WO2019091512A1 - Method and device for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool - Google Patents

Method and device for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool Download PDF

Info

Publication number
WO2019091512A1
WO2019091512A1 PCT/DE2018/100875 DE2018100875W WO2019091512A1 WO 2019091512 A1 WO2019091512 A1 WO 2019091512A1 DE 2018100875 W DE2018100875 W DE 2018100875W WO 2019091512 A1 WO2019091512 A1 WO 2019091512A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
signal
hydraulic cylinder
reference signal
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/DE2018/100875
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Herbert Wieser
Matthias Streller
Robert Schmidt
Original Assignee
Grob-Werke Gmbh & Co. Kg
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 Grob-Werke Gmbh & Co. Kg filed Critical Grob-Werke Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2019091512A1 publication Critical patent/WO2019091512A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06Work-clamping means
    • B23Q3/08Work-clamping means other than mechanically-actuated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2884Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using sound, e.g. ultrasound
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08Systems for measuring distance only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/52006Means for monitoring or calibrating with provision for compensating the effects of temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06Work-clamping means
    • B23Q3/08Work-clamping means other than mechanically-actuated
    • B23Q3/082Work-clamping means other than mechanically-actuated hydraulically actuated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004Means for monitoring or calibrating
    • G01S2007/52014Means for monitoring or calibrating involving a reference reflector integrated in the sensor or transducer configuration

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool. Furthermore, the invention relates to a device for determining the position of a piston of a
  • Hydraulic cylinder for a machine tool. Furthermore, the invention relates to a hydraulic cylinder unit for a machine tool with such
  • the invention relates to a computer program product with a computer program for loading into a computer system connected to a hydraulic cylinder power tool to the piston positioning method at the
  • the invention is in the field of machine tools and in particular in the field of machine tools with hydraulic cylinders.
  • hydraulic tensioning cylinders of machine tools in particular workpieces such as e.g. Cylinder blocks or cylinder heads of internal combustion engines,
  • Cylinder walls should be as stable as possible and weak points such as windows or
  • Recesses are undesirable. In addition, the operating temperatures vary greatly.
  • a volume flow of the hydraulic fluid in the inflow or outflow of the clamping cylinder is measured.
  • Hydraulic clamping cylinder suitable for machine tools all of which provide windows or at least recesses on the cylinder wall, not for as high pressures, such as occur in hydraulic cylinders for machine tools, are suitable and at such operating temperature fluctuations and at such small adjustment ranges as hydraulic clamping cylinder of
  • Machine tools occur to deliver no usable signals.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus with which the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool can be determined more accurately.
  • the invention provides a method with the steps of claim 1 and an apparatus having the features of claim 7.
  • the invention provides, according to a first aspect thereof, a method for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder
  • Machine tool comprising:
  • Reference position located piston and detecting an echo signal as
  • piezoelectric transducer takes place, which is attached to the outside of the cylinder wall formed entirely of metal.
  • the sound transducer in particular piezo transducer, can be arranged directly on the cylinder wall. But it can also intermediate layers between the cylinder wall and the
  • the transducer can be part of a
  • a first sound transducer for generating the sound waves transmitter
  • a second sound transducer for Converting the received sound waves into electrical signals
  • a cylinder bottom extending transversely to the direction of movement of the piston is selected.
  • step c) comprises forming a difference signal from the measurement signal and the reference signal.
  • step a) comprises:
  • step a) comprises:
  • step a) comprises:
  • step a) selecting one of the end positions of the piston as the reference position. It is preferred that step a) comprises:
  • step a) comprises:
  • step a) comprises:
  • step a) comprises:
  • step a) comprises:
  • Reference signal is dissimilar.
  • step a) comprises:
  • the position of the piston on a hydraulic cylinder at a pressure of above 10 bar, in particular above 50 bar and more in particular in a pressure range of 10 bar to 150 bar, is determined.
  • the position of the piston on a hydraulic cylinder is determined with a piston stroke in the range of 0 to 100 mm, more preferably 0 to 50.0 mm.
  • the position of the piston on a hydraulic cylinder is determined with a distance of a sound transmission and reception position to the piston of less than 200 mm, in particular less than 100 mm and in particular in a range of 1 mm to 50 mm.
  • the method further comprises:
  • the invention provides a device for
  • Machine tool comprising:
  • Sound transmission and reception device for transmitting and receiving acoustic signals through the cylinder wall in the direction of the piston and a control and evaluation device for the sound transmission and reception device
  • control and evaluation device is designed:
  • the sound transmission and reception means for driving the sound transmission and reception means for transmitting an acoustic signal through the cylinder wall of the hydraulic cylinder to the piston located at a reference position and for recording thereupon a sound transmitted and received by the sound transmission and reception means
  • the sound transmission and reception device for driving the sound transmission and reception device for transmitting the acoustic signal through the cylinder wall to the piston located in the position to be measured and for detecting the subsequently received echo signal as a measurement signal
  • a first and a second piston for determining the transit time from the comparison signal to determine from the transit time the position of the piston.
  • the device may also be configured to detect the position of more than one piston. For example, a first and a second piston
  • Hydraulic cylinder be provided, for which the position of a piston can be determined by a common control and evaluation.
  • a hydraulic cylinder unit with several pistons may also be provided, e.g.
  • the sound transmission and reception device has a particular piezoelectric sound transducer.
  • control and evaluation device is designed to be a difference signal from the measurement signal and the
  • control and evaluation device is designed to generate the reference signal several times in the course of the operation of the
  • control and evaluation device is designed for moving the hydraulic cylinder into the reference position.
  • control and evaluation device is designed to select one of the end positions of the piston as the reference position.
  • control and evaluation device is designed to select that position of the piston which causes the greatest transit time for the echo signal as the reference position.
  • control and evaluation device is designed to store the reference signal or a plurality of reference signals detected at different times or different operating conditions in a memory. It is preferred that the control and evaluation device is designed to detect a plurality of reference signals for different operating temperatures.
  • control and evaluation device is designed to store the reference signal together with information about at least one present during the detection of the reference signal
  • control and evaluation device is designed to detect the reference signal, compare the detected reference signal with at least one previously stored further reference signal, use the stored or a stored reference signal, if this is the same or similar to the detected, and use and store the detected reference signal when it is dissimilar to the at least one stored reference signal.
  • control and evaluation device is designed to detect the reference signal before each movement of the piston to a position to be measured towards or before or after a predetermined number of position determinations or after a predetermined period of time since the last reference value determination or since the last Position determination or depending on a change of an operating parameter of
  • the invention provides a hydraulic cylinder unit for a machine tool comprising:
  • a hydraulic cylinder in particular clamping cylinder, with a cylinder whose cylinder walls are formed entirely of a metal, and a piston movable in the cylinder;
  • the sound transmitting and receiving device is mounted externally on the cylinder wall.
  • the hydraulic cylinder is designed for a pressure range from 10 bar to 100 bar, in particular 10 bar to 150 bar.
  • the piston has a stroke measured by a
  • Cylinder bottom, on the outside of the sound transmitting and receiving device is mounted in a range between 0 mm and 100 mm, more preferably between 0 mm and 50.0 mm.
  • a first reflection region for reflecting the acoustic signal and a second reflection region for reflecting the acoustic signal is provided such that the reflection regions have a defined distance from each other in the running direction of the acoustic signal, and that the control and evaluation device is formed is for determining a transit time difference between an echo signal from the first one
  • Reflection area and an echo signal from the second reflection area are Reflection area and an echo signal from the second reflection area.
  • the invention provides a machine tool comprising a hydraulic cylinder unit according to one or more of the previously discussed embodiments.
  • the invention provides a
  • a computer program product or computer readable computer program medium comprising control instructions for carrying out the steps of the method for determining the position of a piston of a computer
  • Embodiments when loaded into a computer when loaded into a computer.
  • a machine tool such as a machining center
  • the safe operation of hydraulic cylinders can be achieved by determining the piston position in the hydraulic cylinder.
  • the current piston position is also reported during a piston movement.
  • Particularly preferred embodiments of the invention relate to a method and a device for determining the position of the piston in hydraulic cylinders made of metal, in particular steel, in machining centers based on acoustic
  • Preferred embodiments of the invention use ultrasound, pulse-echo method, reference formation and / or transit time measurement.
  • the invention is based on the basic idea of measuring the position of the piston directly acoustically, in particular by means of ultrasound.
  • Machine tools the problem that as possible no interference with the cylinder and in particular no interference with the formation of the cylinder wall should be made and also the cylinder wall is formed of solid metallic materials.
  • windows or breakthroughs - as provided in the method according to [2] to [1 1] - are avoided.
  • Preferred embodiments of the invention therefore go the way to perform the measurement through a cylinder wall.
  • Hydraulic fluid to an impedance jump leads to reflections. With only very small adjustment can be at the transition between
  • preferred embodiments of the invention provide a Generation of a reference signal, which is a kind of fingerprint for the hydraulic cylinder to be measured and can be used in a comparative measurement to obtain the actual measurement signal.
  • the sensor is referenced via the fingerprint procedure; e.g. in which
  • the sensor element may e.g. be attached externally to the cylinder wall, in particular to the cylinder bottom, e.g.
  • the sensor can be connected directly to an actuator for actuating the cylinder
  • Pistons of hydraulic cylinders of machine tools see, for example, [1]
  • the position value of the piston is detected much faster and reported to the controller - thus can achieve a cycle time reduction for the machine tool.
  • FIG. 1 is a highly schematic representation of a machine tool with a clamping device, the hydraulic cylinder units for clamping a workpiece with hydraulic cylinders and a device for determining the position of the piston of the hydraulic cylinder has;
  • Fig. 2 shows another embodiment of the hydraulic cylinder unit for the
  • Fig. 3 is a schematic representation of a hydraulic cylinder for a
  • Hydraulic cylinder unit together with a sensor element of a device for determining the position of the piston
  • FIG. 4 shows an enlarged representation of a part from FIG. 3 for explaining a method for determining the position of the piston by means of acoustic signals
  • FIG. 6 is a representation comparable to FIG. 4 in another
  • Embodiment of the hydraulic cylinder unit for explaining a further embodiment of the method for determining the position of the piston.
  • FIG. 1 an embodiment of a machine tool 10 is shown very schematically.
  • the machine tool 10 is designed, for example, for machining a workpiece 12 and has a tool spindle 14, which is shown in a highly schematized manner, with a tool carrier on which a plurality of e.g. from a tool magazine 16 selectable and automatically replaceable tools 18 are attached, and a clamping device 20 for clamping the workpiece 12.
  • Tool spindle 14 are movable relative to each other to perform the machining. Furthermore, a control device 22 for controlling the machine tool 10 is provided.
  • the machine tool 10 can be designed, for example, as a machining center or as part of a machining center, as described and shown, for example, in one of the following references [12] to [19], to which reference is expressly made for further details of the machine tool 10:
  • the workpiece 12 may be, for example, an engine block of an internal combustion engine whose cylinder is machined, e.g. are produced by milling or to edit. According to the forces occurring during such machining and the desired precision, the workpiece 12 must be clamped very firmly and very precisely positioned.
  • the clamping device 12 has at least one hydraulic cylinder unit 24, which has at least one hydraulic cylinder 26 and a device 28 for determining the position of a piston 30 of the piston
  • Hydraulic cylinder 26 has.
  • a plurality of hydraulic cylinders 26 are provided, each bounded by a cylinder walls 32
  • Hydraulic chambers 36, 38 are formed. With valves 40, 42 provided
  • Hydraulic lines 44, 46 are from a hydraulic system 48, the
  • Hydraulic fluid 50 at high pressure delivers, led to the hydraulic chambers 36, 38.
  • Actuation of the valves 40, 42 are moved and set for clamping under pressure.
  • the hydraulic cylinder unit 24 is provided with the device 28 for determining the position of the piston.
  • Device 28 for determining the position of the piston has, as a sensor element 52 an externally attachable to a cylinder wall 32 of the hydraulic cylinder 26 sound transmitting and receiving device 54 for transmitting and receiving acoustic signals through the cylinder wall 32 in the direction of the piston 30 and a control and Evaluation device 56 for the sound transmission and reception device 54 on.
  • the latter is shown in Fig. 1 as part of the control device 22 and for simultaneously controlling and evaluating a plurality of sound transmission and
  • Receiving devices 54 designed different hydraulic cylinders 26, may be formed in other embodiments, as indicated in Fig. 2, but also separately and for example on each hydraulic cylinder 26, e.g. be arranged on the valves 40, 42.
  • Hydraulic cylinder 26 is formed such that by extending the piston 30, the workpiece 12 is clamped against abutment devices 58. Presently more preferred is the embodiment shown in FIG.
  • Clamping device 20 in which the workpiece 12 is tensioned by retraction of the piston 30 against an abutment device 58.
  • Hydraulic cylinder 26 the device 28 for determining the position of
  • FIG. 3 is a schematic representation of the hydraulic cylinder 26 with piston 30, a piezo element, hydraulic fluid 50 and cylinder walls 32.
  • FIG. 4 is a detailed illustration of acoustic paths and the relevant interfaces 68, 76 between cylinder wall 32 and hydraulic fluid 50 and between pistons 30, in particular Piston head 72, and hydraulic fluid 50.
  • the hydraulic cylinder 26 has cylindrical walls 32 made of metal and more
  • the pressure range of the hydraulic cylinder 26 is 10 to 150 bar.
  • the stroke of the piston 30 is e.g. 0 to 50.0 mm.
  • the wall thickness of the cylinder walls 32 is e.g. 3 mm to 20 mm.
  • Piston 30 without modification of the hydraulic cylinder 26 and without intervention in the same very accurately.
  • the sensor element 52 is externally applied to the cylinder bottom 62 in the illustrated embodiments, in particular adhesively bonded.
  • the sensor element 52 includes the sound transmitting and receiving device 54, the one or more sound transducer 66, in particular designed as
  • a sound transducer 66 is provided, which is designed both for transmitting sound, insbesondre a sound pulse, more particularly an ultrasonic pulse, as well as for receiving an echo, which is generated by the sound at interfaces. For others, not shown here
  • the mechanical structure of the system includes the components cylinder housing 65 - with the cylinder walls 32 - piston 30 and a sound-generating piezoelectric element, short sound transducer 66th
  • the cylinder housing 65 is made of a metallic material such as
  • a hydraulic fluid 50 Inside the cylinder housing 65 is a hydraulic fluid 50.
  • the generation of an acoustic signal in the form of a compression wave 64 is effected by a sound transducer 66.
  • Sound transducer 66 via a permanent non-positive connection, such as adhesive bonding, with the cylinder bottom 62nd
  • Deflection may propagate as a compression shaft 64 in the cylinder bottom 62 at a typical material speed.
  • Interface 68 cylinder bottom / hydraulic fluid in the hydraulic fluid 50 is transmitted, in which also a sound wave or compression wave 64 can propagate. This is after passage of the hydraulic fluid 50 am
  • Piston floor 72 reflects and reaches again after passing through the first interface 68 cylinder bottom / hydraulic fluid and the cylinder bottom 62 also the transducer 66. This represents the echo signal 74 of the piston 30, which is used for position determination.
  • a referencing method is used, which is referred to below as the fingerprint method.
  • a fingerprint sets the unique for the used cylinder configuration acoustic echo signal of the entire cylinder, i. in particular all immobile parts in the cylinder, which also includes the multiple reflections 70 of the sound wave in the cylinder bottom 62.
  • This echo signal is from the
  • the fingerprint of the hydraulic cylinder 26 is received in the fully extended piston 30 state. After changing the position, the fingerprint is subtracted from the current measurement signal. While this subtraction reduces the echoes 70 of the cylinder bottom 62 to an amplitude value of zero, the echo signals 74 are retained by the piston crown 72 since these are dependent on the position of the piston 30. Since the method is referencing, it is susceptible to changes in the
  • Hydraulic cylinder 26 is performed, as shown in Fig. 5.
  • FIG. 5 shows a flow chart of the fingerprint method with continuous re-referencing and describes the following sequence of steps S1 to S7 using the example of a hydraulic cylinder 26 of the configuration of a clamping device 22 shown in FIG. 2:
  • Reference signal which takes into account the configuration and parameters of the hydraulic cylinder, the piston 30 moved to a reference position.
  • the method for determining the position of a piston 30 of a hydraulic cylinder 26 of a machine tool 10 accordingly comprises the steps:
  • control and evaluation device 56 The steps for sending and evaluating are controlled in particular by the control and evaluation device 56.
  • a preferred embodiment of the method including control and evaluation and in particular of the algorithms used therein will be explained in more detail below.
  • Embodiment is an FPGA 78 (Field Programmable Gate Array), which is an embodiment of a central processing unit of the control and
  • Evaluation device 56 represents.
  • a two-fold square burst signal with a frequency of 2 MHz is generated in the FPGA 78. This is pre-amplified, and the
  • Sound transducer 66 is excited with it. Due to the inverse piezoelectric effect, the sound transducer 66 is set in oscillation at the excited frequency. Since the transducer 66 is frictionally coupled to the cylinder bottom 62, so a sound wave - compression wave 64 - is generated in this, which passes through the cylinder bottom 62 and coupled into the hydraulic fluid 50 of the hydraulic cylinder 26.
  • the sound wave - compression wave 64 - passes through the hydraulic fluid 50, is reflected at the piston head 72 of the corresponding piston 30 and finally converted in the transducer 66 back into an electrical signal.
  • the actual position of the piston 30 corresponds to the transit time of the signal through the hydraulic fluid 50.
  • the electrical signal thus generated is processed on the central electronics by means of various filter and amplifier stages, digitized in an analog-to-digital converter and the FPGA 78 for further processing made available.
  • the sampling of the signal happens eg at 50 MHz.
  • the signal is stored in the FPGA 78 as an array of several thousand samples, eg with a width of 12 bits each.
  • the fingerprint method is preferably a
  • the actual fingerprint is measured when the piston is fully extended, e.g. in the embodiment of Fig. 2 in the relaxed state, recorded and stored.
  • the resulting difference signal has a unique maximum, which corresponds to the position of the piston 30 in
  • Hydraulic cylinder 26 corresponds.
  • a regular update of the fingerprint is provided to compensate for any existing temperature drift of the mechanical total system. As the temperature of the hydraulic fluid changes, so does the speed of sound in it. If the temperature change is too great, the difference formation leads to defects in the
  • the storage of the fingerprint together with information about an operating parameter, e.g. the time of the recording or one of them
  • the currently used fingerprint is filled with the currently available signal
  • the current fingerprint is classified as invalid, but remains in memory 80.
  • the present signal when fully extended piston 30 is compared with other fingerprints that may already be present in the memory 80. If a fingerprint matching the current signal is found, it will be used. If this is not the case, the current signal becomes the new current fingerprint. In this way arises in the course of the operating time of the system a number of
  • Fingerprints that have been recorded at different temperatures and can compensate for a possible temperature drift of the system.
  • a constant re-referencing prior to each clamping operation i. explained before each movement of the piston 30.
  • previously stored reference signals can be used.
  • the recording of new reference signals can be done as needed. It is also conceivable to perform a new referencing after a certain number of piston movements or after a certain time has elapsed since the last reference signal formation. Also conceivable is parameter-dependent re-referencing, e.g. making a new one
  • the piston 30 is shown with a flat piston crown 72, wherein the second interface 76 formed thereon constitutes a uniform reflection region for forming the echo signal 74.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the hydraulic cylinder unit 22 with hydraulic cylinder 26, piston 30 and sensor element 52-externally mounted sound transducer 66-in which defined, different transit time paths are provided.
  • the piston 30, for example on the piston head 72 has a first reflection region 82 and a second reflection region 84.
  • the second reflection region 84 can be formed, for example, by a groove or a bore 86 in the piston bottom.
  • the first reflection region 82 and the second reflection region 84 have a defined distance A from each other.
  • Air bubbles in the hydraulic fluid 50 occur.
  • the above is a fingerprint or subtraction method for
  • Piston position determination in cylinders of machine tools 10 explained.
  • the method can be carried out in a correspondingly programmed computer system, which is connected to the hydraulic cylinder 26 and a sensor element 52 attached thereto.
  • a sensor element 52 attached thereto.
  • an electronics made of adapted standard elements can be used. The in the tax and
  • the evaluation device and / or the control device 22 for carrying out the piston position determination method control instructions may be present as software that may be stored in a computer program product or a computer program medium.
  • a sound transducer 66 one or more piezo elements can be used, as they are already known in principle. It can to that extent on the
  • the sound transducer 66 may be soldered or glued on a circuit board in some embodiments. In some embodiments, parts of analog electronics may already be present in the immediate vicinity of the sound transducer 66, eg a preamplifier. As mentioned above, separate transducers 66 can be used for transmission and reception.
  • the sound transmitting and receiving device 54 which has the one or more of the sound transducer 66 and electronic parts and possibly a circuit board, in a housing (not shown) and screwed to the cylinder base 62.
  • Sensor element 52 / transducer 66 is required, and the emission takes place only on one side from the bottom to the piston.
  • two sound transducers 66 are mounted on the cylinder wall 32, in particular on the cylinder bottom 65, namely a sound transducer for generating the sound waves (transmitter) and a second transducer for converting the received sound waves into electrical signals (ie Receiver), instead of doing so in just one transducer 66, which is the transmitter and receiver at the same time.
  • An additional reference running path with a defined length A can be attached to the piston head 72, e.g. by introducing a groove or bore 86. Then the acoustic signal - e.g. the compression shaft 64, in particular formed as an ultrasonic signal - from the piston head 72 due to the additional transit time through the reference running distance A at different times reflected (i.e., once from the unchanged piston crown 72 - first
  • Reflection area 82 and another reflection from the groove o. second reflection area 84). This creates an additional sound running distance with a defined length (2 times A).
  • Duration difference between the two positions ie running time at reflection from the normal piston crown and running time at reflection from the groove, etc.
  • properties of the hydraulic fluid esp. Aging, temperature, air bubbles
  • Air bubbles can be a major problem with hydraulic cylinders used as tension cylinders; therefore, a detection is eg by means of the additional reference run for the planned

Abstract

The invention relates to a method and to a device (28) for determining the position of a piston (30) of a hydraulic cylinder (26) of a machine tool (10). In order to enable more accurate position detection, in particular in order to monitor the function of the hydraulic cylinder (26) during operation of the machine tool (10), the method comprises: a) producing a reference signal by sending an acoustic signal through a cylinder wall (32) of the hydraulic cylinder (26) to the piston (30), which is in a reference position, and capturing an echo signal as the reference signal; b) sending the acoustic signal through the cylinder wall (32) to the piston (30) in order to determine the position of the piston and capturing the echo signal as a measurement signal; c) producing a comparison signal from the measurement signal and the reference signal; and d) determining the propagation time from the comparison signal in order to determine the position of the piston (30) from the propagation time. The device (28) is designed accordingly for carrying out the method. The invention further relates to a hydraulic cylinder unit (24) having the device and to a machine tool (10) having said hydraulic cylinder unit.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Kolbens eines Hydraulikzylinders einer Werkzeugmaschine  Method and device for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kolbens eines Hydraulikzylinders einer Werkzeugmaschine. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Kolbens eines The invention relates to a method for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool. Furthermore, the invention relates to a device for determining the position of a piston of a
Hydraulikzylinders für eine Werkzeugmaschine. Weiter betrifft die Erfindung eine Hydraulikzylindereinheit für eine Werkzeugmaschine mit einer derartigen Hydraulic cylinder for a machine tool. Furthermore, the invention relates to a hydraulic cylinder unit for a machine tool with such
Vorrichtung sowie eine entsprechende Werkzeugmaschine. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm zum Laden in eine mit einer Werkzeugmaschine mit Hydraulikzylinder verbundene Rechenanlage, um das Verfahren zur Kolbenpositionsbestimmung an der Device and a corresponding machine tool. Finally, the invention relates to a computer program product with a computer program for loading into a computer system connected to a hydraulic cylinder power tool to the piston positioning method at the
Werkzeugmaschine auszuführen. Execute machine tool.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Werkzeugmaschinen und insbesondere auf dem Gebiet der Werkzeugmaschinen mit Hydraulikzylindern. Zum Beispiel werden mit Hydraulik-Spannzylindern von Werkzeugmaschinen insbesondere Werkstücke, wie z.B. Zylinderblöcke oder Zylinderköpfe von Verbrennungsmotoren, The invention is in the field of machine tools and in particular in the field of machine tools with hydraulic cylinders. For example, with hydraulic tensioning cylinders of machine tools, in particular workpieces such as e.g. Cylinder blocks or cylinder heads of internal combustion engines,
festgespannt. Bei derartigen Hydraulikzylindern herrschen besonders hohe Drücke von z.B. 10 bar bis 150 bar. Die Verstellwege sind klein und liegen zum Beispiel im Bereich von 0 bis 50 mm. Aufgrund der hohen Drücke werden hohe tightened. In such hydraulic cylinders, particularly high pressures of e.g. 10 bar to 150 bar. The adjustment paths are small and are for example in the range of 0 to 50 mm. Due to the high pressures are high
Anforderungen an die Stabilität der Zylinder gesetzt. Daher sollten die Requirements for the stability of the cylinder set. Therefore, the should
Zylinderwände möglichst stabil sein und Schwachstellen wie Fenster oder Cylinder walls should be as stable as possible and weak points such as windows or
Aussparungen sind unerwünscht. Außerdem schwanken die Betriebstemperaturen sehr stark. Recesses are undesirable. In addition, the operating temperatures vary greatly.
Andererseits ist zur exakten Steuerung und/oder Überwachung des On the other hand, the exact control and / or monitoring of
Einspannvorgangs eine Information der Position der Kolben der Hydraulikzylinder wünschenswert. In der Literaturstelle Clamping information of the position of the piston of the hydraulic cylinder desirable. In the literature
[1 ] DE 102 46 565 B4  [1] DE 102 46 565 B4
wird hierzu ein Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit im Zu- oder Abfluss des Spannzylinders gemessen. For this purpose, a volume flow of the hydraulic fluid in the inflow or outflow of the clamping cylinder is measured.
Für andere technische Anwendungen sind Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen der Position von Kolben mittels Ultraschall aus folgenden For other technical applications, methods and apparatus for determining the position of pistons by means of ultrasound are as follows
Literaturstellen bekannt: References known:
[2] DE 10 2007 035 252 A1 ,  DE 10 2007 035 252 A1,
[3] US 4 543 649 A,  [4] US 4 543 649 A
[4] JP 59062705 A.  [4] JP 59062705 A.
[5] DE 103 30 914 A1 ,  DE 103 30 914 A1,
[6] DE 10 2006 030 761 A1 ,  DE 10 2006 030 761 A1,
[7] US 4 938 054 A,  [4] US 4,938,054 A,
[8] DE 30 31 980 A,  DE 30 31 980 A,
[9] DE 103 22 718 B4,  DE 103 22 718 B4,
[10] DE 601 20 027 T2 und  [10] DE 601 20 027 T2 and
[1 1 ] EP 1 079 1 18 A2.  [1 1] EP 1 079 1 18 A2.
Die in [2] bis [1 1 ] gezeigten Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch nicht für Hydraulikzylinder von Werkzeugmaschinen und insbesondere nicht für  However, the methods and apparatuses shown in [2] to [11] are not for hydraulic cylinders of machine tools, and especially not for
Hydraulikspannzylinder für Werkzeugmaschinen geeignet, das sie allesamt Fenster oder zumindest Aussparungen an der Zylinderwand vorsehen, nicht für so hohe Drücke, wie sie bei Hydraulikzylinder für Werkzeugmaschinen vorkommen, geeignet sind und bei derartigen Betriebstemperaturschwankungen und bei derartig kleinen Verstellbereichen, wie sie Hydraulikspannzylinder von Hydraulic clamping cylinder suitable for machine tools, all of which provide windows or at least recesses on the cylinder wall, not for as high pressures, such as occur in hydraulic cylinders for machine tools, are suitable and at such operating temperature fluctuations and at such small adjustment ranges as hydraulic clamping cylinder of
Werkzeugmaschinen auftreten, keine brauchbaren Signale liefern. Machine tools occur to deliver no usable signals.
Ausgehend von dem nächstliegenden Stand der Technik nach der DE 102 46 565 B4 hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Position eines Kolbens eines Hydraulikzylinders einer Werkzeugmaschine genauer bestimmbar ist. Starting from the closest prior art according to DE 102 46 565 B4, the invention has for its object to provide a method and an apparatus with which the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool can be determined more accurately.
Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 7. Eine Hydraulikeinheit für eine Werkzeugmaschine, eine damit versehene To achieve this object, the invention provides a method with the steps of claim 1 and an apparatus having the features of claim 7. A hydraulic unit for a machine tool, provided therewith
Werkzeugmaschine und ein Computerprogrammprodukt bzw. Machine tool and a computer program product or
Computerprogrammmedium mit Steueranweisungen zum Durchführen des Verfahrens sind Gegenstand der weiteren Nebenansprüche. Computer program medium with control instructions for carrying out the method are the subject of the additional claims.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt davon ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kolbens eines Hydraulikzylinders einer The invention provides, according to a first aspect thereof, a method for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder
Werkzeugmaschine, umfassend: Machine tool comprising:
a) Erzeugen eines Referenzsignals durch Senden eines akustischen Signals durch eine Zylinderwand des Hydraulikzylinders hindurch auf den in einer a) generating a reference signal by sending an acoustic signal through a cylinder wall of the hydraulic cylinder to the in a
Referenzposition befindlichen Kolben und Erfassen eines Echosignals als Reference position located piston and detecting an echo signal as
Referenzsignal und Reference signal and
b) Senden des akustischen Signals durch die Zylinderwand auf den Kolben zur Bestimmung dessen Position und Erfassen des Echosignals als Messsignal und b) sending the acoustic signal through the cylinder wall to the piston to determine its position and detecting the echo signal as a measurement signal and
c) Erzeugen eines Vergleichssignals aus dem Messsignal und dem c) generating a comparison signal from the measurement signal and the
Referenzsignal und Reference signal and
d) Bestimmen der Laufzeit aus dem Vergleichssignal, um aus der Laufzeit die Position des Kolbens zu bestimmen. d) determining the transit time from the comparison signal to determine the position of the piston from the transit time.
Es ist bevorzugt, dass das Senden des akustischen Signals und das Erfassen des Echosignals in den Schritten a) und b) durch einen insbesondere It is preferred that the transmission of the acoustic signal and the detection of the echo signal in steps a) and b) by a particular
piezoelektrischen Schallwandler erfolgt, der an der durchgängig aus Metall gebildeten Zylinderwand außen angebracht ist. Der Schallwandler, insbesondere Piezowandler, kann dabei direkt an der Zylinderwand angeordnet sein. Es können aber auch noch Zwischenschichten zwischen der Zylinderwand und dem piezoelectric transducer takes place, which is attached to the outside of the cylinder wall formed entirely of metal. The sound transducer, in particular piezo transducer, can be arranged directly on the cylinder wall. But it can also intermediate layers between the cylinder wall and the
Schallwandler vorgesehen sein. Z.B. kann der Schallwandler Teil eines Be provided sound transducer. For example, the transducer can be part of a
mehrschichtigen Schallkopfes sein. be multi-layered transducer.
Bei einer alternativen Ausbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass an der Zylinderwand, insbesondere am Zylinderboden, ein erster Schallwandler zur Erzeugung der Schallwellen (Sender) und ein zweiter Schallwandler zum Umwandeln der empfangenen Schallwellen in elektrische Signale (d.h. In an alternative embodiment of the method is provided that on the cylinder wall, in particular on the cylinder base, a first sound transducer for generating the sound waves (transmitter) and a second sound transducer for Converting the received sound waves into electrical signals (ie
Empfänger), angebracht werden, um die Sendefunktion und die Empfangsfunktion zu trennen. Receiver), to separate the transmission function and the reception function.
Es ist bevorzugt, dass als Zylinderwand, durch die das Senden und Empfangen erfolgt, ein sich quer zu der Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckender Zylinderboden ausgewählt wird. It is preferred that as the cylinder wall, through which the transmission and reception takes place, a cylinder bottom extending transversely to the direction of movement of the piston is selected.
Es ist bevorzugt, dass Schritt c) das Bilden eines Differenzsignals aus dem Messsignal und dem Referenzsignal umfasst. It is preferred that step c) comprises forming a difference signal from the measurement signal and the reference signal.
Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: It is preferred that step a) comprises:
a1 ) mehrmaliges Erzeugen des Referenzsignals im Verlauf des Betriebs des Hydraulikzylinders. a1) generating the reference signal several times in the course of operation of the hydraulic cylinder.
Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: It is preferred that step a) comprises:
a2) Verfahren des Hydraulikzylinders in die Referenzposition. a2) moving the hydraulic cylinder to the reference position.
Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: It is preferred that step a) comprises:
a3) Auswählen einer der Endpositionen des Kolbens als Referenzposition. Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: a3) selecting one of the end positions of the piston as the reference position. It is preferred that step a) comprises:
a4) Auswählen derjenigen Position des Kolbens, die die größte Laufzeit für das Echosignal bedingt, als Referenzposition. a4) Selecting that position of the piston that causes the maximum transit time for the echo signal as a reference position.
Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: It is preferred that step a) comprises:
a5) Abspeichern des Referenzsignals oder mehrerer zu unterschiedlichen Zeiten oder unterschiedlichen Betriebsbedingungen erfasster Referenzsignale in einem Speicher. a5) storing the reference signal or several at different times or different operating conditions detected reference signals in a memory.
Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: It is preferred that step a) comprises:
a6) Erfassen mehrerer Referenzsignale für unterschiedliche a6) detecting a plurality of reference signals for different ones
Betriebstem peraturen . Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: Operating temperatures. It is preferred that step a) comprises:
a7) Speichern des Referenzsignals zusammen mit einer Information über wenigstens einen während der Erfassung des Referenzsignals vorliegenden Betriebsparameter. a7) storing the reference signal together with information about at least one operating parameter present during the detection of the reference signal.
Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: It is preferred that step a) comprises:
a8) Erfassen des Referenzsignals, Vergleichen des erfassten Referenzsignals mit wenigstens einem zuvor gespeicherten weiteren Referenzsignal, Verwenden des oder eines gespeicherten Referenzsignals, falls dieses zu dem erfassten gleich oder ähnlich ist, und Verwenden und Speichern des erfassten a8) detecting the reference signal, comparing the detected reference signal with at least one previously stored further reference signal, using the stored or a stored reference signal if same or similar to the detected reference, and using and storing the detected one
Referenzsignals, wenn dieses zu dem wenigstens einen gespeicherten Reference signal, if this to the at least one stored
Referenzsignal unähnlich ist. Reference signal is dissimilar.
Es ist bevorzugt, dass Schritt a) umfasst: It is preferred that step a) comprises:
a9) Erfassen des Referenzsignals vor jeder Änderung der Position des Kolbens zu einer zu messenden Position hin oder vor oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Positionsbestimmungen oder nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer seit der letzten Referenzsignalbestimmung oder seit der letzten a9) detecting the reference signal before any change in the position of the piston to a position to be measured towards or before or after a predetermined number of position determinations or after expiration of a predetermined period of time since the last reference signal determination or since the last one
Kolbenpositionsbestimmung oder abhängig von einer Veränderung eines Piston position determination or depending on a change of a
Betriebsparameters des Hydraulikzylinders oder des Hydrauliköls. Operating parameters of the hydraulic cylinder or the hydraulic oil.
Es ist bevorzugt, dass die Position des Kolbens an einem Hydraulikzylinder bei einem Druck von oberhalb 10 Bar, insbesondere oberhalb von 50 Bar und mehr insbesondere in einem Druckbereich von 10 Bar bis 150 Bar, bestimmt wird. It is preferred that the position of the piston on a hydraulic cylinder at a pressure of above 10 bar, in particular above 50 bar and more in particular in a pressure range of 10 bar to 150 bar, is determined.
Es ist bevorzugt, dass die Position des Kolbens an einem Hydraulikzylinder mit einem Kolbenhub im Bereich von 0 bis 100 mm, mehr insbesondere 0 bis 50,0 mm bestimmt wird. It is preferable that the position of the piston on a hydraulic cylinder is determined with a piston stroke in the range of 0 to 100 mm, more preferably 0 to 50.0 mm.
Es ist bevorzugt, dass die Position des Kolbens an einem Hydraulikzylinder mit einem Abstand einer Schallsende- und -empfangsposition zu dem Kolben von weniger als 200 mm, insbesondere weniger als 100 mm und insbesondere in einem Bereich von 1 mm bis 50 mm, bestimmt wird. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren weiter: It is preferable that the position of the piston on a hydraulic cylinder is determined with a distance of a sound transmission and reception position to the piston of less than 200 mm, in particular less than 100 mm and in particular in a range of 1 mm to 50 mm. In a preferred embodiment, the method further comprises:
Vorsehen eines ersten Reflexionsbereichs zum Reflektieren des akustischen Signals und eines zweiten Reflexionsbereichs zum Reflektieren des akustischen Signals am Kolben derart, dass die Reflexionsbereiche einen definierten Abstand zueinander in Laufrichtung des akustischen Signals haben, und Providing a first reflection area for reflecting the acoustic signal and a second reflection area for reflecting the acoustic signal on the piston such that the reflection areas have a defined distance from one another in the running direction of the acoustic signal, and
Bestimmen einer Laufzeitdifferenz zwischen einem Echosignal von dem ersten Reflexionsbereich und einem Echosignal von dem zweiten Reflexionsbereich. Determining a transit time difference between an echo signal from the first reflection area and an echo signal from the second reflection area.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur According to a further aspect, the invention provides a device for
Bestimmung der Position eines Kolbens eines Hydraulikzylinders für eine Determining the position of a piston of a hydraulic cylinder for a
Werkzeugmaschine, umfassend: Machine tool comprising:
eine außen an einer Zylinderwand des Hydraulikzylinders anbringbare an externally attachable to a cylinder wall of the hydraulic cylinder
Schallsende- und -empfangseinrichtung zum Senden und Empfangen von akustischen Signalen durch die Zylinderwand in Richtung auf den Kolben und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung für die Schallsende- und -empfangseinrichtung, Sound transmission and reception device for transmitting and receiving acoustic signals through the cylinder wall in the direction of the piston and a control and evaluation device for the sound transmission and reception device,
wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist: wherein the control and evaluation device is designed:
zum Erfassen, dass sich der Kolben in einer Referenzposition befindet, oder/und zum Ansteuern des Hydraulikzylinders, um den Kolben in eine  for detecting that the piston is in a reference position, and / or for driving the hydraulic cylinder to turn the piston into a position
Referenzposition zu bewegen, Move reference position,
zum Ansteuern der Schallsende- und -empfangseinrichtung zum Senden eines akustischen Signals durch die Zylinderwand des Hydraulikzylinders hindurch auf den in einer Referenzposition befindlichen Kolben und zum Aufzeichnen eines daraufhin durch die Schallsende- und -empfangseinrichtung empfangenen  for driving the sound transmission and reception means for transmitting an acoustic signal through the cylinder wall of the hydraulic cylinder to the piston located at a reference position and for recording thereupon a sound transmitted and received by the sound transmission and reception means
Echosignals als Referenzsignal, Echo signal as a reference signal,
zum Ansteuern der Schallsende- und -empfangseinrichtung zum Senden des akustischen Signals durch die Zylinderwand auf den in der zu messenden Position befindlichen Kolben und zum Erfassen des daraufhin empfangenen Echosignals als Messsignal,  for driving the sound transmission and reception device for transmitting the acoustic signal through the cylinder wall to the piston located in the position to be measured and for detecting the subsequently received echo signal as a measurement signal,
zum Erzeugen eines Vergleichssignals aus dem Messsignal und dem Referenzsignal und  for generating a comparison signal from the measurement signal and the reference signal and
zum Bestimmen der Laufzeit aus dem Vergleichssignal, um aus der Laufzeit die Position des Kolbens zu bestimmen. Selbstverständlich können auch mehr als ein Kolben vorgesehen sein, und die Vorrichtung kann auch dazu ausgebildet sein, die Position von mehr als einem Kolben zu erfassen. Beispielsweise können ein erster und ein zweiter for determining the transit time from the comparison signal to determine from the transit time the position of the piston. Of course, more than one piston may be provided, and the device may also be configured to detect the position of more than one piston. For example, a first and a second
Hydraulikzylinder vorgesehen sein, für die die Position eines Kolbens durch eine gemeinsame Steuer- und Auswerteeinrichtung bestimmbar ist. Es kann aber auch eine Hydraulikzylindereinheit mit mehreren Kolben vorgesehen sein, z.B. Hydraulic cylinder be provided, for which the position of a piston can be determined by a common control and evaluation. However, a hydraulic cylinder unit with several pistons may also be provided, e.g.
konzentrisch oder nebeneinander angeordnet, deren Position durch eine gemeinsame Steuer- und Auswerteeinrichtung bestimmbar ist. arranged concentrically or side by side, whose position can be determined by a common control and evaluation.
Es ist bevorzugt, dass die Schallsende- und -empfangseinrichtung einen insbesondere piezoelektrischen Schallwandler aufweist. It is preferred that the sound transmission and reception device has a particular piezoelectric sound transducer.
Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, als Vergleichssignal ein Differenzsignal aus dem Messsignal und dem It is preferred that the control and evaluation device is designed to be a difference signal from the measurement signal and the
Referenzsignal zu erzeugen. To generate reference signal.
Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum mehrmaligen Erzeugen des Referenzsignals im Verlauf des Betriebs des It is preferred that the control and evaluation device is designed to generate the reference signal several times in the course of the operation of the
Hydraulikzylinders. Hydraulic cylinder.
Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum Verfahren des Hydraulikzylinders in die Referenzposition. It is preferred that the control and evaluation device is designed for moving the hydraulic cylinder into the reference position.
Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum Auswählen einer der Endpositionen des Kolbens als Referenzposition. It is preferred that the control and evaluation device is designed to select one of the end positions of the piston as the reference position.
Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum Auswählen derjenigen Position des Kolbens, die die größte Laufzeit für das Echosignal bedingt, als Referenzposition. It is preferred that the control and evaluation device is designed to select that position of the piston which causes the greatest transit time for the echo signal as the reference position.
Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum Speichern des Referenzsignals oder mehrerer zu unterschiedlichen Zeiten oder unterschiedlichen Betriebsbedingungen erfasster Referenzsignale in einem Speicher. Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum Erfassen mehrerer Referenzsignale für unterschiedliche Betriebstemperaturen. It is preferred that the control and evaluation device is designed to store the reference signal or a plurality of reference signals detected at different times or different operating conditions in a memory. It is preferred that the control and evaluation device is designed to detect a plurality of reference signals for different operating temperatures.
Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum Speichern des Referenzsignals zusammen mit einer Information über wenigstens einen während der Erfassung des Referenzsignals vorliegenden It is preferred that the control and evaluation device is designed to store the reference signal together with information about at least one present during the detection of the reference signal
Betriebsparameter. Operating parameters.
Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum Erfassen des Referenzsignals, Vergleichen des erfassten Referenzsignals mit wenigstens einem zuvor gespeicherten weiteren Referenzsignal, Verwenden des oder eines gespeicherten Referenzsignals, falls dieses zu dem erfassten gleich oder ähnlich ist, und Verwenden und Speichern des erfassten Referenzsignals, wenn dieses zu dem wenigstens einen gespeicherten Referenzsignal unähnlich ist. It is preferred that the control and evaluation device is designed to detect the reference signal, compare the detected reference signal with at least one previously stored further reference signal, use the stored or a stored reference signal, if this is the same or similar to the detected, and use and store the detected reference signal when it is dissimilar to the at least one stored reference signal.
Es ist bevorzugt, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum Erfassen des Referenzsignals vor jeder Bewegung des Kolbens zu einer zu messenden Position hin oder vor oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Positionsbestimmungen oder nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer seit der letzten Referenzwertbestimmung oder seit der letzten Positionsbestimmung oder abhängig von einer Veränderung eines Betriebsparameters des It is preferred that the control and evaluation device is designed to detect the reference signal before each movement of the piston to a position to be measured towards or before or after a predetermined number of position determinations or after a predetermined period of time since the last reference value determination or since the last Position determination or depending on a change of an operating parameter of
Hydraulikzylinders. Hydraulic cylinder.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Hydraulikzylindereinheit für eine Werkzeugmaschine, umfassend: In another aspect, the invention provides a hydraulic cylinder unit for a machine tool comprising:
einen Hydraulikzylinder, insbesondere Spannzylinder, mit einem Zylinder, dessen Zylinderwände vollständig aus einem Metall gebildet sind, und einem in dem Zylinder beweglichen Kolben; und a hydraulic cylinder, in particular clamping cylinder, with a cylinder whose cylinder walls are formed entirely of a metal, and a piston movable in the cylinder; and
eine Vorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor erläuterten Ausgestaltungen, wobei die Schallsende- und -empfangseinrichtung außen an der Zylinderwand angebracht ist. Es ist bevorzugt, dass der Hydraulikzylinder für einen Druckbereich von 10 Bar bis 100 Bar, insbesondere 10 Bar bis 150 Bar, ausgebildet ist. a device according to one or more of the previously described embodiments, wherein the sound transmitting and receiving device is mounted externally on the cylinder wall. It is preferred that the hydraulic cylinder is designed for a pressure range from 10 bar to 100 bar, in particular 10 bar to 150 bar.
Es ist bevorzugt, dass der Kolben einen Hub, gemessen von einem It is preferable that the piston has a stroke measured by a
Zylinderboden, an dessen Außenseite die Schallsende- und -empfangseinrichtung angebracht ist, in einem Bereich zwischen 0 mm und 100 mm, mehr insbesondere zwischen 0 mm und 50,0 mm hat. Cylinder bottom, on the outside of the sound transmitting and receiving device is mounted in a range between 0 mm and 100 mm, more preferably between 0 mm and 50.0 mm.
Es ist bevorzugt, dass am Kolben ein erster Reflexionsbereich zum Reflektieren des akustischen Signals und ein zweiter Reflexionsbereich zum Reflektieren des akustischen Signals derart vorgesehen ist, dass die Reflexionsbereiche einen definierten Abstand zueinander in Laufrichtung des akustischen Signals haben, und dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist zum Bestimmen einer Laufzeitdifferenz zwischen einem Echosignal von dem ersten It is preferred that on the piston a first reflection region for reflecting the acoustic signal and a second reflection region for reflecting the acoustic signal is provided such that the reflection regions have a defined distance from each other in the running direction of the acoustic signal, and that the control and evaluation device is formed is for determining a transit time difference between an echo signal from the first one
Reflexionsbereich und einem Echosignal von dem zweiten Reflexionsbereich. Reflection area and an echo signal from the second reflection area.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Werkzeugmaschine, umfassend eine Hydraulikzylindereinheit nach einer oder mehreren der zuvor erläuterten Ausgestaltungen. In another aspect, the invention provides a machine tool comprising a hydraulic cylinder unit according to one or more of the previously discussed embodiments.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein In another aspect, the invention provides a
Computerprogramm produkt (Algorithmen) oder von einer Rechenanlage lesbares Computerprogrammmedium, umfassend Steueranweisungen zum Ausführen der Schritte des Verfahrens zur Bestimmung der Position eines Kolbens einer  A computer program product (algorithms) or computer readable computer program medium comprising control instructions for carrying out the steps of the method for determining the position of a piston of a computer
Werkzeugmaschine nach einer oder mehreren der zuvor erläuterten Machine tool according to one or more of the previously explained
Ausgestaltungen, wenn sie in eine Rechenanlage geladen werden. Embodiments when loaded into a computer.
Mit bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung lässt sich während des Vorganges einer Bearbeitung eines Werkstücks auf einer Werkzeugmaschine, z.B. einem Bearbeitungszentrum, die sichere Funktion von Hydraulikzylindern überwachen. Dies kann über die Bestimmung der Kolbenposition im Hydraulikzylinder erreicht werden. Vorzugsweise wird die aktuelle Kolbenposition auch während einer Kolbenbewegung gemeldet. With preferred embodiments of the invention can be monitored during the process of machining a workpiece on a machine tool, such as a machining center, the safe operation of hydraulic cylinders. This can be achieved by determining the piston position in the hydraulic cylinder. Preferably, the current piston position is also reported during a piston movement.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen eine akustische Preferred embodiments of the invention relate to an acoustic
Kolbenpositionsbestimmung mit Fingerprint-Verfahren. Piston position determination with fingerprint procedure.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung des Kolbens in Hydraulikzylindern aus Metall, insbesondere Stahl, in Bearbeitungszentren auf Basis akustischer Particularly preferred embodiments of the invention relate to a method and a device for determining the position of the piston in hydraulic cylinders made of metal, in particular steel, in machining centers based on acoustic
Laufzeitmessungen. Delay measurements.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung nutzen Ultraschall, Puls-Echo- Verfahren, Referenzbildung und/oder Laufzeitmessung. Preferred embodiments of the invention use ultrasound, pulse-echo method, reference formation and / or transit time measurement.
Der Erfindung liegt die Grundidee zugrunde, die Position des Kolbens unmittelbar akustisch, insbesondere mittels Ultraschall, zu messen. Damit werden Messfehler, die bei indirekten Messungen aufgrund der nur mittelbaren Messung über andere Elemente hinweg, z.B. durch Materialausdehnungen, Spiel, oder dergleichen entstehen, vermieden. Allerdings ergibt sich bei Hydraulikzylindern von The invention is based on the basic idea of measuring the position of the piston directly acoustically, in particular by means of ultrasound. Thus, measurement errors arising in indirect measurements due to only indirect measurement across other elements, e.g. incurred by material expansion, play, or the like, avoided. However, results in hydraulic cylinders of
Werkzeugmaschinen das Problem, dass möglichst kein Eingriff in den Zylinder und insbesondere kein Eingriff in die Ausbildung der Zylinderwand erfolgen sollte und zudem die Zylinderwand aus massiven metallischen Materialien gebildet ist. Insbesondere sollen Fenster oder Durchbrüche - wie sie bei den Verfahren nach [2] bis [1 1 ] vorgesehen sind - vermieden werden. Machine tools the problem that as possible no interference with the cylinder and in particular no interference with the formation of the cylinder wall should be made and also the cylinder wall is formed of solid metallic materials. In particular, windows or breakthroughs - as provided in the method according to [2] to [1 1] - are avoided.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung gehen daher den Weg, die Messung durch eine Zylinderwand hindurch durchzuführen. Preferred embodiments of the invention therefore go the way to perform the measurement through a cylinder wall.
Dabei kommt es an der Grenzfläche zwischen Zylinderwand und It comes at the interface between the cylinder wall and
Hydraulikflüssigkeit zu einem Impedanzsprung der zu Reflexionen führt. Bei nur sehr kleinen Verstellwegen lassen sich die an dem Übergang zwischen Hydraulic fluid to an impedance jump leads to reflections. With only very small adjustment can be at the transition between
Zylinderwand und Hydraulikflüssigkeit erzeugten Echosignale nur sehr schwer durch Laufzeitausblendungen von den zu messenden Echosignalen vom Kolben unterscheiden. Daher sehen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung eine Erzeugung eines Referenzsignals vor, das eine Art Fingerprint für den zu messenden Hydraulikzylinder darstellt und in einer Vergleichsmessung zum Erhalt des eigentlichen Messsignals verwendbar ist. Cylinder wall and hydraulic fluid generated echo signals very difficult by runtime fades from the measured echo signals from the piston. Therefore, preferred embodiments of the invention provide a Generation of a reference signal, which is a kind of fingerprint for the hydraulic cylinder to be measured and can be used in a comparative measurement to obtain the actual measurement signal.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung weisen folgende technische Daten auf:Advantageous embodiments of the invention have the following technical data:
• Druckbereich des Zylinders von 10 bar bis 150 bar • Pressure range of the cylinder from 10 bar to 150 bar
• Hub des Kolbens 0 bis 50,0 mm (bei herkömmlichen Ultraschallsensoren beginnt der Messbereich erst bei ca. 200 mm)  • stroke of the piston 0 to 50.0 mm (with conventional ultrasonic sensors the measuring range does not start until approx. 200 mm)
• Temperaturbereich -10°C bis 80°C, insbesondere 0 bis 60°C  • Temperature range -10 ° C to 80 ° C, especially 0 to 60 ° C
• Temperaturschwankungen können mit bevorzugten Ausgestaltungen des Fingerprint-Verfahrens eliminiert werden  • Temperature fluctuations can be eliminated with preferred embodiments of the fingerprint method
• Über das Fingerprint-Verfahren wird der Sensor referiert; z.B. bei dem  • The sensor is referenced via the fingerprint procedure; e.g. in which
eindeutigen Zustand bei der Position„Kolben komplett ausgefahren" clear state in the position "piston fully extended"
• Mess-Genauigkeit z.B. 0, 1 mm • Measurement accuracy e.g. 0, 1 mm
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bieten einige, mehrere oder alle der folgenden Vorteile: Advantageous embodiments of the invention provide some, several or all of the following advantages:
• Kein Eingriff in die Mechanik des Zylinders:  • No interference with the mechanics of the cylinder:
o Das Sensor-Element kann z.B. außen an die Zylinderwand, insbesondere an den Zylinderboden, angebracht werden, z.B.  o The sensor element may e.g. be attached externally to the cylinder wall, in particular to the cylinder bottom, e.g.
einfach geklebt - dies ergibt eine einfache Montage  simply glued - this results in a simple installation
o Der Sensor kann direkt an einem Aktor zur Betätigung des Zylinders o The sensor can be connected directly to an actuator for actuating the cylinder
(z.B. ein Ventil) angebracht werden; es ergibt sich ein direktes(e.g., a valve); it results in a direct
Messen measure up
• Anwendbar auf ganz unterschiedliche Zylindertypen  • Applicable to very different cylinder types
• Gegenüber bisher bekannten Verfahren zur Positionsbestimmung von  • Compared to previously known methods for determining the position of
Kolben von Hydraulikzylindern von Werkzeugmaschinen (siehe z.B. [1 ]) wird der Positionswert des Kolbens wesentlich schneller erfasst und an die Steuerung gemeldet - damit lässt sich eine Taktzeitverkürzung für die Werkzeugmaschine erreichen.  Pistons of hydraulic cylinders of machine tools (see, for example, [1]), the position value of the piston is detected much faster and reported to the controller - thus can achieve a cycle time reduction for the machine tool.
• Es gibt kein Nachlauf wie bei bisherigen Positionssensoren, z.B. Turbinen- Sensoren, welche den Hydraulikvolumenstrom messen • Die hohe Messgenauigkeit eröffnet die Möglichkeit einer Werkstück- Typerfassung; d.h. der Typ des durch den Zylinder eingespannten • There is no caster as with previous position sensors, eg turbine sensors, which measure the hydraulic volume flow • The high measuring accuracy opens up the possibility of a workpiece type detection; ie the type of clamped by the cylinder
Werkstücks kann über den Positionswert erfasst werden  Workpiece can be detected via the position value
• Bei vorteilhafter Ausgestaltung des Positionssensors lassen sich auch  In an advantageous embodiment of the position sensor can also be
Luftblasen im Kolbenraum erkennen  Detecting air bubbles in the piston chamber
• Turbinensensoren sind entbehrlich; die Montage an der Hydraulik wird  • Turbine sensors are expendable; the mounting on the hydraulics will be
vereinfacht und Platz im Hydraulik-System wird eingespart  simplified and space in the hydraulic system is saved
• Über eine Zentral-Elektronik können mehrere Positionsmessvorrichtungen (Sensoren), z.B. über eine Multiplex-Methode, ausgewertet werden - so können z.B. 2 bis 8 Sensoren gleichzeitig betrieben werden  • Via central electronics, several position measuring devices (sensors), e.g. evaluated by a multiplex method - e.g. 2 to 8 sensors can be operated simultaneously
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:
Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung einer Werkzeugmaschine mit einer Spanneinrichtung, die Hydraulikzylindereinheiten zum Einspannen eines Werkstückes mit Hydraulikzylindern und einer Vorrichtung zum Bestimmen der Position der Kolben der Hydraulikzylinder aufweist; 1 is a highly schematic representation of a machine tool with a clamping device, the hydraulic cylinder units for clamping a workpiece with hydraulic cylinders and a device for determining the position of the piston of the hydraulic cylinder has;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Hydraulikzylindereinheit für die Fig. 2 shows another embodiment of the hydraulic cylinder unit for the
Werkzeugmaschine;  Machine tool;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Hydraulikzylinders für eine Fig. 3 is a schematic representation of a hydraulic cylinder for a
Hydraulikzylindereinheit zusammen mit einem Sensorelement einer Vorrichtung zum Bestimmen der Position des Kolbens;  Hydraulic cylinder unit together with a sensor element of a device for determining the position of the piston;
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Teils aus Fig. 3 zur Erläuterung eines Verfahrens zur Bestimmung der Position des Kolbens mittels akustischer Signale; 4 shows an enlarged representation of a part from FIG. 3 for explaining a method for determining the position of the piston by means of acoustic signals;
Fig. 5 ein Flussdiagramm, welches eine Ausführungsform eines bei dem 5 is a flowchart showing an embodiment of the present invention
Verfahren zur Bestimmung der Position des Kolbens eingesetzten Fingerprint-Verfahrens zur Referenzsignalbildung erläutert; und Fig. 6 eine Darstellung vergleichbar der Fig. 4 bei einer weiteren Method for determining the position of the piston used fingerprint method for Referenzsignalbildung explained; and Fig. 6 is a representation comparable to FIG. 4 in another
Ausführungsform der Hydraulikzylindereinheit zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Bestimmung der Position des Kolbens.  Embodiment of the hydraulic cylinder unit for explaining a further embodiment of the method for determining the position of the piston.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Werkzeugmaschine 10 stark schematisch dargestellt. Die Werkzeugmaschine 10 ist beispielsweise zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstückes 12 ausgebildet und weist eine stark schematisiert dargestellte Werkzeugspindel 14 mit einem Werkzeugträger, an dem mehrere z.B. aus einem Werkzeugmagazin 16 auswählbare und automatisch austauschbare Werkzeuge 18 anbringbar sind, sowie eine Spanneinrichtung 20 zum Einspannen des Werkstückes 12 auf. Die Spanneinrichtung 20 und die drehbare In Fig. 1, an embodiment of a machine tool 10 is shown very schematically. The machine tool 10 is designed, for example, for machining a workpiece 12 and has a tool spindle 14, which is shown in a highly schematized manner, with a tool carrier on which a plurality of e.g. from a tool magazine 16 selectable and automatically replaceable tools 18 are attached, and a clamping device 20 for clamping the workpiece 12. The tensioning device 20 and the rotatable
Werkzeugspindel 14 sind relativ zueinander bewegbar, um die spanabhebende Bearbeitung durchzuführen. Weiter ist eine Steuervorrichtung 22 zum Steuern der Werkzeugmaschine 10 vorgesehen. Tool spindle 14 are movable relative to each other to perform the machining. Furthermore, a control device 22 for controlling the machine tool 10 is provided.
Die Werkzeugmaschine 10 kann beispielsweise als Bearbeitungszentrum oder als Teil eines Bearbeitungszentrums ausgebildet sein, wie es beispielsweise in einer der folgenden Literaturstellen [12] bis [19] beschrieben und gezeigt ist, auf die für weitere Einzelheiten der Werkzeugmaschine 10 ausdrücklich verwiesen wird: The machine tool 10 can be designed, for example, as a machining center or as part of a machining center, as described and shown, for example, in one of the following references [12] to [19], to which reference is expressly made for further details of the machine tool 10:
[12] Firmenbroschüre„MODULARE SONDERMASCHINE" der GROBWERKE GmbH & Co. KG mit dem Druckvermerk 07/2013/D  [12] Company brochure "MODULAR SPECIAL MACHINE" of GROBWERKE GmbH & Co. KG with the imprint 07/2013 / D
[14] Firmenbroschüre„G-BAUREIHE - DAS FLEXIBLE  [14] Company brochure "G-SERIES - THE FLEXIBLE
FERTIGUNGSSYSTEM" der GROB-WERKE GmbH & Co. KG mit dem Druckvermerk 09 / 2017 / DE  MANUFACTURING SYSTEM "of GROB-WERKE GmbH & Co. KG with the imprint 09/2017 / DE
[15] Firmenbroschüre„BEARBEITUNGSZENTREN FÜR  [15] Company brochure "MACHINING CENTERS FOR
RAHMENSTRUKTURBAUTEILE" der GROB-WERKE GmbH & Co. KG mit dem Druckvermerk 09 / 2017 / DE  FRAME STRUCTURE COMPONENTS "of GROB-WERKE GmbH & Co. KG with the imprint 09/2017 / DE
[16] Firmenbroschüre„G-SERIE - [16] Company brochure "G-SERIE -
GROSSBEARBEITUNGSZENTRUM - G800" der GROB-WERKE GmbH & Co. KG mit dem Druckvermerk 09 / 2016 / DE [17] Firmenbroschüre„G-SERIE - 5-ACHS-UNIVERSAL-MACHINING CENTER - G800 "of GROB-WERKE GmbH & Co. KG with the imprint 09/2016 / DE [17] Company brochure "G-SERIE - 5-ACHS-UNIVERSAL-
BEARBEITUNGSZENTREN - G352 - G552 - G751 " der GROBWERKE GmbH & Co. KG mit dem Druckvermerk 09 / 2017 / DEMACHINING CENTERS - G352 - G552 - G751 "of GROBWERKE GmbH & Co. KG with the imprint 09/2017 / DE
[18] Firmenbroschüre„G-SERIE - 5-ACHS-UNIVERSAL-[18] Company brochure "G-SERIE - 5-ACHS-UNIVERSAL-
BEARBEITUNGSZENTREN - G350T - G550T - G750T" der GROB-WERKE GmbH & Co. KG mit dem Druckvermerk 09 / 2017 / DE MACHINING CENTERS - G350T - G550T - G750T "of GROB-WERKE GmbH & Co. KG with the imprint 09/2017 / DE
[19] Firmenbroschüre„G-SERIE - [19] Company brochure "G-SERIES -
GROSSBEARBEITUNGSZENTRUM - G1050" der GROBWERKE GmbH & Co. KG mit dem Druckvermerk 09 / 2017 / DE MACHINING CENTER - G1050 "of GROBWERKE GmbH & Co. KG with the imprint 09/2017 / DE
Demnach kann die Spanneinrichtung 20 an einem beweglichen Accordingly, the clamping device 20 on a movable
Werkzeugmaschinentisch angeordnet sein. Das Werkstück 12 kann zum Beispiel ein Motorblock eines Verbrennungsmotors sein, dessen Zylinder spanabhebend, z.B. durch Fräsen herzustellen oder zu bearbeiten sind. Entsprechend der bei solchen Bearbeitungen auftretenden Kräfte und der gewünschten Präzision muss das Werkstück 12 sehr fest und sehr genau positioniert eingespannt werden. To be arranged machine tool table. The workpiece 12 may be, for example, an engine block of an internal combustion engine whose cylinder is machined, e.g. are produced by milling or to edit. According to the forces occurring during such machining and the desired precision, the workpiece 12 must be clamped very firmly and very precisely positioned.
Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Spanneinrichtung 12 hierzu wenigstens eine Hydraulikzylindereinheit 24 auf, die wenigstens einen Hydraulikzylinder 26 und eine Vorrichtung 28 zur Bestimmung der Position eines Kolbens 30 des For this purpose, as shown in FIG. 1, the clamping device 12 has at least one hydraulic cylinder unit 24, which has at least one hydraulic cylinder 26 and a device 28 for determining the position of a piston 30 of the piston
Hydraulikzylinders 26 aufweist. Hydraulic cylinder 26 has.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Spanneinrichtung 12 sind mehrere Hydraulikzylinder 26 vorgesehen, die jeweils einen durch Zylinderwände 32 begrenzten In the tensioning device 12 shown in Fig. 1, a plurality of hydraulic cylinders 26 are provided, each bounded by a cylinder walls 32
Zylinderinnenraum 34 und einen in dem Zylinderinnenraum 34 bewegbaren Kolben 30 aufweisen, so dass zu beiden Seiten des Kolbens 30 Cylinder interior 34 and a movable in the cylinder interior 34 piston 30, so that on both sides of the piston 30th
Hydraulikkammern 36, 38 gebildet sind. Mit Ventilen 40, 42 versehene Hydraulic chambers 36, 38 are formed. With valves 40, 42 provided
Hydraulikleitungen 44, 46 sind von einem Hydrauliksystem 48, das Hydraulic lines 44, 46 are from a hydraulic system 48, the
Hydraulikflüssigkeit 50 mit hohem Druck liefert, zu den Hydraulikkammern 36, 38 geführt. So kann der Kolben 30 durch die Steuervorrichtung 22 mittels Hydraulic fluid 50 at high pressure delivers, led to the hydraulic chambers 36, 38. Thus, the piston 30 by the control device 22 by means of
Ansteuerung der Ventile 40, 42 bewegt und zum Spannen unter Druck gesetzt werden. Zur sensorischen Überwachung der sicheren Funktion der Hydraulikzylinder 26 während des Bearbeitungsvorganges ist die Hydraulikzylindereinheit 24 mit der Vorrichtung 28 zur Bestimmung der Position des Kolbens versehen. Die Actuation of the valves 40, 42 are moved and set for clamping under pressure. For sensory monitoring of the safe operation of the hydraulic cylinders 26 during the machining operation, the hydraulic cylinder unit 24 is provided with the device 28 for determining the position of the piston. The
Vorrichtung 28 zur Bestimmung der Position des Kolbens weist als Sensorelement 52 eine außen an einer Zylinderwand 32 des Hydraulikzylinders 26 anbringbare Schallsende- und -empfangseinrichtung 54 zum Senden und Empfangen von akustischen Signalen durch die Zylinderwand 32 in Richtung auf den Kolben 30 und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 56 für die Schallsende- und -empfangseinrichtung 54 auf. Letztere ist in Fig. 1 als Teil der Steuervorrichtung 22 und zum gleichzeitigen Steuern und Auswerten mehrerer Schallsende- und Device 28 for determining the position of the piston has, as a sensor element 52 an externally attachable to a cylinder wall 32 of the hydraulic cylinder 26 sound transmitting and receiving device 54 for transmitting and receiving acoustic signals through the cylinder wall 32 in the direction of the piston 30 and a control and Evaluation device 56 for the sound transmission and reception device 54 on. The latter is shown in Fig. 1 as part of the control device 22 and for simultaneously controlling and evaluating a plurality of sound transmission and
-empfangseinrichtungen 54 unterschiedlicher Hydraulikzylinder 26 ausgelegt, kann in anderen Ausführungsbeispielen, wie in Fig. 2 angedeutet, aber auch gesondert ausgebildet sein und beispielsweise an jedem Hydraulikzylinder 26, z.B. an den Ventilen 40, 42 angeordnet sein. Receiving devices 54 designed different hydraulic cylinders 26, may be formed in other embodiments, as indicated in Fig. 2, but also separately and for example on each hydraulic cylinder 26, e.g. be arranged on the valves 40, 42.
Bei der Ausgestaltung der Spanneinrichtung 20 von Fig. 1 sind mehrere In the embodiment of the clamping device 20 of Fig. 1 are a plurality
Hydraulikzylinder 26 derart ausgebildet, dass durch Ausfahren des Kolbens 30 das Werkstück 12 gegen Gegenlagereinrichtungen 58 gespannt wird. Derzeit mehr bevorzugt ist die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Hydraulic cylinder 26 is formed such that by extending the piston 30, the workpiece 12 is clamped against abutment devices 58. Presently more preferred is the embodiment shown in FIG
Spanneinrichtung 20, bei der das Werkstück 12 durch Einfahren des Kolbens 30 gegen eine Gegenlagereinrichtung 58 gespannt wird. Clamping device 20, in which the workpiece 12 is tensioned by retraction of the piston 30 against an abutment device 58.
Im Folgenden werden Einzelheiten der Hydraulikzylindereinheiten 24, der Hereinafter, details of the hydraulic cylinder units 24,
Hydraulikzylinder 26, der Vorrichtung 28 zur Bestimmung der Position des Hydraulic cylinder 26, the device 28 for determining the position of
Kolbens sowie eines damit durchführbaren Verfahrens zur Bestimmung der Position des Kolbens näher anhand der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Piston and a feasible method for determining the position of the piston in more detail with reference to the in Figs. 3 and 4 shown
schematischen Darstellungen erläutert. Schematic diagrams explained.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Hydraulikzylinders 26 mit Kolben 30, einem Piezoelement, Hydraulikflüssigkeit 50 und Zylinderwänden 32. Fig. 4 ist eine Detaildarstellung akustischer Pfade sowie der relevanten Grenzflächen 68, 76 zwischen Zylinderwand 32 und Hydraulikflüssigkeit 50 und zwischen Kolben 30, insbesondere Kolbenboden 72, und Hydraulikflüssigkeit 50. Der Hydraulikzylinder 26 weist Zylinderwände 32 aus Metall und mehr 3 is a schematic representation of the hydraulic cylinder 26 with piston 30, a piezo element, hydraulic fluid 50 and cylinder walls 32. FIG. 4 is a detailed illustration of acoustic paths and the relevant interfaces 68, 76 between cylinder wall 32 and hydraulic fluid 50 and between pistons 30, in particular Piston head 72, and hydraulic fluid 50. The hydraulic cylinder 26 has cylindrical walls 32 made of metal and more
insbesondere aus Stahl auf. Als Zylinderwände 32 sind wenigstens eine sich in Bewegungsrichtung des Kolbens 30 erstreckende Zylinderwand, die z.B. bei kreiszylindrischer Ausbildung des Hydraulikzylinders 26 durch eine im Querschnitt ringförmige Zylindermantelwand 60 gebildet sein kann und bei rechteckigem Hydraulikzylinder entsprechend durch vier Zylinderseitenwände 60' gebildet sein kann, und ein Zylinderboden 62 vorgesehen. especially made of steel. As the cylinder walls 32, at least one cylinder wall extending in the direction of movement of the piston 30, e.g. in the case of a circular-cylindrical design of the hydraulic cylinder 26, it may be formed by a cylinder jacket wall 60 which is annular in cross-section and may be formed by four cylinder side walls 60 'in the case of a rectangular hydraulic cylinder, and a cylinder bottom 62 may be provided.
Der Druckbereich des Hydraulikzylinders 26 beträgt 10 bis 150 bar. Der Hub des Kolbens 30 beträgt z.B. 0 bis 50,0 mm. Es treten im Betrieb des Hydraulikzylinders 26 große Temperaturschwankungen auf. Z.B. beträgt die Temperatur in dem Hydraulikzylinder 26 zwischen 0 bis 60°C. Die Wandstärke der Zylinderwände 32 beträgt z.B. 3 mm bis 20 mm. Mit der Vorrichtung 28 kann die Position des The pressure range of the hydraulic cylinder 26 is 10 to 150 bar. The stroke of the piston 30 is e.g. 0 to 50.0 mm. There are 26 large temperature fluctuations during operation of the hydraulic cylinder. For example, is the temperature in the hydraulic cylinder 26 between 0 to 60 ° C. The wall thickness of the cylinder walls 32 is e.g. 3 mm to 20 mm. With the device 28, the position of the
Kolbens 30 ohne Modifikation des Hydraulikzylinders 26 und ohne Eingriff in denselben sehr genau erfolgen. Piston 30 without modification of the hydraulic cylinder 26 and without intervention in the same very accurately.
Hierzu wird ein nicht-invasives Verfahren zur Kolbenpositionsbestimmung mittels akustischer Signale oder Wellen 64 in metallischen Hydraulikzylindern 26 verwendet. For this purpose, a non-invasive method for piston position determination by means of acoustic signals or waves 64 in metallic hydraulic cylinders 26 is used.
Hierzu wird bei den gezeigten Ausführungsbeispielen das Sensorelement 52 außen auf den Zylinderboden 62 aufgebracht, insbesondere aufgeklebt. Das Sensorelement 52 beinhaltet die Schallsende- und -empfangseinrichtung 54, die einen oder mehrere Schallwandler 66, insbesondere ausgebildet als For this purpose, the sensor element 52 is externally applied to the cylinder bottom 62 in the illustrated embodiments, in particular adhesively bonded. The sensor element 52 includes the sound transmitting and receiving device 54, the one or more sound transducer 66, in particular designed as
piezoelektrisches Element, aufweist. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein Schallwandler 66 vorgesehen, der sowohl zum Senden von Schall, insbesondre eines Schallimpulses, mehr insbesondere eines Ultraschallimpulses, als auch zum Empfangen eines Echos, das durch den Schall an Grenzflächen erzeugt wird, ausgebildet ist. Bei anderen, hier nicht näher dargestellten piezoelectric element. In the illustrated embodiments, a sound transducer 66 is provided, which is designed both for transmitting sound, insbesondre a sound pulse, more particularly an ultrasonic pulse, as well as for receiving an echo, which is generated by the sound at interfaces. For others, not shown here
Ausführungsbeispielen können getrennte Schallwandler zum Senden und Embodiments may separate transducers for transmission and
Empfangen vorgesehen sein. Der mechanische Aufbau des Systems beinhaltet die Komponenten Zylindergehäuse 65 - mit den Zylinderwänden 32 - Kolben 30 sowie ein schallerzeugendes Piezoelement, kurz Schallwandler 66. Receiving be provided. The mechanical structure of the system includes the components cylinder housing 65 - with the cylinder walls 32 - piston 30 and a sound-generating piezoelectric element, short sound transducer 66th
Das Zylindergehäuse 65 besteht aus einem metallischen Werkstoff wie The cylinder housing 65 is made of a metallic material such as
beispielsweise Stahl und weist eine Wandstärke von mehreren Millimetern auf. Im Inneren des Zylindergehäuses 65 befindet sich eine Hydraulikflüssigkeit 50. For example, steel and has a wall thickness of several millimeters. Inside the cylinder housing 65 is a hydraulic fluid 50.
Für den Einsatz des Verfahrens sind keine baulichen Änderungen am For the use of the method are no structural changes to the
Hydraulikzylinder 26, insbesondere nicht am Zylindergehäuse 65, notwendig; ebenfalls ist dieses Verfahren nicht-invasiv. Hierdurch eignet sich das Verfahren für den Einsatz in Bearbeitungszentren, wo mit erhöhten Hydraulikdrücken zu rechnen ist. Hydraulic cylinder 26, in particular not on the cylinder housing 65, necessary; Also, this procedure is non-invasive. As a result, the method is suitable for use in machining centers, where increased hydraulic pressures can be expected.
Die Erzeugung eines akustischen Signals in Form einer Kompressionswelle 64 geschieht durch einen Schallwandler 66. Die akustische Kopplung des The generation of an acoustic signal in the form of a compression wave 64 is effected by a sound transducer 66. The acoustic coupling of the
Schallwandlers 66 erfolgt über eine permanente kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise Klebeverbindung, mit dem Zylinderboden 62. Sound transducer 66 via a permanent non-positive connection, such as adhesive bonding, with the cylinder bottom 62nd
Regt man den Schallwandler 66 mit einer harmonischen Wechselspannung an, so kommt es aufgrund des piezoelektrischen Effektes zur Materialverdichtung- und -Verdünnung (Dickenvibration), also zur Auslenkung des Materials. Diese Stimulating the sound transducer 66 with a harmonic alternating voltage, so it comes due to the piezoelectric effect for Materialverdichtung- and thinning (thickness vibration), ie for the deflection of the material. These
Auslenkung kann sich als Kompressionswelle 64 im Zylinderboden 62 mit einer materialtypischen Geschwindigkeit ausbreiten. Deflection may propagate as a compression shaft 64 in the cylinder bottom 62 at a typical material speed.
Trifft diese Kompressionswelle 64 auf die erste Grenzfläche 68 zwischen Does this compression wave 64 on the first interface 68 between
Zylinderboden 62 und Hydraulikflüssigkeit 50, erfolgt aufgrund der großen akustischen Impedanzunterschiede an dieser Stelle eine nahezu vollständige Reflexion 70 der Kompressionswelle 64. Aufgrund der geringen Schalldämpfung in Metallen ist ein mehrfaches Durchlaufen der Kompressionswelle 64 möglich. Cylinder bottom 62 and hydraulic fluid 50, due to the large acoustic impedance differences at this point, an almost complete reflection 70 of the compression shaft 64. Due to the low sound attenuation in metals a multiple passage through the compression shaft 64 is possible.
Empfangsseitig zeigt sich dies in Mehrfachreflexionen des Zylinderbodens 62 mit hohen Amplituden. Wenige Prozente der eingebrachten Schallenergie werden an der ersten On the reception side, this shows up in multiple reflections of the cylinder bottom 62 with high amplitudes. Few percent of the introduced sound energy will be at the first
Grenzfläche 68 Zylinderboden/Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikflüssigkeit 50 transmittiert, in der sich ebenfalls eine Schallwelle oder Kompressionswelle 64 ausbreiten kann. Diese wird nach Durchlauf der Hydraulikflüssigkeit 50 am Interface 68 cylinder bottom / hydraulic fluid in the hydraulic fluid 50 is transmitted, in which also a sound wave or compression wave 64 can propagate. This is after passage of the hydraulic fluid 50 am
Kolbenboden 72 reflektiert und erreicht nach erneutem Durchtreten der ersten Grenzfläche 68 Zylinderboden / Hydraulikflüssigkeit und des Zylinderbodens 62 ebenfalls den Schallwandler 66. Dies stellt das Echosignal 74 des Kolbens 30 dar, welches zur Positionsbestimmung herangezogen wird. Piston floor 72 reflects and reaches again after passing through the first interface 68 cylinder bottom / hydraulic fluid and the cylinder bottom 62 also the transducer 66. This represents the echo signal 74 of the piston 30, which is used for position determination.
Für die Detektion der Kompressionswelle 64 wird im Schallwandler 66, der nun als Empfänger dient, mittels des inversen Piezoeffekts wieder eine elektrische For the detection of the compression wave 64 is in the transducer 66, which now serves as a receiver, by means of the inverse piezoelectric effect again an electrical
Wechselspannung erzeugt, welche dann der weiteren elektronischen AC voltage generated, which then the other electronic
Signalverarbeitung zugeführt wird. Signal processing is supplied.
Am nun als Empfangswandler genutzten Schallwandler 66 ergibt sich eine At now used as a receiving transducer transducer 66 results in a
Überlagerung der Metallechos - Reflexion 70 - von der ersten Grenzfläche 68 mit hoher Amplitude und des schwächeren Echosignals 74 vom Kolbenboden 72. Superposition of the metal echoes - reflection 70 - from the first high amplitude interface 68 and the weaker echo signal 74 from the piston bottom 72.
Zur Trennung der überlagerten Echos wird ein referenzierendes Verfahren angewendet, das im Folgenden als Fingerprint-Verfahren bezeichnet wird. To separate the superimposed echoes, a referencing method is used, which is referred to below as the fingerprint method.
Ein Fingerprint stellt dabei das für die verwendete Zylinderkonfiguration eindeutige akustische Echosignal des gesamten Zylinders, d.h. insbesondere sämtlicher unbewegter Teile im Zylinder, dar, das ebenfalls die Mehrfachreflexionen 70 der Schallwelle im Zylinderboden 62 beinhaltet. Dieses Echosignal ist von der A fingerprint sets the unique for the used cylinder configuration acoustic echo signal of the entire cylinder, i. in particular all immobile parts in the cylinder, which also includes the multiple reflections 70 of the sound wave in the cylinder bottom 62. This echo signal is from the
Kolbenposition unabhängig, sofern keine Überlagerung der Echos im Zeitbereich auftritt. Independent piston position, provided no superimposition of echoes in the time domain occurs.
Aus diesem Grund wird der Fingerprint des Hydraulikzylinders 26 im Zustand vollständig ausgefahrener Kolben 30 aufgenommen. Nach Positionsänderung erfolgt eine Subtraktion des Fingerprints vom aktuellen Messsignal. Während diese Subtraktion die Echos 70 des Zylinderbodens 62 auf einen Amplitudenwert von 0 reduziert, bleiben die Echosignale 74 vom Kolbenboden 72 erhalten, da diese von der Position des Kolbens 30 abhängig sind. Da das Verfahren referenzierend ist, ist es anfällig auf Änderungen in den For this reason, the fingerprint of the hydraulic cylinder 26 is received in the fully extended piston 30 state. After changing the position, the fingerprint is subtracted from the current measurement signal. While this subtraction reduces the echoes 70 of the cylinder bottom 62 to an amplitude value of zero, the echo signals 74 are retained by the piston crown 72 since these are dependent on the position of the piston 30. Since the method is referencing, it is susceptible to changes in the
Schalllaufzeiten, welche durch eine Temperaturänderung hervorgerufen werden. Dies wird in bevorzugten Ausführungen des Verfahrens dadurch umgangen, dass im Einsatz eine kontinuierliche Neureferenzierung vor jedem Spannen des Sound transit times, which are caused by a change in temperature. This is avoided in preferred embodiments of the method by the fact that in use a continuous re-referencing before each clamping of the
Hydraulikzylinders 26 durchgeführt wird, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Hydraulic cylinder 26 is performed, as shown in Fig. 5.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm des Fingerprint-Verfahrens mit kontinuierlicher Neu-Referenzierung und beschreibt am Beispiel eines Hydraulikzylinders 26 der in Fig. 2 gezeigten Konfiguration einer Spanneinrichtung 22 den folgenden Ablauf von Schritten S1 bis S7: 5 shows a flow chart of the fingerprint method with continuous re-referencing and describes the following sequence of steps S1 to S7 using the example of a hydraulic cylinder 26 of the configuration of a clamping device 22 shown in FIG. 2:
51 Abspeichern des Fingerprints (Kolben vollständig gelöst)  51 Storing the fingerprint (piston completely released)
52 Positionsveränderung (Kolben wird gespannt)  52 position change (piston is cocked)
53 Differenzbildung aus Fingerprint und aktuellem Schallsignal  53 Difference between fingerprint and current sound signal
54 Bestimmung der Laufzeit aus dem Differenzsignal  54 Determination of the transit time from the difference signal
55 Positionsveränderung (Kolben wird vollständig gelöst)  55 Position change (piston is completely released)
56 Kolben vollständig gelöst  56 pistons completely released
57 Neureferenzierung bei Initialisierung Kolbenbewegung  57 Neureferencing during initialization Piston movement
Allgemein wird zur Bildung eines Fingerprints oder anders ausgedrückt General is used to form a fingerprint or in other words
Referenzsignals, welches die Konfiguration und Parameter des Hydraulikzylinders berücksichtigt, der Kolben 30 in eine Referenzposition verfahren. Das Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kolbens 30 eines Hydraulikzylinders 26 einer Werkzeugmaschine 10 umfasst demnach die Schritte: Reference signal, which takes into account the configuration and parameters of the hydraulic cylinder, the piston 30 moved to a reference position. The method for determining the position of a piston 30 of a hydraulic cylinder 26 of a machine tool 10 accordingly comprises the steps:
a) Erzeugen eines Referenzsignals durch Senden eines akustischen Signals 64 durch eine Zylinderwand 32 des Hydraulikzylinders 26 hindurch auf den in einer Referenzposition befindlichen Kolben 30 und Erfassen eines Echosignals 70 als Referenzsignal und a) generating a reference signal by sending an acoustic signal 64 through a cylinder wall 32 of the hydraulic cylinder 26 through the located in a reference position piston 30 and detecting an echo signal 70 as a reference signal and
b) Senden des akustischen Signals 64 durch die Zylinderwand 32 auf den Kolben 30 zur Bestimmung dessen Position und Erfassen des Echosignals 70, 74 als Messsignal und b) transmitting the acoustic signal 64 through the cylinder wall 32 to the piston 30 to determine its position and detecting the echo signal 70, 74 as a measurement signal and
c) Erzeugen eines Vergleichssignals 74 aus dem Messsignal 70, 74 und dem Referenzsignal 70 und d) Bestimmen der Laufzeit aus dem Vergleichssignal 74, um aus der Laufzeit die Position des Kolbens 30 zu bestimmen. c) generating a comparison signal 74 from the measurement signal 70, 74 and the reference signal 70 and d) determining the transit time from the comparison signal 74 to determine the position of the piston 30 from the transit time.
Die Schritte zum Senden und Auswerten werden insbesondere durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung 56 gesteuert. Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens inklusive Steuerung und Auswertung und insbesondere der dabei eingesetzten Algorithmik wird im Folgenden näher erläutert. The steps for sending and evaluating are controlled in particular by the control and evaluation device 56. A preferred embodiment of the method including control and evaluation and in particular of the algorithms used therein will be explained in more detail below.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für das bereits erwähnte Fingerprint- Verfahren näher beschrieben, zentrale Recheneinheit bei der bevorzugten In the following, an embodiment for the already mentioned fingerprint method will be described in detail, central processing unit in the preferred
Ausgestaltung ist ein FPGA 78 (Field Programmable Gate Array), welcher ein Ausführungsbeispiel für eine zentrale Recheneinheit der Steuer- und Embodiment is an FPGA 78 (Field Programmable Gate Array), which is an embodiment of a central processing unit of the control and
Auswerteeinrichtung 56 darstellt. Evaluation device 56 represents.
Zu Beginn jeder Messung wird im FPGA 78 ein zweifaches Rechteck-Burst-Signal mit einer Frequenz von 2 MHz erzeugt. Dieses wird vorverstärkt, und der At the beginning of each measurement, a two-fold square burst signal with a frequency of 2 MHz is generated in the FPGA 78. This is pre-amplified, and the
Schallwandler 66 wird damit angeregt. Durch den inversen piezoelektrischen Effekt wird der Schallwandler 66 mit der angeregten Frequenz in Oszillation versetzt. Da der Schallwandler 66 kraftschlüssig an den Zylinderboden 62 gekoppelt ist, wird so eine Schallwelle - Kompressionswelle 64 - in diesem erzeugt, die den Zylinderboden 62 durchläuft und in die Hydraulikflüssigkeit 50 des Hydraulikzylinders 26 einkoppelt. Sound transducer 66 is excited with it. Due to the inverse piezoelectric effect, the sound transducer 66 is set in oscillation at the excited frequency. Since the transducer 66 is frictionally coupled to the cylinder bottom 62, so a sound wave - compression wave 64 - is generated in this, which passes through the cylinder bottom 62 and coupled into the hydraulic fluid 50 of the hydraulic cylinder 26.
Die Schallwelle - Kompressionswelle 64 - durchquert die Hydraulikflüssigkeit 50, wird am Kolbenboden 72 des entsprechenden Kolbens 30 reflektiert und schlussendlich im Schallwandler 66 zurück in ein elektrisches Signal gewandelt. The sound wave - compression wave 64 - passes through the hydraulic fluid 50, is reflected at the piston head 72 of the corresponding piston 30 and finally converted in the transducer 66 back into an electrical signal.
Die eigentliche Position des Kolbens 30 entspricht dabei der Laufzeit des Signals durch die Hydraulikflüssigkeit 50. Das so erzeugte elektrische Signal wird auf der zentralen Elektronik mittels verschiedener Filter- und Verstärkerstufen aufbereitet, in einem Analog-Digital-Umsetzer digitalisiert und dem FPGA 78 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Die Abtastung des Signals geschieht dabei z.B. mit 50 MHz. Je nach mechanischen Aufbau des Hydraulikzylinders 26 wird das Signal dabei als ein Array von mehreren tausend Samples, z.B. mit einer Breite von je 12 Bit, im FPGA 78 abgelegt. The actual position of the piston 30 corresponds to the transit time of the signal through the hydraulic fluid 50. The electrical signal thus generated is processed on the central electronics by means of various filter and amplifier stages, digitized in an analog-to-digital converter and the FPGA 78 for further processing made available. The sampling of the signal happens eg at 50 MHz. Depending on the mechanical structure of the hydraulic cylinder 26, the signal is stored in the FPGA 78 as an array of several thousand samples, eg with a width of 12 bits each.
Beim Fingerprint-Verfahren handelt es sich vorzugsweise um ein The fingerprint method is preferably a
differenzbildendes Verfahren. Um dessen beste Funktionsweise zu liefern, wird der eigentliche Fingerprint bei voll ausgefahrenem Kolben, also z.B. bei der Ausführung von Fig. 2 im entspannten Zustand, aufgenommen und abgespeichert. difference-forming method. In order to deliver its best performance, the actual fingerprint is measured when the piston is fully extended, e.g. in the embodiment of Fig. 2 in the relaxed state, recorded and stored.
Bei einer Ausgestaltung werden im laufenden Betrieb die Samples des In one embodiment, the samples of the
Fingerprints permanent von den entsprechenden Samples des aktuell Fingerprints permanently from the corresponding samples of the current
vorliegenden Signals subtrahiert. Das so entstandene Differenzsignal weist ein eindeutiges Maximum auf, welches der Position des Kolbens 30 im Subtracted present signal. The resulting difference signal has a unique maximum, which corresponds to the position of the piston 30 in
Hydraulikzylinder 26 entspricht. Hydraulic cylinder 26 corresponds.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine regelmäßige Aktualisierung des Fingerprints vorgesehen, um eine eventuell vorhandene Temperaturdrift des mechanischen Gesamtsystems auszugleichen. Mit Änderung der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit ändert sich auch die Schallgeschwindigkeit in dieser. Ist die Temperaturänderung zu groß, führt die Differenzbildung zu Fehlstellen im In a preferred embodiment, a regular update of the fingerprint is provided to compensate for any existing temperature drift of the mechanical total system. As the temperature of the hydraulic fluid changes, so does the speed of sound in it. If the temperature change is too great, the difference formation leads to defects in the
Differenzsignal. Der verwendete Fingerprint wäre dann ungültig oder zumindest weniger gut geeignet. Daher ist es bei einer bevorzugten Ausgestaltung Differential signal. The fingerprint used would then be invalid or at least less well suited. Therefore, it is in a preferred embodiment
vorgesehen, mehrere Fingerprints in einem Speicher 80 vorzuhalten, die bei verschiedenen Temperaturen aufgenommen wurden. Bei einer Ausführungsform kann die Speicherung des Fingerprints zusammen mit einer Information über einen Betriebsparameter, z.B. der Zeit der Aufnahme oder einer dabei provided multiple fingerprints in a memory 80, which were recorded at different temperatures. In one embodiment, the storage of the fingerprint together with information about an operating parameter, e.g. the time of the recording or one of them
gemessenen Betriebstemperatur erfolgen. measured operating temperature.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird im laufenden Betrieb der aktuell verwendete Fingerprint mit dem aktuell vorliegenden Signal bei voll In a preferred embodiment, during operation, the currently used fingerprint is filled with the currently available signal
ausgefahrenem Kolben 30 verglichen. Stellt sich dabei heraus, dass die dabei auftretende Differenz zu groß ist, wird der aktuelle Fingerprint als ungültig eingestuft, bleibt aber weiterhin im Speicher 80 bestehen. Das vorliegende Signal bei voll ausgefahrenen Kolben 30 wird mit weiteren Fingerprints, die bereits im Speicher 80 vorhanden sein können, verglichen. Wird ein Fingerprint gefunden, der mit dem aktuellen Signal übereinstimmt, wird dieser verwendet. Ist dies nicht der Fall, wird das aktuelle Signal zum neuen aktuellen Fingerprint. Auf diese Art und Weise entsteht im Laufe der Betriebszeit der Anlage eine Reihe von extended piston 30 compared. If it turns out that the resulting difference is too large, the current fingerprint is classified as invalid, but remains in memory 80. The present signal when fully extended piston 30 is compared with other fingerprints that may already be present in the memory 80. If a fingerprint matching the current signal is found, it will be used. If this is not the case, the current signal becomes the new current fingerprint. In this way arises in the course of the operating time of the system a number of
Fingerprints, die bei verschiedenen Temperaturen aufgenommen wurden und eine mögliche Temperaturdrift der Anlage ausgleichen können. Fingerprints that have been recorded at different temperatures and can compensate for a possible temperature drift of the system.
In Fig. 5 ist als bevorzugtes Ausführungsbeispiel eine ständige Neu- Referenzierung vor jedem Spannvorgang, d.h. vor jeder Bewegung des Kolbens 30 erläutert. Wie oben erläutert, können aber auch bereits vorher gespeicherte Referenzsignale verwendet werden. Das Aufnehmen neuer Referenzsignale kann bedarfsweise erfolgen. Auch denkbar ist, eine Neu-Referenzierung nach einer bestimmten Anzahl von Kolbenbewegungen oder nach Ablauf einer bestimmten Zeit seit der letzten Referenzsignalbildung durchzuführen. Denkbar ist auch eine parameterabhängige Neu-Referenzierung, z.B. das Bilden eines neuen In Fig. 5, as a preferred embodiment, a constant re-referencing prior to each clamping operation, i. explained before each movement of the piston 30. As explained above, but also previously stored reference signals can be used. The recording of new reference signals can be done as needed. It is also conceivable to perform a new referencing after a certain number of piston movements or after a certain time has elapsed since the last reference signal formation. Also conceivable is parameter-dependent re-referencing, e.g. making a new one
Referenzsignals, wenn sich die Betriebstemperatur über einen zulässigen Reference signal when the operating temperature exceeds a permissible limit
Toleranzwertbereich hinaus ändert. Tolerance value range changes out.
Bei den in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Kolben 30 mit einem ebenen Kolbenboden 72 dargestellt, wobei die daran gebildete zweite Grenzfläche 76 einen einheitlichen Reflexionsbereich zum Bilden des Echosignals 74 darstellt. In the embodiments shown in FIGS. 1 to 4, the piston 30 is shown with a flat piston crown 72, wherein the second interface 76 formed thereon constitutes a uniform reflection region for forming the echo signal 74.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der Hydraulikzylindereinheit 22 mit Hydraulikzylinder 26, Kolben 30 und Sensorelement 52 - außen angebrachter Schallwandler 66 - dargestellt, bei der definierte unterschiedliche Laufzeitstrecken bereitgestellt werden. Hierzu weist der Kolben 30, z.B. am Kolbenboden 72, einen ersten Reflexionsbereich 82 und einen zweiten Reflexionsbereich 84 auf. Der zweite Reflexionsbereich 84 kann z.B. durch eine Nut oder eine Bohrung 86 im Kolbenboden gebildet werden. In Bewegungsrichtung des Kolbens und/oder in Laufrichtung der Kompressionswelle 64 haben der erste Reflexionsbereich 82 und der zweite Reflexionsbereich 84 einen definierten Abstand A zueinander. Dadurch werden ein erstes Echosignal 74' an dem ersten Reflexionsbereich 82 und ein zweites Echosignal 74" an dem zweiten Reflexionsbereich 84 erzeugt, die aufgrund des definierten Laufabstandes (2mal A) eine definierte Laufzeitdifferenz zueinander haben und die zur Bestimmung weiterer Parameter verwendbar sind, insbesondere zur Bestimmung, ob Unstimmigkeiten, z.B. verursacht durch FIG. 6 shows a further embodiment of the hydraulic cylinder unit 22 with hydraulic cylinder 26, piston 30 and sensor element 52-externally mounted sound transducer 66-in which defined, different transit time paths are provided. For this purpose, the piston 30, for example on the piston head 72, has a first reflection region 82 and a second reflection region 84. The second reflection region 84 can be formed, for example, by a groove or a bore 86 in the piston bottom. In the direction of movement of the piston and / or in the running direction of the compression shaft 64, the first reflection region 82 and the second reflection region 84 have a defined distance A from each other. Thereby, a first echo signal 74 'at the first reflection region 82 and a second echo signal 74 "generated at the second reflection region 84, which due to the defined running distance (2 times A) have a defined transit time difference and which can be used to determine further parameters, in particular for determining whether inconsistencies, eg caused by
Luftblasen in der Hydraulikflüssigkeit 50 auftreten. Air bubbles in the hydraulic fluid 50 occur.
Voranstehend ist ein Fingerprint- oder Subtraktionsverfahren zur The above is a fingerprint or subtraction method for
Kolbenpositionsbestimmung in Zylindern von Werkzeugmaschinen 10 erläutert. Das Verfahren lässt sich in einer entsprechend programmierten Rechenanlage, die an den Hydraulikzylinder 26 und ein daran befestigtes Sensorelement 52 angeschlossen ist, durchführen. Hierzu kann eine Elektronik aus angepassten Standardelementen angewandt werden. Die in der Steuer- und Piston position determination in cylinders of machine tools 10 explained. The method can be carried out in a correspondingly programmed computer system, which is connected to the hydraulic cylinder 26 and a sensor element 52 attached thereto. For this purpose, an electronics made of adapted standard elements can be used. The in the tax and
Auswerteeinrichtung und/oder der Steuervorrichtung 22 zum Durchführen des Kolbenpositionsbestimmungsverfahrens durchzuführenden Steueranweisungen können als Software vorliegen, die in einem Computerprogrammprodukt oder einem Computerprogrammmedium gespeichert sein können. The evaluation device and / or the control device 22 for carrying out the piston position determination method control instructions may be present as software that may be stored in a computer program product or a computer program medium.
Als Schallwandler 66 können ein oder mehrere Piezoelemente verwendet werden, wie sie bereits grundsätzlich bekannt sind. Es kann insoweit auf die As a sound transducer 66 one or more piezo elements can be used, as they are already known in principle. It can to that extent on the
Literaturstellen [2] bis [1 1 ] verwiesen werden. Besonders gegenüber den bekannten Lösungen ist insbesondere die Art der Anbringung und Anwendung: der Schallwandler 66 wird außen an der ansonsten unveränderten Zylinderwand 32, insbesondere dem Zylinderboden 62, angebracht und angewendet. Im References [2] to [1 1] are referenced. Especially with respect to the known solutions, the type of mounting and application is particularly important: the sound transducer 66 is attached and applied to the outside of the otherwise unchanged cylinder wall 32, in particular the cylinder bottom 62. in the
Gegensatz zu den aus [2] bis [1 1 ] bekannten Verfahren ist das hier beschriebene Verfahren nicht-invasiv. Der Hydraulikzylinder 26 ist unverändert, es findet lediglich eine kraftschlüssige Kopplung zwischen Schallwandler 66 und In contrast to the methods known from [2] to [11], the method described here is non-invasive. The hydraulic cylinder 26 is unchanged, it finds only a frictional coupling between the transducer 66 and
Zylinderboden 62 statt. Cylinder bottom 62 instead.
Neben dem bereits erwähnten FPGA 78 können angepasste Standard- Elektronikelemente verwendet werden. In addition to the already mentioned FPGA 78 adapted standard electronic elements can be used.
Der Schallwandler 66 kann in einigen Ausführungsformen auf einer Platine aufgelötet oder aufgeklebt sein. Bei einigen Ausführungsformen können sich in unmittelbarer Nähe des Schallwandlers 66 bereits Teile einer analogen Elektronik, z.B. ein Vorverstärker befinden. Wie oben bereits erwähnt, können getrennte Schallwandler 66 zum Senden und Empfangen eingesetzt werden. Vorzugsweise ist die Schallsende- und -empfangseinrichtung 54, die den oder die Schallwandler 66 und Elektronikteile und eventuell eine Platine aufweist, in einem Gehäuse (nicht dargestellt) verpackt und am Zylinderboden 62 verschraubt. The sound transducer 66 may be soldered or glued on a circuit board in some embodiments. In some embodiments, parts of analog electronics may already be present in the immediate vicinity of the sound transducer 66, eg a preamplifier. As mentioned above, separate transducers 66 can be used for transmission and reception. Preferably, the sound transmitting and receiving device 54, which has the one or more of the sound transducer 66 and electronic parts and possibly a circuit board, in a housing (not shown) and screwed to the cylinder base 62.
Ein besonderer Vorteil von bevorzugten Ausgestaltungen des hier beschriebenen Verfahrens zur Kolbenpositionsbestimmung besteht darin, dass nur ein A particular advantage of preferred embodiments of the piston position determination method described here is that only one
Sensorelement 52/Schallwandler 66 benötigt wird, und das Aussenden nur einseitig vom Boden zum Kolben erfolgt. Sensor element 52 / transducer 66 is required, and the emission takes place only on one side from the bottom to the piston.
Wie oben erwähnt ist es auch durchaus denkbar, dass an der Zylinderwand 32, insbesondere am Zylinderboden 65, zwei Schallwandler 66 angebracht sind, nämlich ein Schallwandler zur Erzeugung der Schallwellen (Sender) und ein zweiter Schallwandler zum Umwandeln der empfangenen Schallwellen in elektrische Signale (d.h. Empfänger), anstatt dies in lediglich einem Schallwandler 66, der gleichzeitig Sender und Empfänger ist, durchzuführen. As mentioned above, it is quite conceivable that two sound transducers 66 are mounted on the cylinder wall 32, in particular on the cylinder bottom 65, namely a sound transducer for generating the sound waves (transmitter) and a second transducer for converting the received sound waves into electrical signals (ie Receiver), instead of doing so in just one transducer 66, which is the transmitter and receiver at the same time.
Die in Fig. 6 gezeigte und hier noch einmal zusammengefasste Ausgestaltung kann in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren größere Vorteile bringen: Am Kolbenboden 72 kann eine zusätzliche Referenzlaufstrecke mit definierter Länge A angebracht werden, z.B. durch Einbringen einer Nut oder einer Bohrung 86. Dann wird das akustische Signal - z.B. die Kompressionswelle 64, insbesondere ausgebildet als Ultraschallsignal - vom Kolbenboden 72 aufgrund der zusätzlichen Laufzeit durch die Referenzlaufstrecke A zu unterschiedlichen Zeiten reflektiert (d.h. einmal vom unveränderten Kolbenboden 72 - erster The embodiment shown in FIG. 6 and summarized here again can bring greater advantages in connection with the method according to the invention: An additional reference running path with a defined length A can be attached to the piston head 72, e.g. by introducing a groove or bore 86. Then the acoustic signal - e.g. the compression shaft 64, in particular formed as an ultrasonic signal - from the piston head 72 due to the additional transit time through the reference running distance A at different times reflected (i.e., once from the unchanged piston crown 72 - first
Reflexionsbereich 82 -, und eine weitere Reflektion von der Nut o.ä. - zweiter Reflexionsbereich 84). Dadurch schafft man sich eine zusätzliche Schall- Laufstrecke mit definierter Länge (2mal A). Durch eine Bestimmung der Reflection area 82 -, and another reflection from the groove o. second reflection area 84). This creates an additional sound running distance with a defined length (2 times A). By a determination of
Laufzeitdifferenz zwischen den beiden Positionen (d.h. Laufzeit bei Reflektion vom normalen Kolbenboden sowie Laufzeit bei Reflektion von der Nut o.ä.) lassen sich geänderte Eigenschaften der Hydraulikflüssigkeit (insbes. Alterung, Temperatur, Luftblasen) erkennen. Luftblasen können bei, als Spannzylinder verwendeten, Hydraulikzylindern ein größeres Problem darstellen; daher ist eine Detektion z.B. mittels der zusätzlichen Referenzlaufstrecke für die geplanten Duration difference between the two positions (ie running time at reflection from the normal piston crown and running time at reflection from the groove, etc.) can be changed properties of the hydraulic fluid (esp. Aging, temperature, air bubbles) recognize. Air bubbles can be a major problem with hydraulic cylinders used as tension cylinders; therefore, a detection is eg by means of the additional reference run for the planned
Überwachungszwecke besonders vorteilhaft. Ein Erkennen von Luftblasen in dem Kolbenraum ist auch mit den anderen dargestellten Ausführungsformen möglich; bei der Ausgestaltung nach Fig. 6 ist die Möglichkeit der Erkennung von Monitoring purposes particularly advantageous. Detecting air bubbles in the piston chamber is also possible with the other illustrated embodiments; in the embodiment of Fig. 6 is the possibility of recognition of
Luftblasen jedoch noch deutlich verbessert. Air bubbles, however, significantly improved.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Werkzeugmaschine  10 machine tool
12 Werkstück  12 workpiece
14 Werkzeugspindel  14 tool spindle
16 Werkzeugmagazin  16 Tool magazine
18 Werkzeug  18 tool
20 Spanneinrichtung  20 clamping device
22 Steuervorrichtung  22 control device
24 Hydraulikzylindereinheit  24 hydraulic cylinder unit
26 Hydraulikzylinder  26 hydraulic cylinders
28 Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Kolbens 28 Device for determining the position of a piston
30 Kolben 30 pistons
32 Zylinderwand  32 cylinder wall
34 Zylinderinnenraum  34 cylinder interior
36 erste Hydraulikkammer  36 first hydraulic chamber
38 zweite Hydraulikkammer  38 second hydraulic chamber
40 erstes Ventil  40 first valve
42 zweites Ventil  42 second valve
44 erste Hydraulikleitung  44 first hydraulic line
46 zweite Hydraulikleitung  46 second hydraulic line
48 Hydrauliksystem  48 hydraulic system
50 Hydraulikflüssigkeit  50 hydraulic fluid
52 Sensorelement  52 sensor element
54 Schallsende- und -empfangseinrichtung  54 sound transmission and reception device
56 Steuer- und Auswerteeinrichtung  56 control and evaluation device
58 Gegenlagereinrichtung  58 counter bearing device
60 Zylindermantelwand  60 cylinder jacket wall
60' Zylinderseitenwand  60 'cylinder side wall
62 Zylinderboden  62 cylinder bottom
64 Kompressionswelle (akustisches Signal/Schallwelle) 64 compression wave (acoustic signal / sound wave)
65 Zylindergehäuse 65 cylinder housing
66 Schallwandler  66 sound transducers
68 erste Grenzfläche Zylinderboden/Hydraulikflüssigkeit Reflexion an erster Grenzfläche (durch erste Grenzfläche initiiertes Echo oder Echosignal) 68 first interface cylinder bottom / hydraulic fluid Reflection at first interface (echo or echo signal initiated by first interface)
Kolbenboden  piston crown
Echosignal vom Kolbenboden Echo signal from the piston crown
' Echosignal vom ersten Reflexionsbereich'Echo signal from the first reflection area
" Echosignal vom zweiten Reflexionsbereich "Echo signal from the second reflection area
zweite Grenzfläche Hydraulikflüssigkeit/Kolbenboden  second interface hydraulic fluid / piston crown
FPGA  FPGA
Speicher  Storage
erster Reflexionsbereich  first reflection area
zweiter Reflexionsbereich  second reflection area
Bohrung (alternativ Nut)  Bore (alternatively groove)
definierter Abstand zwischen erstem und zweitem Reflexionsbereich Abspeichern des Fingerprints (Kolben vollständig gelöst)  Defined distance between the first and second reflection area Saving the fingerprint (piston completely released)
Positionsveränderung (Kolben wird gespannt)  Position change (piston is cocked)
Differenzbildung aus Fingerprint und aktuellem Schallsignal  Difference formation from fingerprint and current sound signal
Bestimmung der Laufzeit aus dem Differenzsignal  Determining the transit time from the difference signal
Positionsveränderung (Kolben wird vollständig gelöst)  Position change (piston is completely released)
Kolben vollständig gelöst  Piston completely released
Neureferenzierung bei Initialisierung Kolbenbewegung  Neureferencing during initialization piston movement

Claims

Ansprüche: Claims:
1 . Verfahren zur Bestimmung der Position eines Kolbens (30) eines 1 . Method for determining the position of a piston (30) of a
Hydraulikzylinders (26) einer Werkzeugmaschine (10), umfassend: Hydraulic cylinder (26) of a machine tool (10), comprising:
a) Erzeugen eines Referenzsignals durch Senden eines akustischen Signals durch eine Zylinderwand (32) des Hydraulikzylinders (26) hindurch auf den in einer Referenzposition befindlichen Kolben (30) und Erfassen eines Echosignals als Referenzsignal und a) generating a reference signal by sending an acoustic signal through a cylinder wall (32) of the hydraulic cylinder (26) through the located in a reference position piston (30) and detecting an echo signal as a reference signal and
b) Senden des akustischen Signals durch die Zylinderwand (32) auf den Kolben (30) zur Bestimmung dessen Position und Erfassen des Echosignals als Messsignal und b) sending the acoustic signal through the cylinder wall (32) on the piston (30) for determining its position and detecting the echo signal as a measurement signal and
c) Erzeugen eines Vergleichssignals aus dem Messsignal und dem c) generating a comparison signal from the measurement signal and the
Referenzsignal und Reference signal and
d) Bestimmen der Laufzeit aus dem Vergleichssignal, um aus der Laufzeit die Position des Kolbens (30) zu bestimmen. d) determining the transit time from the comparison signal in order to determine from the transit time the position of the piston (30).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Senden des akustischen Signals und das Erfassen des Echosignals in den Schritten a) und b) durch einen insbesondere piezoelektrischen Schallwandler (66) erfolgt, der an der durchgängig aus Metall gebildeten Zylinderwand (32) außen angebracht ist und/oder in that the transmission of the acoustic signal and the detection of the echo signal in steps a) and b) take place by means of a particularly piezoelectric sound transducer (66) which is externally attached to the cylinder wall (32) formed entirely of metal and / or
dass als Zylinderwand (32), durch die das Senden und Empfangen erfolgt, ein sich quer zu der Bewegungsrichtung des Kolbens (30) erstreckender Zylinderboden (62) ausgewählt wird. in that a cylinder bottom (62) extending transversely to the direction of movement of the piston (30) is selected as the cylinder wall (32), by which the transmission and reception takes place.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 3. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass Schritt c) das Bilden eines Differenzsignals aus dem Messsignal und dem Referenzsignal umfasst. in that step c) comprises forming a difference signal from the measurement signal and the reference signal.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 4. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass Schritt a) wenigstens einen, mehrere oder alle der folgenden Schritte umfasst: in that step a) comprises at least one, several or all of the following steps:
a1 ) mehrmaliges Erzeugen des Referenzsignals im Verlauf des Betriebs des Hydraulikzylinders (26); a1) generating the reference signal several times in the course of operation of the hydraulic cylinder (26);
a2) Verfahren des Hydraulikzylinders (26) in die Referenzposition; a2) moving the hydraulic cylinder (26) to the reference position;
a3) Auswählen einer der Endpositionen des Kolbens (30) als Referenzposition; a4) Auswählen derjenigen Position des Kolbens (30), die die größte Laufzeit für das Echosignal bedingt, als Referenzposition; a3) selecting one of the end positions of the piston (30) as a reference position; a4) selecting that position of the piston (30) which causes the greatest transit time for the echo signal as the reference position;
a5) Abspeichern des Referenzsignals oder mehrerer zu unterschiedlichen Zeiten oder unterschiedlichen Betriebsbedingungen erfasster Referenzsignale in einem Speicher (80); a5) storing the reference signal or a plurality of reference signals detected at different times or different operating conditions in a memory (80);
a6) Erfassen mehrerer Referenzsignale für unterschiedliche a6) detecting a plurality of reference signals for different ones
Betriebstemperaturen; Operating temperatures;
a7) Speichern des Referenzsignals zusammen mit einer Information über wenigstens einen während der Erfassung des Referenzsignals vorliegenden Betriebsparameter; a7) storing the reference signal together with information about at least one operating parameter present during the detection of the reference signal;
a8) Erfassen des Referenzsignals, Vergleichen des erfassten Referenzsignals mit wenigstens einem zuvor gespeicherten weiteren Referenzsignal, Verwenden des oder eines gespeicherten Referenzsignals, falls dieses zu dem erfassten gleich oder ähnlich ist, und Verwenden und Speichern des erfassten a8) detecting the reference signal, comparing the detected reference signal with at least one previously stored further reference signal, using the stored or a stored reference signal if same or similar to the detected reference, and using and storing the detected one
Referenzsignals, wenn dieses zu dem wenigstens einen gespeicherten Reference signal, if this to the at least one stored
Referenzsignal unähnlich ist; und/oder Reference signal is dissimilar; and or
a9) Erfassen des Referenzsignals vor jeder Änderung der Position des Kolbens zu einer zu messenden Position hin oder vor oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Positionsbestimmungen oder nach Ablauf einer vorbestimmten a9) detecting the reference signal before any change in the position of the piston to a position to be measured towards or before or after a predetermined number of position determinations or after a predetermined time has elapsed
Zeitdauer seit der letzten Referenzsignalbestimmung oder seit der letzten Duration since the last reference signal determination or since the last one
Kolbenpositionsbestimmung oder abhängig von einer Veränderung eines Piston position determination or depending on a change of a
Betriebsparameters des Hydraulikzylinders (26) oder der Hydraulikflüssigkeit (50). Operating parameters of the hydraulic cylinder (26) or the hydraulic fluid (50).
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized,
dass die Position des Kolbens (30) an einem Hydraulikzylinder (26) in that the position of the piston (30) on a hydraulic cylinder (26)
5.1 bei einem Druck von oberhalb 10 Bar, insbesondere oberhalb von 50 Bar und mehr insbesondere in einem Druckbereich von 10 Bar bis 150 Bar und/oder 5.1 at a pressure of above 10 bar, in particular above 50 bar and more especially in a pressure range of 10 bar to 150 bar and / or
5.2 mit einem Kolbenhub im Bereich von 0 bis 100 mm, mehr insbesondere 0 bis 50,0 mm, und/oder 5.2 with a piston stroke in the range of 0 to 100 mm, more preferably 0 to 50.0 mm, and / or
5.3 mit einem Abstand einer Schallsende- und -empfangsposition zu dem Kolben (30) von weniger als 200 mm, insbesondere weniger als 100 mm und insbesondere in einem Bereich von 1 mm bis 50 mm,  5.3 with a distance of a sound transmission and reception position to the piston (30) of less than 200 mm, in particular less than 100 mm and in particular in a range of 1 mm to 50 mm,
bestimmt wird. is determined.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims,
gekennzeichnet durch marked by
Vorsehen eines ersten Reflexionsbereichs (82) zum Reflektieren des akustischen Signals und eines zweiten Reflexionsbereichs (84) zum Reflektieren des akustischen Signals am Kolben (30) derart, dass die Reflexionsbereiche (82, 84) einen definierten Abstand (A) zueinander in Laufrichtung des akustischen Signals haben, und  Providing a first reflection region (82) for reflecting the acoustic signal and a second reflection region (84) for reflecting the acoustic signal on the piston (30) such that the reflection regions (82, 84) are at a defined distance (A) from one another in the direction of the acoustic Have signals, and
Bestimmen einer Laufzeitdifferenz zwischen einem Echosignal (74') von dem ersten Reflexionsbereich (82) und einem Echosignal (74") von dem zweiten Reflexionsbereich (84).  Determining a transit time difference between an echo signal (74 ') from the first reflection region (82) and an echo signal (74 ") from the second reflection region (84).
7. Vorrichtung (28) zur Bestimmung der Position eines Kolbens (30) eines Hydraulikzylinders (26) für eine Werkzeugmaschine (10), umfassend: Device (28) for determining the position of a piston (30) of a hydraulic cylinder (26) for a machine tool (10), comprising:
eine außen an einer Zylinderwand (32) des Hydraulikzylinders (26) anbringbare Schallsende- und -empfangseinrichtung (54) zum Senden und Empfangen von akustischen Signalen durch die Zylinderwand (32) in Richtung auf den Kolben (30) und an externally on a cylinder wall (32) of the hydraulic cylinder (26) attachable sound transmitting and receiving means (54) for transmitting and receiving acoustic signals through the cylinder wall (32) in the direction of the piston (30) and
eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (56) für die Schallsende- und -empfangseinrichtung (54), a control and evaluation device (56) for the sound transmission and reception device (54),
wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung (56) ausgebildet ist: wherein the control and evaluation device (56) is formed:
zum Erfassen, dass sich der Kolben (30) in einer Referenzposition befindet, oder/und zum Ansteuern des Hydraulikzylinders (26), um den Kolben (30) in eine Referenzposition zu bewegen, zum Ansteuern der Schallsende- und -empfangseinrichtung (54) zum Senden eines akustischen Signals durch die Zylinderwand (32) des for detecting that the piston (30) is in a reference position and / or for driving the hydraulic cylinder (26) to move the piston (30) to a reference position, for driving the sound sending and receiving device (54) to send an acoustic signal through the cylinder wall (32) of the
Hydraulikzylinders (26) hindurch auf den in einer Referenzposition befindlichen Kolben (30) und zum Aufzeichnen eines daraufhin durch die Schallsende- und -empfangseinrichtung (54) empfangenen Echosignals als Referenzsignal, Hydraulic cylinder (26) through the piston located in a reference position (30) and for recording an echo signal then received by the sound transmission and reception means (54) as a reference signal,
zum Ansteuern der Schallsende- und -empfangseinrichtung (54) zum Senden des akustischen Signals durch die Zylinderwand (32) auf den in der zu messenden Position befindlichen Kolben (30) und zum Erfassen des daraufhin empfangenen Echosignals als Messsignal,  for driving the sound transmitting and receiving device (54) for transmitting the acoustic signal through the cylinder wall (32) to the piston (30) located in the position to be measured and for detecting the subsequently received echo signal as a measuring signal,
zum Erzeugen eines Vergleichssignals aus dem Messsignal und dem Referenzsignal und  for generating a comparison signal from the measurement signal and the reference signal and
zum Bestimmen der Laufzeit aus dem Vergleichssignal, um aus der Laufzeit die Position des Kolbens (30) zu bestimmen.  for determining the transit time from the comparison signal in order to determine from the transit time the position of the piston (30).
8. Vorrichtung (28) nach Anspruch 7, 8. Device (28) according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Schallsende- und -empfangseinrichtung (54) einen insbesondere piezoelektrischen Schallwandler (66) aufweist. the sound transmission and reception device (54) has a particularly piezoelectric sound transducer (66).
9. Vorrichtung (28) nach Anspruch 7 oder 8, 9. Device (28) according to claim 7 or 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung (54) dazu ausgebildet ist, als in that the control and evaluation device (54) is designed as
Vergleichssignal ein Differenzsignal aus dem Messsignal und dem Referenzsignal zu erzeugen. Comparison signal to generate a difference signal from the measurement signal and the reference signal.
10. Vorrichtung (28) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, 10. Device (28) according to one of claims 7 to 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung (54) ausgebildet ist zum: the control and evaluation device (54) is designed to:
a1 ) mehrmaligen Erzeugen des Referenzsignals im Verlauf des Betriebs desa1) generating the reference signal several times in the course of the operation of the
Hydraulikzylinders (26); und/oder Hydraulic cylinder (26); and or
a2) Verfahren des Hydraulikzylinders (26) in die Referenzposition; und/oder a3) Auswählen einer der Endpositionen des Kolbens (30) als Referenzposition; und/oder a4) Auswählen derjenigen Position des Kolbens (30), die die größte Laufzeit für das Echosignal bedingt, als Referenzposition; und/oder a2) moving the hydraulic cylinder (26) to the reference position; and / or a3) selecting one of the end positions of the piston (30) as a reference position; and or a4) selecting that position of the piston (30) which causes the greatest transit time for the echo signal as the reference position; and or
a5) Speichern des Referenzsignals oder mehrerer zu unterschiedlichen Zeiten oder unterschiedlichen Betriebsbedingungen erfasster Referenzsignale in einem Speicher (80); und/oder a5) storing the reference signal or a plurality of reference signals detected at different times or different operating conditions in a memory (80); and or
a6) Erfassen mehrerer Referenzsignale für unterschiedliche a6) detecting a plurality of reference signals for different ones
Betriebstemperaturen; und/oder Operating temperatures; and or
a7) Speichern des Referenzsignals zusammen mit einer Information über wenigstens einen während der Erfassung des Referenzsignals vorliegenden Betriebsparameter; und/oder a7) storing the reference signal together with information about at least one operating parameter present during the detection of the reference signal; and or
a8) Erfassen des Referenzsignals, Vergleichen des erfassten Referenzsignals mit wenigstens einem zuvor gespeicherten weiteren Referenzsignal, Verwenden des oder eines gespeicherten Referenzsignals, falls dieses zu dem erfassten gleich oder ähnlich ist, und Verwenden und Speichern des erfassten a8) detecting the reference signal, comparing the detected reference signal with at least one previously stored further reference signal, using the stored or a stored reference signal if same or similar to the detected reference, and using and storing the detected one
Referenzsignals, wenn dieses zu dem wenigstens einen gespeicherten Reference signal, if this to the at least one stored
Referenzsignal unähnlich ist; und/oder Reference signal is dissimilar; and or
a9) Erfassen des Referenzsignals vor jeder Bewegung des Kolbens (30) zu einer zu messenden Position hin oder vor oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Positionsbestimmungen oder nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer seit der letzten Referenzwertbestimmung oder seit der letzten Positionsbestimmung oder abhängig von einer Veränderung eines Betriebsparameters des a9) detecting the reference signal before each movement of the piston (30) towards a position to be measured towards or after a predetermined number of position determinations or after expiration of a predetermined period of time since the last reference value determination or since the last position determination or depending on a change of an operating parameter of
Hydraulikzylinders (26) oder der Hydraulikflüssigkeit (50). Hydraulic cylinder (26) or the hydraulic fluid (50).
1 1 . Hydraulikzylindereinheit (24) für eine Werkzeugmaschine (10), umfassend: einen Hydraulikzylinder (26), insbesondere Spannzylinder, mit einem 1 1. Hydraulic cylinder unit (24) for a machine tool (10), comprising: a hydraulic cylinder (26), in particular clamping cylinder, with a
Zylindergehäuse (65) dessen Zylinderwände (32) vollständig aus einem Metall gebildet sind, und einem in dem Zylindergehäuse (65) beweglichen Kolben (30); und Cylinder housing (65) whose cylinder walls (32) are formed entirely of a metal, and a in the cylinder housing (65) movable piston (30); and
eine Vorrichtung (28) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, a device (28) according to any one of claims 7 to 10,
wobei die Schallsende- und -empfangseinrichtung (54) außen an der wherein the sound transmitting and receiving device (54) on the outside of the
Zylinderwand (32) angebracht ist.  Cylinder wall (32) is mounted.
12. Hydraulikzylindereinheit (24) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, 12. hydraulic cylinder unit (24) according to claim 1 1, characterized,
dass der Hydraulikzylinder (26) für einen Druckbereich von 10 Bar bis 100 Bar, insbesondere 10 Bar bis 150 Bar, ausgebildet ist und/oder in that the hydraulic cylinder (26) is designed for a pressure range from 10 bar to 100 bar, in particular 10 bar to 150 bar, and / or
dass der Kolben (30) einen Hub, gemessen von einem Zylinderboden (62), an dessen Außenseite die Schallsende- und -empfangseinrichtung (54) angebracht ist, in einem Bereich zwischen 0 mm und 100 mm, mehr insbesondere zwischen 0 mm und 50,0 mm hat. in that the piston (30) has a stroke, measured from a cylinder base (62) on whose outside the sound transmitting and receiving device (54) is mounted, in a range between 0 mm and 100 mm, more particularly between 0 mm and 50, 0 mm has.
13. Hydraulikzylindereinheit (24) nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, 13. hydraulic cylinder unit (24) according to any one of claims 1 1 or 12, characterized
dass am Kolben (30) ein erster Reflexionsbereich (82) zum Reflektieren des akustischen Signals und ein zweiter Reflexionsbereich (84) zum Reflektieren des akustischen Signals derart vorgesehen ist, dass die Reflexionsbereiche (82. 84) einen definierten Abstand zueinander in Laufrichtung des akustischen Signals haben, und in that a first reflection region (82) for reflecting the acoustic signal and a second reflection region (84) for reflecting the acoustic signal are provided on the piston (30) such that the reflection regions (82, 84) are at a defined distance from one another in the direction of travel of the acoustic signal have and
dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung (54) ausgebildet ist zum Bestimmen einer Laufzeitdifferenz zwischen einem Echosignal (74') von dem ersten in that the control and evaluation device (54) is designed to determine a transit time difference between an echo signal (74 ') from the first one
Reflexionsbereich (82) und einem Echosignal (74") von dem zweiten Reflection region (82) and an echo signal (74 ") from the second
Reflexionsbereich (84). Reflection area (84).
14. Werkzeugmaschine (10), umfassend eine Hydraulikzylindereinheit (24) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13. 14. A machine tool (10), comprising a hydraulic cylinder unit (24) according to any one of claims 1 1 to 13.
15. Computerprogrammprodukt oder von einer Rechenanlage lesbares Computerprogrammmedium, umfassend Steueranweisungen zum Ausführen der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn sie in eine Rechenanlage (78, 22) geladen werden. A computer program product or computer readable computer program medium comprising control instructions for carrying out the steps of the method of any one of claims 1 to 6 when loaded into a computer (78, 22).
PCT/DE2018/100875 2017-11-10 2018-10-26 Method and device for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool WO2019091512A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017126494 2017-11-10
DE102017126494.9 2017-11-10
DE102017129445.7 2017-12-11
DE102017129445.7A DE102017129445A1 (en) 2017-11-10 2017-12-11 Method and device for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019091512A1 true WO2019091512A1 (en) 2019-05-16

Family

ID=66335207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2018/100875 WO2019091512A1 (en) 2017-11-10 2018-10-26 Method and device for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017129445A1 (en)
WO (1) WO2019091512A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020113272A1 (en) * 2020-05-15 2021-11-18 Weber-Hydraulik Gmbh Vibration-based displacement measurement for linear actuators

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3031980A1 (en) 1980-08-25 1982-04-01 Johannes 8000 München König Hydraulic cylinder piston position measuring system - uses propagation time of ultrasonic pulses reflected from end face of piston
US4345657A (en) * 1979-10-04 1982-08-24 Hughes Tool Company Electronic depth indicator for hydraulic drilling machines
JPS5962705A (en) 1982-09-30 1984-04-10 Kayaba Ind Co Ltd Fluid pressure cylinder
US4543649A (en) 1983-10-17 1985-09-24 Teknar, Inc. System for ultrasonically detecting the relative position of a moveable device
US4938054A (en) 1989-05-03 1990-07-03 Gilbarco Inc. Ultrasonic linear meter sensor for positive displacement meter
EP1079118A2 (en) 1999-08-27 2001-02-28 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Position detecting device for hydraulic cylinder, and detecting method thereof
US6267042B1 (en) * 1998-08-07 2001-07-31 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Position detector for fluid cylinder
DE10330914A1 (en) 2003-07-04 2005-01-27 Horst Siedle Gmbh & Co. Kg. A method of determining a current position of a piston displaceable in a cylinder
DE10322718B4 (en) 2003-05-20 2006-06-01 Truma Gerätetechnik GmbH & Co. Ultrasonic position measuring system and method therefor
DE60120027T2 (en) 2000-03-14 2006-11-23 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya Apparatus and method for determining the position of a movable body using ultrasonic waves
DE102006030761A1 (en) 2006-06-26 2008-01-03 Balluff Gmbh Cylinder piston device for application of sensor unit, has cylinder, piston device moving in cylinder with piston, and sensor unit for recording piston position, where sensor unit is arranged in recess at front side of cylinder
DE102007035252A1 (en) 2007-07-27 2009-02-12 Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG Device for determining the position of a piston in a cylinder
DE10246565B4 (en) 2002-01-31 2014-05-22 Grob-Werke Gmbh & Co. Kg clamping system
WO2016159866A1 (en) * 2015-04-02 2016-10-06 Väderstad Holding Ab Method and device for determining a position of a piston, which is movable in a cylinder

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1525720A (en) * 1975-12-20 1978-09-20 Univ Cardiff Distance measuring apparatus
GB1602006A (en) * 1978-05-23 1981-11-04 Univ Cardiff Ultrasonic distance measuring in apparatus having relatively movable parts
DE3006107A1 (en) * 1979-02-23 1980-09-11 Davy Loewy Ltd Ultrasonic transducer measuring displacement of moving parts - uses additional receiver for transmission fluid characteristic variation compensation
WO1983003478A1 (en) * 1982-03-30 1983-10-13 Martin Reuter Method and installation for determining a relative distance in a cylinder and piston device
US4936143A (en) * 1989-04-28 1990-06-26 Eaton Corporation Cylinders having piston position measurement
DE102004029662B4 (en) * 2004-06-18 2007-03-08 Jäger, Frank-Michael Device for monitoring hydraulic cylinders
DE202004013735U1 (en) * 2004-09-03 2004-12-02 Jäger, Frank-Michael Ultrasonic device for measuring the position of a piston in a hydraulic cylinder has two rows of overlapping ultrasonic sensors mounted on the cylinder wall and connected to signal evaluating units
DE102013009614A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 Hydac Electronic Gmbh Ultrasonic displacement measuring system and method for ultrasonic displacement measurement
DE102016218780A1 (en) * 2016-09-29 2018-03-29 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for monitoring a condition of a piston seal

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4345657A (en) * 1979-10-04 1982-08-24 Hughes Tool Company Electronic depth indicator for hydraulic drilling machines
DE3031980A1 (en) 1980-08-25 1982-04-01 Johannes 8000 München König Hydraulic cylinder piston position measuring system - uses propagation time of ultrasonic pulses reflected from end face of piston
JPS5962705A (en) 1982-09-30 1984-04-10 Kayaba Ind Co Ltd Fluid pressure cylinder
US4543649A (en) 1983-10-17 1985-09-24 Teknar, Inc. System for ultrasonically detecting the relative position of a moveable device
US4938054A (en) 1989-05-03 1990-07-03 Gilbarco Inc. Ultrasonic linear meter sensor for positive displacement meter
US6267042B1 (en) * 1998-08-07 2001-07-31 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Position detector for fluid cylinder
EP1079118A2 (en) 1999-08-27 2001-02-28 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Position detecting device for hydraulic cylinder, and detecting method thereof
DE60120027T2 (en) 2000-03-14 2006-11-23 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya Apparatus and method for determining the position of a movable body using ultrasonic waves
DE10246565B4 (en) 2002-01-31 2014-05-22 Grob-Werke Gmbh & Co. Kg clamping system
DE10322718B4 (en) 2003-05-20 2006-06-01 Truma Gerätetechnik GmbH & Co. Ultrasonic position measuring system and method therefor
DE10330914A1 (en) 2003-07-04 2005-01-27 Horst Siedle Gmbh & Co. Kg. A method of determining a current position of a piston displaceable in a cylinder
DE102006030761A1 (en) 2006-06-26 2008-01-03 Balluff Gmbh Cylinder piston device for application of sensor unit, has cylinder, piston device moving in cylinder with piston, and sensor unit for recording piston position, where sensor unit is arranged in recess at front side of cylinder
DE102007035252A1 (en) 2007-07-27 2009-02-12 Truma Gerätetechnik GmbH & Co. KG Device for determining the position of a piston in a cylinder
WO2016159866A1 (en) * 2015-04-02 2016-10-06 Väderstad Holding Ab Method and device for determining a position of a piston, which is movable in a cylinder

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"BEARBEITUNGSZENTREN FÜR RAHMENSTRUKTURBAUTEILE", 2017, GROB-WERKE GMBH & CO.
"G-BAUREIHE - DAS FLEXIBLE FERTIGUNGSSYSTEM", 2017, GROB-WERKE GMBH & CO.
"G-SERIE - 5-ACHS-UNIVERSAL-BEARBEITUNGSZENTREN - G350T - G550T - G750T", 2017, GROB-WERKE GMBH & CO.
"G-SERIE - 5-ACHS-UNIVERSAL-BEARBEITUNGSZENTREN - G352 - G552 - G751", 2017, GROB-WERKE GMBH & CO.
"G-SERIE - GROSSBEARBEITUNGSZENTRUM - G1050", 2017, GROB-WERKE GMBH & CO.
"G-SERIE - GROSSBEARBEITUNGSZENTRUM - G800", 2016, GROB-WERKE GMBH & CO.
"MODULARE SONDERMASCHINE", 2013, GROB-WERKE GMBH & CO.

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017129445A1 (en) 2019-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0104172B1 (en) Installation for determining a relative distance in a cylinder and piston device
EP2707746B1 (en) Ultrasonic measurement system having reduced minimum range and method for detecting an obstacle
EP2122143B1 (en) Indicating arrangement and method for determining an engine parameter
DE2833997A1 (en) LIQUID DETECTOR
EP2174093A1 (en) Device for determining the position of a piston in a cylinder
WO1999005494A1 (en) Method and device for determing gas pressure and temperature in an hollow space
WO2004055508A1 (en) Method and device for determining the size of a fracture in a workpiece by means of the ultrasound pulse method
DE102013009614A1 (en) Ultrasonic displacement measuring system and method for ultrasonic displacement measurement
DE3228955C2 (en) Method and device for checking the operating behavior of internal combustion engines
WO2019091512A1 (en) Method and device for determining the position of a piston of a hydraulic cylinder of a machine tool
EP0087507B1 (en) Arrangement for determining or testing the pre-stressing force of nuts
DE2537219A1 (en) PROCEDURE FOR CHECKING THE CORRECT ANGULAR ADJUSTMENT OF PERIODIC INJECTION PROCEDURES
EP1006271B1 (en) Method and device for the determination of the status of a moving part in the cylinder of an internal-combustion engine
DE102005020900B3 (en) Mechanical, electromechanical, and fluidic components diagnosing method for valve, involves subsampling measuring signal, and generating error message signal if intensity of subsampled measuring signal exceeds defined threshold value
EP0775337B1 (en) Hydraulic drive control system
DE4444831C2 (en) Pressure sensor
DE4322849C1 (en) Method for determining the propagation time (delay time) of sound signals, and a sound-wave propagation-time determining device
EP0176931A1 (en) Method for the measurement of the wall thickness of bodies by ultrasonic pulses, and device for carrying out the process
WO2022122490A1 (en) Ultrasonic sensor system for a motor vehicle and method for operating the ultrasonic sensor system
DE19952591B4 (en) hydraulic system
DE10016468C2 (en) Method and device for measuring the transit time of sound pulses in a magnetoelastic workpiece
DE10258336B3 (en) Non-destructive testing of components with monolithic and sandwich regions, e.g. aerospace parts, whereby transmission testing with water jet coupling is used with amplification adjusted for the different and transition regions
DE19944717A1 (en) Method for operating a screwing device
DE102004029662B4 (en) Device for monitoring hydraulic cylinders
DE4236057A1 (en) Distance sensor for press. converter - has immersion piston, pneumatic controller, working piston displacement detector and electronic controller

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18803531

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18803531

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1