Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Werkzeugmaschine zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen sowie ein Maschinenwerkzeug mit einem Radiofrequenz-Identifikations-Transponder.The invention relates to a method and a machine tool for detecting wear on machine tools and to a machine tool with a radio frequency identification transponder.
Maschinenwerkzeuge, wie beispielsweise Gewindebohrer verschleißen mit zunehmender Einsatzzeit. Mit zunehmendem Verschleiß können die Herstellungstoleranzen des hergestellten Gewindes nicht mehr eingehalten werden und die Gefahr nimmt zu, dass das Werkstück oder der Gewindebohrer beschädigt wird. Es ist deshalb wichtig, den Verschleiß am Gewindebohrer zu erfassen und einen verschlissenen Gewindebohrer rechtzeitig auszutauschen. Beim Einsatz von Gewindebohrern in Werkzeugmaschinen, wie beispielsweise in einem Bearbeitungszentrum werden die Gewindebohrer in der Regel routinemäßig nach Erreichen einer bestimmten Anzahl an Bearbeitungszyklen ausgetauscht. Die Zunahme des Verschleißes ist jedoch abhängig von Einflussfaktoren, wie Geometrie und Werkstoff des Werkstücks sowie der Wahl und Einhaltung von für den Gewindebohrer geeigneten Betriebsparametern. Diese Einflussfaktoren können die Zunahme des Verschleißes beeinflussen und das Erreichen der Verschleißgrenze des Gewindebohrers zeitlich verschieben. Beim routinemäßigen Austauschen von Maschinenwerkzeuge werden diese folglich regelmäßig vor oder nach Ablauf ihrer Standzeit ausgetauscht. Wird das Maschinenwerkzeug zu früh ausgetauscht, wird die verfügbare Standzeit nicht vollständig ausgenutzt und die Effizienz des Bearbeitungsprozesses reduziert. Wird das verschlissene Maschinenwerkzeug hingegen nicht rechtzeitig ersetzt und stattdessen weiterbenutzt, so wird das bearbeitete Werkstück nicht die geforderten Maße und Toleranzen einhalten, wodurch Prozesskosten steigen und die Prozesssicherheit beeinträchtigt wird.Machine tools such as taps wear out with increasing usage time. With increasing wear, the manufacturing tolerances of the thread produced can no longer be maintained and the risk increases that the workpiece or the tap will be damaged. It is therefore important to record the wear on the tap and to replace a worn tap in good time. When using taps in machine tools, such as in a machining center, the taps are usually routinely exchanged after a certain number of machining cycles has been reached. The increase in wear is, however, dependent on influencing factors such as the geometry and material of the workpiece as well as the selection and compliance with operating parameters suitable for the tap. These influencing factors can influence the increase in wear and postpone the reaching of the tap's wear limit. When machine tools are routinely exchanged, they are consequently exchanged regularly before or after their service life has expired. If the machine tool is replaced too early, the available tool life is not fully utilized and the efficiency of the machining process is reduced. If, on the other hand, the worn machine tool is not replaced in time and instead continues to be used, the machined workpiece will not adhere to the required dimensions and tolerances, which increases process costs and impairs process reliability.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein zuverlässiges Verfahren zur Verschleißerkennung eines Maschinenwerkzeugs sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung und ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Maschinenwerkzeug zur Verfügung bereitzustellen.The object on which the invention is based is to provide a reliable method for detecting wear on a machine tool as well as an arrangement suitable for carrying out the method and a machine tool suitable for carrying out the method.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Anordnung nach Anspruch 11 und ein Maschinenwerkzeug nach Anspruch 18 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method according to claim 1, an arrangement according to claim 11 and a machine tool according to claim 18. Refinements and further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein Beispiel betrifft ein Verfahren. Das Verfahren umfasst das Bearbeiten mehrerer Werkstücke in aufeinanderfolgenden Bearbeitungszyklen durch eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinenwerkzeug, das Ermitteln wenigstens eines Temperaturkennwerts des Maschinenwerkzeugs, das Vergleichen des wenigstens einen ermittelten Temperaturkennwerts mit einem jeweiligen Grenzwert, und das Detektieren des Erreichens einer Verschleißgrenze abhängig von dem Vergleich.One example relates to a method. The method comprises the machining of several workpieces in successive machining cycles by a machine tool with a machine tool, determining at least one temperature characteristic value of the machine tool, comparing the at least one determined temperature characteristic value with a respective limit value, and detecting the reaching of a wear limit depending on the comparison.
Ein weiteres Beispiel betrifft eine Anordnung. Die Anordnung umfasst eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinenwerkzeug, das dazu ausgebildet ist, Werkstücke in aufeinanderfolgenden Bearbeitungszyklen zu bearbeiten, eine Messeinheit, die dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Temperaturkennwert des Maschinenwerkzeugs zu ermitteln, und eine Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen ermittelten Temperaturkennwert mit einem Grenzwert zu vergleichen und das Erreichen einer Verschleißgrenze abhängig von dem Vergleich zu detektieren.Another example relates to an arrangement. The arrangement comprises a machine tool with a machine tool, which is designed to machine workpieces in successive machining cycles, a measuring unit, which is designed to determine at least one temperature parameter of the machine tool, and an evaluation unit is designed to use the at least one determined temperature parameter to compare a limit value and to detect the reaching of a wear limit depending on the comparison.
Noch ein weiteres Beispiel betrifft ein Maschinenwerkzeug. Das Maschinenwerkzeug umfasst einen Radiofrequenz-Identifikations-Transponder, der mechanisch mit dem Maschinenwerkzeug verbunden ist und der dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des Maschinenwerkzeugs zu messen und den gemessenen Temperaturwert auszugeben.Yet another example relates to a machine tool. The machine tool comprises a radio frequency identification transponder which is mechanically connected to the machine tool and which is designed to measure a temperature of the machine tool and to output the measured temperature value.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Figuren dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Beispiele und Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen.The invention is explained in more detail below with reference to the examples shown in the figures. The illustrations are not necessarily true to scale and the invention is not limited to the examples and aspects shown. Rather, emphasis is placed on illustrating the principles on which the invention is based.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen; 1 shows a flowchart of an example of a method for detecting wear on machine tools;
2 zeigt ein Funktionsdiagramm mit drei beispielhaften Temperaturverläufen von Maschinenwerkzeugen; 2 shows a function diagram with three exemplary temperature profiles of machine tools;
3 zeigt schematisch ein Beispiel einer Werkzeugmaschine zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen; 3 shows schematically an example of a machine tool for wear detection of machine tools;
4 zeigt eine Seitenansicht eines Beispiel eines Maschinenwerkzeugs für den Einsatz in einer Werkzeugmaschine gemäß 3; 4th FIG. 13 shows a side view of an example of a machine tool for use in a machine tool according to FIG 3 ;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen mit einer Werkzeugmaschine gemäß 3; 5 FIG. 10 shows a flowchart of an example of a method for detecting wear on machine tools with a machine tool according to FIG 3 ;
6 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel einer Werkzeugmaschine zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen; 6th shows schematically a further example of a machine tool for detecting wear on machine tools;
7 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel einer Werkzeugmaschine zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen; 7th shows schematically a further example of a machine tool for detecting wear on machine tools;
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen mit einer Werkzeugmaschinen gemäß einer der 6 und 7; 8th FIG. 11 shows a flowchart of an example of a method for detecting wear on machine tools with a machine tool according to one of the FIG 6th and 7th ;
9 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel einer Werkzeugmaschine zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen; 9 shows schematically a further example of a machine tool for detecting wear on machine tools;
10 zeigt in einer Skizze ein Beispiel eines strukturellen Aufbaus eines Steuerungsprozesses für eine der Werkzeugmaschinen gemäß den 2, 5, 6 und 8, der IoT-(Internet of Things)-fähig ist. 10 FIG. 14 shows a sketch of an example of a structural configuration of a control process for one of the machine tools according to FIG 2 , 5 , 6th and 8th that is IoT (Internet of Things) capable.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleicher bzw. ähnlicher Bedeutung bzw. Funktion.In the figures, the same reference symbols designate the same or similar components with the same or similar meaning or function.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen. Bei diesem Verfahren werden mehrere Werkstücke in aufeinanderfolgenden Bearbeitungszyklen durch eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinenwerkzeug bearbeitet (Schritt 11). Das Maschinenwerkzeug ist beispielsweise ein Gewindebohrer zum Bohren von Gewinden in das Werkstück, ein Gewindeschneider zum Schneiden eines Gewindes auf das Werkstück, ein Fräser zum Fräsen einer Nut in das Werkstück, einen Bohrer zum Bohren eines Sacklochs oder einer Durchgangsbohrung in das Werkstück, oder ähnliches. Das Werkstück besteht beispielsweise aus einem Metall, wie z. B. Stahl, Aluminium, Kupfer, oder Nickel, einer Keramik, oder einem Kunststoff. Die Werkzeugmaschine kann ein Maschinenwerkzeug aufweisen, kann aber auch mehrere Maschinenwerkzeuge aufweisen, um mehrere Werkstücke gleichzeitig zu bearbeiten. 1 shows a flowchart of an example of a method for detecting wear on machine tools. In this method, several workpieces are machined in successive machining cycles by a machine tool with a machine tool (step 11). The machine tool is, for example, a tap for drilling threads in the workpiece, a thread cutter for cutting a thread on the workpiece, a milling cutter for milling a groove in the workpiece, a drill for drilling a blind hole or a through hole in the workpiece, or the like. The workpiece consists for example of a metal, such as. B. steel, aluminum, copper, or nickel, a ceramic, or a plastic. The machine tool can have a machine tool, but can also have several machine tools in order to machine several workpieces at the same time.
Um das Erreichen einer Verschleißgrenze durch das Maschinenwerkzeug detektieren zu können, umfasst das Verfahren ein Ermitteln eines Temperaturkennwerts des Maschinenwerkzeugs (Schritt 12). Dieses Ermitteln des Temperaturkennwerts umfasst das Messen der Temperatur des Maschinenwerkzeugs an wenigstens einer Position zu wenigstens einem Zeitpunkt während wenigstens eines Bearbeitungszyklus. Maschinenwerkzeuge erwärmen sich während der Bearbeitung von Werkstücken, wobei ein Zusammenhang zwischen dem Temperaturverlauf in den aufeinanderfolgenden Bearbeitungszyklen und dem Verschleiß des Maschinenwerkzeugs besteht, so dass von der gemessenen Temperatur des Maschinenwerkzeugs auf den Verschleißzustand des Maschinenwerkzeugs geschlossen werden kann. Der Temperaturkennwert repräsentiert diesen Temperaturverlauf, wobei der Temperaturkennwert einen oder mehrere Parameters eines solchen Temperaturverlaufs repräsentieren kann, wie nachfolgend noch erläutert ist..In order to be able to detect that the machine tool has reached a wear limit, the method includes determining a temperature parameter of the machine tool (step 12). This determination of the temperature characteristic includes measuring the temperature of the machine tool at at least one position at at least one point in time during at least one machining cycle. Machine tools heat up during the machining of workpieces, whereby there is a connection between the temperature profile in the successive machining cycles and the wear of the machine tool, so that conclusions can be drawn about the wear state of the machine tool from the measured temperature of the machine tool. The temperature parameter represents this temperature profile, the temperature parameter being able to represent one or more parameters of such a temperature profile, as will be explained below.
Das Verfahren umfasst außerdem, den ermittelten Temperaturkennwert mit einem Grenzwert zu vergleichen (Schritt 13) und abhängig von dem Vergleich auf das Erreichen der Verschleißgrenze zu schließen (Schritt 14). Das Erreichen der Verschleißgrenze ist gleichbedeutend mit einem Laufzeitende (Ende der Standzeit) des Maschinenwerkzeugs, wobei das Maschinenwerkzeug sofort aussortiert und durch ein neues ersetzt werden kann, wenn erkannt wird, dass die Verschleißgrenze erreicht wurde. Alternativ wird noch eine vorgegebene Anzahl von Bearbeitungszyklen zugelassen, bevor das Werkstück ersetzt wird.The method also includes comparing the determined temperature characteristic value with a limit value (step 13) and, depending on the comparison, inferring that the wear limit has been reached (step 14). Reaching the wear limit is equivalent to the end of the service life (end of the service life) of the machine tool, whereby the machine tool can be sorted out immediately and replaced with a new one when it is recognized that the wear limit has been reached. Alternatively, a specified number of machining cycles is permitted before the workpiece is replaced.
Die anhand von 1 erläuterte Detektion der Verschleißgrenze kann automatisch durch eine Mess- und Steuereinheit erfolgen, die Teil der Werkzeugmaschine sein kann oder die an die Werkzeugmaschine gekoppelt sein. Beispiele einer solchen Mess- und Steuereinheit werden nachfolgend noch erläutert. Ja nach Ausgestaltung der Werkzeugmaschine kann diese Mess- und Steuereinheit bei Detektion der Verschleißgrenze bzw. nach Durchführung der zulässigen Anzahl von Bearbeitungszyklen nach Detektion der Verschleißgrenze verschiedene Aktionen Durchführen oder Veranlassen. Eine solche Aktion umfasst beispielsweise, die Werkzeugmaschine zu veranlassen, das Maschinenwerkzeug, für welches das Erreichen der Verschleißgrenze detektiert wurde, durch ein neues zu ersetzen. Ein weiteres Beispiel einer solchen Aktion umfasst, die Werkzeugmaschine zu stoppen, eine Information an Bedienpersonal auszugeben, dass das Maschinenwerkzeug ausgetauscht werden muss, und eine weitere Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine erst dann zuzulassen, wenn das Maschinenwerkzeug ausgetauscht wurde.Based on 1 The explained detection of the wear limit can take place automatically by a measuring and control unit that can be part of the machine tool or that can be coupled to the machine tool. Examples of such a measuring and control unit are explained below. Depending on the configuration of the machine tool, this measuring and control unit can carry out or initiate various actions when the wear limit is detected or after the permissible number of processing cycles has been carried out after the wear limit has been detected. Such an action includes, for example, causing the machine tool to replace the machine tool for which reaching the wear limit was detected with a new one. Another example of such an action includes stopping the machine tool, outputting information to operating personnel that the machine tool needs to be replaced, and not allowing further processing by the machine tool until the machine tool has been replaced.
Gemäß einem Beispiel ist vorgesehen, die Temperatur des Maschinenwerkzeugs zu wenigstens einem vordefinierten Zeitpunkt während oder nach dem, Bearbeitungszyklus zu messen. Die Messung der Temperatur kann an wenigstens einer vordefinierten Position auf oder in dem wenigstens einen Maschinenwerkzeug erfolgen. Die wenigstens eine vordefinierte Position kann beispielsweise bei einem Gewindebohrer im Bereich einer Spitze oder eines Schaftes des wenigstens einen Maschinenwerkzeugs liegen. Bei einem Beispiel ist vorgesehen, die Temperatur zu ermitteln, indem an mehreren Positionen des Maschinenwerkzeugs und/oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Bearbeitungszyklus gemessen wird, um mehrere Temperaturmesswerte zu erhalten. Die Temperatur des Maschinenwerkzeugs kann in diesem Fall durch Mitteln oder durch gewichtetes Mitteln der einzelnen Temperaturmesswerte erhalten werden.According to one example, it is provided that the temperature of the machine tool is measured at at least one predefined point in time during or after the machining cycle. The temperature can be measured at at least one predefined position on or in the at least one machine tool. In the case of a tap, the at least one predefined position can, for example, be in the region of a tip or a shank of the at least one machine tool. In one example, it is provided to determine the temperature by measuring at several positions of the machine tool and / or at different times during the machining cycle in order to obtain several temperature measured values. The temperature of the Machine tool can in this case be obtained by averaging or weighted averaging of the individual temperature measurements.
Der Grenzwert, mit dem der ermittelte Temperaturkennwert verglichen wird, kann fest vorgegeben sein und ist beispielsweise abhängig von der Art das Maschinenwerkzeugs und der Art des bearbeiteten Materials. Der Grenzwert kann auch abhängig sein von der Dauer der einzelnen Bearbeitungszyklen. Beim Bohren von Gewinden kann die Zeit eines Zyklus im Bereich von einigen 100 ms (Millisekunden) liegen, wobei - bei gleichem Verschleißzustand eines Gewindebohrers - die Temperatur zunehmen kann, wenn sich die Dauer der Zyklen verkürzt.The limit value, with which the determined temperature characteristic value is compared, can be fixed and depends, for example, on the type of machine tool and the type of material being processed. The limit value can also depend on the duration of the individual processing cycles. When drilling threads, the time of a cycle can be in the range of a few 100 ms (milliseconds), whereby - with the same wear state of a tap - the temperature can increase if the duration of the cycles is shortened.
Der Temperaturkennwert kann die Temperatur sein, die beispielsweise anhand einer der oben erläuterten Methoden ermittelt wird. Gemäß einem weiteren Beispiel ist der Temperaturkennwert der Gradient eines Temperaturverlaufs, der über zwei oder mehr Bearbeitungszyklen ermittelt wird. Ein Maß für diesen Gradienten, und damit der Temperaturkennwert, ist beispielsweise eine Differenz zwischen der Temperatur in einem Bearbeitungszyklus und der Temperatur in einem vorangehenden Bearbeitungszyklus. Ist diese Differenz größer als ein vorgegebener Grenzwert, kann von einem übermäßigen Anstieg der Temperatur und damit einem Erreichen der Verschleißgrenze ausgegangen werden. Selbstverständlich können auch zwei oder mehr Temperaturkennwerte, wie beispielsweise die Temperatur und der Gradient, jeweils mit einem Grenzwert verglichen werden und abhängig von dem Vergleichsergebnis auf das Erreichen der Verschleißgrenze zu schließen. Das Erreichen der Verschleißgrenze kann in diesem Fall beispielsweise dann detektiert werden wenn die zwei oder mehr Temperaturkennwerte den jeweiligen Grenzwert übersteigen oder wenn nur einer der zwei oder mehr Temperaturkennwerte den jeweiligen Grenzwert übersteigt.The temperature parameter can be the temperature that is determined, for example, using one of the methods explained above. According to a further example, the temperature parameter is the gradient of a temperature profile that is determined over two or more processing cycles. A measure of this gradient, and thus the temperature parameter, is, for example, a difference between the temperature in a machining cycle and the temperature in a preceding machining cycle. If this difference is greater than a predefined limit value, it can be assumed that the temperature has risen excessively and that the wear limit has been reached. Of course, two or more temperature parameters, such as the temperature and the gradient, can each be compared with a limit value and, depending on the comparison result, inferring that the wear limit has been reached. In this case, when the wear limit is reached, it can be detected, for example, when the two or more temperature parameters exceed the respective limit value or when only one of the two or more temperature parameters exceeds the respective limit value.
Das Erreichen der Verschleißgrenze wird gemäß einem Beispiel dann detektiert, wenn der wenigstens eine Temperaturkennwert den Grenzwert übersteigt. Gemäß einem weiteren Beispiel ist vorgesehen, nicht bereits sofort dann auf das Erreichen der Verschleißgrenze zu schließen, wenn der wenigstens eine Temperaturkennwert den Grenzwert übersteigt, sondern erst dann, wenn der wenigstens eine Temperaturkennwert für eine vorgegebene Anzahl von Bearbeitungszyklen oberhalb des Grenzwerts verbleibt.According to one example, the reaching of the wear limit is detected when the at least one temperature parameter exceeds the limit value. According to a further example, it is provided that the wear limit is not reached immediately when the at least one temperature parameter exceeds the limit value, but only when the at least one temperature parameter remains above the limit value for a predetermined number of processing cycles.
Bei einem weiteren Beispiel ist vorgesehen, wenigstens einen weiteren Parameter zu erfassen und den Grenzwert während der Bearbeitung abhängig von diesem wenigstens einen Parameter anzupassen. Gemäß einem Beispiel ist der wenigstens eine Parameter die Umgebungstemperatur des Maschinenwerkzeugs, wobei der Temperaturgrenzwert so gewählt ist, dass er ansteigen kann, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt. Gemäß einem weiteren Beispiel, kann ein Parameter zum Ausdruck bringen, ob ein Schneidöl verwendet wird. Ein Schneidöl kann zu einer Absenkung der Temperatur an der Oberfläche des Bohrers führen. Ferner kann ein Schneidöl einen isolierenden Effekt haben, so dass die gemessene Temperatur an der Oberfläche des Schneidöls im Vergleich zur tatsächlichen Temperatur des Werkzeugs geringer ist.A further example provides for at least one further parameter to be recorded and the limit value to be adjusted during processing as a function of this at least one parameter. According to one example, the at least one parameter is the ambient temperature of the machine tool, the temperature limit value being selected such that it can increase when the ambient temperature increases. According to a further example, a parameter can express whether a cutting oil is used. Cutting oil can lower the temperature on the surface of the drill. Furthermore, a cutting oil can have an insulating effect, so that the measured temperature on the surface of the cutting oil is lower than the actual temperature of the tool.
Gemäß einem weiteren Beispiel ist der wenigstens eine Parameter eine Anzahl von Bearbeitungszyklen, die mit dem Maschinenwerkzeug bereits durchgeführt wurden. Dies ist nachfolgend anhand von 2 erläutert. 2 veranschaulicht für drei verschiedene Maschinenwerkzeuge die während der Bearbeitungszyklen ermittelten Temperaturen über der Anzahl der Bearbeitungszyklen (in Tausend). Eine erste Kurve 91 repräsentiert ein Maschinenwerkzeug mit hohem Verschleiß, bei dem die Verschleißgrenze in dem Beispiel bei etwa 80.000 Bearbeitungszyklen erreicht wird, eine zweite Kurve 92 repräsentiert ein Maschinenwerkzeug mit mittlerem Verschleiß, bei dem die Verschleißgrenze bei etwa 110.000 Bearbeitungszyklen erreicht wird, und eine dritte Kurve 93 repräsentiert ein Maschinenwerkzeug mit geringem Verschleiß, bei dem die Verschleißgrenze in dem Beispiel erst bei etwa 150.000 Bearbeitungszyklen erreicht wird. In allen drei Fällen steigt die Temperatur zu Beginn der Lebensdauer mit zunehmender Anzahl der Bearbeitungszyklen zunächst an, was durch einen relativ hohen Verschleiß zu Beginn bedingt ist, bis ein stabiler Zustand erreicht ist, in dem zunächst nur noch ein geringer Verschleiß erfolgt. Dies ist in dem Beispiel ab etwa 10000 Bearbeitungszyklen der Fall. Dieser stabile Zustand zeigt sich in 2 durch eine leicht ansteigende Temperatur. Ein gegen Ende der Lebensdauer zunehmender Verschleiß zeigt sich in 2 durch die ab einer bestimmten Anzahl von Bearbeitungszyklen stärker ansteigende Temperatur.According to a further example, the at least one parameter is a number of machining cycles that have already been carried out with the machine tool. This is shown below using 2 explained. 2 illustrates the temperatures determined during the machining cycles for three different machine tools over the number of machining cycles (in thousands). A first curve 91 represents a machine tool with high wear, in which the wear limit is reached in the example at about 80,000 machining cycles, a second curve 92 represents a machine tool with medium wear, in which the wear limit is reached at about 110,000 machining cycles, and a third Curve 93 represents a machine tool with little wear, in which the wear limit in the example is only reached after about 150,000 machining cycles. In all three cases, the temperature initially rises at the beginning of the service life with an increasing number of processing cycles, which is due to a relatively high level of wear at the beginning, until a stable state is reached in which initially only little wear occurs. In the example, this is the case from around 10,000 processing cycles. This stable state is shown in 2 by a slightly increasing temperature. Increasing wear towards the end of the service life is shown in 2 due to the temperature, which rises more rapidly after a certain number of processing cycles.
Wie anhand von 2 ersichtlich ist, kann der Gradient des Temperaturverlaufs zu Beginn der Lebensdauer so hoch, oder sogar höher sein, als der Gradient gegen Ende der Lebensdauer, obwohl die verschleißgrenze noch nicht erreicht ist. Wird der Temperaturgradient als Temperaturkennwert verwendet, kann ein irrtümliches Aussortieren des Werkzeugs beispielsweise dadurch vermieden werden, dass der Grenzwert zu Beginn der Lebensdauer, also ab dem ersten Bearbeitungszyklus für eine vorgegebenen Anzahl von Bearbeitungszyklen so hoch gesetzt wird, dass er höher ist als der zu Beginn auftretende Temperaturgradient. Bezugnehmend auf 2 ist die Temperatur zu Beginn der Lebensdauer hingegen geringer als im weiteren Verlauf, so dass als weiterer Temperaturkennwert, anhand dessen ein übermäßiger Verschleiß auch zu Beginn der Lebensdauer detektiert werden könnte, die Temperatur verwendet werden könnte.As with 2 As can be seen, the gradient of the temperature profile at the beginning of the service life can be as high or even higher than the gradient towards the end of the service life, although the wear limit has not yet been reached. If the temperature gradient is used as a temperature parameter, erroneous sorting out of the tool can be avoided, for example, by setting the limit value at the beginning of the service life, i.e. from the first machining cycle for a given number of machining cycles, so high that it is higher than the one at the beginning occurring temperature gradient. Referring to 2 however, the temperature at the beginning of the service life is lower than in the further course, so that a further temperature parameter based on this is entered Excessive wear could also be detected at the beginning of the life, the temperature could be used.
Grundsätzlich ist anzumerken, dass der Verschleiß von Gewindeschneidwerkzeugen durch mechanische Gewindeleeren noch nicht erfasst werden kann, wenn durch Mikroskopie bereits schwere Ausbrüche an den Oberflächen sichtbar werden. Solche Beeinträchtigungen können in weiteren Prozessschritten zu Ausfällen führen. Daher ist vorgesehen, Verschleißkriterien durch Wärmemessungen statistisch zu ermitteln und bei Erreichen dieser Verschleißkriterien, die Werkzeuge vorzeitig auszutauschen. Wie erläutert wird der wenigstens eine Grenzwert für einzelne Bohrwerkzeuge so festgelegt, dass die Werkzeuge vor Erreichen der Qualitätskriterien ausgetauscht werden. Durch die Datenverarbeitung ist es jederzeit möglich, Hysterese und andere Auswahlkriterien, z. B. Überschreiten bestimmter Temperaturwerte nur dann zu erfassen, wenn er in mehreren aufeinander folgenden Zyklen überschritten wurde.Basically, it should be noted that the wear of thread cutting tools due to mechanical thread voids cannot yet be recorded if severe breakouts on the surfaces are already visible through microscopy. Such impairments can lead to failures in further process steps. It is therefore intended to statistically determine wear criteria by means of heat measurements and, if these wear criteria are reached, to replace the tools ahead of time. As explained, the at least one limit value for individual drilling tools is set in such a way that the tools are exchanged before the quality criteria are met. The data processing makes it possible at any time to set hysteresis and other selection criteria, e.g. B. Exceeding certain temperature values to be recorded only if it has been exceeded in several successive cycles.
3 zeigt in einer Skizze ein erstes Beispiel einer Werkzeugmaschine. Eine solche Werkzeugmaschine 20, die zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen geeignet ist, kann einen Antriebsmotor 21 und eine Werkzeugaufnahme 22 aufweisen. In die Werkzeugaufnahme 22 kann ein Getriebe integriert sein, über das die in der Werkzeugaufnahme 22 aufgenommenen Maschinenwerkzeuge, in diesem Beispiel die Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 vom Antriebsmotor 21 angetrieben werden. Die Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 weisen jeweils eine Spitze und einen Schaft 233, 243, 253, 263 auf. Die Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 sind parallel zueinander und jeweils mit dem Schaft 233, 243, 253, 263 in der Werkzeugaufnahme 22 eingespannt. Der Antrieb der Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 kann selektiv oder kollektiv erfolgen. Die Werkzeugmaschine 20 kann einen Zähler aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Anzahl an bereits durchgeführten Bearbeitungszyklen eines jeden Gewindebohrers 23, 24, 25, 26 zu erfassen und an eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) der Werkzeugmaschine 20 auszugeben. 3 shows in a sketch a first example of a machine tool. Such a machine tool 20th , which is suitable for the wear detection of machine tools, can have a drive motor 21 and a tool holder 22nd exhibit. In the tool holder 22nd a gear can be integrated via which the in the tool holder 22nd recorded machine tools, in this example the taps 23 , 24 , 25th , 26th from the drive motor 21 are driven. The taps 23 , 24 , 25th , 26th each have a tip and a shaft 233 , 243 , 253 , 263 on. The taps 23 , 24 , 25th , 26th are parallel to each other and each with the shaft 233 , 243 , 253 , 263 in the tool holder 22nd clamped. The drive of the taps 23 , 24 , 25th , 26th can be done selectively or collectively. The machine tool 20th can have a counter which is designed to record a number of machining cycles that have already been carried out for each tap 23 , 24 , 25th , 26th to detect and to an evaluation unit (not shown) of the machine tool 20th to spend.
Jeder Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 kann eine Temperaturmesseinheit in Form eines Radiofrequenz-Identifikations-Transponders (RFID-Transponder) 232, 242, 252, 262 aufweisen, der die Temperatur der Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 an einer vordefinierten Position, also punktuell misst. Als Empfänger für die von den RFID-Transpondern 232, 242, 252, 262 gemessenen Temperaturwerte kann für jeden RFID-Transponder 232, 242, 252, 262 ein Radiofrequenz-Identifikations-Empfänger (RFID-Empfänger) 234, 244, 254, 264 an der Werkzeugaufnahme 22 angebracht sein. Den vier an den Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 angebrachten RFID-Transpondem 232, 242, 252, 262 können somit vier an der Werkzeugaufnahme 22 angebrachte RFID-Empfänger 234, 244, 254, 264 gegenüberstehen. Die RFID-Empfänger 234, 244, 254, 264 empfangen die gemessenen Temperaturwerte von den RFID-Transpondern 232, 242, 252, 262 und übermitteln diese an die Auswerteeinheit der Werkzeugmaschine 20. In der Auswerteeinheit können die gemessenen Temperaturwerte mit den jeweils zugehörigen Temperaturgrenzwerten verglichen werden und dadurch für jeden Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 ein Verschleißzustand bestimmt werden.Every tap 23 , 24 , 25th , 26th a temperature measuring unit in the form of a radio frequency identification transponder (RFID transponder) 232 , 242 , 252 , 262 which is the temperature of the taps 23 , 24 , 25th , 26th at a predefined position, i.e. at specific points. As a receiver for the RFID transponders 232 , 242 , 252 , 262 measured temperature values can be for each RFID transponder 232 , 242 , 252 , 262 a radio frequency identification receiver (RFID receiver) 234 , 244 , 254 , 264 on the tool holder 22nd to be appropriate. The four to the tap 23 , 24 , 25th , 26th attached RFID transponders 232 , 242 , 252 , 262 can thus four on the tool holder 22nd attached RFID receivers 234 , 244 , 254 , 264 face. The RFID receivers 234 , 244 , 254 , 264 receive the measured temperature values from the RFID transponders 232 , 242 , 252 , 262 and transmit them to the evaluation unit of the machine tool 20th . In the evaluation unit, the measured temperature values can be compared with the respective associated temperature limit values and thus for each tap 23 , 24 , 25th , 26th a state of wear can be determined.
Die RFID-Transponder 232, 242, 252, 262 können „Energy Harvesting“-Module enthalten, also Module, die in der Lage sind, Energie aus der Umgebung zu beziehen und diese Energie in elektrische Energie zum Betrieb der RFID-Transponder 232, 242, 252, 262 umzusetzen. Die aus der Umgebung bezogene Energie ist beispielsweise thermische Energie.The RFID transponder 232 , 242 , 252 , 262 can contain “energy harvesting” modules, ie modules that are able to draw energy from the environment and convert this energy into electrical energy to operate the RFID transponder 232 , 242 , 252 , 262 to implement. The energy drawn from the environment is, for example, thermal energy.
Überschreitet wenigstens ein ermittelter Temperaturwert an einem Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 den zugehörigen Temperaturgrenzwert, so gilt der Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 verschlissen und die Auswerteeinheit kann die Werkzeugmaschine 20 geeignet ansteuern. Das Ansteuern der Werkzeugmaschine kann beispielsweise das Stoppen der Werkzeugmaschine, das Ausgeben einer akustischen oder optischen Meldung, oder das selbstständige Austauschen des wenigstens einen Maschinenwerkzeugs durch die Werkzeugmaschine umfassen.Exceeds at least one determined temperature value on a tap 23 , 24 , 25th , 26th the associated temperature limit value, the tap applies 23 , 24 , 25th , 26th worn out and the evaluation unit can damage the machine tool 20th drive appropriately. The control of the machine tool can include, for example, stopping the machine tool, outputting an acoustic or optical message, or the automatic replacement of the at least one machine tool by the machine tool.
Die RFID-Transponder 232, 242, 252, 262 und die RFID-Empfänger 234, 244, 254, 264 sind lediglich ein Beispiel für eine Temperaturmesseinheit, bei der die Temperatur eines Maschinenwerkzeugs durch ein elektronisches Bauteil gemessen wird. Anstatt der beschriebenen RFID-Transponder können auch andere elektronische Bauteile auf oder in dem Maschinenwerkzeug angebracht sein, die die Temperatur des Maschinenwerkzeugs an einer oder mehreren vordefinierten Positionen zu einer oder zu mehren Zeitpunkten während eines Bearbeitungszyklus messen und die gemessenen Temperaturwerte an eine Auswerteeinheit übermitteln können.The RFID transponder 232 , 242 , 252 , 262 and the RFID receiver 234 , 244 , 254 , 264 are only one example of a temperature measuring unit in which the temperature of a machine tool is measured by an electronic component. Instead of the described RFID transponders, other electronic components can also be attached to or in the machine tool, which can measure the temperature of the machine tool at one or more predefined positions at one or more times during a machining cycle and transmit the measured temperature values to an evaluation unit.
4 zeigt in einer Seitenansicht ein Beispiel eines Gewindebohrers 23 gemäß 3. Bei diesem Gewindebohrer 23 ist der RFID-Transponder 232 auf dem Schaft 233 des Gewindebohrers 23 aufgeklebt. Der RFID-Transponder 232 ist dazu ausgebildet, eine Temperatur des Maschinenwerkzeugs zu messen und den gemessenen Temperaturwert auszugeben. In einem anderen Beispiel kann der RFID-Transponder 232 auch in den Schaft 233 des Gewindebohrers 23 eingesetzt sein. 4th shows an example of a tap in a side view 23 according to 3 . With this tap 23 is the RFID transponder 232 on the shaft 233 of the tap 23 glued. The RFID transponder 232 is designed to measure a temperature of the machine tool and to output the measured temperature value. In another example, the RFID transponder 232 also in the shaft 233 of the tap 23 be used.
Der RFID-Transponder 232 kann die Temperatur des Gewindebohrers 23 mit Temperaturmesselementen messen. Beispiele für Temperaturmesselemente sind temperatursensitive Halbleiterelemente, wie Thermistoren, Kaltleiter-Thermistoren oder Heißleiter-Thermistoren. Die Temperaturmesselemente können in den RFID-Transponder 232 integriert sein und eine Temperatur des RFID-Transponders messen.The RFID transponder 232 can be the temperature of the tap 23 with Measure temperature measuring elements. Examples of temperature measuring elements are temperature-sensitive semiconductor elements such as thermistors, PTC thermistors or NTC thermistors. The temperature measuring elements can be inserted in the RFID transponder 232 be integrated and measure a temperature of the RFID transponder.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zur Verschleißerkennung von Gewindebohrern mit einer Werkzeugmaschine 20 gemäß 3. Das Verfahren umfasst das Bearbeiten eines Werkstücks und das Erfassen der Anzahl an bereits durchgeführten Bearbeitungszyklen für die Gewindebohrer 23, 24, 25, 26. Nach einem oder mehreren Bearbeitungszyklen können die RFID-Transponder 232, 242, 252, 262 die Temperaturen an den vordefinierten Positionen an den Gewindebohrern 23, 24, 25, 26 messen (Schritt 42). Nach Messung der Temperaturen können die Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 relativ zur Werkzeugaufnahme 22 gedreht werden, sodass die RFID-Transponder 232, 242, 252, 262 den RFID-Empfängern 234, 244, 254, 264 gegenüberliegen und eine Übertragung des gemessenen Temperaturwerte zwischen den RFID-Transpondern 232, 242, 252, 262 und RFID-Empfängern 234, 244, 254, 264 ermöglicht wird. Dieser Schritt wird als mechanische Bewegungssynchronisation (Schritt 41) bezeichnet. Ist die Synchronisation (Schritt 41) erfolgt, so können die RFID-Transponder 232, 242, 252, 262 die gemessenen Temperaturwerte an die RFID-Empfänger 234, 244, 254, 264 übermitteln (Schritt 43), die diese anschließend an die Auswerteeinheit übermitteln. In der Auswerteeinheit können die gemessenen Temperaturwerte unter Berücksichtigung von Einflussfaktoren angepasst werden (Schritt 44) und anschließend von der Auswerteeinheit mit den zugehörigen Temperaturgrenzwerten verglichen werden (Schritt 45). Anhand der Abweichung der angepassten Temperaturwerte von den zugehörigen Temperaturgrenzwerten kann die Auswerteeinheit in bereits beschriebener Weise auf den Verschleißzustand der Gewindebohrer 23, 24, 25, 26 schließen. 5 FIG. 11 shows a flowchart of an example of a method for detecting wear on taps with a machine tool 20th according to 3 . The method comprises machining a workpiece and recording the number of machining cycles that have already been carried out for the taps 23 , 24 , 25th , 26th . After one or more processing cycles, the RFID transponder can 232 , 242 , 252 , 262 the temperatures at the predefined positions on the taps 23 , 24 , 25th , 26th measure (step 42 ). After measuring the temperatures, the taps can 23 , 24 , 25th , 26th relative to the tool holder 22nd rotated so that the RFID transponder 232 , 242 , 252 , 262 the RFID receivers 234 , 244 , 254 , 264 opposite and a transmission of the measured temperature values between the RFID transponders 232 , 242 , 252 , 262 and RFID receivers 234 , 244 , 254 , 264 is made possible. This step is called mechanical motion synchronization (step 41 ) designated. Is the synchronization (step 41 ), the RFID transponder can 232 , 242 , 252 , 262 the measured temperature values to the RFID receiver 234 , 244 , 254 , 264 submit (step 43 ), which then transmit them to the evaluation unit. The measured temperature values can be adjusted in the evaluation unit, taking influencing factors into account (step 44 ) and then compared by the evaluation unit with the associated temperature limit values (step 45 ). On the basis of the deviation of the adapted temperature values from the associated temperature limit values, the evaluation unit can check the wear condition of the taps in the manner already described 23 , 24 , 25th , 26th conclude.
6 zeigt in einer Skizze ein zweites Beispiel einer Werkzeugmaschine. Die Werkzeugmaschine 50 weist einen Antriebsmotor 51 und eine Werkzeugaufnahme 52 auf, in der ein oder mehrere Maschinenwerkzeuge aufgenommen werden können. In diesem Beispiel sind die ein oder mehreren Maschinenwerkzeuge die Gewindebohrer 53, 54, 55, 56. In die Werkzeugaufnahme 52 kann ein Getriebe integriert sein, über das die in der Werkzeugaufnahme 52 aufgenommenen Gewindebohrer 53, 54, 55, 56 vom Antriebsmotor 51 angetrieben werden. Die Gewindebohrer 53, 54, 55, 56 weisen jeweils eine Spitze 531, 541, 551, 561 und einen Schaft 532, 542, 552, 562 auf und sind jeweils parallel zueinander und mit dem Schaft 532, 542, 552, 562 in die Werkzeugaufnahme 52 eingespannt. Die Werkzeugmaschine 50 kann einen Zähler aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Anzahl an bereits durchgeführten Bearbeitungszyklen eines jeden Gewindebohrers 53, 54, 55, 56 zu erfassen und an eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) der Werkzeugmaschine 50 auszugeben. 6th shows a sketch of a second example of a machine tool. The machine tool 50 has a drive motor 51 and a tool holder 52 in which one or more machine tools can be added. In this example, the one or more machine tools are the taps 53 , 54 , 55 , 56 . In the tool holder 52 a gear can be integrated via which the in the tool holder 52 recorded tap 53 , 54 , 55 , 56 from the drive motor 51 are driven. The taps 53 , 54 , 55 , 56 each have a tip 531 , 541 , 551 , 561 and a shaft 532 , 542 , 552 , 562 on and are respectively parallel to each other and with the shaft 532 , 542 , 552 , 562 in the tool holder 52 clamped. The machine tool 50 can have a counter which is designed to record a number of machining cycles that have already been carried out for each tap 53 , 54 , 55 , 56 to detect and to an evaluation unit (not shown) of the machine tool 50 to spend.
Im Beispiel gemäß 6 wird eine an der Werkzeugmaschine 50 fixierte Infrarotkamera 57 als Temperaturmesseinheit eingesetzt. Die Infrarotkamera 57 kann derart zu den Gewindebohrern 53, 54, 55, 56 orientiert sein, dass sich ein Aufnahmebereich 58 der Infrarotkamera 57 über alle eingespannten Gewindebohrer 53, 54, 55, 56 erstreckt. Dadurch kann die Infrarotkamera 57 eine Aufnahme der von den Gewindebohrern 53, 54, 55, 56 ausgesendeten Infrarotstrahlung machen. Die ausgesendete Infrarotstrahlung korreliert mit der Oberflächentemperatur eines Objektes, in diesem Beispiel die Gewindebohrer der 53, 54, 55, 56, und resultiert aus dem Temperaturunterschied der Oberflächentemperatur zur Umgebungstemperatur.In the example according to 6th becomes one on the machine tool 50 fixed infrared camera 57 used as a temperature measuring unit. The infrared camera 57 can like this to the taps 53 , 54 , 55 , 56 be oriented that is a recording area 58 the infrared camera 57 over all clamped taps 53 , 54 , 55 , 56 extends. This allows the infrared camera 57 a recording of the taps 53 , 54 , 55 , 56 emitted infrared radiation. The emitted infrared radiation correlates with the surface temperature of an object, in this example the taps of 53, 54, 55, 56, and results from the temperature difference between the surface temperature and the ambient temperature.
7 zeigt in einer Skizze ein drittes Beispiel einer Werkzeugmaschine. Die Werkzeugmaschine 60 weist einen Antriebsmotor 61 und eine Werkzeugaufnahme 62 auf, in der ein oder mehrere Maschinenwerkzeuge aufgenommen werden können. In diesem Beispiel sind die ein oder mehreren Maschinenwerkzeuge die Gewindebohrer 63, 64, 65, 66. In die Werkzeugaufnahme 62 kann ein Getriebe integriert sein, über das die in der Werkzeugaufnahme 62 aufgenommenen Gewindebohrer 63, 64, 65, 66 vom Antriebsmotor 61 angetrieben werden können. Die Gewindebohrer 63, 64, 65, 66 weisen jeweils eine Spitze 631, 641, 651, 661 und einen Schaft 632, 642, 652, 662 auf. Die Gewindebohrer 63, 64, 65, 66 sind parallel zueinander und jeweils mit dem Schaft 632, 642, 652, 662 in die Werkzeugaufnahme 62 eingespannt. Im Beispiel der 7 umfasst die Temperaturmesseinheit vier Infrarot-Matrix Temperatursensoren 633, 643, 653, 663, die die jeweils ausgesendete Infrarotstrahlung der Gewindebohrer 63, 64, 65, 66 rasterförmig in vordefinierten Aufnahmebereichen 634, 644, 654, 664 erfassen. Die Werkzeugmaschine 60 kann einen Zähler aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Anzahl an bereits durchgeführten Bearbeitungszyklen eines jeden Gewindebohrers 63, 64, 65, 66 zu erfassen und an eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) der Werkzeugmaschine 60 auszugeben. 7th shows a third example of a machine tool in a sketch. The machine tool 60 has a drive motor 61 and a tool holder 62 in which one or more machine tools can be added. In this example, the one or more machine tools are the taps 63 , 64 , 65 , 66 . In the tool holder 62 a gear can be integrated via which the in the tool holder 62 recorded tap 63 , 64 , 65 , 66 from the drive motor 61 can be driven. The taps 63 , 64 , 65 , 66 each have a tip 631 , 641 , 651 , 661 and a shaft 632 , 642 , 652 , 662 on. The taps 63 , 64 , 65 , 66 are parallel to each other and each with the shaft 632 , 642 , 652 , 662 in the tool holder 62 clamped. In the example of the 7th the temperature measuring unit comprises four infrared matrix temperature sensors 633 , 643 , 653 , 663 , the infrared radiation emitted by the taps 63 , 64 , 65 , 66 grid-like in predefined recording areas 634 , 644 , 654 , 664 capture. The machine tool 60 can have a counter which is designed to record a number of machining cycles that have already been carried out for each tap 63 , 64 , 65 , 66 to detect and to an evaluation unit (not shown) of the machine tool 60 to spend.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zur Verschleißerkennung von Maschinenwerkzeugen. Das Verfahren kann zur Verschleißerkennung von einem oder mehreren Maschinenwerkzeugen in der Werkzeugmaschine 50 oder in der Werkzeugmaschine 60 eingesetzt werden. 8th shows a flowchart of an example of a method for detecting wear on machine tools. The method can be used to detect wear of one or more machine tools in the machine tool 50 or in the machine tool 60 can be used.
Zunächst wird das Verfahren anhand der Werkzeugmaschine 50 gemäß 6 beschrieben. Das Verfahren umfasst die Bearbeitung eines oder mehrerer Werkstücke durch einen oder mehrere Gewindebohrer 53, 54, 55, 56 in einem oder mehreren Bearbeitungszyklen sowie die Erfassung der Anzahl an bereits durchgeführten Bearbeitungszyklen von den Gewindebohrern 53, 54, 55, 56. Bei jedem Bearbeitungszyklus können Bildaufnahmen erfolgen. Die Kamera wird dabei durch Bewegungssensoren mit der Maschine synchronisiert. Bei jedem Bearbeitungszyklus bewegen sich die die Gewindebohrer 53, 54, 55, 56 durch den Aufnahmebereich 58 der Infrarotkamera 57. Durch elektronische Synchronisation mit der Maschine, z.B. durch die Umkehrmomente der Gewindebohrer, wird eine Synchronisation ausgelöst und mittels Echtzeitelektronik der genaue Aufnahmezeitpunkt (Time offset) bestimmt (Schritt 71, Figure 8). Nach der Synchronisation kann die Infrarotkamera 57 eine Aufnahme der von den Gewindebohrern 53, 54, 55, 56 ausgesendeten Infrarotstrahlung machen (Schritt 72). Die Aufnahme kann berührungslos und sehr rasch, beispielsweise innerhalb von einer oder von wenigen Mikrosekunden (µs) erfolgen.First, the procedure is based on the machine tool 50 according to 6th described. The method comprises the machining of one or more workpieces using one or more taps 53 , 54 , 55 , 56 in one or more machining cycles as well as recording the number of machining cycles that have already been carried out by the taps 53 , 54 , 55 , 56 . Images can be recorded during each processing cycle. The camera is synchronized with the machine by motion sensors. The taps move with each machining cycle 53 , 54 , 55 , 56 through the recording area 58 the infrared camera 57 . A synchronization is triggered by electronic synchronization with the machine, e.g. by the reversal torques of the taps, and the exact recording time (time offset) is determined by means of real-time electronics (step 71 , Figure 8th ). After synchronization, the infrared camera can 57 a recording of the taps 53 , 54 , 55 , 56 emitted infrared radiation (step 72 ). The recording can take place without contact and very quickly, for example within one or a few microseconds (µs).
Die Infrarotkamera 57 kann die Aufnahme anschließend an die Auswerteeinheit übermitteln, die die Aufnahme dann verarbeitet (Schritt 73). Die Verarbeitung 73 der Aufnahme kann einen Bildverarbeitungsprozess umfassen. In diesem Bildverarbeitungsprozess können beispielsweise Referenzpunkte berechnet, Umrisse der Gewindebohrer 53, 54, 55, 56 erkannt und die Aufnahme gefiltert werden. Die Auswerteeinheit kann anhand der erfassten Infrarotstrahlung an einem oder mehreren vordefinierten Positionen auf den Gewindebohrern 53, 54, 55, 56 auf die Temperaturen an den einen oder mehreren vordefinierten Positionen schließen und diese dadurch messen (Schritt 74).The infrared camera 57 can then transmit the recording to the evaluation unit, which then processes the recording (step 73 ). The processing 73 the recording can include an image processing process. In this image processing process, for example, reference points can be calculated, the outlines of the taps 53 , 54 , 55 , 56 recognized and the recording filtered. The evaluation unit can use the detected infrared radiation at one or more predefined positions on the taps 53 , 54 , 55 , 56 infer the temperatures at the one or more predefined positions and thereby measure them (step 74 ).
Die ausgehend von der Aufnahme gemessenen Temperaturwerte können von der Auswerteeinheit unter Berücksichtigung der Einflussfaktoren angepasst werden (Schritte 75, 76). Die angepassten Temperaturwerte können anschließend von der Auswerteeinheit mit den zugehörigen Temperaturgrenzwerten verglichen werden und dadurch der Verschleißzustand der Gewindebohrer 53, 54, 55, 56 bestimmt werden (Schritt 77). Übersteigt einer der angepassten Temperaturwerte den zugehörigen Temperaturgrenzwert, so kann die Auswerteeinheit den betroffenen Gewindebohrer 53, 54, 55, 56 als verschlissen erkennen und die Werkzeugmaschine 50 in bereits beschriebener Weise ansteuern.The temperature values measured on the basis of the recording can be adjusted by the evaluation unit, taking the influencing factors into account (steps 75 , 76 ). The adapted temperature values can then be compared by the evaluation unit with the associated temperature limit values and thereby the wear condition of the taps 53 , 54 , 55 , 56 can be determined (step 77 ). If one of the adjusted temperature values exceeds the associated temperature limit value, the evaluation unit can detect the tap concerned 53 , 54 , 55 , 56 recognize as worn out and the machine tool 50 control in the manner already described.
Das in 8 dargestellte Verfahren wird nun beispielhaft anhand der Werkzeugmaschine 60 gemäß 7 beschrieben. Das Verfahren umfasst die Bearbeitung eines oder mehrerer Werkstücke durch einen oder mehrere Gewindebohrer 63, 64, 65, 66 in einem oder mehreren Bearbeitungszyklen sowie die Erfassung der Anzahl an bereits durchgeführten Bearbeitungszyklen von den Gewindebohrern 63, 64, 65, 66. Bei jedem Bearbeitungszyklus können die Gewindebohrer 63, 64, 65, 66 von der Werkzeugaufnahme 62 jeweils in den Aufnahmebereichen 632, 642, 652, 662 der Infrarot-Matrix Temperatursensoren 631, 641, 651, 661 erfasst werden. Die Synchronisation erfolgt durch elektronische Sensoren, Optokoppler oder als integrierter Mechanismus, als Teil eines Sensors. Ein Beispiel ist eine Umkehrerkennung durch Gyrosensorik (Schritt 71). Bei jedem Zyklus können die Infrarot-Matrix Temperatursensoren 631, 641, 651, 661 jeweils berührungslos eine Aufnahme der von den Gewindebohrern 53, 54, 55, 56 ausgesendeten Infrarotstrahlung in den Aufnahmebereichen 632, 642, 652, 662 erstellen (Schritt 72).This in 8th The method shown is now exemplified using the machine tool 60 according to 7th described. The method comprises the machining of one or more workpieces using one or more taps 63 , 64 , 65 , 66 in one or more machining cycles as well as recording the number of machining cycles that have already been carried out by the taps 63 , 64 , 65 , 66 . The taps can 63 , 64 , 65 , 66 from the tool holder 62 each in the recording areas 632 , 642 , 652 , 662 of the infrared matrix temperature sensors 631 , 641 , 651 , 661 are recorded. The synchronization takes place via electronic sensors, optocouplers or as an integrated mechanism, as part of a sensor. An example is reversal detection by gyro sensors (step 71 ). The infrared matrix can use temperature sensors for each cycle 631 , 641 , 651 , 661 each contactless recording of the taps 53 , 54 , 55 , 56 emitted infrared radiation in the recording areas 632 , 642 , 652 , 662 create (step 72 ).
Die Infrarot-Matrix Temperatursensoren 631, 641, 651, 661 können die Aufnahmen anschließend an die Auswerteeinheit übermitteln, die die Aufnahmen dann verarbeitet (Schritt 73). Die Verarbeitung 73 der Aufnahmen innerhalb des Bildverarbeitungsprozesses kann Mechanismen vergleichbar einer Bildverarbeitung umfassen. Er kann jedoch auch temperatursenorikspezifische Eigenschaften wie die Berechnung von Reflektions- und Absorbtionswerte pro Bildpunkt enthalten. In diesem Bildverarbeitungsprozess können beispielsweise Referenzpunkte berechnet, Umrisse der Gewindebohrer 63, 64, 65, 66 erkannt und die Aufnahme gefiltert werden. Die Auswerteeinheit kann anhand der erfassten Infrarotstrahlung an einem oder mehreren vordefinierten Positionen auf den Gewindebohrern 63, 64, 65, 66 auf die Temperaturen an den einen oder mehreren vordefinierten Positionen schließen und diese dadurch messen (Schritt 74).The infrared matrix temperature sensors 631 , 641 , 651 , 661 can then transmit the recordings to the evaluation unit, which then processes the recordings (step 73 ). The processing 73 of the recordings within the image processing process can include mechanisms comparable to image processing. However, it can also contain properties specific to temperature sensors, such as the calculation of reflection and absorption values per pixel. In this image processing process, for example, reference points can be calculated, the outlines of the taps 63 , 64 , 65 , 66 recognized and the recording filtered. The evaluation unit can use the detected infrared radiation at one or more predefined positions on the taps 63 , 64 , 65 , 66 infer the temperatures at the one or more predefined positions and thereby measure them (step 74 ).
Die aus den Aufnahmen gemessenen Temperaturwerte können von der Auswerteeinheit unter Berücksichtigung der Einflussfaktoren angepasst werden (Schritte 75, 76). Die angepassten Temperaturwerte können anschließend von der Auswerteeinheit mit den zugehörigen Temperaturgrenzwerten verglichen werden, wodurch der Verschleißzustand der Gewindebohrer 63, 64, 65, 66 bestimmt werden kann (Schritt 77). Übersteigt einer der angepassten Temperaturwerte den zugehörigen Temperaturgrenzwert, so kann die Auswerteeinheit den betroffenen Gewindebohrer 63, 64, 65, 66 als verschlissen erkennen und die Werkzeugmaschine 60 in bereits beschriebener Weise ansteuern.The temperature values measured from the recordings can be adjusted by the evaluation unit, taking the influencing factors into account (steps 75 , 76 ). The adapted temperature values can then be compared by the evaluation unit with the associated temperature limit values, whereby the state of wear of the taps 63 , 64 , 65 , 66 can be determined (step 77 ). If one of the adjusted temperature values exceeds the associated temperature limit value, the evaluation unit can detect the tap concerned 63 , 64 , 65 , 66 recognize as worn out and the machine tool 60 control in the manner already described.
9 zeigt in einer Skizze ein drittes Beispiel einer Werkzeugmaschine. Die Werkzeugmaschine 80 weist einen Antriebsmotor 81 und eine Werkzeugaufnahme 82 auf, in der ein oder mehrere Maschinenwerkzeuge aufgenommen werden können. In diesem Beispiel sind die Maschinenwerkzeuge die Gewindebohrer 83, 84, 85, 86. In die Werkzeugaufnahme 82 kann ein Getriebe integriert sein, über das die in der Werkzeugaufnahme 82 aufgenommenen Gewindebohrer 83, 84, 85, 86 vom Antriebsmotor 81 angetrieben werden können. Die Gewindebohrer 83, 84, 85, 86 weisen jeweils eine Spitze 831, 841, 851, 861 und einen Schaft 832, 842, 852, 862 auf. Die Gewindebohrer 83, 84, 85, 86 sind parallel zueinander jeweils mit dem Schaft 832, 842, 852, 862 in die Werkzeugaufnahme 82 eingespannt. Die Werkzeugmaschine 80 kann einen Zähler aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Anzahl an bereits durchgeführten Bearbeitungszyklen eines jeden Gewindebohrers 83, 84, 85, 86 zu erfassen und an eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) der Werkzeugmaschine 80 auszugeben. 9 shows a third example of a machine tool in a sketch. The machine tool 80 has a drive motor 81 and a tool holder 82 in which one or more machine tools can be added. In this example, the machine tools are the taps 83 , 84 , 85 , 86 . In the tool holder 82 a gear can be integrated via which the in the tool holder 82 recorded tap 83 , 84 , 85 , 86 from the drive motor 81 can be driven. The taps 83 , 84 , 85 , 86 each have a tip 831 , 841 , 851 , 861 and a shaft 832 , 842 , 852 , 862 on. The taps 83 , 84 , 85 , 86 are parallel to each other each with the shaft 832 , 842 , 852 , 862 in the tool holder 82 clamped. The machine tool 80 can have a counter which is designed to record a number of machining cycles that have already been carried out for each tap 83 , 84 , 85 , 86 to detect and to an evaluation unit (not shown) of the machine tool 80 to spend.
In der Werkzeugmaschine 80 wird als Temperaturmesseinheit ein digitaler Infrarot-Laser 87 eingesetzt, der an der Werkzeugmaschine 80 fixiert sein kann. Der digitale Infrarot-Laser 87 kann so zu den Gewindebohrern 83, 84, 85, 86 orientiert sein, dass der Infrarot-Laser 87 die Temperatur der Gewindebohrer 83, 84, 85, 86 an mindestens einer vordefinierten Position, also punktuell messen kann. Der mindestens eine gemessene Temperaturwert kann an die Auswerteeinheit übermittelt werden.In the machine tool 80 a digital infrared laser is used as the temperature measuring unit 87 used on the machine tool 80 can be fixed. The digital infrared laser 87 can so to the taps 83 , 84 , 85 , 86 be oriented that the infrared laser 87 the temperature of the taps 83 , 84 , 85 , 86 can measure at at least one predefined position, i.e. selectively. The at least one measured temperature value can be transmitted to the evaluation unit.
Es ist ferner möglich, den Laser auszurichten und die Gewindebohrer 84, 85, 86 ebenfalls zu messen. Weiterhin ist es möglich, dass durch die Maschinenbewegung und einem fixierten Laser, mehrere Temperaturpunkte auf einem Bohrer, innerhalb von einem Zyklus erfasst werden.It is also possible to align the laser and the taps 84 , 85 , 86 also to measure. Furthermore, it is possible for the machine movement and a fixed laser to record several temperature points on a drill within one cycle.
In der Auswerteeinheit kann der mindestens eine gemessene Temperaturwert anschließend unter Berücksichtigung der Einflussfaktoren angepasst werden und der mindestens eine angepasste Temperaturwert mit einem zugehörigen Temperaturgrenzwert verglichen werden. Ergibt der Vergleich, dass der mindestens eine gemessene Temperaturwert den zugehörigen Temperaturgrenzwert übersteigt, so wird der Gewindebohrer 83, 84, 85, 86 von der Auswerteeinheit als verschlissen erkannt und die Werkzeugmaschine in der bereits beschriebenen Weise angesteuert.In the evaluation unit, the at least one measured temperature value can then be adjusted, taking into account the influencing factors, and the at least one adjusted temperature value can be compared with an associated temperature limit value. If the comparison shows that the at least one measured temperature value exceeds the associated temperature limit value, then the tap becomes 83 , 84 , 85 , 86 recognized by the evaluation unit as worn and the machine tool is controlled in the manner already described.
10 zeigt den strukturellen Aufbau eines beispielhaften digitalen Steuerungsprozesses für Werkzeugmaschinen. Der Steuerungsprozess kann von einer Auswerteeinheit einer Werkzeugmaschine ausgeführt werden. Die Auswerteeinheit kann in einer zentralen Recheneinheit untergebracht sein, an die eine oder mehrere Werkzeugmaschinen über ein Computernetzwerk angebunden ist. Die zentrale Recheneinheit kann örtlich von den einen oder mehreren mit ihr verbundenen Werkzeugmaschinen entfernt sein und beispielsweise über das Internet mit den einen oder mehreren Werkzeugmaschinen verbunden sein. Von der zentralen Recheneinheit können die ein oder mehreren Werkzeugmaschinen an verschiedenen Orten zentral gesteuert und überwacht werden. Die Übermittlung von gemessenen Temperaturwerten an die Auswerteeinheit kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen und die von der Auswerteeinheit benötigten Daten, wie beispielsweise Temperaturgrenzwertkurven können in einem Cloudspeicher abgelegt sein. Der Steuerungsprozess kann in diesem Beispiel ein erstes 110, ein zweites 120, ein drittes 130 und ein viertes Modul 140 aufweisen. Diese Module 110, 120, 130, 140 verarbeiten Daten von und für die Werkzeugmaschinen und übermitteln diese untereinander. Bei den Modulen kann es sich um Schichten eines IoT-Stacks handeln. Ein solcher IoT-Stack kann wiederum mehrere Kommunikationsschichten umfassen. 10 shows the structural setup of an exemplary digital control process for machine tools. The control process can be carried out by an evaluation unit of a machine tool. The evaluation unit can be accommodated in a central processing unit to which one or more machine tools are connected via a computer network. The central processing unit can be locally remote from the one or more machine tools connected to it and, for example, be connected to the one or more machine tools via the Internet. The one or more machine tools at different locations can be centrally controlled and monitored from the central processing unit. The transmission of measured temperature values to the evaluation unit can be wireless or wired, and the data required by the evaluation unit, such as temperature limit value curves, can be stored in a cloud memory. In this example, the control process can have a first 110, a second 120, a third 130 and a fourth module 140 exhibit. These modules 110 , 120 , 130 , 140 process data from and for the machine tools and transmit them to one another. The modules can be layers of an IoT stack. Such an IoT stack can in turn comprise several communication layers.
Im ersten Modul 110 sind die Werkzeugmaschinen mit einem oder mehreren Maschinenwerkzeugen T1 bis Tn sowie der zugehörigen Sensorik, wie beispielsweise deren Temperaturmesseinheiten gruppiert. Durch den zentralen Steuerungsprozess lassen sich problemlos mehrere Werkzeugmaschinen mit gleichen oder unterschiedlichen Maschinenwerkzeugen sowie der zugehörigen Sensorik steuern und es können jederzeit zusätzliche Werkzeugmaschinen in den Steuerungsprozess aufgenommen oder aus diesem entfernt werden. Diese Sensorik kann direkt mit der Cloud oder über ein Gateway mit der Cloud kommunizieren. Die Sensorik kann Trusted Platform Module und IEEE-Kommunikationsschnittstellen umfassen.In the first module 110 are the machine tools with one or more machine tools T1 to Tn and the associated sensors, such as their temperature measurement units, for example. The central control process allows several machine tools with the same or different machine tools and the associated sensors to be controlled without any problems, and additional machine tools can be added to or removed from the control process at any time. These sensors can communicate directly with the cloud or via a gateway with the cloud. The sensor system can include Trusted Platform Modules and IEEE communication interfaces.
Das zweite Modul 120 kann aus einem Gateway bestehen. Ein solches Gateway kann ferner Hardware, Operating System, Application Framework, Middleware (Mapping layer) und Application. Die Hardware des zweiten Moduls kann beispielsweise Trusted Platform Module und Sicherheitselemente umfassen. Darüber hinaus kann das Gateway Elemente zur mobilen Kommunikation und Elemente von 3GPP Gateways zur IEEE standardisierten Kommunikation aufweisen. Dadurch wird eine uneingeschränkte Fernsteuerung der Werkzeugmaschinen durch den Steuerungsprozess ermöglicht.The second module 120 can consist of a gateway. Such a gateway can also include hardware, operating system, application framework, middleware (mapping layer) and application. The hardware of the second module can include trusted platform modules and security elements, for example. In addition, the gateway can have elements for mobile communication and elements of 3GPP gateways for IEEE standardized communication. This enables unrestricted remote control of the machine tools through the control process.
In der Application werden beispielsweise Teile des in den 4 und 7 beschriebenen Verfahrens ausgeführt. Ein solches Gateway ist beispielhaft in der Patentschrift US 9,509628 B1 , insbesondere im Zusammenhang mit der darin gezeigten 4 beschrieben. Gateways mit diesem Aufbau werden vom Unternehmen MyOmega beispielsweise unter den Typbezeichnungen MYNXG i2, MYNXG d3 und MYNGX d3.1 vertrieben. Ein beispielhaftes System zur Fernsteuerung von Werkzeugmaschinen ist in US 9,479,450 beschrieben.In the application, for example, parts of the 4th and 7th described method carried out. Such a gateway is exemplified in the patent US 9,509628 B1 , especially in connection with the one shown therein 4th described. Gateways with this structure are sold by the company MyOmega under the type names MYNXG i2, MYNXG d3 and MYNGX d3.1, for example. An exemplary system for remote control of machine tools is shown in U.S. 9,479,450 described.
Das dritte Modul 130 umfasst einen Cloud Service Layer, der Daten zu den Werkzeugmaschinen (Prod), den in den Werkzeugmaschinen eingesetzten Maschinenwerkzeugen (Taps), sowie die Beschreibung und Prozessparameter der Produktionsprozesse (Proc) enthält. Dazu zählen beispielsweise Größe und Abmessungen der Maschinenwerkzeuge, deren Material, deren Oberflächenstruktur und die Temperaturgrenzwertkurven für die vordefinierten Positionen an den Maschinenwerkzeugen an denen die Temperaturen zur Verschleißerkennung gemessen werden. Die Daten können außerdem Prozessparameter der Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung von Werkstücken umfassen.The third module 130 comprises a cloud service layer, the data on the machine tools (Prod), the data in the machine tools the machine tools used (Taps), as well as the description and process parameters of the production processes (Proc). This includes, for example, the size and dimensions of the machine tools, their material, their surface structure and the temperature limit value curves for the predefined positions on the machine tools at which the temperatures are measured for wear detection. The data can also include process parameters of the machine tools for machining workpieces.
Im dritten Modul 130 können Daten über das zu bearbeitende Werkstück, wie beispielsweise dessen Werkstoff, Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit abgespeichert sein. Außerdem können Betriebsparameter zur Bearbeitung des Werkstücks mit dem wenigstens einen Maschinenwerkzeug hinterlegt sein, wie beispielsweise Prozessparameter zur Herstellung von Gewinden in dem Werkstück. Die Prozessparameter können beispielsweise Weg-, Zeit- und Drehmomentkurven der Maschinenwerkzeuge bei der Bearbeitung des Werkstücks sein. Diese Prozessparameter können für eine bestimmte Kombination aus Werkzeugmaschine und wenigstens einem Maschinenwerkzeug hinterlegt sein und können Angaben über die Eigenschaften der bei der Bearbeitung eingesetzten Kühl- und Schmierstoffe umfassen. Durch den zentralen Steuerungsprozess können die gespeicherten Daten auch für weitere Werkzeugmaschinen und somit auch für zukünftige Anwendungen wiederverwendet werden. Mit zunehmender Zahl an Anwendungsfällen können so immer mehr Daten für Maschinenwerkzeuge, Werkzeugmaschinen und Anwendungen gesammelt werden, auf die die zu einem späteren Zeitpunkt zurückgegriffen werden kann.In the third module 130 data about the workpiece to be machined, such as its material, geometry and surface properties, can be saved. In addition, operating parameters for machining the workpiece with the at least one machine tool can be stored, such as process parameters for producing threads in the workpiece. The process parameters can, for example, be path, time and torque curves of the machine tools when machining the workpiece. These process parameters can be stored for a specific combination of machine tool and at least one machine tool and can include information about the properties of the coolants and lubricants used during machining. Thanks to the central control process, the stored data can also be reused for other machine tools and thus also for future applications. As the number of use cases increases, more and more data can be collected for machine tools, machine tools and applications that can be accessed at a later point in time.
Im vierten Modul 140 kann zumindest die Anwendung, die Auswerteeinheit, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) oder eine Bedienerschnittstelle (UI) enthalten sein. Dieses Modul 140 wird auch als Cloud-Frontend Implementierung bezeichnet und kann mittels Internet-Technologie auf mobilen Endgeräten dargestellt werden. Solche Internet-Technologien können mittels Browserapplikationen realisiert sein. Ferner ist es möglich, klassische Applikationsprogrammierung auf mobilen Endgeräten mit einer Cloud-Frontend-Implementierung zu verbinden. Eingriffe von Bedienern auf den Steuerungsprozess werden so ermöglicht. Außerdem umfasst das vierte Modul Ausgabeelemente. Die Ausgabeelemente ermöglichen es, Informationen, Datenblätter, Beschreibungen, Warnungen, Alarme und Anweisungen an den Bediener auszugeben. Die Ausgabeelemente können eine Prozesskontrolle nach dem Prinzip des digital twins ermöglichen und können Diagramme, graphische Zeitlinien, Übersichten, Tabellen, Angaben über die Leistung und die Prozessparameter sowie andere erforderliche Daten ausgeben.In the fourth module 140 at least the application, the evaluation unit, a man-machine interface (HMI) or an operator interface (UI) can be included. This module 140 is also referred to as a cloud front-end implementation and can be displayed on mobile devices using Internet technology. Such Internet technologies can be implemented using browser applications. It is also possible to combine classic application programming on mobile devices with a cloud front-end implementation. This enables operator intervention in the control process. The fourth module also includes output elements. The output elements enable information, data sheets, descriptions, warnings, alarms and instructions to be output to the operator. The output elements can enable process control based on the digital twin principle and can output diagrams, graphic timelines, overviews, tables, information about the performance and process parameters as well as other required data.
Anhand der ermittelten Standzeiten für verschiedene Maschinenwerkzeuge können Auswertungen erstellt und ausgegeben werden, die eine Erkennung von qualitativ unterschiedlichen Maschinenwerkzeugen ermöglichen. Eine solche Auswertung kann beispielsweise Temperaturgrenzwertkurven, wie in 2 dargestellt, aufweisen. Das zweite, das dritte und das vierte Modul 120, 130, 140 können wenigstens teilweise in einer zentralen und mit der Werkzeugmaschine über ein Computernetzwerk, wie dem Internet, vernetzten und zentralen Recheneinheit integriert sein.On the basis of the determined service life for various machine tools, evaluations can be created and output which enable the identification of qualitatively different machine tools. Such an evaluation can, for example, be temperature limit value curves, as in 2 shown have. The second, the third and the fourth module 120 , 130 , 140 can be integrated at least partially in a central processing unit that is networked with the machine tool via a computer network such as the Internet.
Durch den beschriebenen Steuerungs- und Überwachungsprozess ist es möglich, aussagekräftige Statistiken und Daten zu sammeln, zu verarbeiten und auszugeben. Dies führt zu höherer Transparenz im Bearbeitungsprozess und zu einer besseren Ausnutzung der Standzeiten der eingesetzten Maschinenwerkzeuge. Dies spart Kosten, verbessert den Prozess und erhöht dessen Prozesssicherheit. Durch die Kombination von Recheneinheit und Werkzeugmaschine kann ein volldigitalisierter Bearbeitungsprozess von Werkstücken sowie dessen Steuerung, auch über weite Entfernungen durch Vernetzung über das Internet, realisiert werden (Prinzip des Internet of Things). Mit dem beschriebenen Steuerungsprozess können beispielsweise die Werkzeugmaschinen 20, 50, 60, 80 ortsunabhängig gesteuert und überwacht werden.The control and monitoring process described makes it possible to collect, process and output meaningful statistics and data. This leads to greater transparency in the machining process and to better utilization of the service life of the machine tools used. This saves costs, improves the process and increases its process reliability. Through the combination of computing unit and machine tool, a fully digitized machining process for workpieces and its control can be implemented, even over long distances by networking via the Internet (principle of the Internet of Things). With the control process described, for example, the machine tools 20th , 50 , 60 , 80 can be controlled and monitored regardless of location.
Die beschriebenen Einflussfaktoren unter deren Berücksichtigung die gemessenen Temperaturen angepasst werden können, können beispielsweise Umgebungstemperatur, Luftdruck, Beschaffenheit und Temperatur von bei der Bearbeitung des Werkstücks eingesetzten Kühl- und Schmierstoffen, Geometrie und Werkstoff des mindestens einen Maschinenwerkzeugs, Geometrie und Werkstoff des Werkstücks, Bearbeitungsparameter der Werkzeugmaschine, zusätzliche Wärmequellen, Reflexionen, Art und Funktionsweise der eingesetzten Temperaturmesseinheit, Lage der vordefinierten Position relativ zum mindestens einen Maschinenwerkzeug sowie die Art der Befestigung eines RFID-Transponders auf dem mindestens einen Maschinenwerkzeug sein. Ist der RFID-Transponder beispielsweise mit einem Klebstoff, wie Silikon an einer vordefinierten Position auf einem Gewindebohrer befestigt, so wird der RFID-Transponder thermisch gegenüber dem Gewindebohrer isoliert. Die gemessene Temperatur des RFID-Transponders oder des Gewindebohrers an der vordefinierten Position kann deshalb niedriger sein als die tatsächliche Temperatur des Gewindebohrers an der vordefinierten Position. Die Auswerteeinheit kann den gemessenen Temperaturwert in einem solchen beispielhaften Fall anpassen, sodass die angepasste Temperatur der tatsächlichen Temperatur an der vordefinierten Position auf dem Gewindebohrer entspricht. Der gemessene Temperaturwert kann auch durch teilweise auf dem Maschinenwerkzeug anhaftendem Kühl- und Schmierstoff verfälscht sein. Die Auswerteeinheit kann den verfälschten Temperaturwert anpassen und damit den Einfluss des anhaftendem Kühl- und Schmierstoffes auf die Verschleißerkennung reduzieren. Die Auswerteeinheit kann den gemessenen Temperaturwert beispielsweise dadurch anpassen, dass zu dem gemessenen Temperaturwert ein vordefinierter Offsetwert addiert wird. Der vordefinierte Offsetwert kann seinerseits von einem oder mehreren der Einflussfaktoren abhängig sein. Beispielsweise kann der vordefinierte Offsetwert von der Umgebungstemperatur abhängig sein.The described influencing factors taking into account the measured temperatures can be adjusted, for example, ambient temperature, air pressure, condition and temperature of coolants and lubricants used in machining the workpiece, geometry and material of the at least one machine tool, geometry and material of the workpiece, machining parameters of the Machine tool, additional heat sources, reflections, type and functionality of the temperature measuring unit used, location of the predefined position relative to the at least one machine tool and the type of attachment of an RFID transponder to the at least one machine tool. If the RFID transponder is attached to a tap at a predefined position with an adhesive such as silicone, for example, the RFID transponder is thermally insulated from the tap. The measured temperature of the RFID transponder or the tap at the predefined position can therefore be lower than the actual temperature of the tap at the predefined position. The evaluation unit can adapt the measured temperature value in such an exemplary case, so that the adapted temperature corresponds to the actual temperature at the predefined position on the tap. The measured one The temperature value can also be falsified by coolant and lubricant partially adhering to the machine tool. The evaluation unit can adjust the falsified temperature value and thus reduce the influence of the adhering coolant and lubricant on the wear detection. The evaluation unit can adapt the measured temperature value, for example, by adding a predefined offset value to the measured temperature value. The predefined offset value can in turn depend on one or more of the influencing factors. For example, the predefined offset value can be dependent on the ambient temperature.
Die Infrarotkamera 57 kann beispielsweise eine handelsübliche Infrarotkamera des Unternehmens Xenics, insbesondere vom Typ Serval 640 oder Optris Pi 640 sein. Die Infrarot-Matrix Temperatursensoren 633, 643, 653, 663 können beispielsweise handelsübliche Infrarot-Matrix Temperatursensoren vom Unternehmen Melexis mit der Typbezeichnung MLX 90621 sein. Infrarot-Matrix Temperatursensoren können einen Aufnahmebereich von beispielsweise 16 x 4 Pixel aufweisen. Der Infrarot-Temperatursensor/Laser 87 kann ein handelsüblicher Infrarot-Temperatursensor des Unternehmens Keyence mit den Typbezeichnungen FT H50, FT H30, FT H20 oder FT H10 sein.The infrared camera 57 For example, a commercially available infrared camera from Xenics, in particular of the Serval type 640 or Optris Pi 640 be. The infrared matrix temperature sensors 633 , 643 , 653 , 663 For example, commercially available infrared matrix temperature sensors from Melexis with the type designation MLX 90621. Infrared matrix temperature sensors can have a recording area of 16 × 4 pixels, for example. The infrared temperature sensor / laser 87 can be a commercially available infrared temperature sensor from Keyence with the type designations FT H50, FT H30, FT H20 or FT H10.
Unabhängig von den konkret beschriebenen Beispielen können die eingesetzten Temperaturmesseinheiten Temperaturen an einer oder mehreren vordefinierten Positionen an oder in einem oder mehreren Maschinenwerkzeugen messen beziehungsweise eine Aufnahme der von den einen oder mehreren Maschinenwerkzeugen ausgesendeten Infrarotstrahlung erstellen. Insbesondere können zwei oder mehrere Infrarot-Matrix Temperatursensoren für die Temperaturmessung an einem einzigen Maschinenwerkzeug eingesetzt werden. Unabhängig von den beschriebenen Beispielen kann die beschriebene Verschleißerkennung auch nur für ein einziges Maschinenwerkzeug eingesetzt werden.Independently of the specifically described examples, the temperature measuring units used can measure temperatures at one or more predefined positions on or in one or more machine tools or record the infrared radiation emitted by the one or more machine tools. In particular, two or more infrared matrix temperature sensors can be used for temperature measurement on a single machine tool. Independently of the examples described, the described wear detection can also be used only for a single machine tool.
Beispiele für die beschriebenen Maschinenwerkzeuge und somit Alternativen zu den beschriebenen Gewindebohrern können beispielsweise Gewindeschneideisen, Gewindeformer, Fräser oder Spiralbohrer sein. Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind auch im Zusammenhang mit diesen beispielhaften Maschinenwerkzeugen einsetzbar.Examples of the machine tools described and thus alternatives to the screw taps described can be, for example, thread cutting dies, thread formers, milling cutters or twist drills. The methods and devices described can also be used in connection with these exemplary machine tools.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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US 9509628 B1 [0057]US 9509628 B1 [0057]
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US 9479450 [0057]US 9479450 [0057]
