WO1992004663A1 - Grinding machine controlling and monitoring device and process for operating the same - Google Patents

Grinding machine controlling and monitoring device and process for operating the same Download PDF

Info

Publication number
WO1992004663A1
WO1992004663A1 PCT/CH1990/000204 CH9000204W WO9204663A1 WO 1992004663 A1 WO1992004663 A1 WO 1992004663A1 CH 9000204 W CH9000204 W CH 9000204W WO 9204663 A1 WO9204663 A1 WO 9204663A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tool
grinding
sensors
channel
sensor
Prior art date
Application number
PCT/CH1990/000204
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hanspeter Batt
Rudolf Gasser
Erwin Roth
Original Assignee
Henri Hauser Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henri Hauser Ag filed Critical Henri Hauser Ag
Priority to PCT/CH1990/000204 priority Critical patent/WO1992004663A1/en
Publication of WO1992004663A1 publication Critical patent/WO1992004663A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4163Adaptive control of feed or cutting velocity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/003Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving acoustic means
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4065Monitoring tool breakage, life or condition
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37081Display machining parameters
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37349Unbalance of tool or tool holder
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37351Detect vibration, ultrasound
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37405Contact detection between workpiece and tool, probe, feeler
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37493Use of different frequency band pass filters to separate different signals
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37498Variable amplification, gain for detected signal, select correct level range
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45161Grinding machine
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50026Go to reference plane, cube

Definitions

  • the present invention relates to a device for monitoring and controlling a grinding machine, which is used for the precise machining of surfaces, in particular bores or contours, e.g. a coordinate grinding machine.
  • the achievable accuracy and productivity depends on various factors, and measures are accordingly known to increase or ensure accuracy and productivity.
  • the aim of the present invention is to provide a device which, with simple operation, permits optimum monitoring of the machine and the respective machining process and, at the same time, optimum productivity. This goal is achieved according to claim 1. Many functions can be performed here with a compact device or with little circuitry complexity.
  • the invention also relates to a method for operating a grinding machine with a device according to claim 1, which method is described in claim 9, and a method for tool detection according to claim 10.
  • FIG. 2 shows the front of the control and display device according to the invention
  • 3 schematically shows the adjustment and movement possibilities of the tool, for example the grinding wheel
  • Fig. 4 shows a circuit diagram of the electrical equipment
  • Fig. 5 is a diagram for explaining the movements for tool detection, i.e. to record the tool dimensions, e.g. Grinding wheel dimension.
  • Fig. 1 shows more or less schematically the grinding wheel drive, e.g. the grinding motor 1 with the interchangeable grinding wheel 2.
  • the grinding motor is fastened to a schematically illustrated arm 3, which is guided radially adjustable in a grinding spindle 3a (U-axis).
  • This grinding spindle can be adjusted along the vertical axis Z in the grinding head 3b, which in turn can be adjusted in the vertical axis W on the machine frame.
  • These adjustment options are shown schematically in Fig. 3, i.e. the Z axis of the grinding spindle 3a is adjustable in the Z direction and the extension arm with the grinding motor 1 and the grinding wheel 2 shown in FIG. 3 is radially adjustable in the U direction with respect to the spindle axis Z.
  • the grinding spindle 3a rotates around the Z axis (C axis)
  • the grinding wheel 2 carrying out a planetary movement can thus machine a circular hole 4 in a workpiece 5.
  • FIG. 1 another workpiece 7 is clamped on the machine table 6 of the coordinate grinding machine, in which, for example, a rectangular opening 8 with rounded corners and holes 9 are to be machined.
  • the machine table 6 is adjusted in the XY plane and possibly by turning the grinding spindle (C axis) and Shift of the boom 3 (U-axis), the grinding wheel * is guided along the contour to be machined.
  • the reference plate 10 On its side facing the grinding spindle or the clamped grinding wheel 2, the reference plate 10 is provided with an abrasion-resistant reference surface 10a, against which the rotating grinding wheel can be brought up to contact as often as desired, without being significantly worn.
  • the sensor 11 is connected to a preamplifier 13 via a cable 12.
  • the sensors 14 can be of the same type as the sensor 11.
  • a further, preferably similar sensor 16 is attached to the grinding motor 1 and, according to FIG. 1, is connected directly to a measuring and display device 18 via a cable 17. As indicated in FIG. 4, however, the sensor 16 can optionally be used like the sensors 14 and connected to the preamplifier 13, as will be explained below.
  • the output 19 of the preamplifier 13 is also connected to the device 18 ".
  • the device 18 is also connected via a cable 20 to the CNC controller 21 of the coordinate grinding machine for the transmission of data in both directions. While in FIG.
  • the preamplifier 13 has a certain number of inputs for connecting sensors 14.
  • the sensors 14 connected to the workpiece or its carrier serve to detect the tool contact with the surface of the workpiece to be machined.
  • the same sensors provide the signals for optical and acoustic tool contact detection.
  • the sensor 11 is used to detect the contact of the rotating grinding wheel with the reference surface 10a of the reference plate 10.
  • the sensor 16 is used to detect the unbalance of the grinding motor 1 with and without the grinding wheel.
  • the sensors 11, 14 and 16 can be provided with holding magnets and can thus be easily attached to workpieces, to the housing of the grinding motor 1 or to the reference plate 10, because in most cases these parts consist of ferromagnetic material. If necessary, however, the same sensors can also be glued or screwed.
  • the signals from the sensors 11, 14 and 16 are pre-amplified or fed directly to the control and display device 18 and further processed therein.
  • a control lamp is assigned to each symbol.
  • a lamp 25 indicates malfunction, a lamp 26 lights up when tool contact occurs, and a lamp 27 lights up when using a ner button 28 a manual noise analysis is carried out in the "tool contact detection contour grinding".
  • a headphone symbol 29 indicates that the keys 30, 31 and 32 underneath are used to adjust the volume in a headphone connected to the socket 33.
  • a bar graph 34 is used to display the noise level or the unbalance, the keys 35, 36 and 37 being used to set the sensitivity of this display or to record the unbalance of the grinding motor.
  • An assigned socket 38 is used to connect the unbalance sensor 16, the circuits described later for checking the unbalance being activated automatically when a connection is made in the socket 38.
  • the preselection by means of the keys 35-37 can take place, for example, such that when all three keys are actuated, the unbalance of the motor is measured without a grinding wheel (REF), while when two keys (35, 37) are actuated, the circuit for checking the Unbalance with grinding wheel (T) is activated.
  • a lamp 39 indicates the operational readiness of the electronics. Lamps 40-43 serve to confirm the setting of the circuit for checking the unbalance of differently dimensioned motors, in particular with different speeds, and a button 44 serves to preselect the circuit states for the unbalance control.
  • the signals from the various sensors 14 are summed and fed to the input of a channel 13a of the preamplifier 13.
  • the output of the preamplifier channel 13a is connected to the inputs of two bandpass filters 46 and 47 via a changeover switch 45.
  • the area of the bandpass filter 46 can be determined by a central logic 48 of the device.
  • the output of the filter 46 is connected to the input of a comparator 49, at the second input of which a comparison voltage Uref, a memory 50, is indicated. which is set by logic 48.
  • the output of the comparator 49 acts on a circuit 51, which in turn acts on the logic 48, as will be described later.
  • the output of the bandpass filter 47 is connected via two separately controllable amplifiers 52 and 53, on the one hand to the connected headphones and on the other hand via a switch 54 to the bar graph 34.
  • the sensor 11 is connected to the input of an amplifier channel 55 of the preamplifier 13 which is assigned to it and whose output is connected to the one contact of the changeover switch 45. It can therefore optionally be connected to the inputs of the bandpass filters 46 and 47, which is determined by the control 48 indicated by the logic 48.
  • the sensor 16 attached to the grinding motor 1 can optionally, if no balancing control is required, also be connected to the preamplifier channel 13a, in which case it is attached like the sensors 14, for example on the workpiece 7.
  • a charge amplifier 56 which is followed by an amplifier 57 that can be controlled by logic 48.
  • the output signal of the amplifier 57 passes via a bandpass filter or low-pass filter 58 which can be controlled by the logic 48 and via a switch 59 which can be controlled by the logic 48 to the input of an A / D converter 60, the output of which is connected to the logic 48 .
  • the logic 48 is connected via indicated connections 61 to the indicator lamps and key switches of the device, which are designated by the collective term P (panel). 4 also shows the CNC control 21 of the coordinate grinding machine. Commands and data can be transmitted in two directions between this controller and the logic 48 via the connection 20.
  • the changeover switch 45 is connected to the Strength channel 13a connected
  • the switch 54 is connected to the amplifier 53
  • the switch 59 is connected to the bandpass filter part of the filter 58.
  • the signals picked up by the sensors 14 are fed via the amplifier channel 13a, the bandpass filter 47 and the amplifiers 52 and 53 to the headphones 29 and the bar graph 34, respectively.
  • the bandpass filter 47 which transmits frequencies in the range of 2.5 kHz, ensures that a pleasant noise is produced in the headphones for the surgeon. On the basis of this noise, it is possible to determine whether the grinding wheel is touching the workpiece at all and whether the grinding process is correct, in particular whether the grinding wheel is gripping correctly or is blunt ("tool contact display"). At the same time, the noise level can be checked on bar graph 34.
  • the volume on the headphones' and the itati ⁇ sensitivity on the bar graph 34 may ker means of Verstär ⁇ 52 and 53 and the keys arelitis ⁇ 30-32 or 35-37 provides.
  • the CNC 21 reports the corresponding operating mode to the device 18 with the panel P via the logic 48, so that the indicator lamp lights up at the symbol 23. Accordingly, the grinding wheel 2 is fed to the bore wall at high speed.
  • the basic noise level is automatically determined and stored in the memory 50.
  • the signal at the output of the filter 46 rises such that the comparator 49 responds and outputs a touch signal to the logic 48 via the switching stage 51.
  • the bandpass filter 46 operates at the natural frequency of the sensors, which is preferably the same for all sensors.
  • the logic control 48 switches the CNC control 21 to the work feed.
  • the logic 48 determines, which in turn receives the required information from the part program from the CNC control. Once there has been a switch to work feed, the same bore does not switch back to overdrive unless the grinding wheel is lifted off the finished surface.
  • the grinding wheel In the "tool detection contour grinding” mode, the grinding wheel is guided along the contour at high speed until the first contact with the workpiece. Otherwise, the process corresponds to that described above for grinding a hole. In this case, however, the basic noises are not determined automatically, but rather by pressing the key 28 for setting the reference level in the memory 50. This occurs while the grinding wheel is being emptied along the contour. Incidentally, the first time the grinding wheel comes into contact with the workpiece, the machine switches to the work feed. However, if the tool no longer intervenes on the workpiece, "which can occur during contour grinding, the gear is switched back to high speed after a certain delay until the grinding wheel touches the workpiece again. The" Tool contact detection "modes described above are used to: to prevent the so-called "air grinding”.
  • the unbalance control is initiated by plugging the cable 17 of the sensor 16 into the socket 38 of the device 18 and by pressing the buttons 35-37 or 35 and 37.
  • the button 44 is used to make the presetting for the corresponding motor size or speed, as a result of which the filter 58 is set by the logic 48 and the changeover switch 59 is possibly switched over.
  • the changeover switch 54 is flipped so that a signal from the sensor 16 via the amplifiers 56 and 57 the effective filter 58, the changeover switch 59, the A / D converter 60, the logic 48, the D / A converter 60a and the changeover switch 54 reach the bar graph 34 which indicates the extent of the unbalance.
  • the amplifier 57 and the bandpass filter or lowpass filter 58 are selected depending on the motor size or speed.
  • the low-pass filter is switched on, while for faster-running motors, the bandpass filter is switched on and the logic 48 is set according to the preselection.
  • the unbalance signal is processed in logic 48 in digital form and then analogized via D / A converter 60a and fed to the display.
  • the corresponding function (22) is selected by means of the controller 21 (in the part program) via the logic 48.
  • the switch 45 is flipped to the output of the amplifier 55, so that now only the sensor 11 is effective.
  • the basic noise is initially determined automatically and the memory 50 is set.
  • the CNC control calculates the necessary corrections which must be taken into account in the next processing.
  • the cycle for the "tool detection bore grinding” can e.g. 5 as follows:
  • the grinding wheel 2 is gradually guided against the reference surface 10a.
  • the first touch of the grinding wheel on the reference surface 10a is detected and transmitted to the CNC controller 21.
  • the CNC control calculates the difference to the theoretically entered grinding wheel radius based on the current positions X or Y and U and corrects this entry.
  • the procedure for grinding contours is basically the same, with the exception that the planetary movement is not switched on at point G and the infeed step frequencies are programmed in the cycle by means of holding times.
  • the delivery to the reference plate 10 takes place by adjustment in the X-axis with a fixed U-axis.
  • the device described above is designed for a specific combination of several functions.

Abstract

Sensors (11, 14, 16) arranged on the jig grinding machine (1-3, 6, 10) generate signals that are processed, partially displayed or transmitted to the CNC-control (21) by a central controlling and displaying device (18). Sensors (14) arranged on the workpiece (7) or its carrier detect contact with the tool, avoiding 'air grinding' and ensuring an optical and acoustical tool contact display. A sensor (16) arranged on the grinding motor (1) controls the balance. A sensor (11) is secured to a reference plate (10) against which the tool (2) may be guided in order to precisely determine tool dimensions. By combining said controlling and monitoring functions in a single device, the productivity and the precision of machining operations can be considerably increased.

Description

Einrichtung zur Ueberwachung und Steuerung einer Schleifmaschine und Verfahren zum Betrieb derselben Device for monitoring and controlling a grinding machine and method for operating the same
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ueberwachung und Steuerung einer Schleifmaschine, die der genauen Bearbeitung von Oberflächen, insbesondere von Bohrungen oder Konturen dient, z.B. eine Koordina¬ ten-Schleifmaschine. Die erzielbare Genauigkeit und Produktivität hängt hierbei von verschiedenen Faktoren ab, und es sind dementsprechend Massnahmen bekannt, um die Genauigkeit und Produktivität zu erhöhen bzw. sicherzustellen. Ziel vorliegender Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, welche bei einfacher Bedienung eine optimale Ueberwachung der Maschine und des jeweiligen Bearbeitungsvorganges sowie zugleich optimale Produktivität zu erzielen gestattet. Dieses Ziel wird gemäss Anspruch 1 erreicht. Mit einem kompak¬ ten Gerät bzw. geringem schaltungstechnischen Aufwand können hierbei viele Funktionen erfüllt werden.The present invention relates to a device for monitoring and controlling a grinding machine, which is used for the precise machining of surfaces, in particular bores or contours, e.g. a coordinate grinding machine. The achievable accuracy and productivity depends on various factors, and measures are accordingly known to increase or ensure accuracy and productivity. The aim of the present invention is to provide a device which, with simple operation, permits optimum monitoring of the machine and the respective machining process and, at the same time, optimum productivity. This goal is achieved according to claim 1. Many functions can be performed here with a compact device or with little circuitry complexity.
Die Erfindung betrifft ausserdem ein Verfahren zum Betrieb einer Schleifmaschine mit einer Einrichtung gemäss Anspruch 1, welches Verfahren im Anspruch 9 beschrieben ist, sowie ein Verfahren zur Werkzeuger¬ fassung gemäss Anspruch 10.The invention also relates to a method for operating a grinding machine with a device according to claim 1, which method is described in claim 9, and a method for tool detection according to claim 10.
Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, bezogen auf eine Koordinaten-Schieifmaschine, erläutert.The invention will now be explained with reference to an embodiment shown in the drawing, based on a coordinate grinding machine.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil der Koordinaten- Schleifmaschine mit einem Werkstück,1 schematically shows a part of the coordinate grinding machine with a workpiece,
Fig. 2 zeigt die Frontseite des erfindungsgemässen Steuer- und Anzeigegerätes, Fig. 3 zeigt schematisch die Verstell- und Bewegungs¬ möglichkeiten des Werkzeugs, z.B. der Schleif¬ scheibe,2 shows the front of the control and display device according to the invention, 3 schematically shows the adjustment and movement possibilities of the tool, for example the grinding wheel,
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild der elektrischen Ausrüstung undFig. 4 shows a circuit diagram of the electrical equipment and
Fig. 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Bewegungs¬ abläufe zur Werkzeugerfassung, d.h. zur Erfassung der Werkzeugabmessung, z.B. Schleifscheibenabmes- sung.Fig. 5 is a diagram for explaining the movements for tool detection, i.e. to record the tool dimensions, e.g. Grinding wheel dimension.
Fig. 1 zeigt mehr oder weniger schematisch den Schleif¬ scheibenantrieb, z.B. den Schleifmotor 1 mit der auswe¬ chselbaren Schleifscheibe 2. Der Schleifmotor ist an ei¬ nem schematisch dargestellten Ausleger 3 befestigt, der in einer Schl ifspindel 3a radial verstellbar (U-Achse) geführt ist. Diese Schleifspindel ist längs der verti¬ kalen Achse Z im Schleifkopf 3b verstellbar der seiner¬ seits in der Vertikalachse W am Maschinengestell ver¬ stellbar ist. Diese Verstellmöglichkeiten sind in Fig. 3 schematisch dargestellt, d.h. die Z-Achse der Schleif¬ spindel 3a ist in Richtung Z verstellbar und der Ausle¬ ger mit dem Schleifmotor 1 und der in Fig. 3 dargestell¬ ten Schleifscheibe 2 ist bezüglich der Spindelachse Z in Richtung U radial verstellbar. Bei rotierender Schleif¬ spindel 3a um die Z-Achse (C-Achse) kann somit die eine Planetenbewegung ausführende Schleifscheibe 2 ein kreisrundes Loch 4 in einem Werkstück 5 bearbeiten.Fig. 1 shows more or less schematically the grinding wheel drive, e.g. the grinding motor 1 with the interchangeable grinding wheel 2. The grinding motor is fastened to a schematically illustrated arm 3, which is guided radially adjustable in a grinding spindle 3a (U-axis). This grinding spindle can be adjusted along the vertical axis Z in the grinding head 3b, which in turn can be adjusted in the vertical axis W on the machine frame. These adjustment options are shown schematically in Fig. 3, i.e. the Z axis of the grinding spindle 3a is adjustable in the Z direction and the extension arm with the grinding motor 1 and the grinding wheel 2 shown in FIG. 3 is radially adjustable in the U direction with respect to the spindle axis Z. When the grinding spindle 3a rotates around the Z axis (C axis), the grinding wheel 2 carrying out a planetary movement can thus machine a circular hole 4 in a workpiece 5.
In Fig. 1 ist auf dem Maschinentisch 6 der Koordinaten- Schleifmaschine ein anderes Werkstück 7 aufgespannt, in welchem beispielsweise eine rechteckige Oeffnung 8 mit gerundeten Ecken sowie Löcher 9 zu bearbeiten sind. Zur Bearbeitung der Kontur der Oeffnung 8, wird durch Verstellung des Maschinentisches 6 in der X-Y-Ebene und ev. durch Drehen der Schleifspindel (C-Achse) sowie Verschiebung des Auslegers 3 (U-Achse), die Schleif-* scheibe 2 längs der zu bearbeitenden Kontur geführt. Diese Vorgänge sind bei Koordinaten-Schleifmaschinen an sich bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung.In Fig. 1, another workpiece 7 is clamped on the machine table 6 of the coordinate grinding machine, in which, for example, a rectangular opening 8 with rounded corners and holes 9 are to be machined. To machine the contour of the opening 8, the machine table 6 is adjusted in the XY plane and possibly by turning the grinding spindle (C axis) and Shift of the boom 3 (U-axis), the grinding wheel * is guided along the contour to be machined. These processes are known per se in coordinate grinding machines and do not require any further explanation.
Auf dem Maschinentisch 6 ist eine Referenzplatte 10 mit einem Vibrationen erfassenden Sensor 11, beispiels¬ weise einem piezoelektrischen Accelerometer, in bestimm¬ ter Position befestigt. An seiner, der Schleifspindel bzw. der eingespannten Schleifscheibe 2, zugewandten Seite ist die Referenzplatte 10 mit einer abriebfesten Referenzfläche 10a versehen, gegen welche die rotierende Schleifscheibe beliebig oft bis zur Berührung angenähert werden kann, ohne dass sie massgebend abgenützt wird. Der Sensor 11 ist über ein Kabel 12 mit einem Vorver¬ stärker 13 verbunden.On the machine table 6, a reference plate 10 with a vibration-sensing sensor 11, for example a piezoelectric accelerometer, is fixed in a certain position. On its side facing the grinding spindle or the clamped grinding wheel 2, the reference plate 10 is provided with an abrasion-resistant reference surface 10a, against which the rotating grinding wheel can be brought up to contact as often as desired, without being significantly worn. The sensor 11 is connected to a preamplifier 13 via a cable 12.
A Werkstück 7, gegebenenfalls auch an einer Aufspann- vorrichtung für dasselbe oder in der Nähe des Werkstücks am Maschinentisch 6, sind beim dargestellten Beispiel zwei weitere Sensoren 14 angebracht, die über Leitungen 15 ebenfalls mit dem Vorverstärker 13 verbunden sind. Die Sensoren 14 können mit dem Sensor 11 gleichartig sein. Am Schleifmotor 1 ist ein weiterer, vorzugsweise gleichartiger Sensor 16 angebracht, welcher gemäss Fig. 1 über ein Kabel 17 direkt mit einem Mess- und Anzeige¬ gerät 18 verbunden ist. Wie in Fig. 4 angedeutet, kann aber der Sensor 16 wahlweise wie die Sensoren 14 einge¬ setzt und mit dem Vorverstärker 13 verbunden sein, wie noch erläutert wird. Der Ausgang 19 des Vorverstärkers 13 ist ebenfalls mit dem Gerät 18 "verbunden. Das Gerät 18 ist ferner über ein Kabel 20 mit der CNC-Steuerung 21 der Koordinaten-Schleifmaschine zur Uebertragung von Da¬ ten in beiden Richtungen verbunden. Während in Fig. 1 nur zwei Sensoren 14 dargestellt sind, können insbeson¬ dere bei grösseren Werkstücken, die an verschiedenen Stellen zu bearbeiten sind oder bei mehreren Werkstük- ken, beliebig viele Sensoren 14 angebracht sein, um stets und überall eine optimale Erfassung von Vibratio¬ nen zu gewährleisten. Wie in Fig. 1 angedeutet, kann es aber genügen, diese Sensoren insbesondere in der Nähe der zu bearbeitenden Flächen des Werkstücks anzubringen. Dementsprechend besitzt der Vorverstärker 13 eine gewis¬ se Anzahl von Eingängen zum Anschluss von Sensoren 14. Wie noch eingehender erläutert wird, dienen die mit dem Werkstück oder dessen Träger verbundenen Sensoren 14 der Erfassung des Werkzeugkontaktes mit der zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks. Die gleichen Sensoren liefern die Signale für die optische und akustische Werkzeugkontakt- Erfassung. Der Sensor 11 dient entsprechend der Erfas¬ sung des Kontakts der rotierenden Schleifscheibe mit der Referenzfläche 10a der Referenzplatte 10. Der Sensor 16 dient der Erfassung der Unwucht des Schleifmotors 1 mit und ohne Schleifscheibe. Die Sensoren 11, 14 und 16 kön¬ nen mit Haftmagneten versehen sein und können somit pro¬ blemlos an Werkstücken, am Gehäuse des Schleifmotors 1 oder an der Referenzplatte 10 angebracht werden, weil diese Teile in den meisten Fällen aus ferromagnetischem Material bestehen. Die gleichen Sensoren können aber nö¬ tigenfalls auch geklebt oder geschraubt werden.A workpiece 7, possibly also on a clamping device for the same or in the vicinity of the workpiece on the machine table 6, two additional sensors 14 are attached in the example shown, which are also connected to the preamplifier 13 via lines 15. The sensors 14 can be of the same type as the sensor 11. A further, preferably similar sensor 16 is attached to the grinding motor 1 and, according to FIG. 1, is connected directly to a measuring and display device 18 via a cable 17. As indicated in FIG. 4, however, the sensor 16 can optionally be used like the sensors 14 and connected to the preamplifier 13, as will be explained below. The output 19 of the preamplifier 13 is also connected to the device 18 ". The device 18 is also connected via a cable 20 to the CNC controller 21 of the coordinate grinding machine for the transmission of data in both directions. While in FIG. 1 only two sensors 14 are shown, in particular in the case of larger workpieces which are on different Any number of sensors 14 are to be machined, or in the case of several workpieces, in order to ensure optimum detection of vibrations at all times and everywhere. As indicated in Fig. 1, it may be sufficient to attach these sensors in particular in the vicinity of the surfaces of the workpiece to be machined. Accordingly, the preamplifier 13 has a certain number of inputs for connecting sensors 14. As will be explained in more detail, the sensors 14 connected to the workpiece or its carrier serve to detect the tool contact with the surface of the workpiece to be machined. The same sensors provide the signals for optical and acoustic tool contact detection. The sensor 11 is used to detect the contact of the rotating grinding wheel with the reference surface 10a of the reference plate 10. The sensor 16 is used to detect the unbalance of the grinding motor 1 with and without the grinding wheel. The sensors 11, 14 and 16 can be provided with holding magnets and can thus be easily attached to workpieces, to the housing of the grinding motor 1 or to the reference plate 10, because in most cases these parts consist of ferromagnetic material. If necessary, however, the same sensors can also be glued or screwed.
Die Signale der Sensoren 11, 14 und 16 werden vorver¬ stärkt oder direkt dem Steuer- und Anzeigegerät 18 zuge¬ führt und darin weiter aufbereitet. Auf der Frontplatte des Gerätes 18 (Fig. 2) befindet sich je ein Symbol 22 für den Modus "Werkzeugerfassung" (Erfassen der Abmes¬ sung der Schleifscheibe), ein Symbol 23 für den Modus "Werkzeugkontakt-Erfassung Lochschleifen" und ein Symbol 24- für den Modus "Werkzeugkontakt-Erfassung Kontur¬ schleifen" . Jedem Symbol ist eine Kontrollampe zugeord¬ net. Eine Lampe 25 zeigt fehlerhafte Funktion an, eine Lampe 26 leuchtet jeweils auf, wenn Werkzeugkontakt er¬ folgt, und eine Lampe 27 leuchtet auf, wenn mittels ei- ner Taste 28 eine manuelle Grundgeräuschanalyse bei der "Werkzeugkontakt-Erfassung Konturschleifen" erfolgt. Ein Kopfhörersymbol 29 zeigt an, dass die darunter liegenden Tasten 30, 31 und 32 der Einstellung der Lautstärke in einem in der Buchse 33 angeschlossenen Kopfhörer dienen. Ein Bargraph 34 dient der Anzeige des Geräuschpegels oder der Unwucht, wobei die Tasten 35, 36 und 37 der Einstellung der Empfindlichkeit dieser Anzeige bzw. der Aufnahme der Unwucht des Schleifmotors dienen. Eine zu¬ geordnete Buchse 38 dient dem Anschluss des Unwuchtsen¬ sors 16, wobei die später beschriebenen Schaltkreise zur Kontrolle der Unwucht automatisch aktiviert werden, wenn ein Anschluss in der Buchse 38 erfolgt. Die Vorwahl mittels der Tasten 35-37 kann beispielsweise so erfol¬ gen, dass bei Betätigung aller drei Tasten die Unwucht des Motors ohne Schleifscheibe gemessen wird (REF), während bei Betätigung zweier Tasten (35,37) die Schal¬ tung zur Kontrolle der Unwucht mit Schleifscheibe (T) aktiviert wird. Eine Lampe 39 zeigt die Betriebsbereit¬ schaft der Elektronik an. Lampen 40-43 dienen der Bestätigung der Einstellung der Schaltung zur Kontrolle der Unwucht von verschieden bemessenen Motoren, insbe¬ sondere mit verschiedenen Drehzahlen, und eine Taste 44 dient der Vorwahl der Schaltungszustände für die Un¬ wuchtkontrolle.The signals from the sensors 11, 14 and 16 are pre-amplified or fed directly to the control and display device 18 and further processed therein. On the front plate of the device 18 (FIG. 2) there is a symbol 22 for the mode "tool detection" (detection of the dimension of the grinding wheel), a symbol 23 for the mode "tool contact detection hole grinding" and a symbol 24- for the mode "tool contact detection contour grinding". A control lamp is assigned to each symbol. A lamp 25 indicates malfunction, a lamp 26 lights up when tool contact occurs, and a lamp 27 lights up when using a ner button 28 a manual noise analysis is carried out in the "tool contact detection contour grinding". A headphone symbol 29 indicates that the keys 30, 31 and 32 underneath are used to adjust the volume in a headphone connected to the socket 33. A bar graph 34 is used to display the noise level or the unbalance, the keys 35, 36 and 37 being used to set the sensitivity of this display or to record the unbalance of the grinding motor. An assigned socket 38 is used to connect the unbalance sensor 16, the circuits described later for checking the unbalance being activated automatically when a connection is made in the socket 38. The preselection by means of the keys 35-37 can take place, for example, such that when all three keys are actuated, the unbalance of the motor is measured without a grinding wheel (REF), while when two keys (35, 37) are actuated, the circuit for checking the Unbalance with grinding wheel (T) is activated. A lamp 39 indicates the operational readiness of the electronics. Lamps 40-43 serve to confirm the setting of the circuit for checking the unbalance of differently dimensioned motors, in particular with different speeds, and a button 44 serves to preselect the circuit states for the unbalance control.
Wie in Fig. 4 angedeutet, werden die Signale der ver¬ schiedenen Sensoren 14 summiert und dem Eingang eines Kanals 13a des Vorverstärkers 13 zugeführt. Der Ausgang des Vorverstärker-Kanals 13a ist über einen Umschalter 45 mit den Eingängen zweier Bandpassfilter 46 und 47 verbunden. Der Bereich des Bandpassfilters 46 kann von einer zentralen Logik 48 des Gerätes her bestimmt wer¬ den. Der Ausgang des Filters 46 ist mit dem Eingang ei¬ nes Vergleichers 49 verbunden, an dessen zweiten Eingang eine Vergleichsspannung Uref, eines Speichers 50 ange- legt ist, welcher von der Logik 48 her gesetzt wird. Der Ausgang des Vergleichers 49 wirkt auf einen Schaltkreis 51, der seinerseits auf die Logik 48 wirkt, wie später beschrieben wird. Der Ausgang des Bandpassfilters 47 ist über zwei separat regelbare Verstärker 52 und 53, einer¬ seits mit dem angeschlossenen Kopfhörer und andererseits über einen Umschalter 54 mit dem Bargraph 34 verbunden. Der Sensor 11 ist mit dem Eingang eines ihm gesondert zugeordneten Verstärkerkanals 55 des Vorverstärkers 13 verbunden, dessen Ausgang mit dem einen Kontakt des Um¬ schalters 45 verbunden ist. Er kann also wahlweise mit den Eingängen der Bandpassfilter 46 und 47 verbunden werden, was durch die angedeutete Steuerung von der Lo¬ gik 48 her bestimmt wird. Der am Schleifmotor 1 ange¬ brachte Sensor 16, kann wahlweise, wenn keine Auswucht¬ kontrolle erforderlich ist, ebenfalls mit dem Vorver¬ stärker-Kanal 13a verbunden sein, in welchem Falle er wie die Sensoren 14, z.B. am Werkstück 7, angebracht ist. Zur Auswuchtkontrolle ist er aber mit dem Eingang eines LadungsVerstärkers 56 verbunden, dem ein von der Logik 48 her regelbarer Verstärker 57 nachgeschaltet ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 57 gelangt über ein von der Logik 48 her regelbares Bandpassfilter bzw. Tiefpassfilter 58 über einen von der Logik 48 her steuerbaren Umschalter 59 an den Eingang eines A/D-Wand- ler 60, dessen Ausgang mit der Logik 48 verbunden ist. Ueber angedeutete Verbindungen 61 ist die Logik 48 mit den Anzeigelampen und Tastenschaltern des Gerätes ver¬ bunden, die mit dem Sammelbegriff P (Panel) bezeichnet sind. In Fig. 4 ist ferner die CNC-Steuerung 21 der Ko¬ ordinaten-Schleifmaschine dargestellt. Ueber die Verbin¬ dung 20 können Befehle und Daten in beiden Richtungen zwischen dieser Steuerung und der Logik 48 übertragen werden.As indicated in FIG. 4, the signals from the various sensors 14 are summed and fed to the input of a channel 13a of the preamplifier 13. The output of the preamplifier channel 13a is connected to the inputs of two bandpass filters 46 and 47 via a changeover switch 45. The area of the bandpass filter 46 can be determined by a central logic 48 of the device. The output of the filter 46 is connected to the input of a comparator 49, at the second input of which a comparison voltage Uref, a memory 50, is indicated. which is set by logic 48. The output of the comparator 49 acts on a circuit 51, which in turn acts on the logic 48, as will be described later. The output of the bandpass filter 47 is connected via two separately controllable amplifiers 52 and 53, on the one hand to the connected headphones and on the other hand via a switch 54 to the bar graph 34. The sensor 11 is connected to the input of an amplifier channel 55 of the preamplifier 13 which is assigned to it and whose output is connected to the one contact of the changeover switch 45. It can therefore optionally be connected to the inputs of the bandpass filters 46 and 47, which is determined by the control 48 indicated by the logic 48. The sensor 16 attached to the grinding motor 1 can optionally, if no balancing control is required, also be connected to the preamplifier channel 13a, in which case it is attached like the sensors 14, for example on the workpiece 7. For balancing control, however, it is connected to the input of a charge amplifier 56, which is followed by an amplifier 57 that can be controlled by logic 48. The output signal of the amplifier 57 passes via a bandpass filter or low-pass filter 58 which can be controlled by the logic 48 and via a switch 59 which can be controlled by the logic 48 to the input of an A / D converter 60, the output of which is connected to the logic 48 . The logic 48 is connected via indicated connections 61 to the indicator lamps and key switches of the device, which are designated by the collective term P (panel). 4 also shows the CNC control 21 of the coordinate grinding machine. Commands and data can be transmitted in two directions between this controller and the logic 48 via the connection 20.
Fig. 4 zeigt die Schaltung für einen bestimmten Be¬ triebszustand d.h. der Umschalter 45 ist mit dem Ver- Stärkerkanal 13a verbunden, der Umschalter 54 ist mit dem Verstärker 53 und der Umschalter 59 ist mit dem Bandpassfilterteil des Filters 58 verbunden. Die von den Sensoren 14 aufgenommenen Signale werden über den Ver¬ stärkerkanal 13a, das Bandpassfilter 47 und die Verstär¬ ker 52 und 53 dem Kopfhörer 29 bzw. dem Bargraph 34 zugeführt. Das Bandpassfilter 47, das Frequenzen im Bereich von 2,5 kHz überträgt, sorgt dafür, dass im Kopfhörer für den Operateur ein angenehmes Geräusch entsteht. Anhand dieses Geräusches ist es möglich festzustellen, ob die Schleifscheibe überhaupt das Werkstück berührt, und ob der SchleifVorgang korrekt erfolgt, insbesondere ob die Schleifscheibe richtig greift oder stumpf ist ("Werkzeugkontakt-Anzeige"). Zugleich kann der Geräuschpegel am Bargraph 34 überprüft werden. Die Lautstärke am Kopfhörer' und die Anzeige¬ empfindlichkeit am Bargraph 34 kann mittels der Verstär¬ ker 52 und 53 bzw. der Tasten 30-32 bzw. 35-37 einge¬ stellt werden.4 shows the circuit for a specific operating state, ie the changeover switch 45 is connected to the Strength channel 13a connected, the switch 54 is connected to the amplifier 53 and the switch 59 is connected to the bandpass filter part of the filter 58. The signals picked up by the sensors 14 are fed via the amplifier channel 13a, the bandpass filter 47 and the amplifiers 52 and 53 to the headphones 29 and the bar graph 34, respectively. The bandpass filter 47, which transmits frequencies in the range of 2.5 kHz, ensures that a pleasant noise is produced in the headphones for the surgeon. On the basis of this noise, it is possible to determine whether the grinding wheel is touching the workpiece at all and whether the grinding process is correct, in particular whether the grinding wheel is gripping correctly or is blunt ("tool contact display"). At the same time, the noise level can be checked on bar graph 34. The volume on the headphones' and the Anzeige¬ sensitivity on the bar graph 34 may ker means of Verstär¬ 52 and 53 and the keys are einge¬ 30-32 or 35-37 provides.
Beim Modus "Werkzeug-Erfassung Bohrungsschleifen" meldet die CNC 21 über die Logik 48 dem Gerät 18 mit dem Panel P die entsprechende Betriebsart, so dass beim Symbol 23 die Kontrollampe leuchtet. Demgemäss wird die Schleif¬ scheibe 2 im Schnellgang der Bohrungswandung zugeführt. Vor dem Zustellen wird der Grundgeräuschpegel automa¬ tisch ermittelt und im Speicher 50 abgelegt. Sobald die Schleifscheibe das Werkstück berührt, steigt das Signal am Ausgang des Filters 46 so an, dass der Vergleicher 49 anspricht und über die Schaltstufe 51 ein BerührungsSig¬ nal an die Logik 48 abgibt. Dabei arbeitet das Bandpass¬ filter 46 bei der Eigenfrequenz der Sensoren, die ja vorzugsweise für alle Sensoren dieselbe ist. Sobald die Berührung der Schleifscheibe mit dem Werkstück festge¬ stellt ist, wird über die Logik 48 die CNC-Steuerung 21 auf Arbeitsvorschub umgeschaltet. Dass bei dieser Betriebsart die richtigen Sensoren mittels des Umschal¬ ters 45 zugeschaltet werden, bestimmt die Logik 48, die ihrerseits aus der CNC-Steuerung die erforderliche Information aus dem Teileprogramm erhält. Ist einmal auf Arbeitsvorschub umgeschaltet, wird in der gleichen Boh¬ rung nicht wieder auf Schnellgang umgeschaltet, es sei denn, zum Abheben der Schleifscheibe von der fertig bearbeiteten Fläche.In the "tool detection of bore grinding" mode, the CNC 21 reports the corresponding operating mode to the device 18 with the panel P via the logic 48, so that the indicator lamp lights up at the symbol 23. Accordingly, the grinding wheel 2 is fed to the bore wall at high speed. Before the delivery, the basic noise level is automatically determined and stored in the memory 50. As soon as the grinding wheel touches the workpiece, the signal at the output of the filter 46 rises such that the comparator 49 responds and outputs a touch signal to the logic 48 via the switching stage 51. The bandpass filter 46 operates at the natural frequency of the sensors, which is preferably the same for all sensors. As soon as the contact of the grinding wheel with the workpiece is established, the logic control 48 switches the CNC control 21 to the work feed. That with this In the mode of operation, the correct sensors are switched on by means of the switch 45, the logic 48 determines, which in turn receives the required information from the part program from the CNC control. Once there has been a switch to work feed, the same bore does not switch back to overdrive unless the grinding wheel is lifted off the finished surface.
Beim Modus "Werkzeug-Erfassung Konturschleifen" wird die Schleifscheibe im Schnellgang der Kontur entlang geführt bis die erste Berührung mit dem Werkstück erfolgt. Im übrigen entspricht der Vorgang dem oben für das Schlei¬ fen einer Bohrung beschriebenen. Hierbei werden aller¬ dings die Grundgeräusche nicht automatisch ermittelt, sondern durch Betätigung der Taste 28 zum Setzen des Re¬ ferenzpegels im Speicher 50. Dies geschieht während ei¬ nes Leerumgangs der Schleifscheibe entlang der Kontur. Im übrigen wird beim ersten Kontakt der Schleifscheibe mit dem Werkstück auf Arbeitsvorschub umgeschaltet. Wenn dann aber das Werkzeug am Werkstück nicht mehr ein¬ greift," was beim Konturschleifen durchaus vorkommen kann, wird nach einer gewissen Verzögerung wieder auf Schnellgang geschaltet bis die Schleifscheibe das Werkstück wieder berührt. Die oben beschriebenen Modi "Werkzeugkontakt-Erfassung" dienen dazu, das sogenannte "Luftschleifen" zu verhindern.In the "tool detection contour grinding" mode, the grinding wheel is guided along the contour at high speed until the first contact with the workpiece. Otherwise, the process corresponds to that described above for grinding a hole. In this case, however, the basic noises are not determined automatically, but rather by pressing the key 28 for setting the reference level in the memory 50. This occurs while the grinding wheel is being emptied along the contour. Incidentally, the first time the grinding wheel comes into contact with the workpiece, the machine switches to the work feed. However, if the tool no longer intervenes on the workpiece, "which can occur during contour grinding, the gear is switched back to high speed after a certain delay until the grinding wheel touches the workpiece again. The" Tool contact detection "modes described above are used to: to prevent the so-called "air grinding".
Durch Einstecken des Kabel 17 des Sensors 16 in die Buchse 38 des Gerätes 18 und durch Betätigung der Tasten 35-37 bzw. 35 und 37 wird die Unwuchtkontrolle eingelei¬ tet. Mittels der Taste 44 ist die Voreinstellung für die entsprechende Motorengrösse bzw. -Drehzahl vorzunehmen, wodurch von der Logik 48 her das Filter 58 eingestellt und gegebenenfalls der Umschalter 59 umgelegt wird. Fer¬ ner wird der Umschalter 54 umgelegt, derart, dass nun ein Signal des Sensors 16 über die Verstärker 56 und 57, das wirksame Filter 58, den Umschalter 59 den A/D-Wand- ler 60, die Logik 48, den D/A-Wandler 60a und den Um¬ schalter 54 an den Bargraphen 34 gelangt, welcher das Ausmass der Umwucht anzeigt. Wie erwähnt, wird dabei je nach Motorengrösse bzw. -Drehzahl der Verstärker 57 und das Bandpassfilter bzw. Tiefpassfilter 58 angewählt. Für Motoren mit niedriger Drehzahl wird hierbei das Tief¬ passfilter eingeschaltet, während für schneller laufende Motoren das Bandpassfilter eingeschaltet und von der Logik 48 her der Vorwahl entsprechend eingestellt wird. Das Unwuchtsignal wird in der Logik 48 in digitaler Form verarbeitet und dann über den D/A-Wandler 60a analogi- siert und der Anzeige zugeführt.The unbalance control is initiated by plugging the cable 17 of the sensor 16 into the socket 38 of the device 18 and by pressing the buttons 35-37 or 35 and 37. The button 44 is used to make the presetting for the corresponding motor size or speed, as a result of which the filter 58 is set by the logic 48 and the changeover switch 59 is possibly switched over. Furthermore, the changeover switch 54 is flipped so that a signal from the sensor 16 via the amplifiers 56 and 57 the effective filter 58, the changeover switch 59, the A / D converter 60, the logic 48, the D / A converter 60a and the changeover switch 54 reach the bar graph 34 which indicates the extent of the unbalance. As mentioned, the amplifier 57 and the bandpass filter or lowpass filter 58 are selected depending on the motor size or speed. For low-speed motors, the low-pass filter is switched on, while for faster-running motors, the bandpass filter is switched on and the logic 48 is set according to the preselection. The unbalance signal is processed in logic 48 in digital form and then analogized via D / A converter 60a and fed to the display.
Beim Modus "Werkzeug-Erfassung", d.h. zur Ermittlung der SchleifScheibenabmessung wird mittels der Steuerung 21 (im Teileprogramm) über die Logik 48 die entsprechen¬ de Funktion (22) gewählt. Hierbei wird der Umschalter 45 an den Ausgang des Verstärkers 55 umgelegt, so dass nun ausschliesslich der Sensor 11 wirksam ist. Wie bei den übrigen Funktionen wird hierbei vorerst das Grundge¬ räusch automatisch ermittelt und der Speicher 50 ge¬ setzt. Wenn dann die Berührung der Schleifscheibe an der Referenzfläche 10a der Referenzplatte 10 erfolgt, wird die Position der Schleifscheibenachse in den Richtungen X oder Y und U erfasst und in der CNC-Steuerung einge- speichert. Die CNC-Steuerung errechnet daraus die not¬ wendigen Korrekturen, die bei der nächsten Bearbeitung berücksichtigt werden müssen. Der Zyklus für die "Werk¬ zeugerfassung Bohrungschleifen" kann z.B. gemäss Fig. 5 wie folgt ablaufen:In the "tool detection" mode, i.e. To determine the grinding wheel dimension, the corresponding function (22) is selected by means of the controller 21 (in the part program) via the logic 48. Here, the switch 45 is flipped to the output of the amplifier 55, so that now only the sensor 11 is effective. As with the other functions, the basic noise is initially determined automatically and the memory 50 is set. Then, when the grinding wheel is touched on the reference surface 10a of the reference plate 10, the position of the grinding wheel axis in the X or Y and U directions is detected and stored in the CNC control. From this, the CNC control calculates the necessary corrections which must be taken into account in the next processing. The cycle for the "tool detection bore grinding" can e.g. 5 as follows:
A. Mit Schleifspindel (Z) in obere Anschlagposition und mit W-Achse auf die programmierte Position fahren.A. Use the grinding spindle (Z) to move to the upper stop position and the W axis to the programmed position.
B. Längs der X- und ev. Y-Achse die Referenzfläche 10a so positionieren, dass der Abstand derselben zum Maschi- nenspindelzentrum dem zu schleifenden Radius entspricht. Sodann längs der U-Achse auf die Position fahren, die dem Bohrungsradius minus dem in dem Werkzeugspeicher eingegebenen SchleifScheibenradius minus einem Sicher¬ heitsabstand Sl (Fig. 5) entspricht.B. Position the reference surface 10a along the X and possibly Y axis so that the distance of the same to the machine spindle center corresponds to the radius to be ground. Then move along the U-axis to the position that corresponds to the bore radius minus the grinding wheel radius entered in the tool store minus a safety distance S1 (FIG. 5).
C. Maschinenspindel in der C-Achse so indexieren, dass die U-Achse rechtwinklig zur Referenzfläche 10a der Platte 10 gerichtet ist. Mit der Schleifspindel in Richtung Z auf die im Speicher abgelegte Ebene fahren, so dass die Schleifscheibe vor der Referenzfläche 10a steht. Diese Situation ist in Fig. 5 angedeutet, wo die Schleifscheibe 2 im Sicherheitsabstand Sl vor der Referenzfläche 10a der Platte 10 steht. Der Schleifmotor wird nun gestartet und nach einer Wartezeit wird eine Grundgeräuschanalyse gemäss vorstehender Beschreibung durchgeführt.C. Index the machine spindle in the C-axis so that the U-axis is perpendicular to the reference surface 10a of the plate 10. Drive with the grinding spindle in direction Z to the level stored in the memory, so that the grinding wheel is in front of the reference surface 10a. This situation is indicated in FIG. 5, where the grinding wheel 2 is at a safety distance S1 in front of the reference surface 10a of the plate 10. The grinding motor is now started and after a waiting period a basic noise analysis is carried out as described above.
D. Die Schleifscheibe 2 wird schrittweise gegen die Re¬ ferenzfläche 10a geführt.D. The grinding wheel 2 is gradually guided against the reference surface 10a.
E. Die erste Berührung der Schleifscheibe an der Refe¬ renzfläche 10a wird erfasst und an die CNC-Steuerung 21 übermittelt.E. The first touch of the grinding wheel on the reference surface 10a is detected and transmitted to the CNC controller 21.
F. Rückzug der Schleifscheibe in U-Richtung und erneute Zustellung auf einen neuen kleineren Sicherheitsabstand S2.F. Retraction of the grinding wheel in the U direction and renewed delivery to a new smaller safety distance S2.
G. Start der Planetenbewegung und Aufnahme eines neuen Grundgeräuschpegels.G. Start of planetary movement and recording of a new basic noise level.
H. Zustellung der Schleifscheibe in U-Richtung gegen die Referenzplatte 10, wobei pro Planetenumdrehung ein Schritt (0,1 - 1 μm) zugestellt wird. I. Zweite Berührung wie unter E) erwähnt.H. Infeed of the grinding wheel in the U direction against the reference plate 10, one step (0.1-1 μm) being delivered per planetary revolution. I. Second touch as mentioned under E).
K. Rückzug in U-Richtung und erneute Zustellung auf einen Sicherheitsabstand S3 von beispielsweise 5 μm.K. Retraction in the U direction and redelivery to a safety distance S3 of, for example, 5 μm.
L. Langsame Zustellung wie bei H wobei pro vier Plane¬ tenumdrehungen ein Schritt erfolgt .L. Slow infeed as for H, with one step per four planet revolutions.
M. Bei der dritten Berührung der Schleifscheibe an der Referenzfläche 10a, berechnet die CNC-Steuerung aufgrund der momentanen Positionen X oder Y und U, die Differenz zum theoretisch eingegebenen SchleifScheibenradius und korrigiert diese Eingabe.M. When the grinding wheel is touched a third time on the reference surface 10a, the CNC control calculates the difference to the theoretically entered grinding wheel radius based on the current positions X or Y and U and corrects this entry.
N. Rückzug der Schleifscheibe in U-Richtung.N. Retraction of the grinding wheel in the U direction.
O. Rückzug in den Achsen Z und W auf Ausgangsposition.O. Retraction in the Z and W axes to the starting position.
P. In die roh bearbeitete Bohrung fahren und dieselbe gemäss dem entsprechenden Zyklus bearbeiten.P. Drive into the rough machined hole and machine it according to the appropriate cycle.
Es ist möglich, zwei Zyklen zu programmieren, von welchen der eine alle Punkte A-P, der andere nur die Punkte G-P beinhaltet, wobei eine erste Zustellung gemäss A+B auf den Sicherheitsabstand S- erfolgt.It is possible to program two cycles, one of which contains all points A-P, the other only points G-P, with a first infeed according to A + B at the safety distance S-.
Zum Schleifen von Konturen wird grundsätzlich gleich vorgegangen, mit der Ausnahme, dass in Punkt G die Planetenbewegung nicht eingeschaltet wird und die Zustellschrittfrequenzen mittels Haltezeiten im Zyklus programmiert sind. Zudem erfolgt die Zustellung zur Referenzplatte 10 durch Verstellung in der X-Achse bei feststehender U-Achse.The procedure for grinding contours is basically the same, with the exception that the planetary movement is not switched on at point G and the infeed step frequencies are programmed in the cycle by means of holding times. In addition, the delivery to the reference plate 10 takes place by adjustment in the X-axis with a fixed U-axis.
Die oben beschriebene Einrichtung ist für eine bestimmte Kombination mehrerer Funktionen ausgelegt. Die besonde- ren Vorteile der Vereinigung mehrerer Steuer- und Ueberwachungsfunktionen in einer einzigen Einrichtung werden aber auch bei anderen Kombinationen von minde¬ stens zwei Funktionen erzielt. The device described above is designed for a specific combination of several functions. The special However, the advantages of combining several control and monitoring functions in a single device are also achieved with other combinations of at least two functions.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Einrichtung zur Ueberwachung und Steuerung einer Schleifmaschine, zur Erfassung und Auswertung von Vibrationen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zentralen, gemeinsamen Steuer- und Anzeigegerät (18) mehrere Funktionen zusammengefasst sind, die der Ueberwachung und Steuerung von mehreren Parametern der Maschine und des Bearbeitungsvorgangs dienen.1. Device for monitoring and controlling a grinding machine, for detecting and evaluating vibrations, characterized in that several functions are combined in a central, common control and display device (18), which monitor and control several parameters of the machine and the Serve processing operation.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichartige, oder identische Sensoren (11,14,16) vorgesehen sind, denen dem Parameter entspre¬ chende Anpassungsstromkreise (52,53,57), Umschaltmittel (45,54,59) oder steuerbare Stromkreise (46,58) zugeord¬ net sind.2. Device according to claim 1, characterized in that a plurality of identical or identical sensors (11, 14, 16) are provided, to which the adjustment circuits (52, 53, 57) corresponding to the parameter, switching means (45, 54, 59) are provided. or controllable circuits (46, 58) are assigned.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass mehrere an einem oder mehreren Werkstük- ken (7) oder an einer Werkstückaufnahme anbringbare Sensoren (14) für die Werkzeugkontakt-Erfassung sowie für die optische und akustische Werkzeugkontakt-Anzeige vorgesehen sind.3. Device according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that several on one or more workpieces (7) or on a workpiece holder sensors (14) are provided for the tool contact detection and for the optical and acoustic tool contact display are.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14,16), vorzugsweise piezoelektrische Beschleunigungssensoren, parallel an den Eingang eines ersten Auswertungskanals (13a,46,49) angeschlossen sind.4. Device according to claim 3, characterized in that the sensors (14, 16), preferably piezoelectric acceleration sensors, are connected in parallel to the input of a first evaluation channel (13a, 46, 49).
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Kanal (13a,46,49) ein steuerbares Band¬ passfilter (46) liegt, und dass ein Sensor (11) zur Werkzeugerfassung (Erfassung der Werkzeugabmessungen) wahlweise an den Kanal anschaltbar ist. 5. Device according to claim 4, characterized in that in the first channel (13a, 46, 49) there is a controllable band-pass filter (46) and that a sensor (11) for tool detection (detection of the tool dimensions) can optionally be connected to the channel is.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass im ersten Kanal eine Vergleichsschaltung mit einem Vergleicher (49) und mit einem variablen Speicher (50) für einen Vergleichspegel liegt.6. Device according to claim 4 or 5, characterized gekenn¬ characterized in that in the first channel is a comparison circuit with a comparator (49) and with a variable memory (50) for a comparison level.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, gekenn¬ zeichnet durch einen zweiten Auswertungskanal (56,57,58, 60) zur Unwuchterfassung, wobei der zweite Kanal für die unterschiedlichen Drehzahlen der Werkzeugspindel (1) umschaltbar ist, indem z.B. ein umschaltbares Filter (58) vorgesehen ist.7. Device according to one of claims 1-6, gekenn¬ characterized by a second evaluation channel (56,57,58, 60) for imbalance detection, the second channel for the different speeds of the tool spindle (1) can be switched, e.g. a switchable filter (58) is provided.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Sensor (11,14,16) und mit der CNC-Steuerung (21) der Schleifmaschine verbind¬ bares, d.h. mit einer bestehenden Maschine kompatibles Steuer- und Anzeigegerät (18) vorgesehen ist, das Steuersignale an die CNC-Steuerung übermittelt und von derselben Steuersignale empfängt.8. Device according to one of claims 1-7, characterized in that with the sensor (11, 14, 16) and with the CNC control (21) of the grinding machine connectable, i.e. Control and display device (18) compatible with an existing machine is provided, which transmits control signals to the CNC control and receives control signals from the same.
9. Verfahren zum Betrieb einer Schleifmaschine mit einer Einrichtung gemäss Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass zuerst die Unwucht der Werkzeugspindel mit dem Werkzeug erfasst und behoben wird, worauf das Werkzeug gegen eine mit einem Sensor versehene Referenzfläche zur Erfassung der Werkzeugabmessungen geführt wird, worauf der Bearbeitungsvorgang unter Berücksichtigung der erfassten Werkzeugabmessungen gesteuert wird.9. A method for operating a grinding machine with a device according to claims 5 and 7, characterized gekenn¬ characterized in that the imbalance of the tool spindle with the tool is first detected and corrected, whereupon the tool against a reference surface provided with a sensor for detecting the tool dimensions becomes, whereupon the machining process is controlled taking into account the recorded tool dimensions.
10. Verfahren zur Werkzeugerfassung mittels einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug wiederholt gegen die Referenzfläche geführt wird, wobei vorzugsweise das Werkzeug (2) nach jeder Berührung mit der Referenzfläche (10a) mit unter¬ schiedlichen Bewegungsabläufen erneut zugestellt wird (Fig. 5).10. The method for tool detection by means of a device according to claim 1, characterized in that the tool is repeatedly guided against the reference surface, the tool (2) preferably being fed again with different movement sequences after each contact with the reference surface (10a) (Fig. 5).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) mit unterschiedlich raschen Schrittfolgen zugestellt wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that the tool (2) is delivered with different rapid sequences of steps.
PCT/CH1990/000204 1990-08-31 1990-08-31 Grinding machine controlling and monitoring device and process for operating the same WO1992004663A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CH1990/000204 WO1992004663A1 (en) 1990-08-31 1990-08-31 Grinding machine controlling and monitoring device and process for operating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CH1990/000204 WO1992004663A1 (en) 1990-08-31 1990-08-31 Grinding machine controlling and monitoring device and process for operating the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1992004663A1 true WO1992004663A1 (en) 1992-03-19

Family

ID=4546496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CH1990/000204 WO1992004663A1 (en) 1990-08-31 1990-08-31 Grinding machine controlling and monitoring device and process for operating the same

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO1992004663A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0599020A1 (en) * 1992-09-30 1994-06-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method and apparatus for controlling the positioning and reducing vibration in a machine tool system
DE19826587A1 (en) * 1998-06-15 1999-12-16 Krauss Maffei Ag Control device and method for processing machines
WO2001042863A1 (en) * 1999-12-08 2001-06-14 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for the (vibro)-acoustic monitoring of an industrial and/or manufacturing process
WO2006005700A1 (en) * 2004-07-08 2006-01-19 Siemens Aktiengesellschaft Control method for a tool machine provided with a numerical control
DE102004050892A1 (en) * 2004-10-19 2006-04-20 Siemens Ag Control and / or regulating device for a motor
ES2275401A1 (en) * 2005-04-26 2007-06-01 Consejo Superior Investig. Cientificas Additional control device for use in machine with numerical control (NC) machine, has electronic module that calculates measurements of distance relative to header and tool head, and NC unit electrically connected to electronic module
CH702248A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-31 Josef Vogel Surface treatment device.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0119680A1 (en) * 1983-01-12 1984-09-26 The Production Engineering Research Association Apparatus for monitoring tool life
DE3534951A1 (en) * 1984-10-09 1986-04-10 Nagase Iron Works Co. Ltd., Mugi DEVICE FOR DETECTING AND DISPLAYING THE BALANCE STATE OF A TURNING BODY IN A MACHINE TOOL
EP0256200A2 (en) * 1986-09-02 1988-02-24 Moore Special Tool Co., Inc. Method for automatically sizing a ground surface on a workpiece
EP0321108A2 (en) * 1987-12-12 1989-06-21 Prvni Brnenska Strojirna Koncernovy Podnik Adaptive control of the trajectory of a working process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0119680A1 (en) * 1983-01-12 1984-09-26 The Production Engineering Research Association Apparatus for monitoring tool life
DE3534951A1 (en) * 1984-10-09 1986-04-10 Nagase Iron Works Co. Ltd., Mugi DEVICE FOR DETECTING AND DISPLAYING THE BALANCE STATE OF A TURNING BODY IN A MACHINE TOOL
EP0256200A2 (en) * 1986-09-02 1988-02-24 Moore Special Tool Co., Inc. Method for automatically sizing a ground surface on a workpiece
EP0321108A2 (en) * 1987-12-12 1989-06-21 Prvni Brnenska Strojirna Koncernovy Podnik Adaptive control of the trajectory of a working process

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0599020A1 (en) * 1992-09-30 1994-06-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method and apparatus for controlling the positioning and reducing vibration in a machine tool system
US5432422A (en) * 1992-09-30 1995-07-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method and apparatus for controlling the positioning and reducing vibration in a machine tool system
DE19826587A1 (en) * 1998-06-15 1999-12-16 Krauss Maffei Ag Control device and method for processing machines
DE19826587B4 (en) * 1998-06-15 2006-08-10 Siemens Ag Control device and method for processing machines
WO2001042863A1 (en) * 1999-12-08 2001-06-14 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for the (vibro)-acoustic monitoring of an industrial and/or manufacturing process
WO2006005700A1 (en) * 2004-07-08 2006-01-19 Siemens Aktiengesellschaft Control method for a tool machine provided with a numerical control
US8152422B2 (en) 2004-07-08 2012-04-10 Siemens Aktiengesellschaft Control method for a machine tool with numerical control
DE102004050892A1 (en) * 2004-10-19 2006-04-20 Siemens Ag Control and / or regulating device for a motor
ES2275401A1 (en) * 2005-04-26 2007-06-01 Consejo Superior Investig. Cientificas Additional control device for use in machine with numerical control (NC) machine, has electronic module that calculates measurements of distance relative to header and tool head, and NC unit electrically connected to electronic module
CH702248A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-31 Josef Vogel Surface treatment device.
EP2324954A3 (en) * 2009-11-19 2013-09-18 Josef Vogel Surface processing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3253530B1 (en) Spindle device for a program-controlled machine tool
DE102005015317B4 (en) Method and control device for targeted reaction in contact between a machine element of a machine with an object
DE102009007437B4 (en) Tailstock control device
DE102013106226B4 (en) Apparatus and method for monitoring a workpiece clamping device
DE2406170C2 (en) Measurement control and monitoring device for a centerless cylindrical grinding machine
DE112007001334T5 (en) Probe emulation and measurement of spatial properties in machine tools
WO1992004663A1 (en) Grinding machine controlling and monitoring device and process for operating the same
EP2874786B1 (en) Machine tool with a spindle head and method for positioning a spindle head on a machine tool
EP2428763A1 (en) Device and method for distance-measuring thread inspection
DE2505852C3 (en) Grinding machine for plunge-cut grinding of a cylindrical workpiece section
EP1035944B1 (en) Device and method for correcting rotating faults
EP0088212A1 (en) Numerical control for machine tools
EP0147480B1 (en) Device for determining the desired transportation reference of a work piece in a multiple-step press
DE102009059331B4 (en) Device and method for finishing a workpiece
EP0728299B1 (en) Operating a balancing machine with one operating element
DE3836636C2 (en)
DE10345335A1 (en) Planar grinding machine has optical device for determining position of its upper part relative to a base frame so that an evaluation unit can calculate a set position prior to commencement of machining
DE4004378C2 (en)
WO1988005367A1 (en) Process and device for trimming grinding wheels
DE102010007265B4 (en) A rotary finishing apparatus and method for establishing or operating a rotary finishing apparatus
DE4208701A1 (en) METHOD FOR OPERATING A CNC MACHINE AND CNC MACHINE
EP0305831A2 (en) Method and tool, in particular grinding machine for workpiece machining
DE19910534B4 (en) A method of detecting the contact of a tool and a workpiece of an optical machine
DE60006023T2 (en) Method and device for controlling the setting of a grinding machine
EP3498404B1 (en) Guidance and production lathe

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA JP SU US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB IT LU NL SE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA