DE4020551A1 - Werkzeugueberwachung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugüberwachung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 3.

Die Erfindung der genannten Art wird u. a. zur Kontrolle von Fräs- und Bohrwerkzeugen an vorzugsweise automatisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und zur integralen Messung rotierender Werkstücke eingesetzt und kommt daher zum Beispiel im Bereich der Produktionskon­ trolle und der Maschinenüberwachung zur Anwendung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung zu implementieren, die es u. a. ermöglicht zu überwachen, ob ein Werkzeug in einer Drehspindel sich befindet und/oder ob es richtig und im funktionsgerechten Zustand eingesetzt ist. Die gefundene Lösung soll dabei verschmutzungsunanfällig ausfallen, sowie leicht materi­ alsparend und preiswert herstellbar sein.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in dem Pa­ tentanspruch 1 beschrieben. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen aufgeführt.

Der erfindungsgemäße Lösungsgedanke besteht darin, daß z. B. ein Spindelkopf (mit beispielsweise einem Prüfling) nach Aufnahme eines Werkzeuges in Rotation versetzt wird und in die Antennenkeule eines Millimeterwellen-Radars, auch mmW-Radar genannt, gebracht ist. Das mmW-Radar tastet die spezifisch relevanten Teile des Werkzeuges ab und stellt fest, obdas Werkzeug vorhanden, der Werkzeugtyp richtig und das Werkzeug in Ordnung ist.

Um den Werkzeugtyp und Zustand erkennen zu können, muß das Radar eine entsprechende Auflösungsqualität haben. Diese Auflösung ist gegeben, wenn ein kohärentes mmW-Radar und die dargestellte Signalaufbereitung verwendet werden. Der Radarsensor kann im Dauerstrich-Mode betrieben werden oder zur Eingrenzung seines Wirkbereiches frequenzmoduliert oder gepulst werden. Die Auflösung steigt mit der verwen­ deten Betriebsfrequenz. Für übliche Bohr- und Fräswerk­ zeuge sind Frequenzen zwischen 30 und 100 GHz ausreichend.

Durch die Rotation entsteht ein Überlagerungssignalverlauf der an der Werkzeugoberflächenstruktur reflektierten Strahlungsanteile der nach Betrag und Phase, in einer Aus­ wertelogik logisch ausgewertet wird.

Alle im Arbeitsprozeß verwendeten Werkzeuge werden vor dem Arbeitsablauf eingeeicht, indem sie in die Spindel aufgenommen werden und im definierten Abstand und Winkel vor das Prüfgerät gebracht werden. Im rotierenden Zustand der Spindel werden dann die Ausgangswerte in einen Ar­ beitsspeicher als Sollwert eingelesen und mit der Gesamt­ ablaufsteuerung der NC-Maschine vereinbart.

Im Arbeitsprozeß fährt die Spindel nach Aufnahme des vor­ gesehenen Werkzeuges wieder vor das Prüfgerät und rotiert wie beim Kalibriervorgang in gleicher Position. Durch die Ablaufsteuerung wird nun der Istwert mit dem Sollwert verglichen. Der Rechner prüft die Übereinstimmung im ge­ wünschten Toleranzfeld und gibt als Ausgangsgrößen die oben geleisteten Grundaussagen ab. Aus diesen Ergebnissen kann dann entweder ein Maschinenstop oder eine Korrektur oder eine Verschleißtendenzerfassung erfolgen.

Des weiteren lassen sich Prüflinge in eine rotierende Meßvorrichtung aufnehmen und mit dem Radar vermessen. Da­ bei wird nur eine integrale Messung über alle Konturen vorgenommen, also keine getrennten Einzelabmessungen er­ faßt. Ist ein Werkstück nicht in Übereinstimmung mit einem eingespeicherten Sollwert, so gilt es als Ausschuß.

Mithin ist eine wirkungsvolle, verschmutzungsunanfällige, preiswerte, einfach und materialsparende Anordnung her­ stellbar, welche die Aufgabenstellung in vollem Umfang er­ füllt. Hierbei ist die Meßmethode insbesondere für Massen­ ware geeignet, wobei der Abstand und Winkel zum Meßsensor spezifisch auf den Gegenstand optimiert ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen möglichen Aufbau der erfindungsgemäßen An­ ordnung;

Fig. 2 das Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Prüf­ gerätes.

Die erfindungsgemäße Anordnung nach Fig. 1 und 2 ist wie folgt ausgebildet.

Eine Radarantenne 10 eines Radarsensors 20 ist auf das zu überprüfende Teil 70 ausgerichtet. In Fig. 1 handelt es sich bei dem zu überprüfenden Teil 70 um ein Werkzeug, welches in einer Spindel eingespannt ist. Der Radarsensor 20 ist an eine Auswertelogik 20, mit nicht gezeigtem Steu­ eraus/eingang angeschlossen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Prüfgerätes nach Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Es ist wie folgt ausgebildet. Die Radarantenne 10 ist an den Radarsensor 20 angeschlos­ sen. Dieser Radarsensor 20 ist auf einen Speicher 530 und dieser Speicher 530 auf einen Rechner 540 aufgeschaltet. Der Speicher 530 und der Rechner 540 sind mit einer Ein/Ausgabe-Steuerung 533 verbunden.

Das Prüfgerät nach Fig. 1 und Fig. 2 emittiert Mikrowel­ lenstrahlungen, die von einem zu prüfenden Teil 70, wel­ cher sich in einer der Radarkeulen befindet reflektiert werden. Das zu prüfende Teil 70 reflektiert die Mikrowel­ lenstrahlung. Hierbei treten je nach Zustand und Art des zu prüfenden Teiles 70 ggf. zusätzliche Modulationen der emittierten Mikrowellenstrahlung auf. Diese Informationen, welche sich bei dem Vergleich zwischen reflektierter und emittierter Mikrowelle ergeben, geben Aufschluß über den Zustand und die Art des zu prüfenden Teiles 70. Diese In­ formationen selbst werden in der Auswertelogik 50 ausge­ wertet und zur Anzeige gebracht, bzw. zur Steuerung weite­ rer, nicht gezeigter Geräteeinheiten genutzt.

Mithin stellen sich die bereits oben genannten Vorteile ein.

Claims (5)

1. Verfahren zur Werkzeugüberwachung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - vorzugsweise ein Spindelkopf nach Aufnahme eines Werkzeuges in Rotation versetzt wird und in die Antennenkeule eines Millimeterwellen-Radars ge­ bracht ist;
• - das Millimeterwellenradar die spezifisch relevan­ ten Teile des Werkzeuges abtastet und feststellt, ob das Werkzeug vorhanden, der Werkzeugtyp richtig und das Werkzeug in Ordnung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Werkzeugoberflächenstruktur reflektierten Strahlungsanteile nach Betrag und Phase in einer Auswerte­ logik (50) ausgewertet werden.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Radarantenne (10) eines Radarsensors (20) auf ein zu überprüfendes Teil (70) ausgerichtet ist und daß der Ra­ darsensor (20) an eine Auswertelogik (20), mitvorzugsweise einem Steueraus/eingang angeschlossen ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Radarantenne (10) an den Ra­ darsensor (20) angeschlossen ist und daß dieser Radarsen­ sor (20) auf einen Speicher (530) und dieser Speicher (530) auf einen Rechner (540) aufgeschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (530) und der Rechner (540) mit einer Ein/Ausgabe-Steuerung (533) verbunden sind.