WO1991003349A1 - Machine-tool drive - Google Patents

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WO1991003349A1
WO1991003349A1 PCT/DE1990/000695 DE9000695W WO9103349A1 WO 1991003349 A1 WO1991003349 A1 WO 1991003349A1 DE 9000695 W DE9000695 W DE 9000695W WO 9103349 A1 WO9103349 A1 WO 9103349A1
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WO
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feed
torque
drive device
tool
drive
Prior art date
Application number
PCT/DE1990/000695
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German (de)
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Inventor
Klaus M. MÜLLER
Andreas Gottschedski
Original Assignee
Microtap Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Microtap Gmbh filed Critical Microtap Gmbh
Publication of WO1991003349A1 publication Critical patent/WO1991003349A1/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
    • B23G1/00—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor
    • B23G1/16—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor in holes of workpieces by taps
    • B23G1/18—Machines with one working spindle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/04—Arrangements preventing overload of tools, e.g. restricting load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion

Definitions

  • the invention relates to a drive device according to the preamble of claim 1.
  • Such a device is known from DE-PS 29 46 860.
  • the multiphase stepper motor used in this device can be switched over when a certain torque is exceeded. This condition occurs e.g. when the tool reaches the bottom of a blind hole during thread cutting and the torque increases significantly.
  • This drive device does not take into account the fact that considerable damage to the workpiece can be generated by the feed force of the tool, particularly when threading or grooving, but also when cutting sensitive materials.
  • This feed force which can be caused when the feed speed is too high, but also due to the weight of all the assemblies acting on the tool, can cause material deformations that the threads created are no longer doctrinal.
  • the invention is based, which
  • the invention is based on the knowledge that with a rotating tool optimal results can be achieved if the tool is subjected to optimal torque.
  • a reaction force arises during machining on the cutting edges, which is either in the feed direction or opposite to it.
  • it is therefore crucial that the gate and the subsequent machining process are carried out with the correct contact pressure or support force that corresponds to the tool and the material.
  • the torque-controlled feed device By using the torque-controlled feed device, all difficulties that can occur during a machining process can be detected and largely eliminated. With certain materials, optimum machining torques can be specified for optimal machining depending on the diameter, the required feed path, the lubricant used and the like. The actual torque determined in each case via the rotary drive, which is expediently designed as a stepper motor, can be compared with these known values.
  • the Feed means are controlled so that, for example in a vertical configuration of a thread cutting machine, the tool is held in a floating state * type, which means that no undesirable forces or the opposite direction to occur in the feed direction.
  • this type of control enables a series of processes to be recorded, which enable automatic processing and constant quality control. So it is e.g. It is possible to switch the driving stepper motor if there is an observed increase in torque and then start machining again. This can e.g. loosen a chip that was the cause of the torque increase and then cut it. Of course, this also applies to the return of the tool, in which the processes are reversed kinematically and the tensile force exerted on the tool must be dimensioned such that a certain frictional torque is not exceeded. Of course, due to the torque-controlled feed device, it is also possible to generate the gating force required at the start of a work process, since this requires an increased torque, the value of which is known. If this gating torque is not reached, but a higher torque is required, it can be concluded at the beginning of a machining process that the tool life has been exceeded.
  • the optimal machining torque is not always constant over the entire machining process. For example, it is known that increased threading torques are required for thread cutting with a thread length exceeding twice the diameter. This is due, for example, to the greater friction and the greater distance over which chips have to be transported. It is also possible to identify any kind of error sources. If, for example, despite a corresponding control of the feed device over several workpieces, a gradual increase in torque is ascertained, this can be due to the wear of the tool. If the optimal torque cannot be achieved despite optimal conditions, this can be due to the fact that the hole predrilled for thread cutting is too small in diameter. However, the use of an unsuitable lubricant or the selection of an unsuitable cutting speed can also be determined in this way.
  • the drive device can also be used if the optimal torque is not yet known. In this case, these values can be determined empirically. As soon as they are certain, the processing can be done automatically.
  • the feed device may also be necessary to control the feed device as a function of the speed of the driving stepping motor.
  • the target torque and the target speed can of course be within a tolerance range that can be changed over an entire machining process, for example depending on the machining depth.
  • the torque controlled feed device can e.g. be designed in a thread cutting machine so that it consists of two slides guided in the feed direction, namely one with the directly driving the tool
  • Stepper motor connected relative slide and a e.g. Absolute slide driven by a threaded spindle, which are connected by a tension and compression spring.
  • the absolute slide of the feed device is controlled depending on the required torque on the tool and possibly depending on the required speed. However, it is also possible to control the feed device magnetically or by compressed air in the required manner.
  • FIGS. 1 to 3 for example. It shows:
  • Fig. 2 is a front view of a vertical threading machine
  • FIG. 3 is a side view of the machine of FIG. 2.
  • the block diagram shown in Fig. 1 relates e.g. to a threading machine in which a stepper motor 11 drives a tool 12 with which a workpiece 13 is to be machined. Between the tool 12 and the
  • Workpiece 13 is a distance measuring device to in particular to determine the end of a processing operation.
  • the stepper motor 11 is connected to a feed device which enables the tool 12 to be acted upon with the lowest possible feed force.
  • the torque occurring on the tool 12 is detected by means of a torque sensor 15, which determines the current consumption of the motor 11.
  • the torque sensor 15 is connected to an actual / setpoint torque comparator 16, the output signal of which is fed to a feed and motor control device 17 which controls the feed device 14 as a function of the required torque, but also the motor 11 when a changeover is required, for example if the required feed path is reached or if excessive torque occurs during machining.
  • the feed and motor switchover 27 is also supplied with the output signal of the distance measuring device 18, so that it can be determined whether a machining process has ended and the switchover of the motor is therefore necessary.
  • the torque comparator 16 receives the respectively required optimum torque from a setpoint torque memory 19.
  • a sensor 22 determines the speed of the motor 11, which then compares in an actual / target value speed comparator 23 with a value called up from a target speed memory 24; and generates a comparison signal which is fed to a speed-dependent feed and motor control device 25 which acts on the feed device 14 and the motor 11.
  • FIGS. 2 and 3 show the mechanical structure of a threading machine with a vertical arrangement and vertical axis of rotation and feed Z.
  • the machine has a stepper motor 11 for direct drive of a tool 12 with which a workpiece 13 is to be machined.
  • the motor 11 is connected to a feed device which consists of a relative slide 26 which is fixedly connected to the motor 11 and a driven absolute slide 27 which are connected by a tension and compression spring 28 and a damper 29 connected in parallel to this. Both slides are supported by means of guide bushes 34 on guide rods 33 which can be displaced parallel to the tool axis of rotation.
  • the absolute slide 27 is connected to a spindle nut 30 which sits on a spindle 31 which is driven by a motor 32.
  • two distance measuring devices 35 and 36 are provided, namely one between the two carriages 26 and 27 and one between the carriage 26 or 27 and a fixed reference point, e.g. a fixed scale. These two measuring devices provide not only the distance between the tool 12 and the workpiece 13, but also a signal dependent on the rotation of the spring 28, which is used to control the tool feed in connection with the motor 32 with the required feed force.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

The invention concerns a drive for a machine tool with relative rotational motion between tool (12) and workpiece (13) and relative feed motion in the direction of the axis of rotation, in particular a thread-cutting and/or drilling machine, comprising a torque-controlled, reversible electric rotary drive, a torque sensor (15) which determines the current in the rotary drive, and a device which determines the resultant feed. In order to ensure that, when operating automatically with a drive of this kind, the workpiece cannot suffer damage, the invention calls for a torque-controlled feed device in which the feed power is kept at a minimum as a function of the optimum machining torque of the tool.

Description

Antriebsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine Drive device for a machine tool
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drive device according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 29 46 860 bekannt. Der bei dieser Vorrichtung verwendete Mehrphasen- Schrittmotor kann bei Überschreiten eines bestimmten Dreh¬ moments umgeschaltet werden. Dieser Zustand tritt z.B. ein, wenn das Werkzeug beim Gewindeschneiden den Boden eines Sacklochs erreicht und dadurch das Drehmoment stark ansteigt.Such a device is known from DE-PS 29 46 860. The multiphase stepper motor used in this device can be switched over when a certain torque is exceeded. This condition occurs e.g. when the tool reaches the bottom of a blind hole during thread cutting and the torque increases significantly.
Bei dieser AntriebsVorrichtung ist nicht berücksichtigt, daß insbesondere beim Gewindeschneiden oder Gewindefurchen, aber auch bei der Schneidbearbeitung empfindlicher Materialien durch die Vorschubkraft des Werkzeugs eine erhebliche Beschädigung des Werkstücks erzeugt werden kann. Diese Vorschubkraft, die bei zu hoher Vorschubge- schwindigkeit, aber auch durch das Eigengewicht aller auf das Werkzeug einwirkenden Baugruppen hervorgerufen werden kann, kann so große Materialverformungen hervorrufen, daß z.B. die erstellten Gewinde nicht mehr lehrenhaltig sind.This drive device does not take into account the fact that considerable damage to the workpiece can be generated by the feed force of the tool, particularly when threading or grooving, but also when cutting sensitive materials. This feed force, which can be caused when the feed speed is too high, but also due to the weight of all the assemblies acting on the tool, can cause material deformations that the threads created are no longer doctrinal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieThe invention is based, which
Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei automatischer Bearbeitung eine Beschädigung des Werkstücks mit Sicherheit ausgeschlossen wird.To design the drive device of the type mentioned at the outset so that damage to the workpiece is reliably ruled out in the case of automatic machining.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1. Appropriate embodiments of the invention result from the subclaims.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß mit einem rotierenden Werkzeug dann optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn das Werkzeug mit optimalem Drehmoment beaufschlagt wird. Beim Gewindeschneiden bedeutet dies, daß sich der Gewindebohrer möglichst ohne Beaufschlagung durch eine zusätzliche Kraft in Vorschubrichtung selbsttätig in das Werkstück hineinarbeitet, da dies die beste Garantie dafür ist, daß ein Gewinde geschnitten wird, das der Negativform des verwendeten Gewindebohrers entspricht und damit lehrenhaltig ist. Je nach der Geometrie des Werkzeugs und der Festigkeit des Werkstoffs des Werkstücks entsteht beim Zerspanen an den Schneiden eine Reaktionskraft, die entweder in Vorschubrichtung oder dieser entgegengerichtet ist. Für ein optimales Fertigungsergebnis ist es daher entscheidend, daß der Anschnitt und der sich daran anschließende Bearbeitungsvorgang mit der richtigen, dem Werkzeug und dem Werkstoff entsprechenden Anpreßkraft bzw. Unterstützungskraft erfolgt. Da sich diese Reaktionskraft beim Gewindeschneiden an den nachfolgenden, nicht zerspanenden Führungsflanken des Werkzeugs abstützt, ist es in den meisten Fällen zur Erzeugung eines lehrenhaltigen Innengewindes ausreichend, wenn dafür gesorgt wird, daß sich das Werkzeug nach dem Anschnitt ohne zusätzliche Kraft in Vorschubrichtung selbständig durch das Werkstück hindurcharbeiten kann.The invention is based on the knowledge that with a rotating tool optimal results can be achieved if the tool is subjected to optimal torque. When tapping, this means that the tap automatically works into the workpiece without being subjected to an additional force in the feed direction, since this is the best guarantee that a thread will be cut that corresponds to the negative shape of the tap used and is therefore doctrinal. Depending on the geometry of the tool and the strength of the material of the workpiece, a reaction force arises during machining on the cutting edges, which is either in the feed direction or opposite to it. For an optimal production result, it is therefore crucial that the gate and the subsequent machining process are carried out with the correct contact pressure or support force that corresponds to the tool and the material. Since this reaction force is supported during thread cutting on the subsequent, non-cutting guide flanks of the tool, in most cases it is sufficient to create a gauge internal thread if it is ensured that the tool automatically moves through the feed direction without additional force in the feed direction Work can work through.
Durch die Verwendung der drehmomentgesteuerten Vorschubein¬ richtung lassen sich alle Schwierigkeiten, die während eines Bearbeitungsvorganges auftreten können, erfassen und größtenteils beseitigen. Bei bestimmten Materialien lassen sich für eine optimale Bearbeitung in Abhängigkeit von Durchmesser, erforderlichem Vorschubweg, verwendetem Schmiermittel und dergl. optimale Bearbeitungsmomente angeben. Das jeweils über den Drehantrieb, der zweckmäßigerweise als Schrittmotor ausgebildet ist, ermittelte Ist-Drehmoment kann mit diesem bekannten Werten verglichen werden. In Abhängigkeit hiervon kann die Vorschubeinrichtung so gesteuert werden, daß z.B. bei vertikalem Aufbau einer Gewindeschneidmaschine das Werkzeug in einer* Art Schwebezustand gehalten wird, d.h. , daß keine unerwünschten Kräfte in Vorschubrichtung oder dieser entgegengerichtet auftreten.By using the torque-controlled feed device, all difficulties that can occur during a machining process can be detected and largely eliminated. With certain materials, optimum machining torques can be specified for optimal machining depending on the diameter, the required feed path, the lubricant used and the like. The actual torque determined in each case via the rotary drive, which is expediently designed as a stepper motor, can be compared with these known values. Depending on this, the Feed means are controlled so that, for example in a vertical configuration of a thread cutting machine, the tool is held in a floating state * type, which means that no undesirable forces or the opposite direction to occur in the feed direction.
Diese Art der Steuerung ermöglicht aber eine Reihe von Vorgängen zu erfassen, die die automatische Bearbeitung und eine ständige Qualitätskontrolle ermöglichen. So ist es z.B. möglich, bei einem beobachteten Drehmomentanstieg während der Bearbeitung den antreibenden Schrittmotor umzuschalten, und danach die Bearbeitung erneut aufzunehmen. Dadurch kann sich z.B. ein Span, der Ursache für den Drehmomentanstieg war, lösen und dann geschnitten werden. Dies gilt selbstverständlich auch beim Rücklauf des Werkzeugs, bei dem eine kinematische Umkehr der Vorgänge erfolgt, und die auf das Werkzeug ausgeübte Zugkraft so bemessen sein muß, daß ein bestimmtes Reibmoment nicht überschritten wird. Selbstverständlich ist es aufgrund der drehmomentgesteuerten Vorschubeinrichtung auch möglich, die am Beginn eines Arbeitsvorganges erforderliche Anschnittkraft zu erzeugen, da hierfür ein erhöhtes Drehmoment notwendig ist, dessen Wert bekannt ist. Falls dieses Anschnittmoment nicht erreicht wird, sondern ein höheres Moment erforderlich ist, kann bereits am Beginn eines Bearbeitungsvorganges der Schluß gezogen werden, daß die Standzeit des Werkzeugs überschritten ist.However, this type of control enables a series of processes to be recorded, which enable automatic processing and constant quality control. So it is e.g. It is possible to switch the driving stepper motor if there is an observed increase in torque and then start machining again. This can e.g. loosen a chip that was the cause of the torque increase and then cut it. Of course, this also applies to the return of the tool, in which the processes are reversed kinematically and the tensile force exerted on the tool must be dimensioned such that a certain frictional torque is not exceeded. Of course, due to the torque-controlled feed device, it is also possible to generate the gating force required at the start of a work process, since this requires an increased torque, the value of which is known. If this gating torque is not reached, but a higher torque is required, it can be concluded at the beginning of a machining process that the tool life has been exceeded.
Das optimale Bearbeitungsmoment ist selbstverständlich über den gesamten Bearbeitungsvorgang nicht immer konstant. So ist es z.B. bekannt, daß beim Gewindeschneiden bei einer den doppelten Durchmesser überschreitenden Gewindelänge erhöhte Bearbeitungsmomente erforderlich sind. Dies ist z.B. auf die größere Reibung und die größere Strecke, über die Späne transportiert werden müssen, zurückzuführen. Es ist auch möglich, jegliche Art von Fehlerquellen zu ermitteln. Wenn z.B. trotz entsprechender Steuerung der Vorschubeinrichtung über mehrere Werkstücke hinweg ein allmählicher Drehmomentanstieg festgestellt wird, kann dies auf die Abnutzung des Werkzeugs zurückzuführen sein. Läßt sich das optimale Drehmoment trotz optimaler Bedingungen nicht erreichen, kann dies z.B. darauf zurückzuführen sein, daß das für das Gewindeschneiden vorgebohrte Loch einen zu geringen Durchmesser hat. Aber auch die Verwendung eiues ungeeigneten Schmiermittels oder die Wahl einer ungeeignetem Schneidgeschwindigkeit können auf diese Weise festgestellt werden.Of course, the optimal machining torque is not always constant over the entire machining process. For example, it is known that increased threading torques are required for thread cutting with a thread length exceeding twice the diameter. This is due, for example, to the greater friction and the greater distance over which chips have to be transported. It is also possible to identify any kind of error sources. If, for example, despite a corresponding control of the feed device over several workpieces, a gradual increase in torque is ascertained, this can be due to the wear of the tool. If the optimal torque cannot be achieved despite optimal conditions, this can be due to the fact that the hole predrilled for thread cutting is too small in diameter. However, the use of an unsuitable lubricant or the selection of an unsuitable cutting speed can also be determined in this way.
Wurde bei einem Bearbeitungsvorgang stets das optimale Drehmoment eingehalten, läßt sich ohne weitere Meßvorgänge der Schluß ziehen, daß die gewünschte Qualität erreicht worden ist. Bei Nichteinhalten der optimalen Werte ist es aber auch in einfacher Weise möglich, Werkstücke mit bestimmten Qualitätstoleranzen anzugeben.If the optimum torque has always been maintained during a machining process, it can be concluded without further measurement processes that the desired quality has been achieved. If the optimal values are not observed, it is also possible to simply specify workpieces with certain quality tolerances.
Die AntriebsVorrichtung kann aber auch verwendet werden, wenn das optimale Drehmoment noch nicht bekannt ist. In diesem Falle können diese Werte empirisch ermittelt werden. Sobald sie feststehen, kann die Bearbeitung wieder automatisch erfolgen.The drive device can also be used if the optimal torque is not yet known. In this case, these values can be determined empirically. As soon as they are certain, the processing can be done automatically.
Für die erreichten optimaler Ergebnisse kann es auch erforderlich sein, die Vorschubeinrichtung in Abhängigkeit von der Drehzahl des antreibenden Schrittmotors zu steuern. Auch für die Drehzahl gilt dasselbe wie für das Drehmoment, es lassen sich nämlich bestimmte optimale Werte angeben, die erreicht werden können. Wenn es z.B. erforderlich ist, die Drehzahl zu erhöhen, ist es auch erforderlich, die Vorschubeinrichtung entsprechend zu steuern. Dies kann analog zur Drehmomentsteueruhg geschehen. Sowohl das Solldrehmoment als auch die Solldrehzahl können selbstverständlich innerhalb eines Toleranzbereiches liegen, der über einen gesamten Bearbeitungsvorgang z.B. in Abhängigkeit von der Bearbeitungstiefe veränderbar sein kann.For the optimal results achieved, it may also be necessary to control the feed device as a function of the speed of the driving stepping motor. The same applies to the speed as to the torque, because certain optimal values can be specified that can be achieved. For example, if it is necessary to increase the speed, it is also necessary to control the feed device accordingly. This can be done analogously to the torque control. Both the target torque and the target speed can of course be within a tolerance range that can be changed over an entire machining process, for example depending on the machining depth.
Die drehmomentgesteuerte Vorschubeinrichtung kann z.B. bei einer Gewindeschneidmaschine so ausgebildet sein, daß sie aus zwei in Vorschubrichtung geführten Schlitten besteht, nämlich einem mit dem das Werkzeug direkt treibendenThe torque controlled feed device can e.g. be designed in a thread cutting machine so that it consists of two slides guided in the feed direction, namely one with the directly driving the tool
Schrittmotor verbundenen Relativschlitten und einem z.B. über eine Gewindespindel angetriebenem Absolutschlitten, die durch eine Zug- und Druckfeder verbunden sind. Der Absolutschlitten der Vorschubeinrichtung wird dabei in Abhängigkeit von dem erforderlichen Drehmoment am Werkzeug und ggf. in Abhängigkeit von der erforderlichen Drehzahl gesteuert. Es ist aber auch möglich, die Vorschubein¬ richtung magnetisch oder durch Druckluft in der erforderlichen Weise zu steuern.Stepper motor connected relative slide and a e.g. Absolute slide driven by a threaded spindle, which are connected by a tension and compression spring. The absolute slide of the feed device is controlled depending on the required torque on the tool and possibly depending on the required speed. However, it is also possible to control the feed device magnetically or by compressed air in the required manner.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig.l bis 3 beispielsweise erläutert. Es zeigt:The invention is explained below with reference to FIGS. 1 to 3, for example. It shows:
Fig. 1 eine Blockschaltbild der Vorrichtung,1 is a block diagram of the device,
Fig. 2 eine Frontansicht einer senkrecht wirkenden Gewindeschneidmaschine, undFig. 2 is a front view of a vertical threading machine, and
Fig. 3 eine Seitenansicht der Maschine der Fig. 2.3 is a side view of the machine of FIG. 2.
Das in Fig. 1 gezeigte Blockschaltbild bezieht sich z.B. auf eine Gewindeschneidmaschine, bei der ein Schrittmotor 11 ein Werkzeug 12 antreibt, mit dem ein Werkstück 13 bearbeitet werden soll. Zwischen dem Werkzeug 12 und demThe block diagram shown in Fig. 1 relates e.g. to a threading machine in which a stepper motor 11 drives a tool 12 with which a workpiece 13 is to be machined. Between the tool 12 and the
Werkstück 13 befindet sich eine Abstandsmeßeinrichtung, um insbesondere das Ende eines Bearbeitungsvorganges festzustellen. Der Schrittmotor 11 ist mit einer Vorschubeinrichtung verbunden, die es ermöglicht, daß das Werkzeug 12 mit möglichst geringer Vorschubkraft beaufschlagt wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Abstandsmeßeinrichtung 18 an der Vorschubeinrichtung 14 anzubringen, wie später gezeigt wird.Workpiece 13 is a distance measuring device to in particular to determine the end of a processing operation. The stepper motor 11 is connected to a feed device which enables the tool 12 to be acted upon with the lowest possible feed force. Of course, it is also possible to attach the distance measuring device 18 to the feed device 14, as will be shown later.
Das am Werkzeug 12 auftretende Drehmoment wird mittels eines Drehmomentfühlers 15 erfaßt, der die Stromaufnahme des Motors 11 ermittelt. Der Drehmomentfühler 15 ist mit einem Ist/Sollwert-Drehmomentkomparator 16 verbunden, dessen Ausgangssignal einer Vorschub- und MotorSteuerein¬ richtung 17 zugeführt wird, die die Vorschubeinrichtung 14 in Abhängigkeit von dem erforderlichen Drehmoment, aber auch den Motor 11 bei erforderlicher Umschaltung, wenn also z.B. der erforderliche Vorschubweg erreicht ist oder wenn während der Bearbeitung ein zu hohes Drehmoment auftritt, steuert. Der Vorschub- und Motorumschaltung 27 wird auch das Ausgangssignal der Abstandsmeßeinrichtung 18 zugeführt, so daß festgestellt werden kann, ob ein Bearbeitungsvorgang beendet und damit die Umschaltung des Motors erforderlich ist. Der Drehmomentkomparator 16 erhält von einem Sollwert- Drehmomentspeicher 19 das jeweils erforderliche optimale Drehmoment. Aus dem Speicher 19 können, soweit vorhanden, alle je nach Material, Gewindeart, Gewindelänge usw. erforderlichen Werte abgerufen werden. Die Eingabe dieser kann bereits herstellerseitig erfolgen, oder nach empirischer Ermittlung beim Anwender. Die vom Drehmomentfühler 15 während der Bearbeitung ermittelten Drehmomemte und die im Speicher 19 gespeicherten Drehmomente können in einer Aufzeichnungs- und Auswerte¬ einrichtung 20 verglichen und einer Qualitätskontrollein¬ richtung 21 zugeführt werden, so daß sich für jeden Bearbeitungsvorgang Aussagen über die erzielte Qualität machen lassen. Analog zur beschriebenen Drehmomentsteuerung erfolgt auch eine Drehzahlsteuerung. Hierfür ist ein Fühler 22 vorgesehen, der die Drehzahl des Motors 11 ermittelt, die dann in einem Ist/Sollwert-Drehzahlkomparator 23 mit einem aus einem Solldrehzahlspeicher 24 abgerufenen Wert vergleicht; und ein Vergleichssignal erzeugt, das einer drehzahlabhängigen Vorschub- und Motorsteuereinrichtung 25 zugeführt wird, die auf die Vorschubeinrichtung 14 und den Motor 11 einwirkt.The torque occurring on the tool 12 is detected by means of a torque sensor 15, which determines the current consumption of the motor 11. The torque sensor 15 is connected to an actual / setpoint torque comparator 16, the output signal of which is fed to a feed and motor control device 17 which controls the feed device 14 as a function of the required torque, but also the motor 11 when a changeover is required, for example if the required feed path is reached or if excessive torque occurs during machining. The feed and motor switchover 27 is also supplied with the output signal of the distance measuring device 18, so that it can be determined whether a machining process has ended and the switchover of the motor is therefore necessary. The torque comparator 16 receives the respectively required optimum torque from a setpoint torque memory 19. If available, all values required depending on the material, type of thread, thread length etc. can be called up from the memory 19. These can already be entered by the manufacturer, or after empirical determination by the user. The torques determined by the torque sensor 15 during processing and the torques stored in the memory 19 can be compared in a recording and evaluation device 20 and fed to a quality control device 21, so that statements can be made about the quality achieved for each processing operation. Analogous to the torque control described, speed control is also carried out. For this purpose, a sensor 22 is provided which determines the speed of the motor 11, which then compares in an actual / target value speed comparator 23 with a value called up from a target speed memory 24; and generates a comparison signal which is fed to a speed-dependent feed and motor control device 25 which acts on the feed device 14 and the motor 11.
Die Fig. 2 und 3 zeigen den mechanischen Aufbau einer Gewindeschneidmaschine mit vertikaler Anordnung und vertikaler Dreh- und Vorschubachse Z. Die Maschine hat einen Schrittmotor 11 zum direkten Antrieb eines Werkzeugs 12, mit dem ein Werkstück 13 bearbeitet werden soll. Der Motor 11 ist mit einer Vorschubeinrichtung verbunden, die aus einem mit dem Motor 11 fest verbundenen Relativ¬ schlitten 26 und einem angetriebenen Absolutschlitten 27 besteht, die durch eine Zug- und Druckfeder 28 und einen hierzu parallelgeschalteten Dämpfer 29 verbunden sind. Beide Schlitten sind mittel Führungsbuchsen 34 auf Führungsstangen 33 parallel zur Werkzeugdrehachse verschiebbar gelagert. Der Absolutschlitten 27 ist mit einer Spindelmutter 30 verbunden, die auf einer Spindel 31 sitzt, die von eimem Motor 32 angetrieben wird. Zur Messung des Abstandes zwischen dem Werkzeug 12 und dem Werkstück 13 sind zwei Abstandsmeßeinrichtungen 35 und 36 vorgesehen, nämlich eine zwischen den beiden Schlitten 26 und 27 und eine zwischen dem Schlitten 26 oder 27 und einem festen Bezugspunkt, z.B. einer fest angeordneten Skala. Diese beiden Meßeinrichtungen liefern nicht nur den Abstand zwischen dem Werkzeug 12 und dem Werkstück 13, sondern auch ein von der Drehung der Feder 28 abhängiges Signal, das dazu verwendet wird, den Werkzeugvorschub in Verbindung mit dem Motor 32 mit der erforderlichen Vorschubkraft zu steuern. 2 and 3 show the mechanical structure of a threading machine with a vertical arrangement and vertical axis of rotation and feed Z. The machine has a stepper motor 11 for direct drive of a tool 12 with which a workpiece 13 is to be machined. The motor 11 is connected to a feed device which consists of a relative slide 26 which is fixedly connected to the motor 11 and a driven absolute slide 27 which are connected by a tension and compression spring 28 and a damper 29 connected in parallel to this. Both slides are supported by means of guide bushes 34 on guide rods 33 which can be displaced parallel to the tool axis of rotation. The absolute slide 27 is connected to a spindle nut 30 which sits on a spindle 31 which is driven by a motor 32. To measure the distance between the tool 12 and the workpiece 13, two distance measuring devices 35 and 36 are provided, namely one between the two carriages 26 and 27 and one between the carriage 26 or 27 and a fixed reference point, e.g. a fixed scale. These two measuring devices provide not only the distance between the tool 12 and the workpiece 13, but also a signal dependent on the rotation of the spring 28, which is used to control the tool feed in connection with the motor 32 with the required feed force.

Claims

An riebsVorrichtung für eine WerkzeugmaschinePatentansprüche On drive device for a machine tool patent claims
•1. Antriebsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit relativer Drehbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück und relativer Vorschubbewegung in Richtung der Drehbewegungsachse, insbesondere Gewindeschneid- und/oder Bohrmaschine, bestehend aus einem drehmomentgesteuerten, umschaltbaren elektrischen Drehantrieb, aus einem den Strom des Drehantriebs erfassenden Drehmomentfühler und aus einer Einrichtung zum Erfassen des bewirkten Vorschubs, g e k e n n z e i c h n e t durch • eine drehmoraentgesteuerte Vorschubeinrichtung (14), dere Vorschubkraft in Abhängigkeit von einem optimalen Bearbeitungsmoment des Werkzeugs (12) auf einem Minimalwert gehalten wird.•1. Drive device for a machine tool with relative rotational movement between tool and workpiece and relative feed movement in the direction of the rotational movement axis, in particular thread cutting and / or drilling machine, consisting of a torque-controlled, switchable electrical rotary drive, a torque sensor that detects the current of the rotary drive, and a device for detecting it of the feed effected, characterized by • a torque-controlled feed device (14), the feed force of which is kept at a minimum value as a function of an optimal machining torque of the tool (12).
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorschubkraft der Vorschubeinrichtung (14) bei der relativen Rücklaufbewegung zwischen Werkzeug (12) und Werkstück (13) in Abhängigkeit von einem optimalen Reib¬ moment des Werkzeugs auf einem Minimalwert gehalten wird. 2. Drive device according to claim 1, characterized in that the feed force of the feed device (14) during the relative return movement between the tool (12) and the workpiece (13) is kept at a minimum value as a function of an optimal Reib¬ torque of the tool.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einer Gewindeschneid- und/oder Bohrmaschine die Vorschubkraft der Vorschubeinrichtung (14) am Beginn eines BearbeitungsVorgangs in Abhängigkeit von der erforderlichen Anschnittkraft gesteuert wird.3. Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that in a tapping and / or drilling machine the feed force of the feed device (14) is controlled at the start of a machining operation as a function of the required gating force.
4. AntriebsVorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Drehmomentkomparator (16), der das vom Drehmomentfühler ermittelte Ist-Drehmoment mit einem Soll- Drehmoment vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, das einer drehmomentabhängigen Vorschub- und Motorsteuerein¬ richtung (17) zugeführt wird, die auch das Ausgangssignal der Abstandsmeßeinrichtung (18) erhält und die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Abstandsmeßeinrichtung (18) die Vorschubeinrichtung (14) und den Drehantrieb (11) steuert.4. Drive device according to one of claims 1 to 3, characterized by a torque comparator (16) which compares the actual torque determined by the torque sensor with a target torque and generates an output signal which is a torque-dependent feed and motor control device (17) is supplied, which also receives the output signal of the distance measuring device (18) and which controls the feed device (14) and the rotary drive (11) as a function of the output signal of the distance measuring device (18).
5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, g e k e n n z e i c h n e t durch durch eine AufZeichnungseinrichtung (-20,, die das vom Drehmomentfühler (15) ermittelte Drehmoment über einen gesamten Arbeitsvorgang mit Vor- und Rücklauf aufzeichnet.5. Drive device according to one of claims 1 to 4, by a recording device (-20, which records the torque determined by the torque sensor (15) over an entire operation with forward and reverse flow.
6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t durch durch einen Drehzahlkomparator (23), der die von einem Drehzahlfühler (22) ermittelte Ist-Drehzahl des Schrittmotors (11) mit einer Soll-Drehzahl vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, das einer drehzahlabhängigen Vorschub- und Motorsteuereinrichtung (25) zugeführt wird, die auch das Ausgangssignal der Abstandsmeßeinrichtung (18) erhält und die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Abstandsmeßeinrichtung (18) die Vorschubeinrichtung (14) und den Drehantrieb (11) steuert.6. Drive device according to one of claims 1 to 5, characterized by a speed comparator (23) which compares the actual speed of the stepping motor (11) determined by a speed sensor (22) with a target speed and generates an output signal which one speed-dependent feed and motor control device (25) is supplied, which also receives the output signal of the distance measuring device (18) and which controls the feed device (14) and the rotary drive (11) as a function of the output signal of the distance measuring device (18).
7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Sollwert in einem Toleranzbereich liegt.7. Drive device according to claim 4 or 6, characterized in that the setpoint is in a tolerance range.
8. Anstriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Toleranzbereich über einen Bearbeitungsvorgang veränderbar ist.8. Drive device according to claim 7, characterized in that the tolerance range can be changed via a machining operation.
9. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Drehantrieb (11) als Schrittmotor ausgebildet ist.9. Drive device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rotary drive (11) is designed as a stepping motor.
10. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei direktem Antrieb des Werkzeugs (12) durch den Schritt¬ motor (11) die Vorschubeinrichtung (14.) aus einem mit dem Schrittmotor verbundenen Relativschlitten (26) und einem mit diesem über wenigstens ein elastisches Element (5) verbundenen angetriebenen Absolutschlitten (27) besteht.10. Drive device according to one of claims 1 to 9, characterized in that when the tool (12) is directly driven by the step motor (11), the feed device (14) consists of a relative slide (26) connected to the step motor and one with this consists of at least one elastic element (5) connected driven absolute slide (27).
11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß beide Schlitten (26, 27) auf einer gemeinsamen Führungsanordnung (33, 34) gelagert sind.11. Drive device according to claim 10, characterized in that both carriages (26, 27) are mounted on a common guide arrangement (33, 34).
12. Antriebseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Absolutschlitten (27) an einer Spindelmutter (30) sitzt, deren Spindelstange (31) von einem Motor (32) angetrieben ist.12. Drive device according to claim 10 or 11, characterized in that the absolute slide (27) on a spindle nut (30) sits, the spindle rod (31) is driven by a motor (32).
13. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Erfassen des bewirkten Vorschubs aus einer Abstandsmeßeinrichtung (35) zwischen dem Relativschlitten (26) und dem Absolutschlitten (27) und einer Abstandsmeßeinrichtung (36) zwischen einem der13. Drive device according to one of claims 1 to 12, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the device for detecting the feed caused from a distance measuring device (35) between the relative slide (26) and the absolute slide (27) and a distance measuring device (36) between one of the
Schlitten (26, 27) und einem festen Bezugspunkt besteht.Carriage (26, 27) and a fixed reference point.
14. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Dämpfer (29) zwischen dem Relativschlitten (26) und dem Absolutschlitten (27).14. Drive device according to one of claims 7 to 13, g e k e n n z e i c h n e t by a damper (29) between the relative slide (26) and the absolute slide (27).
15. Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die elastische Einrichtung aus einer Zug- und Druckfeder (5) besteht.15. Drive device according to claim 10, characterized in that the elastic device consists of a tension and compression spring (5).
16. Antriebseinrichtung nach einem .der Ansprüche 10 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Vorschubrichtung und die Drehachse vertikal verlaufen. 16. Drive device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the feed direction and the axis of rotation run vertically.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2702976A1 (en) * 1993-03-23 1994-09-30 Aerospatiale Device for adjusting the depth of pass of a machining head, particularly for drilling, with automatic halt in advance
EP0876873A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-11 Techint Compagnia Tecnica Internazionale S.P.A. Machine tool for making holes in elements intended for fibreglass extrusion
ITUB20152091A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-10 Nippon Tapper Co Ltd Procedure for tapping metal nuts and machine for the implementation of this procedure

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006047683B3 (en) * 2006-10-09 2008-04-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Defective force or form-fitting connection i.e. screw connection, recognizing method for use by on-screwing device, involves measuring torque or force characterizing connection as parameter during movement between screw and clamping section
ITVR20120069A1 (en) * 2012-04-10 2013-10-11 Bordignon Simone S R L AUTOMATIC MACHINE FOR THREADING
JP6034913B2 (en) * 2015-03-30 2016-11-30 ファナック株式会社 Machine tool control apparatus and control method for controlling synchronous operation of main shaft and feed shaft

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE832924C (en) * 1950-05-16 1952-03-03 Licentia Gmbh Feed control for electric motor driven machines
DE8529200U1 (en) * 1985-10-15 1986-02-20 Hartkamp, Hans Georg, Prof. Dipl.-Ing., 4720 Beckum Drilling machine, in particular tapping machine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL275416A (en) * 1961-03-06 1900-01-01
CH636787A5 (en) * 1978-12-04 1983-06-30 Max Hetzel ELECTRONICALLY CONTROLLED THREADING MACHINE.
US4237408A (en) * 1979-08-10 1980-12-02 Cincinnati Milacron Inc. Method and apparatus for modifying the operation of a machine tool as a function of torque
DE3304644A1 (en) * 1983-02-10 1984-08-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Control device for thread machining on numerically controlled machine tools (thread turn offset compensation)
JPH0757444B2 (en) * 1985-06-28 1995-06-21 ブラザー工業株式会社 Screw processing equipment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE832924C (en) * 1950-05-16 1952-03-03 Licentia Gmbh Feed control for electric motor driven machines
DE8529200U1 (en) * 1985-10-15 1986-02-20 Hartkamp, Hans Georg, Prof. Dipl.-Ing., 4720 Beckum Drilling machine, in particular tapping machine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Volume 7, No. 179 (M-234) (1324), 9. August 1983 & JP, A, 5882650 (Yamazaki) 18. Mai 1983 siehe die Zusammenfassung *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2702976A1 (en) * 1993-03-23 1994-09-30 Aerospatiale Device for adjusting the depth of pass of a machining head, particularly for drilling, with automatic halt in advance
EP0876873A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-11 Techint Compagnia Tecnica Internazionale S.P.A. Machine tool for making holes in elements intended for fibreglass extrusion
ITUB20152091A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-10 Nippon Tapper Co Ltd Procedure for tapping metal nuts and machine for the implementation of this procedure
WO2017009742A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-19 Nippon Tapper Co., Ltd. Procedure for tapping metal nuts, as well as machine for carrying out such procedure

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