DE4109917A1 - Werkzeuganomalitaets-erfassungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von Anomalitäten von Bearbeitungswerkzeugen bei einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken mittels einer Mehrzahl von Bearbeitungswerkzeugen.

Bei einer Werkzeugmaschine, die mit einer Mehrzahl von Bearbeitungswerkzeugen ausgerüstet ist, beispielsweise Bearbeitungszentrum oder einer numerisch gesteuerten Drehmaschine, werden Werkzeuge entsprechend einem vorbestimmten Bear­ beitungsprogramm ausgewählt, um Bearbeitungsvorgänge entsprechend den Bearbeitungsbedingungen durchzuführen, die in dem Bearbeitungsprogramm voreingestellt sind.

Bei einem solchen Bearbeitungsvorgang erzeugen unterschiedliche Werkzeuge unter­ schiedliche Bearbeitungslasten aufgrund von Unterschieden hinsichtlich der Form des zu bearbeitenden Werkstückes und der Bearbeitungsbedingungen. Selbst bei einem einzigen Werkzeug ändert sich, falls das Werkzeug zum Bearbeiten an der einer Mehrzahl von Stellen eingesetzt wird, die Bearbeitungslast jedesmal, wenn sich die Bearbeitungsform und die Bearbeitungsbedingungen für jede Bearbeitungsstufe ändern.

Bei einer Werkzeugmaschine dieser Art ist ein Verfahren zum Beurteilen von Anomalitäten des Werkzeuges anhand der Bearbeitungslast bekannt, bei dem von vorneherein ein Schwellwert für jedes Bearbeitungswerkzeug eingestellt wird und bei dem bei jedem Werkzeugwechsel ein dem neu gewählten Werkzeug entsprechender Schwellwert aufgrund eines Werkzeugnummernsignals ausgewählt wird. Eine Beurteilung hinsichtlich einer Anomalität des Werkzeuges erfolgt, indem die Bearbeitungslast mit dem Schwellenwert verglichen wird. Bei diesem konventionellen Verfahren muß, weil für jedes Werkzeug nur ein einziger Schwellwert eingestellt wird, zur Anwendung dieses Schwellwertes bei mehreren Bearbeitungsstufen der Schwellwert auf die maximale Bearbeitungslast einjustiert werden, die in allen diesen Stufen auftritt. Dies macht es jedoch unmöglich, den Schwellwert bei einer mit einer geringen Last verbundenen Bearbeitungsstufe zur Beurteilung heranzuziehen. Das Werkzeug kann infolgedessen nicht ausreichend überwacht werden.

Wenn sich die Bearbeitungsbedingungen bei einer Änderung der Bearbeitungsform oder der Drehzahl des Werkzeugs ändern, während der Schwellwert und die Bearbeitungslast überwacht werden, ist es dabei auch unmöglich, den Schwellwert auf einen Wert zu verstellen, welcher der Änderung der Bearbeitungslast genau entspricht, die auf die vorstehend genannte Änderung zurückzuführen ist. Eine sichere Beurteilung von Anomalitäten ist unter diesen Bedingungen unmöglich.

Wenn beispielsweise entsprechend Fig. 3 beim Bearbeiten eines Werkstücks 21 an einer Mehrzahl von Stellen mit einem einzigen Bearbeitungswerkzeug 20 die Form des Werkstücks 21 ungleichförmig ist, beispielsweise aufgrund einer sich verjüngenden Außenfläche 27, ändert sich die Bearbeitungslast, so daß auch der Schwellwert geändert werden muß. Weil aber bei dem konventionellen Verfahren für sämtliche Bearbeitungsstellen ein einziger Schwellwert eingestellt ist, war keine zweckentsprechende Anomalitätsbeurteilung möglich.

Bei praktischen Bearbeitungsvorgängen treten häufig scheinbare Werkzeuganomalitäten dadurch auf, daß die Bearbeitungslast zyklisch oder nichtzyklisch fluktuiert, während sich die Lastamplitude selbst nicht sehr viel ändert, oder es können kurzzeitige Störsignale in der Bearbeitungsenergie auftreten, die auf Späne oder dergleichen zurückzuführen sind. In einem solchen Fall ist es mittels des konventionellen Verfahrens, bei welchem die Bearbeitungslast mit einem festen Schwellwert verglichen wird, ausgeschlossen, Werkzeuganomalitäten zuverlässig zu erfassen.

Bei der Beurteilung von Werkzeuganomalitäten und Störsignalen muß nämlich sichergestellt werden, das Fluktuationen, die für die Bearbeitungslast eigentümlich sind, ermittelt werden und daß auf präzise Weise nur ein Anstieg der Bearbeitungslast erfaßt wird, der auf Werkzeugverschleiß zurückzuführen ist. Bei dem Verfahren, bei welchem Anomalitäten einfach dadurch erfaßt werden, daß festgestellt wird, ob die Bearbeitungslast einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt oder nicht, ist es unmöglich, zwischen Fluktuationen und einem Ansteigen der Bearbeitungslast zuverlässig und genau zu unterscheiden.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die es erlaubt, einen Schwellwert für jedes Bearbeitungswerkzeug in jeder Bearbeitungsstufe so einzustellen, daß er einem Bearbeitungslastwert entspricht, und mittels deren jede Werkzeuganomalität präzise ermittelt werden kann. Es soll ferner eine Werkzeuganomalitäts- Erfassungsvorrichtung geschaffen werden, die Fluktuationen der Bearbeitungslast und Laständerungen aufgrund von Anomalitäten des Werkzeuges zu ermitteln gestattet und die eine stabile Kontrolle des Verschleisses des Werkzeugs erlaubt.

Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Wenn der Vergleicher/Beurteilungs-Anordnung externe Signale, wie eine Werkzeugnummer und eine Werkstücknummer, von der Werkzeugmaschine zugehen, wird die zu erfassende Bearbeitungsstufe beurteilt, und der Bearbeitungsstufe entsprechende Erfassungdaten werden aus der Speicheranordnung abgerufen. Wenn die Werkzeugmaschine mit der Bearbeitung beginnt, werden, nachdem eine Erfassungsstartperiode verstrichen ist, der Schwellwert und die Bearbeitungslast während der Erfassungsdauer miteinander verglichen.

Weil die Erfassungsdauer für die Bearbeitungslast zeitlich bestimmt ist, kann die Erfassung genau während der Zeitspanne erfolgen, während deren das Werkstück auf der Werkzeugmaschine mittels des Werkzeugs tatsächlich bearbeitet wird.

Weil ferner ein Schwellwert für jede Bearbeitungsstufe eingestellt werden kann, läßt sich die Bearbeitungslast innerhalb jeder Stufe mit einem zweckentsprechenden Schwellwert vergleichen. Dies erlaubt eine exakte feinfühlige Erfassung von Werkzeuganomalitäten.

Wenn die Schwellwertdaten aus Bezugswerten und Koeffizientendaten aufgebaut sind, kann durch Einstellen eines Schwellwert-Bezugswertes für jedes Werkzeug eine Mehrzahl von Schwellwerten in einfacher Weise für jede Bearbeitungsstufe eingestellt werden, indem der Bezugswert mit den Koeffizientendaten multipliziert wird. Dadurch wird die Notwendigkeit eliminiert, für jede Stufe eine Mehrzahl von Schwellwerten einzustellen, die sich von den Schwellwerten in anderen Stufen unterscheiden.

Die EIN-AUS-Zustände der Bearbeitungslast mit Bezug auf eine Mehrzahl von Schwellwerten werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfaßt, indem die Überwachungsperiode für jeden Schwellwert zweckentsprechend eingestellt wird. Durch Kombinieren der so erfaßten Reihenfolge lassen sich um Verlauf der Zeit Fluktuationen der Bearbeitungslast erkennen. Alle unregelmäßigen Fluktuationen der Bearbeitungslast können auf diese Weise unterschieden werden.

Die während der Bearbeitung anfallenden Lastsignale erfahren eine Wellenformung, beispielsweise in Form einer Integration, durch Erfassen des Maximalwertes und durch Extrahieren der Schwingungskomponenten. Die derart verarbeiteten Signale werden mit den Schwellwerten verglichen. Durch zweckentsprechende Wellenformung der Lastsignale kann dafür gesorgt werden, daß nur Vergrößerungen und Fluktuationen der Bearbeitungslast, die auf Werkzeugverschleiß zurückzuführen sind, präzise ermittelt werden, ohne daß eine Beeinflussung durch momentane Änderungen der Bearbeitungslast erfolgt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Bereiche, innerhalb deren die Zeitdaten eingestellt werden,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Werkstücks und der zugehörigen Bearbeitungsstufe,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Schwingungswellen-Detektorschaltung der Vorrichtung gemäß Fig. 4,

Fig. 6a bis 6c Wellenformen, welche den Prozeß der Schwingungswellenerfassung erkennen lassen,

Fig. 7 ein Blockschaltbild der Schaltung zum Ermitteln von Bereichen, in­ nerhalb deren die Bearbeitungsenergie stabil ist,

Fig. 8 einen Signalverlauf für den Erfassungsprozeß in der sequentiellen Be­ urteilungsfunktion,

Fig. 9 ein Fließbild für die Signalverarbeitung in dem Rechner, und

Fig. 10 eine graphische Darstellung eine Energiewellenform, wie sie als Ergebnis der Steuerung mittels des Rechners erhalten wird.

Entsprechend Fig. 1 weist eine Anomalitätserfassungsvorrichtung 1 eine Bearbeitungslast- Detektoranordnung 2, die mit einem Antriebsmotor 9 einer Werkzeugmaschine verbunden ist, einen Mikrocomputer 3 als Vergleicher (Beurteilungsanordnung) und eine mit dem Rechner oder der Zentraleinheit 3 verbundenen Speicheranordnung 4 auf.

Bei dem Antriebsmotor 9 handelt es sich um einen Motor, wie er zum Bearbeiten mittels der Werkzeugmaschine benutzt wird, beispielsweise um einen Motor zum rotierenden Antreiben eines Werkzeuges oder einer Spindel oder einen Motor zum Antreiben einer Vorschubwelle. Die Bearbeitungslast-Detektoranordnung 2 kann ständig die von dem Motor 9 während der Bearbeitung verbrauchte Energie erfassen. Es kann sich dabei um einen elektrischen Energiedetektor oder einen Stromdetektor handeln.

Mit der Bearbeitungslast-Detektoranordnung 2 ist eine Filterschaltung 5 verbunden, zu der eine Schaltung zum Beseitigen von Rausch- oder Störkomponenten, die in der verbrauchten Energie enthalten sind, und eine Schaltung zum Entfernen des Signalanteils gehören, welcher der Energie entspricht, die während belastungsfreier Zustände (während der Motor leer läuft) verbraucht wird. Die von der Detektoranordnung 2 erfaßte Bearbeitungsenergie wird auf diese Weise in die Zentraleinheit 3 als die beim Bearbeiten tatsächlich verbrauchte Energie eingegeben.

Mit der Zentraleinheit 3 sind eine numerische Steuerung 10 der Werkzeugmaschine und die Speicheranordnung 4 derart verbunden, daß zwischen diesen Anordnungen Daten ausgetauscht werden können. Die Signale von der Zentraleinheit 3 gehen über ein Interface 11 an eine Treiberschaltung 12 zum Ansteuern eines Antriebsmotors 13 und einer Alarmvorrichtung 14. Die Zentraleinheit 3 ist eine Speichereinheit 8 zum Einspeichern von Datensignalen zugeordnet, die von der Speicheranordnung 4 kommen bzw. an diese gehen.

Die Speicheranordnung 4 weist eine Schrittnummerndatei 6 zum Bestimmen einer Schrittnummer aus einer Werkstücknummer und einer Werkzeugnummer sowie eine Erfassungsinformationsdatei 7 zum Gewinnen von Erfassungsinformationen in jeder Bearbeitungsstufe auf.

Wie aus der Tabelle 1 hervorgeht, enthält die Schrittnummerndatei 6 Schrittnummern, welche jeweils den Werkstücknummern und Werkzeugnummern entsprechen. Jede Schrittnummer bezeichnet alle Bearbeitungsschritte, die innerhalb der Bearbeitungs­ stufe an dem betreffenden Werkstück mittels des betreffenden Bearbeitungswerkzeuges entsprechend dem Bearbeitungsprogramm auszuführen sind.

Die Erfassungsinformationsdatei 7 enthält dagegen, wie aus der Tabelle 2 hervorgeht, Erfassungsdaten für jede Schrittnummer und jede Stufennummer. Das heißt, in dieser Datei finden sich Erfassungsdaten für jede Stufe, die von dem betreffenden Werkzeug in jedem Schritt ausgeführt wird. Wenn die Schrittnummer und die Stufenummer von der Zentaleinheit 3 benannt werden, werden die der benannten Stufennummer entsprechenden Erfassungsdaten in die Speichereinheit 8 der Zentraleinheit 3 eingegeben.

Zu den Erfassungsdaten gehören ein Schwellwert zum Beurteilen der Standzeit jedes Werkzeuges sowie Zeitdaten zum Bestimmen der Erfassungszeitgabe und der Erfas­ sungsdauer. Der der Beurteilung der Werkzeugstandzeit dienende Schwellwert wird als eine Bearbeitungslast multipliziert mit einem vorbestimmten Koeffizienten eingestellt. Die dem Bestimmen des Schwellwertes dienende Bearbeitungslast wird aus der Energie errechnet, die verbraucht wird, wenn die Testbearbeitung eines Werkstückes erfolgt.

Mehrere Schwellwerte können eingestellt werden, indem der betreffende Koeffizient geändert wird. Der Vorteil der Einstellung einer Mehrzahl von Schwellwerten ist darin zu sehen, daß das Werkzeug gleichzeitig hinsichtlich einer Mehrzahl von Erfassungsobjekten überprüft werden kann, wie normaler Verschleiß, Abplatzen von Mikrochips und Großschäden, z. B. ein Bruch des Werkzeugs. Dies erlaubt eine feinfühlige Beurteilung.

Zu den oben erwähnten Zeitdaten gehören die Erfassungsstartzeit (Zeitgeber T1) und die Erfassungsdauer (Zeitgeber T2). Wie aus Fig. 2 hervorgeht, werden die beiden vorstehend genannten Zeitfaktoren so eingestellt, daß nur die tatsächliche Bearbeitungsenergie erfaßt wird, d. h. die Energie, die zur spanabhebenden Bearbeitung des Werkstückes mittels des Werkzeugs tatsächlich erforderlich ist. Die Erfassungsdauer (Zeitgeber T2) reicht von dem Zeitpunkt, zu welchem die Bearbeitung beginnt und die Bearbeitungsenergie anzusteigen anfängt, bis zu dem Zeitpunkt, bei welchem die Bearbeitung abgeschlossen ist und die Energie auf einen Wert sinkt, der mindestens näherungsweise dem unbelasteten Zustand entspricht. Die Erfassungsstartzeit (Zeitgeber T1) ist auf die Zeitspanne eingestellt, die von dem Zeitpunkt, zu welchem die Erfassungsdauer (Zeitgeber T2) in der vorhergehenden Stufe geendet hat (im Falle der Anfangsstufe von dem Beginn der Bearbeitung innerhalb des Bearbeitungsprogramms oder von dem Zeitpunkt, zu dem ein Befehl zum Wechseln der Werkzeuge gegeben wird), bis zu dem Zeitpunkt reicht, zu welchem die Bearbeitung in der nächsten Stufe beginnt.

Durch die Einstellung der Erfassungszeitgabe in Form von Zeitspannen wird erreicht, daß die Erfassungsdauer mit der tatsächlichen Bearbeitung genau übereinstimmt. Bei einer mit einer numerischen Steuerung ausgestatteten Werkzeugmaschine, deren mechanische Bewegungen, wie Werkzeugwechsel und Spindeldrehung, entsprechend einem Bearbeitungsprogramm gesteuert werden, sind die Intervalle zwischen den betreffenden Schritten und Stufen sowie ihre Verlaufsdauern nämlich durch das Bearbeitungsprogramm exakt vorgegeben, so daß die Erfassungsdauer mit der tatsächlichen Bearbeitung in Übereinstimmung gebracht werden kann, indem die Zeitwerte auf die durch das Programm vorbestimmten Intervalle und Laufzeiten eingestellt werden.

Solche Zeitdaten (Zeitgeber T1, Zeitgeber T2) können anhand des Bearbeitungsprogramms errechnet werden, das sich in der numerischen Steuerung 10 befindet. Stattdessen lassen sich die Zeitdaten auch im Zuge einer Testbearbeitung bestimmen, wobei die Schwellwerte eingestellt werden, die Bearbeitungsenergie zu verschiedenen Zeitpunkten abgefragt wird und die Zeitdaten aus den Ergebnissen der Abfragevorgänge errechnet werden.

Nachstehend sei die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform der Erfassungsvorrichtung erläutert.

Wenn Werkzeuge oder Werkstücke in der Werkzeugmaschine gewechselt werden, werden den die Nummer des neu ausgewählten Werkzeugs und die Nummer des zu bearbeitenden Werkstückes getrennt oder gleichzeitig von der numerischen Steuerung 10 an die Zentraleinheit 3 gegeben. Nach Empfang dieser Signale benennt die Zentraleinheit 3 die Werkzeugnummer oder die Werkstücknummer in der Schrittnummerndatei 6 der Speicheranordnung 4, um die entsprechende Schrittnummer auszuwählen. Dann benennt die Zentraleinheit die so ausgewählte Schrittnummer in der Erfassungsinformationsdatei 7, um alle entsprechenden Erfassungsdaten auszulesen und diese Daten in der Speichereinheit 8 einzuspeichern. Diese Vorgänge werden durchgeführt, während Werkzeuge und Werkstücke gewechselt werden.

Wenn die Bearbeitung in der ersten Stufe in der Werkzeugmaschine mit dem neu gewählten Werkzeug beginnt, fängt die Zentraleinheit 3 mit der Überwachung der Bearbeitung in der ersten Stufe an. Zum Überwachen wird, nachdem die Zeitdauer T1 ausgehend von dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu welchem die von der Bearbeitungslast-De­ tektoranordnung 2 erfaßte Bearbeitungsenergie in die Zentraleinheit 3 eingegeben wird, die Bearbeitungsenergie mit den anhand der Zeitdaten eingestellten Schwellwerten verglichen, bis die Zeitdauer T2 verstrichen ist.

Nach Ablauf der Zeitdauer T2 stellt die Zentraleinheit 3 fest, daß die Überwachung in der ersten Stufe beendet ist, und die Zentraleinheit beginnt ohne Unterbrechung die Überwachung in der zweiten Stufe. Dann werden der Schwellwert und der Zeitwert in der Speichereinheit 8 der Zentraleinheit 3 auf Daten für die zweite Stufe umgeschaltet, die in der Erfassungsinformationsdatei eingespeichert sind. In der gleichen Weise wie für die erste Stufe werden der Schwellwert und die Bearbeitungsenergie nach Verstreichen der Zeitdauer T1 miteinander verglichen, bis auch die Zeitdauer T2 verstrichen ist. Wenn die Überwachung in der zweiten Stufe endet, werden die dritte, vierte und nachfolgende Stufen nacheinander ohne Unterbrechung überwacht.

Wenn sämtliche Bearbeitungsstufen für ein Werkzeug beendet sind, wird die Nummer des Werkzeugs, das mittels eines Signals neu ausgewählt wird, welches einen Werkzeugwechsel vorgibt, von der numerischen Steuerung 10 in die Zentraleinheit 3 eingegeben. Nach Empfang dieses Signals ruft die Zentraleinheit 3 aus der Speicheranordnung 4 die Schrittnummer und die entsprechenden Erfassungsdaten anhand der Werkzeugnummer auf. Auf diese Weise werden der Schwellwert und der Zeitwert in der Speichereinheit 8 der Zentraleinheit 3 durch die Erfassungsdaten für die neue Schritt­ nummer ersetzt. Die Zentraleinheit 3 überwacht nun die Bearbeitungsenergie auf der Grundlage der neuen Erfassungsdaten.

Die Arbeitsvorgänge werden in ähnlicher Weise durchgeführt, wenn das Werkstück geändert wird. Ein die Nummer des gewechselten Werkstückes kennzeichnendes Signal und ein Signal, welches die Nummer des Werkzeugs zum Durchführen der ersten Bearbeitung kennzeichnet, werden von der numerischen Steuerung 10 in die Zentraleinheit 3 eingegeben. Die Zentraleinheit 3 ruft aus der Speicheranordnung 4 eine Schrittnummer und Erfassungsdaten anhand der vorgenannten Signale auf, und sie führt eine entsprechende Überwachung aus.

Die Bearbeitungslast und der Schwellwert werden auf die Weise nur während der tatsächlichen Bearbeitungsdauer für die Bearbeitungsstufe und für sämtliche Werkstücke und alle Werkzeuge verglichen, um etwaige Anomalitäten des Werkzeugs festzustellen.

Die Beurteilung der Werkzeuganomalität durch die Zentraleinheit 3 erfolgt, wenn die Bearbeitungsenergie den Schwellwert übersteigt, indem die Form der Anomalität basierend auf der Art des überschrittenen Schwellwertes und der Anzahl von Malen bestimmt wird, für welche die Energie den Schwellwert überschritten hat. In dringenden Fällen, beispielsweise einem Bruch der Schneide, gibt die Zentraleinheit 3 ein Signal an die Treiberschaltung 12, um den Antriebsmotor 13 zu steuern und die Anzahl der Umdrehungen oder die Schnittiefe der Werkzeugmaschine zu ändern oder die Alarmvorrichtung 14 zu betätigen.

Wird die Situation nicht als so dringend beurteilt, wie dies beispielsweise bei normalem Verschleiß der Fall ist, wird die Anzahl von Malen, während deren die Bearbeitungsenergie den Schwellwert übertroffen hat, eingespeichert, und ein Signal wird abgegeben, wenn die angesammelte Anzahl von Malen einen vorbestimmten Wert übertrifft.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform wird die Schrittnummer anhand der Werkstücknummer und der Werkzeugnummer gewählt, die von der numerischen Steuerung 10 ausgegeben werden. Es kann aber auch ein externes Signal, beispielsweise in Form eines binären Codes, benutzt werden, um eine Schrittnummer in der Zentraleinheit 3 unmittelbar zu benennen.

In der Erfassungsinformationsdatei 7 wird die gleiche Anzahl von Stufen für jede Schrittnummer eingestellt. Diese brauchen jedoch nicht notwendigerweise die gleichen zu sein; sie können vielmehr entsprechend der Anzahl der Bearbeitungsstellen für jedes Werkzeug erhöht oder vermindert werden.

Die Fig. 4 bis 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfassungsvorrichtung. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, weist die Anomalitätserfassungsvorrichtung 31 in diesem Fall eine Bearbeitungslast-Detektoranordnung 32, eine Speicheranordung 33 und eine Vergleicher/ Beurteilungs-Anordnung 34 auf. Der grundliegende Aufbau ist der gleiche wie im Falle der ersten Ausführungsform. Unterschiede liegen darin, daß eine Schaltung zur Wellenformverarbeitung, beispielsweise zur Integration des Bearbeitungsenergiesignals oder zum Erfassen des Maximalwertes dieses Signals als Teil der Detektoranordnung 32 vorgesehen ist, und daß die Speicheranordnung 33 nicht nur Schrittnummerdaten und Erfassungsinformationsdaten, sondern auch Daten zum Bestimmen der Arten der eingegebenen Wellenformen und Daten mit speziellen Funktionen enthält. Aufgrund dieser Unterschiede hat die Vergleicher/Beurteilungs-Anordnung 34 Steuerfunktionen, die sich von denjenigen der ersten Ausführungsform unterscheiden.

Zu der Bearbeitungslast-Detektoranordnung 32 gehören eine Abfrageschaltung 37, welche anhand der verbrauchten Energie P(t) die über einen Energiedetektor 35 und ein Störsignalbeseitungsfilter 36 erhalten wird, die Energie im belastungsfreien Zustand f(to) hält, sowie die Rechenschaltung 38, welche die Bearbeitungsenergie f(t) errechnet, indem sie die abgefragte Energie f(to) für den belastungsfreien Zustand von der verbrauchten Energie P(t) subtrahiert. Mit der Rechenschaltung 38 sind mehrere Schaltungen zum Verarbeiten von Signalwellenformen verbunden, die repräsentativ für die so erhaltene Bearbeitungsenergie f(t) sind. Zu diesen Wellenformverarbeitungsschaltungen gehören eine Integrationsschaltung 39 zum Integrieren des Signalverlaufs der Bear­ beitungsenergie f(t), eine Maximalwert-Detektorschaltung 40 zum Ermitteln des Maximalwertes, eines Schwingungswellen-Detektorschaltung 41 zum Erfassen von Schwin­ gungswellenkomponenten sowie eine Detektorschaltung 42 zum Erfassen eines Bereiches innerhalb dessen die Bearbeitungsenergie stabil ist.

Sowohl der Integrationsschaltung 39 als auch der Maximalwert-Detektorschaltung 40 sind Torschaltungen 43 zugeordnet, die geöffnet oder geschlossen werden können, wenn entweder ein extern eingegebenes Signal oder ein intern anhand der Erfassung der Be­ arbeitungsenergie erzeugtes Signal am Beginn und am Ende der Bearbeitung zugeführt wird, so daß Wellenformen nur während der eigentlichen Bearbeitung verarbeitet werden.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, weist die Schwingungswellen-Detektorschaltung 41 eine Schwingungswellen-Extraktionsschaltung 47 auf, zu der eine Hochpaßschaltung 44, ein Bandpaßfilter 45 und eine Vollweggleichrichter- und Glättungsschaltung 46 gehören. Des weiteren sind eine Integrationsschaltung 48 und eine Zeitgeberschaltung 49 zum Öffnen und Schließen einer Torschaltung vorgesehen, die zwischen die Schwingungswellen- Extraktionsschaltung 47 und die Integrationsschaltung 48 geschaltet ist.

Mittes der Hochpaßschaltung 44 der Extraktionsschaltung 47 werden entsprechend Fig. 6a die Gleichstromkomponenten aus dem Bearbeitungsenergiesignal beseitigt. Aus den so erhaltenen Schwingungswellenkomponenten S1 werden dann Schwingungswellen (S2, S3) mit den notwendigen Frequenzen extrahiert, indem die Bandpaßfrequenz des Bandpaßfilters 45 geändert wird, wie dies in Fig. 6b angedeutet ist. Diese Schwingungswellen werden einer Vollweggleichrichtung und Glättung unterzogen und dann ausgegeben.

Die Integrationsschaltung 48 führt eine Integration ∫s der von der Extraktionsschaltung 47 ausgegebenen Schwingungswellen innerhalb der in der Zeitgeberschaltung 49 voreingestellten Zeitspanne entsprechend der Bearbeitungsdauer durch. Das ausgegebene Signal ist in Fig. 6c dargestellt.

Wenn die Bearbeitungsenergie stark fluktuiert, wie dies beispielsweise zu Beginn eines Bohrvorganges der Fall sein kann, ist es schwierig, die Energie in stabiler Weise mit einem konstanten Schwellwert zu vergleichen. Die Detektorschaltung 42 zum Ermitteln eines stabilen Bereichs der Bearbeitungsenergie erfaßt eine Zeit, zu welcher die Bearbeitungsenergie stabil wird, und ermittelt außerdem einen zweckentsprechenden Schwellwert.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, weist die Detektorschaltung 42 eine Torschaltung 50, die entsprechend der Bearbeitungsdauer geöffnet und geschlossen werden kann, sowie eine In­ tegrationsschaltung 51 zum Integrieren der Bearbeitungsenergiesignale auf. Mit der In­ tegrationsschaltung 51 ist eine Mittelwert-Errechnungsschaltung 53 zum Errechnen eines Mittelwertes des integrierten Wertes f(t2)=Σ∫ f(t)/N aus der mittleren Anzahl von Malen N der Bearbeitungsvorgänge, die von einer Zählung 52 angeliefert wird, und dem Gesamtwert der integrierten Werte, der von der Integrationsschaltung 51 eingegeben wird, verbunden. Mit der Mittelwert-Errechnungsschaltung 53 sind ferner ein Register 54 und eine Vergleicherschaltung 55 verbunden. An die Vergleicherschaltung 55 ist eine Zählschaltung 56 angeschlossen.

Bei dieser Anordnung zählt die Mittelwert-Errechnungsschaltung 53 die Signale, die von der Zählschaltung 52 eingegeben werden. Jedesmal wenn der Zählwert eine vorbestimmte Anzahl von Malen (N) erreicht, die gleich 2 oder größer ist, wird der Summen­ wert Σf(t) der eingegebenen integrierten Werte durch die mittlere Anzahl (N) dividiert. Der so erhaltene Mittelwert wird an das Register 54 und die Vergleicherschaltung 55 ausgegeben.

Wenn das Register 54 von der Rechenschaltung 53 ein Mittelwertsignal aufnimmt (beispielsweise das f(t2)n bezeichnete Signal) wird dieser Wert zwischengespeichert. Bei der Eingabe des nächsten Mittelwerts [f(t2)n+1] wird der vorherige Mittelwert [f(t2)n] der Vergleicherschaltung 55 zugeführt, während der neu eingegebene Mittelwert [f(t2)n+1] gespeichert wird. Dieser Vorgang wiederholt sich jedesmal wenn ein Signal von der Mittelwert-Errechnungsschaltung 53 eingegeben wird.

Die Vergleicherschaltung 55 speichert die von der Mittelwert-Errechnungsschaltung 53 eingegebenen Mittelwert f(t2)n, f(t2)n+1 einen nach dem anderen, und sie vergleicht den Absolutwert der Differenz zwischen dem neuesten Mittelwert f(t2)n+1 und dem vorherigen Mittelwert f(t2)n, d. h. |a|=(|f(t2)n+1-f(t2)n|) mit einem vorbestimmten zulässigen Wert b. Wenn der Absolutwert unter den zulässigen Wert b absinkt, gibt die Vergleicherschaltung 55 ein Signal an die Zählschaltung 56 ab.

In der Zählschaltung 56 ist zuvor eine Zahl (M), die gleich 2 oder größer ist, eingespeichert. Wenn die von der Vergleicherschaltung 55 eingegebenen Signale die Zahl (M) erreichen, gibt die Zählschaltung 56 ein Signal an die Vergleicherschaltung 55 ab.

Wenn der Vergleicherschaltung 55 von der Zählschaltung 56 das Eichsignal zugeht, gibt sie den in der Speichereinheit eingespeicherten Mittelwert f(t2)n+1 an den Rechner (Zentraleinheit) 62 ab, um den Bezugswert des Schwellwertes zu eichen.

Zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Mittelwert für die Eichung von der Vergleicher­ schaltung 55 ausgegeben wird, wird die Schwankung des Mittelwertes der Bearbeitungsenergie innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten, d. h. die Bearbeitungsenergie befindet sich innerhalb eines stabilen Bereichs. Die Zentraleinheit 62 kann daber den Vergleich und die Beurteilung auf stabile Weise durchführen, indem der letzte Mittelwert als Bezugswert des Schwellwertes verwendet wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Detektorschaltung 42 mit ihrer eigenen Integrationsschaltung 51 ausgestattet. Es können aber auch die Signale von der Integrationsschaltung 39 gemäß Fig. 4 benutzt werden. Des weiteren kann als Signal zum Ermitteln eines stabilen Bereichs der Maximalwert f(t)max verwendet werden.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, enthält die Speicheranordnung 33 fünf Datentabellen, nämlich eine Schrittabelle 57, eine Betriebsarttabelle 58, eine Stufentabelle 59, eine Kanaltabelle 60 und eine Sonderfunktionstabelle 61.

Die Tabelle 3 läßt erkennen, daß die Schrittabelle 57 spezielle Schrittbedingungen entsprechend den betreffenden Werkstücknummer (O-Nummern) und den betreffenden Werkzeugnummern (T-Nummern) enthält, wie dies auch für die Schrittnummerndatei 6 der ersten Ausführungsform zutrifft. Bei diesen Schrittbedingungen handelt es sich jedoch nicht nur um Schrittnummern; sie umfassen vielmehr eine Mehrzahl von weiteren Daten.

Insbesondere enthält die Schrittabelle 57 in einer durch Angabe der O-Nummer und der T-Nummer angewählten Matrix eine verwendete Betriebsartnummer (die Nummer der Betriebsarttabelle 58, wo die den Bearbeitungsbedingungen entsprechenden Erfassungsbediungungen gespeichert sind, einen Bezugswert für den Schwellwert (einen Bezugswert für jeden SET-Wert (Schwellwert), wenn eine Werkstück mittels eines mit der T-Nummer bezeichneten Werkzeugs mit einer 100%-Lastenergie bearbeitet wird), eine Stufennummer zu Beginn der Erfassung und die Stufennummer am Ende der Erfassung (Nummer der Stufentabelle 59 zum Einstellen der Erfassungszeit und des Schwellenwertes) sowie Daten, die erkennen lassen, ob eine Wiederholfunktion vorliegt (eine Funktion zum Wiederholen einer vorbestimmten Stufennummer) und ob eine Sonder­ funktion vorliegt oder nicht. Durch Auswahl bestimmter O- und T-Nummern werden alle vorerwähnten Daten in die Zentraleinheit 62 eingelesen.

Tabelle 3

Die Betriebsarttabelle 58 enthält, wie aus Tabelle 4 hervorgeht, verschiedene Bedingungen, die für die Erfassung einer Anomalität für jede Betriebsartnummer notwendig sind. Durch Auswahl einer Betriebsartnummer entsprechend den Schrittbedingungen in der Schrittabelle werden die oben genannten Bedingungen gleichzeitig ausgelesen.

Zu den in der Betriebsarttabelle 58 eingespeicherten Bedingungen gehören Daten für die Auswahl der Art der mit dem Schwellwert zu vergleichenden Energie (wie verbrauchte Energie, Bearbeitungsenergie, integrierter Wert oder Maximalwert), Daten bezüglich der Stoßausblenddauer zum Ausblenden des beim Starten des Motors auftretenden Energieanstieges, der beim Erfassen von Werkzeugverschleiß hinderlich sein kann, sowie Daten bezüglich einer Halte-Verzögerungszeit oder eines Korrekturwertes für das Abfragen der Energie für den belastungsfreien Zustand.

In der Betriebsarttabelle 58 sind ferner Daten eingespeichert, die bestimmen, ob die Zeitgabe zum Starten der Bearbeitungsstufe für das Überwachen der Bearbeitungsperiode von außen zu steuern ist ob diese Zeitgabe intern gesteuert werden soll, indem der Pegel der Bearbeitungsenergie erfaßt wird, ob die Überwachung während der betreffenden Operation aufrechterhalten werden soll. Zu den in der Betriebsarttabelle 58 eingespeicherten Daten gehören ferner Daten, die angeben, welcher der vier unten genannten Schwellwerte (SET1-SET4) zu verwenden ist und ob Grenzwertüberschreitungen oder Grenzwertunterschreitungen erfaßt werden sollen, desweiteren Daten zum Einstellen der Dauer der Überwachung der Änderung der oben genannten Werte von AUS zu EIN, und Daten zum Ändern der Eingangsverstärkung eines Stromsensors des Energiedetektors 35.

Tabelle 4

Die Stufentabelle 59 und die Kanaltabelle 60 entsprechen der Erfassungsinformationsdatei 7 der ersten Ausführungsform, sie erlauben jedoch eine Anpassung an einen weiteren Datenbereich. Die Stufentabelle 59 enthält insbesondere die Erfassungsstartzeit (Zeitdauer T1), die Erfassungsdauer (Zeitdauer T2) und eine Kanalnummer für jede Stufennummer. Die Kanaltabelle 60 enthält für jede Kanalnummer Koeffizientendaten 40, 120, 130 . . . zum Einstellen von Schwellwerten mit den vier Pegeln (SET 1-SET 4) als eine Einstellung, und Überwachungsdauerdaten (Zeitdauer ST) zum Bestimmen der Überwachungsdauer für jeden Schwellwert.

Die Koeffizientendaten stellen Prozentwerte mit Bezug auf die Bezugswerte in der Schrittabelle 57 dar. Für jede Bearbeitungsstufe können vier unterschiedliche Schwellwerte eingestellt werden, indem der Koeffizient für jeden Kanal mit den Bezugswerten für die in der Schrittabelle 57 eingestellten Schwellwerte multipliziert wird. Bei dieser Ausführungsform können daher, nachdem einmal die Lastenergie für jedes Werkzeug anhand einer Versuchsbearbeitung eines Werkstücks errechnet ist, indem die Koeffizientendaten in der Kanaltabelle 60 entsprechend eingestellt werden. Dadurch wird vermieden, daß eine Mehrzahl von unterschiedlichen Schwellwerten für unterschiedliche Bearbeitungsstufen eingestellt werden muß; es wird eine erhebliche Verminderung des Arbeitsaufwands bei der Datenvorgabe möglich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich die Schwellwerte leicht ändern lassen, indem die Koeffizientenwerte geändert werden.

Die vier Schwellwerte (SET 1-SET 4) werden benutzt zum Erfassen des Kontakts zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück (oberer Grenzwert), zum Erfassen des Werkzeugverschleisses (oberer Grenzwert), zum Erfassen eines Werkzeugbruches (oberer Grenzwert) und zum Erfassen eines Werkzeugbruches (unterer Grenzwert).

Die Überwachungszeitdaten (Zeitdauer ST), die entsprechend den Koeffizientendaten in der Kanaltabelle 60 eingestellt werden, werden bei den unten erläuterten Sonderfunktionen benutzt. Sie sind daher in Verbindung mit den Sonderfunktionen beschrieben.

Die in der Schrittabelle 57 eingestellte Wiederholfunktion stellt eine Funktion zum wiederholten Überwachen der Bearbeitungsenergie unter den gleichen Stufenbedingungen dar. Diese Funktion dient der Verminderung der Anzahl von eingestellten Stufen.

Bei der vorliegend erläuterten Vorrichtung wird die Bearbeitungsenergie über eine Mehrzahl von Stufen hinweg sequentiell überwacht, wobei die Anzahl der Stufen durch die Startstufennummer und die Endstufenummer in der Schrittabelle 57 bestimmt wird. Wenn aber die zu überwachende Bearbeitungsenergie bei kontinuierlicher Bearbeitung nicht sehr stark fluktiert, bedarf es keiner Überwachung für jede einzelne Stufe. In einem solchen Fall, wird die Wiederholfunktion für aufeinanderfolgende Stu­ fennummern eingestellt, so daß die Überwachung für die betreffenden derart eingestellten Stufenummern wiederholt wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Schrittabelle 57 ferner als Sonderfunktionen eine automatische Berechnungsfunktion, eine Schwingungswellen-Erfas­ sungsfunktion und eine sequentielle Beurteilungsfunktion.

Die automatische Berechnungsfunktion wird unter Verwendung der oben erläuterten Detektorschaltung 42 ausgeführt, um einen stabilen Bereich der Bearbeitungsenergie zu erfassen. Während gleichartige Werkstücke mittels eines einzigen Werkzeuges wiederholt bearbeitet werden, dient, wenn sich die anfängliche Bearbeitungsenergie von dem Wert bei einer Zwischenstufe vor dem Werkzeugwechsel unterscheidet, die vorstehend genannte Funktion dem Bestimmen eines Bezugswertes anhand der Erfassung der Stabilität der Bearbeitungsenergie aus den Ergebnissen von mehreren Bearbeitungsvorgängen.

Wenn der Mittelwert der Bearbeitungsenergie in einer vorbestimmten Anzahl von Malen N niedriger liegt als ein zulässiger Wert während einer sukzessiven Anzahl M von Malen, wird davon ausgegangen, daß sich die Bearbeitungsenergie stabilisiert hat, und der letzte Mittelwert wird als der Bezugswert eingespeichert. Der in der Schrittabelle 57 eingestellte Bezugswert wird selbsttätig auf diesen Mittelwert geeicht.

In diesem Fall kann durch zweckentsprechende Einstellung von Bedingungen wie der mittleren Anzahl von Malen und der sukzessiven Anzahl von Malen, ein gewisser Wert der Bearbeitungsenergie während einer probeweisen Bearbeitung als 100%ige Lastenergie betrachtet werden, die als Bezugswert für den Schwellwert eingestellt wird.

Für jede in der Schrittabelle 57 definierte O-Nummer und T-Nummer wird bestimmt, ob die automatische Berechnungsfunktion verwendet werden soll oder nicht. Bei Verwendung dieser Funktion wird die Zeitspanne vom Beginn der Bearbeitung bis zu einem gewissen Zeitpunkt während der Bearbeitung für jedes Werkstück und jedes Werkzeug eingestellt, um die zu diesem Zeitpunkt vorliegende Energie als 100%ige Lastenergie für das Bestimmen des Bezugswertes zurückzuführen.

Die Schwingungswellen-Erfassungsfunktion dient der Beurteilung von Schwankungen der Schwingungswelle der Bearbeitungsenergie. Die schwankenden Schwingungswellenkomponenten, die sich mit dem Verschleiß, dem Abplatzen oder Brechen des Werkzeugs ändern, werden dabei durch Anwendung der Schwingungswellen-Detektorschaltung 41 herausgezogen und einem Integrationsprozeß unterworfen. Wenn die Größe der Schwankung den Schwellwert übersteigt, wird davon ausgegangen, daß das Werkzeug fehlerhaft ist.

Ob diese Schwingungswellen-Erfassungsfunktion anzuwenden ist oder nicht, wird für jede O-Nummer und T-Nummer vorgegeben. Bei Verwendung dieser Funktion wird ein Schwellwert zur Beurteilung einer Anomalität eingestellt.

Die Bearbeitungsenergie fluktiert in eigentümlicher Weise, wenn sich das Werkzeug in einem anormalen Zustand befindet. Die sequentielle Beurteilungsfunktion wird benutzt, um solche Fluktuationen zu ermitteln.

Wenn beispielsweise während eines Bohrvorganges eine Anomalität an der Werkzeugschneide in der Anfangsstufe des Bohrvorganges auftritt, steigt die Bearbeitungsenergie zunächst an, um dann abzunehmen, wie dies in Fig. 8 veranschaulicht ist. Wenn danach der anormale Zustand des Werkzeuges andauert, beginnt die einmal verminderte Bearbeitungsenergie wieder anzusteigen, und sie bleibt hoch, bis die Schneidkante gebrochen ist.

Um einen solchen anormalen Zustand zu ermitteln, werden, wie in Fig. 8 dargestellt ist, drei Schwellwerte [SET 1 (oberer Grenzwert), SET 2 (unterer Grenzwert), SET 3 (oberer Grenzwert)] zusammen mit Überwachungszeitperioden (Zeitgeber ST1 und ST3) eingestellt, die von dem Zeitpunkt, zu welchem die Energie die betreffenden Schwellwerte SET 1 und SET 3 überstiegen hat, bis zum Ermitteln der Anomalität reichen. Wenn bei dieser Anordnung zunächst SET 1 und dann SET 2 eingestellt werden, zeigt dies an, daß die Bearbeitungsenergie angestiegen und dann abgesunken ist. Wenn danach innerhalb der vom Zeitgeber ST1 vorgegebenen Zeitdauer SET 3 eingeschaltet wird, läßt dies erkennen, daß sich die Bearbeitungsenergie wieder zu vergrößern beginnt. Wenn SET 3 für die Dauer des Zeitgebers ST3 eingeschaltet bleibt, was bedeutet, daß sich die Bearbeitungsenergie ständig auf dem hohen Wert gehalten hat, wird zu diesem Zeitpunkt ein Anomalitätssignal abgegeben.

Durch zweckentsprechendes Kombinieren des EIN-Wertes und des AUS-Wertes der Bearbeitungsenergie mit Bezug auf eine Mehrzahl von Schwellwerten und der Reihenfolge dieser Werte kann das der Bearbeitungsenergie eigentümliche Fluktiationsmuster erfaßt werden; es ist auf diese Weise möglich, Anomalitäten des Werkzeuges festzustellen.

Wenn diese sequentiellen Beurteilungsfunktion benutzt wird, werden Daten aus der Be­ triebstabelle 58 ausgewählt, um zu bestimmen, ob die betreffenden Schwellwert zum Erfassen von Grenzwertüberschreitungen oder zum Erfassen von Grenzwertunterschreitungen benutzt werden sollen. Ferner werden Überwachungszeitperioden (Zeitgeber S1) entsprechend den betreffenden SET-Werten aus der Kanaltabelle 60 ausgelesen.

In die als Vergleicher/Beurteilungs-Anordnung 34 dienende Zentraleinheit 62 werden der Energieverbrauch P(t) des Antriebsmotors 9, die Bearbeitungsenergie f(t), der integrierte Wert (∫f(t), der Maxialwert f(t)max, der integrierte Wert der Schwingungswelle und Rückführungssignale von der der Erfassung des stabilen Bereichs dienenden Detektorschaltung 42, d. h. insgesamt aus der Bearbeitungslast-Detektoranordnung 32, eingegeben. Die Zentraleinheit 62 führt einen Vergleich und eine Beurteilung anhand dieser Eingangssignale und der Datensignale von der Speicheranordnung 33 aus, und sie gibt als Ergebnis der Beurteilung Steuersignale an die Treiberschaltung 12 ab.

Die Arbeitsweise der Anomalitäts-Erfassungsvorrichtung 31 gemäß der zweiten Ausführungsform sei anhand des Fließdiagramms der Fig. 9 für den Steuerprozeß der Zentraleinheit 62 erläutert.

Im Schritt 1 werden die T-Nummer für das neu gewählte Werkzeug und die O-Nummer für das Werkstück aus der numerischen Steuerung 10 übernommen. Im Schritt 2 werden diese Nummern der Schrittabelle 57 der Speicheranordnung 33 zugeordnet, um die Überwachungsbedingungen zu bestimmen.

Beim Bestimmen der Überwachungsbedingungen werden entsprechend Tabelle 4, wenn beispielsweise die O-Nummer und die T-Nummer jeweils als 1 eingegeben werden, sechs Bedingungen aus den Daten gleichzeitig eingestellt, die in der betreffenden Matrix für (O, T)=(1, 1) eingespeichert sind nämlich:

Betriebsarttabellen-Nummer
100
Startstufennummer	4
Endstufenummer	6
Bezugswert (100%-Bezugsenergie)	10
Wiederholfunktion	Ja
Sonderfunktion (automatische Berechnung	Ja

Nachdem die obigen Bedingungen bestimmt sind, wird der Antriebsmotor 9 im Schritt 3 gestartet. Im Schritt 4 wird, um die Startenergie des Motors beim Hochlaufen auszublenden, die von der Betriebsartnummer 100 in der Schrittabelle 57 bezeichnet, der Stoßausblenddauer (5 sec) entsprechende Zeitspanne aus der Überwachungsperiode ausgeblendet. Im Schritt 5 wird die in der Abfrageschaltung 37 vorliegende Energie f(to) für den belastungsfreien Zustand eingespeichert. Es erfolgt ferner die Einspeicherung der Bearbeitungsenergie f(t), die erhalten wird, indem die Energie f(to) für den belastungsfreien Zustand von dem Energieverbrauch P(t) subtrahiert wird.

Als nächstes wird im Schritt 6 ein Triggersignal zum Starten der Stufe entweder aufgrund eines externen Signals oder entsprechend dem internen Pegel erfaßt. Die Art des Triggersignals wird von den in der Betriebstabelle 58 eingespeicherten Daten bestimmt.

Wenn der vorstehend erläuterte Prozeß abläuft, wird im Schritt 7 die Bearbeitung beginnend mit der im Schritt 2 eingestellten Startstufe durchgeführt, und das Überwachen der Bearbeitungsenergie wird entsprechend den Überwachungsbedingungen gestartet.

Im Schritt 8 werden inbesondere die Erfassungsstartzeit (Zeitgeber T1) und die Erfassungsdauer (Zeitgeber T2) aus der Stufentabelle 59 übernommen, während Koeffizientendaten entsprechend SET 1-SET 4 aus der Kanaltabelle 60 entsprechend der in der Stufentabelle 59 eingestellten Kanalnummer übernommen werden. Vier Schwellwerte (SET 1-SET 4) werden für die Überwachungsbedingungen bestimmt, indem die Koeffizientendaten mit den Bezugswerten multipliziert werden.

Im Schritt 9 erfolgt die Anomalitätsüberwachung, indem während der von dem Zeitgeber T2 bestimmten Zeitdauer die Bearbeitungsenergie mit den Schwellwerten verglichen wird. Das Erfassungsverfahren bezüglich der Art der zu überwachenden Energie (Bearbeitungslast, integrierter Wert usw.) sowie die Auswahl ob die Schwellwerte (SET 1-SET 4) zum Erfassen von Grenzwertüberschreitungen oder zum Erfassen von Grenzwertunterschreitungen benutzt werden, werden von den Daten bestimmt, die in der Betriebsarttabelle 58 eingespeichert sind.

Wenn zu den Überwachungsbedingungen Sonderfunktionen gehören, werden diese nach dem Schritt 9 durchgeführt.

Falls die automatische Berechnungsfunktion vorgesehen ist, erfolgt die Berechnung anhand der Bedingungen, die in der automatischen Berechnungstabelle innerhalb der Sonderfunktionstabelle 61 eingestellt sind (Schritt 10). Wenn der Bezugswert bestimmt ist, wird er zu der Schrittabelle 57 zurückgeführt (Schritt 11 und 12). In diesem Rück­ führungsprozeß wird jeder Energiewert, wenn der Bezugswert bestimmt ist (verbrauchte Energie, Bearbeitungsenergie, integrierter Wert und Maximalwert) zu dem gleichartigen Bezugswert der Schrittabelle (100% Lastenergie) zurückgeführt, um den laufenden Bezugswert auf einen neuen Wert zu eichen.

Falls die Schwingungswellen-Erfassungsfunktion und die sequentielle Beurteilungsfunktion vorgesehen sind, werden diese Funktionen nacheinander ausgeführt (Schritt 13 und 14). Die Ausführung dieser Funktionen erfolgt gleichfalls anhand der Daten in einer Bedingungstabelle, die Teil der Sonderfunktionstabelle 61 ist.

Wenn im Rahmen der Sonderfunktion eine Anomalität festgestellt wird, wird ein Anomalitätsausgang aktiviert; ein Steuersignal wird ausgegeben.

Erfolgt dagegen das Erfassen einer Anomalität im Rahmen einer anderen als der Sonderfunktion, werden im Schritt 15 der SET-Ausgang und der Anomalitätsausgang aktiviert.

Wenn der Prozeß bis zum Schritt 15 abgeschlossen ist, wird im Schritt 16 festgestellt, daß die Überwachungsperiode beendet ist. Bleibt die Überwachung in diesem Zustand in Betrieb, wird im Schritt 17 festgestellt, ob die durchgeführte Stufe die in der Schrittabelle 57 eingestellte Endstufe ist oder nicht. Handelt es sich nicht um die Endstufe, werden die Überwachungsbedingungen auf die Bedingungen für die nächste Stufe im Schritt 18 geändert. Das Programm kehrt dann zu dem Schritt 8 zurück, um den oben geschilderten Prozeß zu wiederholen. Die Wiederholung erfolgt unter sukzessiver Änderung der betreffenden Bedingungen so lange, bis in der Schrittabelle 57 definierte Endstufe erreicht wird.

Wenn die vorbestimmte Stufe abgeschlossen wird und die Wiederholfunktion benutzt werden soll, kehrt das Programm zu dem Schritt 7 zurück, um die betreffenden Stufen von der Startstufe ausgehend zu wiederholen, bis die Anzahl von Malen, für welche die Stufe wiederholt wird, einen vorbestimmten Wert erreicht (Schritt 19).

Wenn die Wiederholfunktion nicht benutzt wird oder wenn die Wiederholfunkion abgeschlossen ist, wird festgestellt, daß die Überwachung beendet ist (Schritt 20). Der Antriebsmotor wird gestoppt.

Claims (4)

1. Werkzeuganomalitäts-Erfassungsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem entsprechend einem Bearbeitungsprogramm ausgewählten Bearbeitungswerkzeug, mit einer Bearbeitungslast-Detektoranordnung zum Erfassen einer Last während des Bearbeitens mittels des Bearbeitungswerkzeuges; einer Speicheranordnung zum Einspeichern von Schwellwertdaten zur Beurteilung der Werkzeugstandzeit, von Erfassungsstartzeitdaten und von Erfassungsdauerdaten für jede von jedem Bearbeitungswerkzeug entsprechend dem Be­ arbeitungsprogramm ausgeführte Bearbeitungsstufe; und einer Vergleicher/ Beurteilungs-Anordung zum Beurteilen von Anomalitäten des Werkzeugs durch Aufnehmen von dem Bearbeitungswerkzeug zugeordneten Erfassungsdaten von der Speicheranordnung und durch Vergleichen des Ausgangssignals von der Bearbeitungslast-Detektoranordnung mit einem in den Schwellwertdaten enthaltenen Schwellwert innerhalb einer in den Erfassungsdauerdaten vorgegeben Erfassungsdauer.

2. Werkzeuganomalitäts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Beurteilen der Werkzeugstandzeit dienenden Schwellwertdaten für die betreffenden Bearbeitungswerkzeuge voreingestellte Bezugswerte sowie für die betreffenden Bearbeitungsstufen voreingestellte Koeffizientendaten aufweisen, die mit dem jeweiligen Bezugswert multipliziert werden, um Schwellwerte zu bestimmen.

3. Werkzeuganomalitäts-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Beurteilen der Werkzeugstandzeit dienende Schwellwertdaten eine Mehrzahl von Schwellwert- und Überwachungsdauerdaten zum Bestimmen des Überwachungsbereichs für jeden Schwellwert aufweisen.

4. Werkzeuganomalitäts-Erfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungslast-Detektoranordnung mit einer Wellenformverarbeitungsschaltung zum Verarbeiten von Wellenformen der Lastsignale während des Bearbeitens versehen ist und die Speicheranordnung Schwellwertdaten enthält, welche der Wellenformverarbeitung entsprechen.