweigung (3.1; 8.1) als Dichtelement angeordnet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kühlflüssigkeit (4) zugekehrte Seite des Schwingungsaufnohmers (5) mit wenigstens einem die Oberfläche vergrößernden Element (5.11) versehen ist.