DE4434059C1 - Motion monitoring of cutter and workpiece in CNC machine tool systems - Google Patents
Motion monitoring of cutter and workpiece in CNC machine tool systemsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für den Zwanglauf zwischen Werkzeugdrehung und Werkstückdrehung bei CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen, insbes. bei Wälzfräsmaschinen für große Zahnräder, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a monitoring device for the Forced operation between tool rotation and workpiece rotation at CNC-controlled machine tools, especially with hobbing machines for large gears, according to the preamble of the main claim.
Steuerungen für den elektronisch geregelten Zwanglauf zwischen der Werkzeug- und der Werkstückdrehung an Verzahnmaschinen sind beispielsweise aus der DE 31 36 390 A1 und der DE 35 40 497 A1 bekannt.Controls for the electronically controlled forced operation between the tool and workpiece rotation on gear cutting machines for example from DE 31 36 390 A1 and DE 35 40 497 A1 known.
Ihr Prinzip ist hier in der Fig. 1 am Beispiel einer Wälzfräs maschine dargestellt. Ein Motor 1 treibt über ein Getriebe 2 eine einen Wälzfräser als Werkzeug T aufnehmende Frässpindel 3. Ein Motor 4 treibt über ein Getriebe 6 einen Werkstücktisch 7, auf dem ein zu verzahnendes Werkstück W angebracht ist. Zur Realisierung des Zwanglaufs wird die drehzahl- oder lage geregelte Drehbewegung um eine Achse B der Frässpindel 3 über ein ihr kinematisch möglichst unmittelbar zugeordnetes erstes Meßsystem 11 erfaßt und einem Steuermodul 21 im System einer CNC-Steuerung 8 als eine Leitachse des Zwanglaufs zugeführt. Analog dazu wird die lagegeregelte Drehung um eine Achse C des Werkzeugtisches 6 als Folgeachse des Zwanglaufs durch den als Servomotor ausgeführten Motor 4 und einen ihm zugeordneten Stromrichter 5 realisiert. Diese Bewegung wird durch ein dem Werkstücktisch 7 kinematisch möglichst unmittelbar zugeordnetes zweites Meßsystem 12 erfaßt und dem Steuermodul 21 als Istlage Information zugeführt.Your principle is shown here in Fig. 1 using the example of a hobbing machine. A motor 1 drives a milling spindle 3 receiving a hob as tool T via a gear 2 . A motor 4 drives a workpiece table 7 via a gear 6 , on which a workpiece W to be toothed is attached. To implement the forced operation, the speed-controlled or position-controlled rotary movement about an axis B of the milling spindle 3 is detected via a first measuring system 11, which is kinematically as directly associated with it, and fed to a control module 21 in the system of a CNC control 8 as a leading axis of the forced operation. Analogously to this, the position-controlled rotation about an axis C of the tool table 6 as the following axis of the forced operation is realized by the motor 4 designed as a servo motor and a converter 5 assigned to it. This movement is detected by a second measuring system 12 which is kinematically as directly as possible assigned to the workpiece table 7 and is supplied to the control module 21 with information as the actual position.
Dieses Steuermodul 21 bildet entsprechend einer hinterlegten
Zwanglauf-Zuordnung zwischen der Frässpindel 3 und dem Werk
stücktisch 7 einerseits und der Lage-Rückinformationen der Meß
systeme 21, 22 andrerseits einen Drehzahl-Sollwert für die Achse
C (bzw. einen Sollwert für den Stromrichter 5 des Servomotors
4). Dabei besteht zwischen den Drehwinkeln ϕB und ϕC der beiden
Achsen B und C die Beziehung
ΔϕC = K · ΔϕB [1]
mit K als Bearbeitungskonstante.This control module 21 forms according to a stored forced operation assignment between the milling spindle 3 and the work piece table 7 on the one hand and the position feedback of the measuring systems 21 , 22 on the other hand, a speed setpoint for the axis C (or a setpoint for the converter 5 of the Servo motor 4 ). The relationship exists between the angles of rotation ϕB and ϕC of the two axes B and C.
ΔϕC = K · ΔϕB [1]
with K as the machining constant.
Eine Überwachung des Zwanglaufes erfolgt dabei insoweit, als bei festgelegten unzulässig großen Regelabweichungen zwischen dem Soll- und dem Istwert der Lage der Folgeachse C ein in der Fig. 1 symbolisch als Warndreieck dargestelltes Havariesignal ausgegeben wird, das die erforderlichen Folgereaktionen bewirkt, z. B. einen Havarie-Rückzug des Werkstücks W auslöst.Monitoring of the forced operation is carried out to the extent that, in the case of fixed, impermissibly large control deviations between the setpoint and the actual value of the position of the following axis C, an emergency signal symbolically represented in FIG. 1 as a warning triangle is output, which causes the necessary subsequent reactions, e.g. B. triggers an accident retraction of the workpiece W.
Das vorstehend beschriebene, den allgemeinen Stand der Technik wiedergebende Prinzip hat nun den Nachteil, daß nur die Bewegun gen an den Meßsystemen 11, 12 verarbeitet werden, andere Fehler aber nicht erfaßt und ausgewertet werden. Hierzu zählen z. B.The above-described principle reflecting the general state of the art now has the disadvantage that only the movements on the measuring systems 11 , 12 are processed, but other errors are not detected and evaluated. These include e.g. B.
- - kinematische Störungen oder Unterbrechungen in der Zuord nung der Meßsysteme 11, 12 zur Werkzeug- bzw. Werkstück- Drehung,- Kinematic disturbances or interruptions in the assignment of the measuring systems 11 , 12 for tool or workpiece rotation,
- - Fehler in der Impulsübertragung zwischen den Meßsystemen 11, 12 und dem Steuermodul 21, die von den steuerungs internen Mitteln nicht erkannt werden, oder- Errors in the pulse transmission between the measuring systems 11 , 12 and the control module 21 , which are not recognized by the internal control means, or
- - kinematische Fehler und unzulässig hohe Schwingungen in der Bewegung der Leitachse B zwischen dem Werkzeug T und seinem Antrieb, die insbes. durch einen dynamischen Drehmomenten wechsel am Werkzeug T hervorgerufen werden.- Kinematic errors and impermissibly high vibrations in the Movement of the leading axis B between the tool T and his Drive, in particular through a dynamic torque change on tool T.
Diese beim Stand der Technik vorhandenen Mängel in der Über wachung können insbes. an Wälzfräsmaschinen für große Werkstücke (etwa 1000 mm Durchmesser und größer) zu erheblichen Havarie- Schäden führen, wenn z. B. die Beschädigung einer Meßsystem- Kupplung nicht zielsicher im Überwachungssystem der Maschine erkannt wird.These deficiencies in the state of the art in the over can be monitored especially on hobbing machines for large workpieces (about 1000 mm in diameter and larger) to considerable accidents Cause damage if e.g. B. Damage to a measuring system Coupling not targeted in the machine's monitoring system is recognized.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Über wachungseinrichtung der genannten Art so zu verbessern, daß die Überwachungssicherheit erhöht und die aufgezeigten Mängel wei testgehend ausgeschaltet sind.The invention is therefore based on the object of an over to improve the monitoring device of the type mentioned so that the Surveillance security increased and the identified defects known are switched off for the test.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Antriebssystem des Werkzeugs T ein drittes Meßsystem 13 und im Antriebssystem des Werkstücks W ein viertes Meßsystem 14 vorgesehen ist, wobei diese zusätzlichen Meßsysteme 13, 14 möglichst kinematisch ent fernt vom ersten (11) bzw. zweiten Meßsystem 12 angeordnet sind (Anspruch 1).This object is achieved in that a third measuring system 13 is provided in the drive system of the tool T and a fourth measuring system 14 is provided in the drive system of the workpiece W, these additional measuring systems 13 , 14 being removed as kinematically as possible from the first ( 11 ) or second measuring system 12 are arranged (claim 1).
Zur noch weitergehenden Erhöhung der Überwachungssicherheit können in dieses System noch zusätzliche Leitachsen, z. B. die Linearachsen Y, Z einer Wälzfräsmaschine, in additiver Erwei terung der Gleichung [1] für die Folgeachse C einbezogen werden (Ansprüche 2 und 3).To further increase the security of surveillance can additional leading axes, z. B. the Linear axes Y, Z of a hobbing machine, in additive expansions Equation [1] for the following axis C can be included (Claims 2 and 3).
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in Fig. 2 schema tisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention is described below with reference to an embodiment schematically shown in Fig. 2.
Die Anordnung und Funktion des Motors 1, des Getriebes 2 und der Frässpindel 3 mit der Achse B sowie des Motors 4 samt seinem Stromrichter 5, des Getriebes 6 und des Werkstücktisches 7 mit der Achse C entspricht dem vorstehend anhand der Fig. 1 be schriebenen Stand der Technik. Dasselbe gilt für die Anordnung und Funktion des ersten (11) und des zweiten Meßsystems 12 sowie des Steuermoduls 21 in der CNC-Steuerung 8.The arrangement and function of the motor 1 , the gear 2 and the milling spindle 3 with the axis B and the motor 4 together with its converter 5 , the gear 6 and the workpiece table 7 with the axis C corresponds to the state previously described with reference to FIG. 1 of the technique. The same applies to the arrangement and function of the first ( 11 ) and the second measuring system 12 and the control module 21 in the CNC control 8 .
Im Antriebssystem des Werkzeugs T ist an einer vom ersten Meß system 11 kinematisch entfernten Stelle ein drittes Meßsystem 13 vorgesehen, das mit einem zweiten Steuermodul 22 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist das dritte Meßsystem 13 dem Motor 1 unmittelbar zugeordnet, wo es die Drehbewegung der Motorwelle erfaßt und dem zweiten Steuermodul 22 als eine zweite Leitachse des Zwanglaufs zuführt. Analog dazu ist im Antriebssystem des Werkstücks W an einer vom zweiten Meßsystem 12 kinematisch ent fernten Stelle ein viertes Meßsystem 14 vorgesehen, das eben falls mit dem zweiten Steuermodul 22 verbunden ist. Im Ausfüh rungsbeispiel ist das vierte Meßsystem 14 dem Servomotor 4 unmittelbar zugeordnet, wo es die Drehbewegung der Motorwelle erfaßt und dem zweiten Steuermodul 22 als Istlage-Information zuführt.In the drive system of the tool T, a third measuring system 13 is provided at a point kinematically distant from the first measuring system 11 , which is connected to a second control module 22 . In the exemplary embodiment, the third measuring system 13 is directly assigned to the motor 1 , where it detects the rotary movement of the motor shaft and feeds it to the second control module 22 as a second leading axis of the positive operation. Analogously, a fourth measuring system 14 is provided in the drive system of the workpiece W at a point kinematically distant from the second measuring system 12 , which is just connected to the second control module 22 . In the embodiment, the fourth measuring system 14 is directly assigned to the servo motor 4 , where it detects the rotary movement of the motor shaft and supplies it to the second control module 22 as actual position information.
Mit der im zweiten Steuermodul 22 ebenfalls identisch hinter legten Zwanglauf-Zuordnung nach Gleichung (1] werden im Steuermodul 22, ausgehend von den Meßsystemen 13, 14, ein Drehzahl-Sollwert für die Achse C (bzw. ein Sollwert für den Stromrichter 5 des Servomotors 4) und ein Überwachungssignal, z. B. auf der Grundlage der festgelegten zulässigen Regelabwei chung, gebildet. Beim Überschreiten der zulässigen Regelabwei chungen zwischen dem Soll- und dem Istwert der Lage der Folge achse C wird vom Steuermodul 22 ein in Fig. 2 symbolisch als Warndreieck dargestelltes Havariesignal ausgegeben, das die erforderlichen Folgereaktionen bewirkt, z. B. einen Havarie- Rückzug des Werkstücks W auslöst. Die von den Steuermodulen 21, 22 ausgegebenen Havariesignale werden somit genutzt, um nach ihrer Verknüpfung eine weitgehend auf redundante Bauelemente und Steuerfunktionen aufbauende Überwachung des Zwanglaufes zwi schen Werkzeug T und Werkstück W zu realisieren.With the forced operation assignment according to equation (1], which is likewise stored in the second control module 22 , a speed setpoint for the axis C (or a setpoint for the converter 5 of the servo motor) is created in the control module 22 , based on the measuring systems 13 , 14 4 ) and a monitoring signal, for example on the basis of the specified permissible control deviation, when the permissible control deviations between the setpoint and the actual value of the position of the following axis C are exceeded, the control module 22 symbolizes one in FIG Outputted as a warning triangle, the emergency signal that causes the necessary subsequent reactions, for example triggers an emergency withdrawal of the workpiece W. The emergency signals output by the control modules 21 , 22 are thus used in order, after they have been linked, to largely build on redundant components and control functions Monitoring of the forced operation between tool T and workpiece W can be realized.
Die dem Steuermodul 22 zugeführten Daten können noch gekoppelt werden mit Daten, die an weiteren Leitachsen abgenommenen und über diesen zugeordnete Meßsysteme den Steuermodulen 21, 22 zugeführt werden. So können beispielsweise die von an sich bekannten und deshalb nicht dargestellten Einrichtungen bewirk ten Linearbewegungen des Werkzeugs W in der Y- und/oder Z-Achse (Tangential- und Axial-Vorschub) als weitere Leitachse(n) von einem fünften Meßsystem 15 erfaßt und den Steuermodulen 21, 22 zugeführt werden, wo sie analog zu den von den anderen Meß systemen gelieferten Daten verarbeitet werden.The data supplied to the control module 22 can also be coupled with data which are taken from further control axes and are assigned to the control modules 21 , 22 via measuring systems assigned to them. For example, the linear movements of the tool W in the Y and / or Z axis (tangential and axial feed), which are known per se and therefore not shown, are detected as a further master axis (s) by a fifth measuring system 15 and the control modules 21 , 22 are supplied, where they are processed analogously to the data supplied by the other measuring systems.
Claims (3)
mit einem ersten Meßsystem (11), das einer von einem Werkzeug- Antriebssystem drehangetriebenen Werkzeugspindel (3), die eine erste Leitachse bildet, zugeordnet ist und deren Drehbewegungen erfaßt und einem Steuermodul (21) in der CNC-Steuerung (8) als Istlage-Information zuführt,
und mit einem zweiten Meßsystem (12), das einer von einem Werk stück-Antriebssystem drehangetriebenen Werkstückaufnahme (Werk stücktisch 7, Achse C), die eine Folgeachse darstellt, zugeord net ist und dessen Drehbewegung erfaßt und dem Steuermodul (21) als Istlage-Information zuführt,
wobei das Steuermodul (21) diese Daten vergleicht und bei Abwei chung von vorgegebenen Sollwerten entsprechende Korrektursignale an das Werkstück-Antriebssystem gibt,
und wobei bei unzulässig großen Abweichungen zwischen einer Soll- und der Istlage der Folgeachse ein Havariesignal ausgege ben wird, das in der CNC-Steuerung definierte Folgereaktionen auslöst,
dadurch gekennzeichnet, daß im Werkzeug-Antriebssystem ein drittes Meßsystem (13) und im Werkstück-Antriebssystem ein viertes Meßsystem (14) vorgesehen sind, die vorzugsweise kinematisch entfernt vom ersten (11) bzw. vom zweiten (12) Meß system angeordnet sind, und die mit einem zweiten Steuermodul (22) in der CNC-Steuerung verbunden sind, das die vom dritten (13) und vom vierten (14) Meßsystem gelieferten Daten vergleicht und bei unzulässig großen Abweichungen zwischen einem Soll- und einem Istwert ein Havariesignal ausgibt, das nach logischer Verknüpfung mit dem vom ersten Steuermodul (21) ausgegebenen Havariesignal die in der CNC-Steuerung (8) definierten Folge reaktionen auslöst. 1. Monitoring device for the electronic forced operation between tool rotation and workpiece rotation in CNC-controlled machine tools, in particular in hobbing machines for large gear wheels,
with a first measuring system ( 11 ), which is assigned to a tool spindle ( 3 ) which is driven by a tool drive system and which forms a first leading axis, and which detects the rotary movements thereof, and a control module ( 21 ) in the CNC control ( 8 ) as the actual position Feeds information,
and with a second measuring system ( 12 ), one of a workpiece drive system rotationally driven workpiece holder (workpiece table 7 , axis C), which represents a following axis, is assigned and its rotational movement is detected and the control module ( 21 ) as actual position information feeds
wherein the control module ( 21 ) compares this data and, in the event of a deviation from the specified target values, sends corresponding correction signals to the workpiece drive system,
and wherein in the event of impermissibly large deviations between a target and the actual position of the following axis, a failure signal is output which triggers subsequent reactions defined in the CNC control,
characterized in that a third measuring system ( 13 ) and a fourth measuring system ( 14 ) are provided in the tool drive system and are preferably arranged kinematically at a distance from the first ( 11 ) or second ( 12 ) measuring system, and which are connected to a second control module ( 22 ) in the CNC control, which compares the data supplied by the third ( 13 ) and the fourth ( 14 ) measuring system and outputs an emergency signal in the event of impermissibly large deviations between a setpoint and an actual value after logical connection with the emergency signal output by the first control module ( 21 ), the subsequent reactions defined in the CNC control ( 8 ) are triggered.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944434059 DE4434059C1 (en) | 1994-09-23 | 1994-09-23 | Motion monitoring of cutter and workpiece in CNC machine tool systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944434059 DE4434059C1 (en) | 1994-09-23 | 1994-09-23 | Motion monitoring of cutter and workpiece in CNC machine tool systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4434059C1 true DE4434059C1 (en) | 1996-01-04 |
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ID=6529039
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19944434059 Expired - Fee Related DE4434059C1 (en) | 1994-09-23 | 1994-09-23 | Motion monitoring of cutter and workpiece in CNC machine tool systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4434059C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3663028A1 (en) * | 2018-12-06 | 2020-06-10 | Burri Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG | Grinding machine for grinding of gears |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3136390A1 (en) * | 1981-09-14 | 1983-05-11 | Liebherr-Verzahntechnik Gmbh, 8960 Kempten | GEAR MACHINING MACHINE |
| DE3540497A1 (en) * | 1984-12-14 | 1986-06-19 | VEB Werkzeugmaschinenkombinat "7. Oktober" Berlin, DDR 1120 Berlin | Positive control for machine tools, in particular large hobbing machines |
-
1994
- 1994-09-23 DE DE19944434059 patent/DE4434059C1/en not_active Expired - Fee Related
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