DE102009044822A1 - Computer-controlled metal-cutting machine's tool e.g. drill, testing device for detecting tool cracks before or after machining process, has mechanical switches arranged with different distances behind pushbutton in adjusting direction - Google Patents
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- B23Q17/0904—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool before or after machining
- B23Q17/0909—Detection of broken tools
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von Werkzeugbrüchen bei Bearbeitungsmaschinen mit einem in der Bearbeitungsmaschine eingespannten Werkzeug vor oder nach einem Bearbeitungsvorgang.The present invention relates to a device for detecting tool breaks in processing machines with a clamped in the machine tool before or after a machining operation.
Stand der TechnikState of the art
Moderne computergesteuerte Werkzeugmaschinen dienen zur vollautomatischen, spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken. Dabei wird eine Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen nach einem vorgegebenen Programmablauf unter Einsatz unterschiedlicher, aufeinander folgender Werkzeuge durchgeführt. Diese Werkzeuge müssen vor jedem Einsatz auf ihre Unversehrtheit und Funktionsfähigkeit überprüft werden. Dies ist mit einem personellen Aufwand verbunden und wird oftmals vernachlässigt. Eine Überwachung ist jedoch notwendig, um mögliche Fehlerquellen frühzeitig zu erkennen und Schäden zu vermeiden. Aufgrund der oftmals rüttelnden Bewegungen können Werkzeuge ferner teilweise oder vollständig aus dem Futter heraus rutschen. Regelmäßig verschleißen Werkzeuge bei der Bearbeitung, werden abgenutzt oder brechen sogar. Geschieht dies und wird das Werkzeug dennoch in einem automatisierten Vorgang eingesetzt, so kann es zu erheblichen Beschädigungen am Werkstück und/oder auch an nachfolgend eingesetzten Werkzeugen, die in einem der weiteren nachfolgenden Bearbeitungsschritte eingesetzt werden, kommen.Modern computer-controlled machine tools are used for the fully automatic, machining of workpieces. In this case, a multiplicity of machining operations are carried out according to a predetermined program sequence using different, consecutive tools. These tools must be checked for integrity and functionality before each use. This is associated with a staff effort and is often neglected. However, monitoring is necessary in order to detect possible sources of error at an early stage and to avoid damage. Furthermore, because of the often jarring motions, tools may partially or completely slip out of the chuck. Tools regularly wear during processing, become worn or even break. If this happens and the tool is nevertheless used in an automated process, it can lead to considerable damage to the workpiece and / or also to subsequently used tools that are used in one of the subsequent subsequent processing steps.
Da ferner häufig mit ein und demselben Werkzeug mehrere Bearbeitungsvorgänge am selben oder an aufeinander folgenden Werkstücken in einem automatischen Bearbeitungsablauf ausgeführt werden, muss sichergestellt sein, dass sich jedes dieser Werkzeuge in einem funktionsfähigen Zustand befindet.Further, since multiple machining operations on the same or consecutive workpieces in an automatic machining operation are often performed with one and the same tool, it must be ensured that each of these tools is in a functional state.
Eine wichtige Rolle spielt dabei das Erfassen von
- – Werkzeugbrüchen
- – fehlendem Werkzeug, wenn sich ein solches vollständig aus dem Futter gelöst hat
- – Verschleiß von Werkzeug
- - Tool breaks
- - Missing tool, if such has completely detached from the feed
- - Wear of tools
Aufgrund der vorstehend angegebenen Tatbestände wurden bereits verschiedene Systeme zur Bruchkontrolle von Bohrern und anderen Werkzeugen insbesondere für Universal-Bohr- und -Fräsanlagen entwickelt, mit denen jedes der verschiedenen Werkzeuge vor oder nach jedem Bearbeitungsvorgang vermessen werden kann. Die jeweiligen ermittelten Messwerte werden entweder in der numerischen Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine oder in einer gesonderten Einrichtung elektronisch verglichen, und bei größeren Abweichungen erfolgt eine Fehlermeldung. Damit sind diese Geräte oftmals als Vermessungssysteme ausgelegt. Beispielsweise ist ein Werkzeugtastsystem der Firma Heidenhain bekannt, das mit einem optischen Schalter als Sensor zwar hochpräzise arbeitet, dafür aber aufwändig konstruiert und teuer in der Herstellung und Anschaffung ist. Die vorliegende Erfindung dagegen dient weniger der Vermessung, als ausschließlich der Brucherkennung.Due to the above mentioned facts, various systems have been developed for the fracture control of drills and other tools, especially for universal drilling and milling equipment, with which each of the different tools can be measured before or after each machining operation. The respectively determined measured values are compared electronically either in the numerical control device of the machine tool or in a separate device, and with larger deviations an error message is issued. Thus, these devices are often designed as surveying systems. For example, a tool touch system from Heidenhain is known, which works with an optical switch as a sensor, although highly accurate, but it is elaborately constructed and expensive to manufacture and purchase. On the other hand, the present invention is less for surveying than exclusively for fracture detection.
Weiter ist bekannt, elektrooptische Systeme zur Werkzeugbruchüberwachung einzusetzen, jedoch mit dem gravierenden Nachteil, dass Späne und die Kühl- und Schmierflüssigkeiten häufig zu Störungen des Kontrollsystems führen.It is also known to use electro-optical systems for tool breakage monitoring, but with the serious disadvantage that shavings and the cooling and lubricating liquids often lead to disruptions of the control system.
Aus der
In der
Aufgabenstellungtask
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugbrucherkennung zur Verfügung zu stellen, die die Fehleranfälligkeit der nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen vermeidet, mit einem mechanischen Sensor dennoch sehr genau arbeitet und kostengünstig hergestellt werden kann.Object of the present invention is to provide a tool breakage detection available that avoids the error rate of the known prior art devices, yet works very accurately with a mechanical sensor and can be produced inexpensively.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:The solution of this problem arises from the features of claim 1. Further features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description of an embodiment which is illustrated in the drawing. Show it:
Die
Die Überprüfung eines Werkzeugs erfolgt vor oder nach jedem Bearbeitungsvorgang. Hierzu wird das Werkzeug auf den Tastteller
Ist dagegen das Werkzeug abgebrochen, nicht fest eingespannt oder eventuell gar nicht mehr vorhanden, dann ist die tatsächlich zurückgelegte Wegstrecke aist kleiner als die vorgegebene Wegstrecke asoll bei einem einwandfreien Werkzeug, so dass der Schalter
Ist das Werkzeug zu lang oder nicht richtig eingespannt, so ist die Verschiebung aist des Tasters
Die
In
- • Bohrer intakt, aist = asoll; Folge: Schalter S1 wird aktiviert => Signal: ok
- • Bohrer abgebrochen oder aus dem Futter gelöst, aist < asoll; Folge: Schalter S1 wird nicht aktiviert => Signal: Fehler
- • Bohrer zu lang (nicht richtig eingespannt), aist > asoll; Folge: Schalter S1 + S2 werden aktiviert => Signal: Fehler
- • Drill intact, a is = a soll ; Result: Switch S1 is activated => signal: ok
- • Drill broken off or loosened from the chuck, a is <a should ; Result: Switch S1 is not activated => Signal: Error
- • Drill too long (improperly clamped), a is > a should ; Result: Switches S1 + S2 are activated => Signal: Error
Das Werkzeug wird nur im Falle der Aktivierung des Schalters S1 freigegeben, im Falle einer Fehlermeldung (Schalter 1 und Schalter 2 werden aktiviert bzw. kein Schalter wird aktiviert) kann ein Techniker mit einem akustischen und/oder optischen Signal auf das fehlerhafte Werkzeug aufmerksam gemacht werden. In einem automatisierten Verfahren kann weiter der Austausch des Werkzeugs eigenständig erfolgen.The tool is released only in the case of the activation of the switch S1, in the case of an error message (switch 1 and switch 2 are activated or no switch is activated), a technician with an acoustic and / or visual signal can be made aware of the faulty tool , In an automated process, the replacement of the tool can continue independently.
Anstelle von mechanischen Schaltern können auch elektromagnetische Schalter eingesetzt werden. Nachteil der handelsüblichen mechanischen Schalter ist, dass diese kaum vor Feuchtigkeit geschützt werden können und daher korrodieren können, weiter verschleißen sie und fallen schließlich aus. Praktische Tests haben gezeigt, dass elektromagnetische Schalter in Kunstharz gegossen gegen Feuchtigkeit gut geschützt und sogar wasserdicht gemacht werden können und daher gut in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden können. Weiter sind elektromagnetische Schalter relativ verschleißfrei.Instead of mechanical switches and electromagnetic switches can be used. Disadvantage of the commercial mechanical switch is that they can hardly be protected from moisture and therefore can corrode, they continue to wear and eventually fall out. Practical tests have shown that electromagnetic switches cast in synthetic resin can be well protected against moisture and even rendered watertight and therefore can be used well in the device according to the invention. Furthermore, electromagnetic switches are relatively wear-free.
An die Brucherkennungsvorrichtung kann weiter ein in der Figur nicht dargestelltes elektropneumatisches Betätigungselement, das beispielsweise auf einem ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellten Ein-/Ausschalter oder einem anderen Freigabeschalter der Werkzeugmaschine mittels einer Klemmverbindung montierbar ist, angeschlossen werden und diesen Freigabeschalter betätigen. Wenn keine Fehlermeldung von der Brucherkennungsvorrichtung erfolgt, gibt das elektropneumatisches Betätigungselement das Werkzeug frei, und das Werkzeug kann in die nächste Position gebracht werden. Auf diesem Weg können auch ältere Modelle einfach und kostengünstig mit der erfindungsgemäßen Brucherkennung nachgerüstet werden.Furthermore, an electro-pneumatic actuation element, not shown in the figure, which can be mounted, for example, on an on / off switch, also shown in the drawing, or another release switch of the machine tool by means of a clamping connection, can be connected to the breakage detection device and actuate this release switch. If there is no error message from the breakage detection device, the electro-pneumatic actuator releases the tool and the tool can be moved to the next position. In this way, older models can be easily and inexpensively retrofitted with the invention break detection.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3627796 [0007] DE 3627796 [0007]
- DE 8519094 [0008] DE 8519094 [0008]
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DE (1) | DE102009044822A1 (en) |
Cited By (1)
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DE202017106958U1 (en) | 2017-11-16 | 2018-01-22 | Böllhoff Verbindungstechnik GmbH | Device for matrix break detection |
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DE3627796C1 (en) | 1986-08-16 | 1987-10-22 | Klaus Dipl-Ing Nordmann | Device for monitoring the state and breakage of rotating tools by means of measurements of structure-borne sound |
-
2009
- 2009-12-08 DE DE200910044822 patent/DE102009044822A1/en not_active Withdrawn
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WO2019096847A1 (en) | 2017-11-16 | 2019-05-23 | Böllhoff Verbindungstechnik Gbmh | Device for identifying die breakage |
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