DE102021127805A1 - Grinding machine and method of operating a grinding machine - Google Patents

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Abstract

Eine Schleifmaschine (1) zum spitzenlosen Schleifen umfasst eine Schleifscheibe (2) und eine Regelscheibe (3), wobei zwischen der Schleifscheibe (2) und der Regelscheibe (3) ein Schleifspalt (4) gebildet ist. Ferner existieren eine unterhalb des Schleifspaltes (4) befindliche Werkstückstützanordnung (6) und eine Werkstückdeckschiene (9), wobei eine Mehrzahl an Körperschallaufnehmern (14) über die Länge der Werkstückdeckschiene (9) verteilt und mit einer Anzeigevorrichtung (20) verknüpft ist, welche zur Anzeige von mit den einzelnen Körperschallaufnehmern (14) gewonnenen Informationen in einer Anordnung, welche die Anordnung der Körperschallaufnehmer (14) abbildet, ausgebildet ist. Dies ermöglicht im laufenden Betrieb eine Visualisierung des Schleifspaltes (4) beim spitzenlosen Schleifen.

Figure DE102021127805A1_0000
A grinding machine (1) for centerless grinding comprises a grinding wheel (2) and a regulating wheel (3), a grinding gap (4) being formed between the grinding wheel (2) and the regulating wheel (3). There is also a workpiece support arrangement (6) located below the grinding gap (4) and a workpiece cover rail (9), with a plurality of structure-borne sound sensors (14) distributed over the length of the workpiece cover rail (9) and linked to a display device (20) which is Display of information obtained with the individual structure-borne noise pickups (14) in an arrangement which depicts the arrangement of the structure-borne noise pickups (14). This enables the grinding gap (4) to be visualized during centerless grinding during operation.
Figure DE102021127805A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine zum spitzenlosen Schleifen, bei welcher Werkstücke im Durchlaufverfahren geschliffen werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Schleifmaschine.The invention relates to a grinding machine for centerless grinding, in which workpieces are ground in a through-feed process. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a grinding machine.

Die WO 2018/162002 A1 offenbart eine Beladungseinrichtung für eine Einstechschleifmaschine zum spitzenlosen Außenrundschleifen sowie ein Verfahren zum spitzenlosen Außenrundschleifen. Die Einstechschleifmaschine ist zur Bearbeitung von Rohwerkstücken, welche zwischen einer Schleifscheibe und einer Regelscheibe geführt werden, vorgesehen.The WO 2018/162002 A1 discloses a loading device for a plunge-cut grinding machine for centerless external cylindrical grinding and a method for centerless external cylindrical grinding. The plunge-cut grinding machine is intended for machining raw workpieces, which are guided between a grinding wheel and a regulating wheel.

Eine in der DE 1 402 590 B beschriebene spitzenlose Schleifmaschine umfasst eine Schleifscheibe und eine im entgegengesetzten Sinn umlaufende Regelscheibe, die gegeneinander verschiebbar sind. Ferner umfasst die spitzenlose Schleifmaschine nach der DE 1 402 590 B eine schrittweise drehbare Werkstückträgerscheibe, die die Werkstücke von einer Aufgabestation zur Schleifstelle zwischen Schleif- und Regelscheibe und von dort zu einer Ausgabestation transportiert.one in the DE 1 402 590 B described centerless grinding machine comprises a grinding wheel and a regulating wheel rotating in the opposite direction, which are mutually displaceable. Furthermore, the centerless grinding machine according to the DE 1 402 590 B a step-by-step rotatable workpiece carrier wheel, which transports the workpieces from a loading station to the grinding point between the grinding wheel and the regulating wheel and from there to an output station.

Die DE 860 468 B offenbart eine Einrichtung zum Spitzenlosschleifen zylindrischer Flächen, wobei davon ausgegangen wird, dass sich für das Außenschleifen eine Anordnung bewährt hat, bei welcher das Werkstück während der Schleifbearbeitung durch eine antreibende Regelscheibe und ein Stützlineal geführt wird, welches prinzipiell durch eine Stützrolle ersetzbar ist.The DE 860 468 B discloses a device for centerless grinding of cylindrical surfaces, it being assumed that an arrangement has proven itself for external grinding in which the workpiece is guided during grinding by a driving regulating wheel and a support ruler, which in principle can be replaced by a support roller.

Bearbeitungsvorgänge an verschiedensten Arten von Maschinen können unter anderem durch die Erfassung akustischer Signale überwacht werden. Beispielsweise umfasst eine in der CH 702 248 A1 beschriebene Oberflächenbearbeitungsvorrichtung, welche mit tellerförmigen Schleifwerkzeugen arbeitet, einen Sensor zur Erfassung von Geräuschen. Durch die Geräuscherfassung soll im Fall der CH 702 248 A1 die Position eines Spindelhalters im Moment des Berührens des Werkstücks durch das Schleifwerkzeug festgestellt werden. Dies soll Informationen über die Eintauchtiefe des Schleifwerkzeugs liefern.Machining processes on various types of machines can be monitored, among other things, by recording acoustic signals. For example, one in the CH 702 248 A1 described surface treatment device, which works with disc-shaped grinding tools, a sensor for detecting noise. By the noise detection is in the case of CH 702 248 A1 the position of a spindle holder at the moment the grinding tool touches the workpiece. This is intended to provide information about the immersion depth of the grinding tool.

Weitere Schleifvorrichtungen, welche mit akustischen Sensoren kombiniert sind, sind zum Beispiel in den Dokumenten CN 2928386 Y und CN 105215852 B beschrieben.Other grinding devices combined with acoustic sensors are for example in the documents CN 2928386 Y and CN 105215852B described.

Im Rahmen eines in der DD 263 489 A1 offenbarten Verfahrens zur Werkzeugverschleißerkennung beim Rundschleifen ist die Erfassung von Körperschall in der Nähe einer Spannungsstelle vorgesehen. Die zur Verschleißerkennung eingesetzte Signalverarbeitung bezieht sich insbesondere auf Signale mit Frequenzen unterhalb von 1 kHz. Eine weitere Schleifvorrichtung mit einem Körperschallsensor ist zum Beispiel in der DE 10 2007 063 200 A1 beschrieben.As part of one in the DD 263 489 A1 disclosed method for tool wear detection during cylindrical grinding, the detection of structure-borne noise in the vicinity of a stress point is provided. The signal processing used for wear detection relates in particular to signals with frequencies below 1 kHz. Another grinding device with a structure-borne noise sensor is, for example, in DE 10 2007 063 200 A1 described.

Ein Verfahren zum Überwachen des Verschleißzustandes von Schleifscheiben ist auch in der DE 41 06 053 A1 beschrieben. In diesem Fall werden sowohl beim Schleifen entstehende Geräusche als auch die Leistung eines Antriebsmotors erfasst.A method for monitoring the state of wear of grinding wheels is also in US Pat DE 41 06 053 A1 described. In this case, both the noise generated during grinding and the power of a drive motor are recorded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelte, besonders nutzerfreundliche Methoden der akustischen Überwachung von Schleifvorgängen beim spitzenlosen Außenrundschleifen anzugeben.The invention is based on the object of specifying particularly user-friendly methods of acoustic monitoring of grinding processes during centerless external cylindrical grinding which have been developed further than the prior art mentioned.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zum spitzenlosen Schleifen ausgebildete Schleifmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Schleifmaschine gemäß Anspruch 8. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Betriebsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten auch für die Vorrichtung, das heißt die Spitzenlosschleifmaschine, und umgekehrt.This object is achieved according to the invention by a grinding machine designed for centerless grinding with the features of claim 1. The object is also achieved by a method for operating a grinding machine according to claim 8. The configurations and advantages of the invention explained below in connection with the operating method also apply for the device, i.e. the centerless grinding machine, and vice versa.

Komponenten der Schleifmaschine sind eine Schleifscheibe und eine Regelscheibe, wobei zwischen diesen Scheiben in an sich bekannter Weise ein Schleifspalt gebildet ist. Ferner umfasst die Schleifmaschine eine unterhalb des Schleifspaltes befindliche Werkstückstützanordnung und eine auf den Werkstücken aufliegende Werkstückdeckschiene. Mehrere Körperschallaufnehmer, beispielsweise mindestens sechs Stück, insbesondere acht Stück oder mehr, sind über die Länge der Werkstückdeckschiene verteilt angeordnet und datentechnisch mit einer Anzeigevorrichtung verknüpft, welche zur Anzeige von mit den einzelnen Körperschallaufnehmern gewonnenen Informationen in einer Anordnung, welche die gegebene, lineare Anordnung der Körperschallaufnehmer abbildet, ausgebildet ist.Components of the grinding machine are a grinding wheel and a regulating wheel, with a grinding gap being formed between these wheels in a manner known per se. The grinding machine also includes a workpiece support arrangement located below the grinding gap and a workpiece cover rail resting on the workpieces. Several structure-borne sound sensors, for example at least six, in particular eight or more, are arranged distributed over the length of the workpiece cover rail and linked in terms of data to a display device, which is used to display information obtained with the individual structure-borne sound sensors in an arrangement that corresponds to the given, linear arrangement of the Structure-borne sound sensor depicts, is formed.

Durch die Platzierung der Informationen, welche mittels der Körperschallaufnehmer gewonnen wurden, in einem Muster, welches dem Muster der Anordnung der Körperschallaufnehmer in der Schleifmaschine entspricht, ist eine besonders einfache, intuitive Erfassung der Informationen durch das Bedienpersonal möglich.By placing the information obtained by means of the structure-borne noise pickup in a pattern that corresponds to the pattern of the arrangement of the structure-borne noise pickup in the grinding machine, a particularly simple, intuitive acquisition of the information by the operating personnel is possible.

Allgemein wird beim Betrieb der Schleifmaschine eine Vielzahl an Werkstücken durch einen zwischen einer Schleifscheibe und einer Regelscheibe gebildeten Schleifspalt gefördert, wobei während des Schleifens an mehreren, zusammen eine Reihe bildenden Stellen längs des Schleifspaltes akustische Signale aufgenommen und zu optischen Signalen umgesetzt werden, deren Anordnung die Reihung der genannten Stellen, das heißt Detektionsstellen, wiedergibt. Auf diese Weise findet eine Visualisierung des Schleifspaltes beim spitzenlosen Außendurchmesserschleifen statt.In general, when the grinding machine is in operation, a large number of workpieces are conveyed through a grinding gap formed between a grinding wheel and a regulating wheel During grinding, acoustic signals are recorded at several points along the grinding gap, which together form a row, and converted to optical signals, the arrangement of which reflects the sequence of the points mentioned, ie detection points. In this way, the grinding gap is visualized during centerless outside diameter grinding.

Um die akustische Detektionsvorrichtung, welchen die auch als Hydrophone bezeichneten Körperschallaufnehmer zuzurechnen sind, einzustellen, können vor der Bearbeitung serienmäßig herzustellender Teile zunächst Referenzteile möglichst genau bekannter Zusammensetzung und Geometrie bearbeitet werden, wobei bei dieser Referenzbearbeitung Schwingungssignale generiert werden, die an den zusammen eine Reihe bildenden Detektionsstellen aufgenommen, als Referenzsignale erfasst und zumindest indirekt, insbesondere in digitalisierter Form, gespeichert werden.In order to adjust the acoustic detection device, to which the structure-borne sound sensors, also known as hydrophones, can be assigned, reference parts with a composition and geometry that is known as precisely as possible can first be processed before the processing of parts that are to be mass-produced Recorded detection points, recorded as reference signals and stored at least indirectly, in particular in digitized form.

Nach dem Abschluss der Referenzbearbeitung kann mit der Bearbeitung serienmäßig herzustellender Teile begonnen werden, wobei die Geometrie der im bestimmungsgemäßen Betrieb zu bearbeitenden Werkstücken, das heißt Serienteile, zumindest näherungsweise der Geometrie der Referenzteile entsprechen sollte. Bereits im Zuge des Schleifens der Referenzteile wurden aufgenommene akustische Signale einer Fourier-Transformation unterzogen, womit Soll-Frequenzen gewonnen wurden. In entsprechender Weise werden auch bei der Produktion der Serienteile die aufgenommenen akustischen Signale einer Fourier-Transformation unterzogen, wobei sich in diesem Fall Ist-Frequenzen als Ergebnis ermitteln lassen. Der Vergleich der Ist-Frequenzen mit den Soll-Frequenzen ist schließlich graphisch in Form einer Anzeigematrix darstellbar. Hierin zeigt die horizontale Achse die Reihung der Körperschallaufnehmer längs der Werkstückdeckschiene an, während auf der vertikalen Achse Abweichungen zwischen Soll-Frequenzen und Ist-Frequenzen für die einzelnen Körperschallaufnehmer angezeigt werden.After completion of the reference processing, the processing of serially produced parts can begin, with the geometry of the workpieces to be processed in normal operation, ie serial parts, should at least approximately correspond to the geometry of the reference parts. Already in the course of grinding the reference parts, recorded acoustic signals were subjected to a Fourier transformation, with which target frequencies were obtained. In a corresponding manner, the acoustic signals recorded are also subjected to a Fourier transformation during the production of the series parts, with actual frequencies being able to be determined as a result in this case. Finally, the comparison of the actual frequencies with the target frequencies can be displayed graphically in the form of a display matrix. Here, the horizontal axis shows the sequence of structure-borne sound sensors along the workpiece cover rail, while deviations between target frequencies and actual frequencies for the individual structure-borne sound sensors are displayed on the vertical axis.

Die Körperschallaufnehmer können unmittelbar an der Werkstückdeckschiene angebracht sein. Hierbei sind beispielsweise fünf oder mehr Körperschallaufnehmer in einer einzigen Reihe angeordnet. Statt einer Anzahl an Körperschallaufnehmern kann auch eine sonstige Methode zur Erfassung von Schwingungssignalen, beispielsweise eine Laser-gestützte Methode, angewandt werden. Unabhängig von der genauen Anordnung und Art der Körperschallaufnehmer ist eine zur Frequenzbestimmung vorgesehene, das heißt eine Fourier-Transformation durchführende, Signalverarbeitungseinheit an die Sensorik anschließbar, wobei jedem Körperschallaufnehmer eine gesonderte Signalverarbeitungseinheit zugeordnet sein kann. Ebenso kann eine gemeinsame Signalverarbeitungseinheit für sämtliche Körperschallaufnehmer oder eine sonstige Schwingungs-Sensorik vorgesehen sein.The structure-borne noise sensors can be attached directly to the workpiece cover rail. In this case, for example, five or more structure-borne noise pickups are arranged in a single row. Instead of a number of structure-borne noise pickups, another method for detecting vibration signals, for example a laser-assisted method, can also be used. Regardless of the exact arrangement and type of structure-borne noise pickup, a signal processing unit provided for frequency determination, ie performing a Fourier transformation, can be connected to the sensor system, with each structure-borne noise pickup being assigned a separate signal processing unit. A common signal processing unit can also be provided for all structure-borne noise sensors or other vibration sensors.

Zur Durchführung von Vergleichen zwischen den im bestimmungsgemäßen Betrieb ermittelten Ist-Frequenzen einerseits und den vorab ermittelten Soll-Frequenzen andererseits ist eine Datenverarbeitungseinheit geeignet, welche entweder als gesonderte Einheit oder als integraler Bestandteil der Signalverarbeitungseinheit realisiert sein kann.A data processing unit, which can be implemented either as a separate unit or as an integral part of the signal processing unit, is suitable for carrying out comparisons between the actual frequencies determined during normal operation on the one hand and the target frequencies determined in advance on the other.

Die auszugebenden, mittels der Datenverarbeitungseinheit gewonnenen Informationen sind auf einer Anzeigeeinheit darstellbar, welche beispielsweise eine Mehrzahl an Anzeigespalten aufweist, die jeweils einem Körperschallaufnehmer zugeordnet sind. In jeder Anzeigespalte signalisiert beispielsweise ein mittiger Anzeigepunkt eine vollständige Übereinstimmung zwischen Soll-Frequenz und Ist-Frequenz. Bei Überschreitung der Soll-Frequenz wandert die Anzeige nach oben, bei Unterschreitung nach unten. Hierbei wird lediglich diejenige Frequenz betrachtet, bei welcher das Körperschallsignal am stärksten ist. In verfeinerter Ausführung sind auch komplexere Soll- und Ist-Signale vergleichbar. Hierbei liegt jedes Signal in Form einer Signal-Musters vor, wobei Soll- und Ist-Muster insbesondere mit Mitteln der künstlichen Intelligenz vergleichbar sind. Auch in einem komplexeren Fall der Signalauswertung kann der Grad der Abweichung zwischen einem Soll-Signal und einem Ist-Signal auf übersichtliche Weise graphisch dargestellt werden.The information to be output, obtained by means of the data processing unit, can be displayed on a display unit which, for example, has a plurality of display columns, each of which is assigned to a structure-borne noise pickup. In each display column, for example, a central display dot signals complete agreement between the target frequency and the actual frequency. If the target frequency is exceeded, the display moves up, if it falls below it moves down. Only the frequency at which the structure-borne noise signal is strongest is considered here. In a more refined version, more complex setpoint and actual signals can also be compared. In this case, each signal is in the form of a signal pattern, with the target and actual patterns being comparable, in particular using means of artificial intelligence. Even in a more complex case of signal evaluation, the degree of deviation between a target signal and an actual signal can be graphically displayed in a clear manner.

Zu Kalibrierungszwecken kann jedem einzelnen Körperschallaufnehmer ein gesondertes Einstellelement zugeordnet sein. Die Einstellelemente sind zur Festlegung der Anzeigepositionen der Sollfrequenzen vorgesehen und können in jeweils in Verlängerung der zugehörigen Anzeigespalte befinden. Insgesamt sind die Einstellelemente in einer Reihung angeordnet, die die in der Schleifmaschine gegebene Reihung der Körperschallaufnehmer abbildet.A separate adjustment element can be assigned to each individual structure-borne noise pickup for calibration purposes. The setting elements are provided for determining the display positions of the setpoint frequencies and can each be located in an extension of the associated display column. Overall, the adjustment elements are arranged in a row that reflects the row of structure-borne noise sensors in the grinding machine.

Die Zuordnung der Einstellelemente, beispielsweise in Form von Drehknöpfen oder Bedienfeldern einer berührungsempfindlichen Oberfläche, zu den einzelnen Körperschallaufnehmern ist durch die Anordnung eines jeden Einstellelementes direkt unterhalb oder oberhalb einer Anzeigespalte, welche einen Körperschallaufnehmer repräsentiert, selbsterklärend.The assignment of the setting elements, for example in the form of rotary knobs or control panels of a touch-sensitive surface, to the individual structure-borne sound sensors is self-explanatory due to the arrangement of each setting element directly below or above a display column which represents a structure-borne sound sensor.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, teilweise grob schematisiert:

  • 1 eine Schleifmaschine zum spitzenlosen Schleifen in vereinfachter Darstellung,
  • 2 Komponenten der Schleifmaschine in stirnseitiger Ansicht,
  • 3 ein mit einem Sensor der Schleifmaschine aufgenommenes, idealisiertes Körperschallsignal,
  • 4 die Fourier-Transformierte des Signals nach 3,
  • 5 das Frequenzspektrum eines realistischeren Signals, welches durch einen akustischen Sensor der Schleifmaschine aufgenommen wurde,
  • 6 einen Vergleich zwischen einer Soll-Frequenz und an verschiedenen Stellen der Schleifmaschine gemessenen Ist-Frequenzen.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Shown here, partially roughly schematized:
  • 1 a grinding machine for centerless grinding in a simplified representation,
  • 2 Components of the grinding machine in front view,
  • 3 an idealized structure-borne sound signal recorded with a sensor on the grinding machine,
  • 4 the Fourier transform of the signal 3 ,
  • 5 the frequency spectrum of a more realistic signal recorded by an acoustic sensor of the grinder,
  • 6 a comparison between a target frequency and actual frequencies measured at different points of the grinding machine.

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Schleifmaschine umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption eine Schleifscheibe 2 und eine Regelscheibe 3, zwischen welchen ein Schleifspalt 4 gebildet ist. Werkstücke 5 werden im spitzenlosen Durchlaufverfahren geschliffen und befinden sich während des Schleifens auf einer insgesamt mit 6 bezeichneten Werkstückstützanordnung. Die Werkstückstützanordnung umfasst eine höhenverstellbare Auflageschiene 7 und schwenkbare Führungsbacken 8. Der Höhenverstellmechanismus der Auflageschiene 7 ist mit 13, der Schwenkmechanismus der Führungsbacken 8 mit 11 bezeichnet. Ferner existiert eine Werkstückdeckschiene 9, welche auf den Werkstücken 5 aufliegt.A grinding machine identified overall by the reference numeral 1 comprises, in a basic concept known per se, a grinding wheel 2 and a regulating wheel 3, between which a grinding gap 4 is formed. Workpieces 5 are ground in the centerless through-feed method and are located on a workpiece support arrangement, generally designated 6, during grinding. The workpiece support arrangement comprises a height-adjustable support rail 7 and pivotable guide jaws 8. The height-adjustment mechanism of the support rail 7 is denoted by 13, and the pivoting mechanism of the guide jaws 8 is denoted by 11. There is also a workpiece cover rail 9 which rests on the workpieces 5 .

Der Schleifmaschine 1 ist weiter eine Auswertevorrichtung 10 zuzurechnen, die zur Überwachung des Schleifvorgangs per Körperschallmessung ausgebildet ist. Die Auswertevorrichtung 10 arbeitet mit mehreren Körperschallaufnehmern 14, im skizzierten Fall acht Stück, welche sich an der Werkstückdeckschiene 9 befinden. Durch die Körperschallaufnehmer 14 sind acht Detektionsstellen 15 gebildet, die gleichmäßig über die Länge der Werkstückdeckschiene 9 verteilt sind. Insgesamt ist damit eine Reihe 16 an Detektionsstellen 15 gebildet, welche sich in Längsrichtung der Schleifmaschine 1, das heißt in Förderrichtung der Werkstücke 5 und damit in Axialrichtung der Rotationsachsen von Schleifscheibe 2 und Regelscheibe 3, erstreckt.The grinding machine 1 also includes an evaluation device 10 which is designed to monitor the grinding process by measuring structure-borne noise. The evaluation device 10 works with several structure-borne noise pickups 14 , eight in the case outlined, which are located on the workpiece cover rail 9 . Eight detection points 15 are formed by structure-borne sound sensors 14 and are distributed evenly over the length of workpiece cover rail 9 . Overall, a row 16 of detection points 15 is thus formed, which extends in the longitudinal direction of the grinding machine 1, ie in the conveying direction of the workpieces 5 and thus in the axial direction of the axes of rotation of the grinding wheel 2 and the regulating wheel 3.

Zusätzlich zu den Körperschallaufnehmern 14 umfasst die Auswertevorrichtung 10 Signalverarbeitungseinheiten 17, wobei Leitungen von den Körperschallaufnehmern 14 zu den Signalverarbeitungseinheiten 17 ebenso wie weitere Leitungen innerhalb der Auswertevorrichtung 10 mit 18 bezeichnet sind. Im skizzierten Ausführungsbeispiel ist jedem Körperschallaufnehmer 14 eine gesonderte Signalverarbeitungseinheit 17 zugeordnet, wobei sämtliche Signalverarbeitungseinheiten 17 an eine Datenverarbeitungseinheit 19 angeschlossen sind. Möglich sind auch drahtlose Signalübermittlungen innerhalb der Auswertevorrichtung 10, insbesondere die drahtlose Übermittlung digitalisierter Signale. Im vorliegenden Fall werden mittels der Signalverarbeitungseinheiten 17 die von den Körperschallaufnehmern 14 aufgenommenen Körperschallsignale KS digitalisiert. In 3 ist ein idealisiertes Körperschallsignal KSi in Form einer Sinuskurve zu sehen. Allgemein werden die Körperschallsignale mit KS bezeichnet. Die Amplitude der Körperschallsignale KS, KSi ist mit A bezeichnet.In addition to the structure-borne noise pickups 14, the evaluation device 10 includes signal processing units 17, lines from the structure-borne noise pickups 14 to the signal processing units 17 as well as other lines within the evaluation device 10 being labeled 18. In the exemplary embodiment outlined, each structure-borne noise pickup 14 is assigned a separate signal processing unit 17 , with all signal processing units 17 being connected to a data processing unit 19 . Wireless signal transmissions within the evaluation device 10 are also possible, in particular the wireless transmission of digitized signals. In the present case, the structure-borne noise signals KS recorded by the structure-borne noise pickups 14 are digitized by means of the signal processing units 17 . In 3 an idealized structure-borne noise signal KSi can be seen in the form of a sine curve. In general, the structure-borne sound signals are denoted by KS. The amplitude of structure-borne sound signals KS, KSi is denoted by A.

Die Datenverarbeitungseinheit 19 generiert aus den Körperschallsignalen KS, welche von den einzelnen Körperschallaufnehmern 14 geliefert werden, mittels Fourier-Transformation ein Frequenzspektrum der entsprechenden Signale. In 4 ist das Fourier-transformierte Körperschallsignal KSFi zu sehen, welches sich auf die Signalform nach 3 bezieht.The data processing unit 19 generates a frequency spectrum of the corresponding signals from the structure-borne noise signals KS, which are supplied by the individual structure-borne noise pickups 14, by means of Fourier transformation. In 4 the Fourier-transformed structure-borne noise signal KSFi can be seen, which is based on the signal form 3 relates.

Realistischerweise enthält jedes Körperschallsignal KS Signalkomponenten bei verschiedenen Frequenzen. Ein denkbares, im Vergleich zum idealisierten Szenario nach den 3 und 4 realistischeres Körperschallsignal KSFr ist in 5 skizziert. Optional wird das Körperschallsignal KSFr in der Datenverarbeitungseinheit 19 einer Filterung, insbesondere einer Tiefpass-Filterung, unterzogen. Für die weitere Datenverarbeitung wird den Körperschallsignalen KSFr, welche an den insgesamt acht Detektionsstellen 15 aufgenommen wurden, jeweils eine Frequenz F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 zugeordnet. Hierbei steht F1 für die Frequenz an der ersten Detektionsstelle 15, F2 für die Frequenz an der nächsten, benachbarten Detektionsstelle 15, und so weiter. Die verschiedenen Frequenzen F1, F2, ... F8 können beim Betrieb der Schleifmaschine 1 signifikant voneinander abweichen.Realistically, each structure-borne sound signal KS contains signal components at different frequencies. A conceivable, compared to the idealized scenario according to the 3 and 4 more realistic structure-borne noise signal KSFr is in 5 sketched. The structure-borne noise signal KSFr is optionally subjected to filtering, in particular low-pass filtering, in the data processing unit 19 . A frequency F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 is assigned to the structure-borne noise signals KSFr, which were recorded at the total of eight detection points 15, for further data processing. Here, F1 stands for the frequency at the first detection point 15, F2 for the frequency at the next, neighboring detection point 15, and so on. The various frequencies F1, F2, . . . F8 can differ significantly from one another when the grinding machine 1 is in operation.

Um die Auswertevorrichtung 10 zu kalibrieren, wird die Schleifmaschine 1 zunächst testweise mit geometrischen nahezu idealen Werkstücken 5 in Gang gesetzt. Beim Kalibrierbetrieb wird eine Soll-Frequenz FS ermittelt, welche in 6 gestrichelt einzeichnet ist. Die Soll-Frequenz FS liegt innerhalb eines Frequenzbereiches FB, welcher nicht notwendigerweise für sämtliche Detektionsstellen 15 identisch ist. Nach Abschluss des Kalibrierbetriebs wird die Schleifmaschine 1 mit serienmäßig zu bearbeitenden, das heißt rotationssymmetrischen, an ihrem Außendurchmesser zu schleifenden, Werkstücken 5 betrieben. Die hierbei ermittelten Ist-Frequenzen F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 werden mit der Sollfrequenz FS verglichen, wie in 6 visualisiert ist, wobei es SQ für die Signalqualität steht und im einfachsten Fall lediglich die Werte Null und Eins annehmen kann.In order to calibrate the evaluation device 10, the grinding machine 1 is first started as a test with workpieces 5 that are almost ideal in terms of geometry. During calibration operation, a target frequency FS is determined, which 6 is drawn in dashed. The target frequency FS lies within a frequency range FB which is not necessarily identical for all detection points 15 . After completion of the calibration operation, the grinding machine 1 is operated with workpieces 5 to be machined in series, ie, workpieces 5 to be ground on their outer diameter that are rotationally symmetrical. The actual frequencies F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8 determined in this way are compared with the target frequency FS, as in 6 is visualized, where SQ stands for the signal quality and, in the simplest case, can only assume the values zero and one.

Das Ergebnis des mittels der Datenverarbeitungseinheit 19 vorgenommenen Vergleiches wird auf einer Anzeigeeinheit 20 dargestellt, die typischerweise an der Schleifmaschine 1 oder in deren Nähe platziert ist. Auf der Anzeigeeinheit 20 sind im vorliegenden Fall acht Anzeigespalten 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 erkennbar, welche die Positionen der einzelnen Detektionsstellen 15 repräsentieren. In jeder Anzeigespalte 21, 22, ... 28 wird die Einhaltung, Überschreitung oder Unterschreitung der Soll-Frequenz FS an der zugeordneten Detektionsstelle 15 angezeigt. Anzeigefelder 22, welche eine insgesamt durch die Spalten 21, 22, ... 28 gebildete Anzeigematrix 33 in Form einer horizontalen Linie, die als Nulllinie interpretierbar ist, durchziehen, zeigen die Einhaltung des zulässigen Frequenzbereichs FB an. Wird dagegen eine Frequenz F1, F2, ... F8 gemessen, welche höher als die zugeordnete Soll-Frequenz FS ist, so stehen für die grafische Darstellung Anzeigefelder 30 zur Verfügung, welche sich oberhalb der Anzeigefelder 29 befinden. Im umgekehrten Fall, das heißt bei Unterschreitung der Soll-Frequenz FS, wird ein grafisches Signal auf einem der Anzeigefelder 31 ausgegeben, welches sich unterhalb der Anzeigefelder 29 befinden.The result of the comparison made by means of the data processing unit 19 is displayed on a display unit 20, which is typically placed on the grinding machine 1 or in its vicinity. In the present case, eight display columns 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, which represent the positions of the individual detection points 15, can be seen on the display unit 20. In each display column 21, 22, . Display fields 22, which run through a display matrix 33 formed by columns 21, 22, . If, on the other hand, a frequency F1, F2, . In the opposite case, that is, when the target frequency FS is not reached, a graphic signal is output on one of the display fields 31, which is located below the display fields 29.

Die Soll-Frequenzen FS brauchen bei Inbetriebnahme der Auswertevorrichtung 10 nicht bekannt zu sein. Ausreichend ist vielmehr die Information, dass bei der Bearbeitung von als Referenzteilen verwendeten Werkstücken 5 mit der intakten Schleifmaschine 1 unverfälschte Körperschallsignale KS emittiert werden. Die Frequenzen dieser unverfälschten Körperschallsignale stellen die Soll-Frequenzen FS dar und werden mit Hilfe von Einstellelementen 32, die sich unterhalb der Spalten 21 bis 28 befinden, auf die Höhe der Anzeigefelder 29, das heißt auf mittige Höhe, eingestellt.The target frequencies FS do not need to be known when the evaluation device 10 is put into operation. Rather, the information is sufficient that uncorrupted structure-borne sound signals KS are emitted when processing workpieces 5 used as reference parts with the intact grinding machine 1 . The frequencies of these unadulterated structure-borne noise signals represent the target frequencies FS and are set to the height of the display fields 29, ie to the central height, with the aid of setting elements 32, which are located below columns 21 to 28.

Verlassen Körperschallsignale KSFr im Serienbetrieb die Anzeigefelder 29, so ist dies sofort dahingehend interpretierbar, dass eine Abweichung vom vorgesehenen Betrieb vorliegt. Gründe für eine solche Abweichung können beispielsweise in der Beschaffenheit der Schleifscheibe 2 und/oder der Werkstücke 5 liegen. In jedem Fall wird durch die Auswertevorrichtung 10 nicht nur das Auftreten einer Abweichung vom bestimmungsgemäßen Betrieb signalisiert, sondern auch die örtliche Lage der detektierten Störung signalisiert, indem die Reihung der Anzeigespalten 21, 22, ... 28 der Reihung der Körperschallaufnehmer 14 entspricht. In vereinfachter Weise visualisiert die Anzeigematrix 33 im laufenden Betrieb den Schleifspalt 14, welcher beim spitzenlosen Außenrundschleifen mit der Schleifmaschine 1 gegeben ist. Hierbei kann nicht nur die Nullpunktlage der angezeigten Kurve, welche im Idealfall ausschließlich durch die Anzeigefelder 29 verläuft und die Soll-Form des Schleifspaltes 14 anzeigt, kalibriert, sondern optional auch die Empfindlichkeit der Anzeige eingestellt werden.If structure-borne noise signals KSFr leave the display fields 29 in series operation, this can be interpreted immediately to the effect that there is a deviation from the intended operation. Reasons for such a deviation can lie in the nature of the grinding wheel 2 and/or the workpieces 5, for example. In any case, the evaluation device 10 not only signals the occurrence of a deviation from normal operation, but also the local position of the detected fault, in that the sequence of the display columns 21, 22, . . . 28 corresponds to the sequence of the structure-borne noise sensors 14. In a simplified manner, the display matrix 33 visualizes the grinding gap 14 during operation, which is the case when the grinding machine 1 is used for centerless external cylindrical grinding. Not only can the zero point position of the displayed curve, which ideally runs exclusively through the display fields 29 and shows the target shape of the grinding gap 14, be calibrated, but also the sensitivity of the display can be optionally adjusted.

BezugszeichenlisteReference List

11
Schleifmaschinegrinding machine
22
Schleifscheibegrinding wheel
33
Regelscheibecontrol wheel
44
Schleifspaltgrinding gap
55
Werkstückworkpiece
66
Werkstückstützanordnungworkpiece support assembly
77
Auflageschienesupport rail
88th
Führungsbackeguide jaw
99
Werkstückdeckschieneworkpiece cover rail
1010
Auswertevorrichtungevaluation device
1111
Schwenkmechanismusswivel mechanism
1212
Sensoranordnungsensor arrangement
1313
Höhenverstellmechanismusheight adjustment mechanism
1414
Körperschallaufnehmerstructure-borne sound sensor
1515
Detektionsstellendetection sites
1616
Reihe an Detektionsstellenset of detection sites
1717
Signalverarbeitungseinheitsignal processing unit
1818
LeitungManagement
1919
Datenverarbeitungseinheitdata processing unit
2020
Anzeigevorrichtungdisplay device
2121
erste Anzeigespaltefirst display column
2222
zweite Anzeigespaltesecond display column
2323
dritte Anzeigespaltethird display column
2424
vierte Anzeigespaltefourth display column
2525
fünfte Anzeigespaltefifth display column
2626
sechste Anzeigespaltesixth display column
2727
siebte Anzeigespalteseventh display column
2828
achte Anzeigespalteeighth display column
2929
Anzeigefelder: Übereinstimmung mit Soll-SignalDisplay fields: Agreement with target signal
3030
Anzeigefelder: Abweichung vom Soll-Signal nach obenDisplay fields: Deviation from target signal upwards
3131
Anzeigefelder: Abweichung vom Soll-Signal nach untenDisplay fields: Deviation from target signal downwards
3232
Einstellelementadjustment element
3333
Anzeigematrix display matrix
AA
Amplitudeamplitude
ff
Frequenzfrequency
F1 ... F8F1...F8
Ist-Frequenz, gemessenActual frequency, measured
FBFB
Frequenzbereichfrequency range
FSFS
Soll-Frequenztarget frequency
KSKS
Körperschallsignalstructure-borne noise signal
KSiKSi
Körperschallsignal, idealisiertStructure-borne sound signal, idealized
KSFKSF
Körperschallsignal (Frequenzdomäne)structure-borne noise signal (frequency domain)
KSFiKSFi
Körperschallsignal, idealisiert (Frequenzdomäne)Structure-borne noise signal, idealized (frequency domain)
KSFrKSFr
Körperschallsignal, real (Frequenzdomäne)Structure-borne noise signal, real (frequency domain)
SFSF
Signalstärkesignal strength
SQSQ
Signalqualität (binär)Signal quality (binary)
tt
ZeitTime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims (10)

Schleifmaschine (1) zum spitzenlosen Schleifen, mit einer Schleifscheibe (2) und einer Regelscheibe (3), wobei zwischen der Schleifscheibe (2) und der Regelscheibe (3) ein Schleifspalt (4) gebildet ist, sowie mit einer unterhalb des Schleifspaltes (4) befindlichen Werkstückstützanordnung (6) und einer Werkstückdeckschiene (9), wobei eine Mehrzahl an Körperschallaufnehmern (14) über die Länge der Werkstückdeckschiene (9) verteilt und mit einer Anzeigevorrichtung (20) verknüpft ist, welche zur Anzeige von mit den einzelnen Körperschallaufnehmern (14) gewonnenen Informationen in einer Anordnung, welche die Anordnung der Körperschallaufnehmer (14) abbildet, ausgebildet ist.Grinding machine (1) for centerless grinding, with a grinding wheel (2) and a regulating wheel (3), with a grinding gap (4) being formed between the grinding wheel (2) and the regulating wheel (3), and with a grinding gap (4 ) located workpiece support arrangement (6) and a workpiece cover rail (9), wherein a plurality of structure-borne sound sensors (14) are distributed over the length of the workpiece cover rail (9) and linked to a display device (20) which is used to display the individual structure-borne sound sensors (14 ) information obtained is formed in an arrangement which depicts the arrangement of the structure-borne noise pickup (14). Schleifmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperschallaufnehmer (14) an der Werkstückdeckschiene (9) angebracht sind.grinding machine (1) after claim 1 , characterized in that the structure-borne noise sensors (14) are attached to the workpiece cover rail (9). Schleifmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens sechs Körperschallaufnehmer (14) in einer Reihe angeordnet sind.grinding machine (1) after claim 1 or 2 , characterized in that at least six structure-borne sound sensors (14) are arranged in a row. Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperschallaufnehmer (14) an mindestens eine zur Frequenzbestimmung vorgesehene Signalverarbeitungseinheit (17) angeschlossen sind.Grinding machine (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the structure-borne sound sensors (14) are connected to at least one signal processing unit (17) provided for frequency determination. Schleifmaschine (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Datenverarbeitungseinheit (19), welche zur Durchführung von Vergleichen zwischen Frequenzen, welche mittels der Körperschallaufnehmer (14) und der Signalverarbeitungseinheit (17) ermittelt wurden, einerseits und Soll-Frequenzen andererseits eingerichtet ist.grinding machine (1) after claim 4 , characterized by a data processing unit (19) which is set up to carry out comparisons between frequencies, which were determined by means of the structure-borne sound pickup (14) and the signal processing unit (17), on the one hand and target frequencies on the other hand. Schleifmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Datenverarbeitungseinheit (19) angeschlossene Anzeigeeinheit (20) zur graphischen Anzeige von Unter- und Überschreitungen der Soll-Frequenzen in einzelnen Anzeigespalten (21, 22, ... 28) vorgesehen ist, wobei jede Anzeigespalte (21, 22, ... 28) einem der Körperschallaufnehmer (14) zugeordnet ist.grinding machine (1) after claim 5 , characterized in that the display unit (20) connected to the data processing unit (19) is provided for the graphic display of falling below and exceeding the target frequencies in individual display columns (21, 22, ... 28), each display column (21 , 22, ... 28) is assigned to one of the structure-borne noise sensors (14). Schleifmaschine (1) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch jedem einzelnen Körperschallaufnehmer (14) zugeordnete, zur Einstellung der Anzeigepositionen der Soll-Frequenzen vorgesehene, sich in jeweils in Verlängerung der zugehörigen Anzeigespalte (21, 22, ... 28) befindliche Einstellelemente (32), welche in einer Reihung angeordnet sind, die die Reihung der Körperschallaufnehmer (14) abbildet.grinding machine (1) after claim 6 , characterized by setting elements (32) assigned to each individual structure-borne noise pickup (14) and provided for setting the display positions of the desired frequencies, located in extensions of the associated display columns (21, 22, ... 28) and arranged in a row are, which depicts the sequence of the structure-borne noise pickup (14). Verfahren zum Betrieb einer Schleifmaschine (1), wobei eine Vielzahl an Werkstücken (5) durch einen zwischen einer Schleifscheibe (2) und einer Regelscheibe (3) gebildeten Schleifspalt (4) gefördert werden, wobei während des Schleifens an mehreren, zusammen eine Reihe bildenden Stellen (15) längs des Schleifspaltes (4) akustische Signale aufgenommen und zu optischen Signalen umgesetzt werden, deren Anordnung die Reihung der genannten Stellen (15) wiedergibt.Method for operating a grinding machine (1), in which a large number of workpieces (5) are conveyed through a grinding gap (4) formed between a grinding wheel (2) and a regulating wheel (3), with several workpieces forming a row during the grinding Points (15) along the grinding gap (4) are recorded acoustic signals and converted to optical signals, the arrangement of which reflects the sequence of said points (15). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor Aufnahme der bestimmungsgemäßen Schleifbearbeitung Referenzteile im Schleifspalt (4) bearbeitet werden, wobei während der Bearbeitung der Referenzteile Schwingungssignale, die an den zusammen eine Reihe bildenden Stellen (15) aufgenommen werden, als Referenzsignale erfasst und zumindest indirekt gespeichert werden.procedure after claim 8 , characterized in that before starting the intended grinding process, reference parts are processed in the grinding gap (4), with vibration signals during the processing of the reference parts, which are recorded at the points (15) that together form a row, being recorded as reference signals and stored at least indirectly. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach den Referenzteilen Werkstücke (5) bearbeitet werden, deren Geometrie zumindest näherungsweise der Geometrie der Referenzteile entspricht, wobei während des Schleifens der Werkstücke (5) akustische Signale einer Fourier-Transformation unterzogen werden und das in Form von Ist-Frequenzen ausgegebene Ergebnis dieser Fourier-Transformation mit aus den Referenzsignalen ebenfalls per Fourier-Transformation ermittelten Soll-Frequenzen verglichen und graphisch als Anzeigematrix (33) dargestellt wird.procedure after claim 9 , characterized in that after the reference parts, workpieces (5) are machined, the geometry of which corresponds at least approximately to the geometry of the reference parts, with acoustic signals being subjected to a Fourier transformation during the grinding of the workpieces (5) and in the form of actual frequencies the output result of this Fourier transformation is compared with target frequencies also determined from the reference signals by Fourier transformation and is graphically represented as a display matrix (33).
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