DE202006019339U1

DE202006019339U1 - Measuring device for a machine tool for monitoring an imbalance

Info

Publication number: DE202006019339U1
Application number: DE200620019339
Authority: DE
Original assignee: PROMETEC GES fur PRODUKTIONS; Prometec Gesellschaft fur Produktions- Mess- und Automatisierungstechnik Mbh
Current assignee: PROMETEC GES fur PRODUKTIONS; Prometec Gesellschaft fur Produktions- Mess- und Automatisierungstechnik Mbh
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2016-12-21

Abstract

Messeinrichtung für eine Werkzeugmaschine (20), zum Überwachen einer Unwucht, mit mindestens einer Spindel (1) für unterschiedliche Werkzeuge (4),
mit einem Sensor, und
mit einer Auswerteeinrichtung (8), die die Signale des Sensors erhält,
wobei der Sensor die Unwucht des Werkzeuges in einer automatischen Werkzeugaufnahmeeinrichtung (3) der Spindel (1), insbesondere hinsichtlich einer korrekten Werkzeuganlage überwacht,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor aus einem Vibrationssensor (6) besteht, der durch einen inkorrekten Werkzeugsitz verursachte Unwuchtschwingungen erfasst und dass die Auswerteeinrichtung (8) die gemessenen Unwuchtsignale mit gespeicherten werkzeugspezifischen Soll-Messwerten oder Soll-Messwertbereichen vergleicht und ein Unwuchtzustandssignal erzeugt, wenn die gemessene Unwucht eines spezifischen Werkzeuges (4) den vorgegebenen Soll-Messwert oder Soll-Messwertbereich überschritten hat,
dass die Auswerteeinrichtung (8) das Unwuchtzustandssignal über eine Feldbus-Schnittstelle (12) an eine speicherprogrammierbare Steuerung (14) der Werkzeugmaschine (20) übermittelt, und
dass die Steuerung (14) bei Erhalt des Unwuchtzustandssignals ein Steuersignal zum Lösen und zum erneuten Einspannen des Werkzeuges...Measuring device for a machine tool (20), for monitoring an imbalance, with at least one spindle (1) for different tools (4),
with a sensor, and
with an evaluation device (8) which receives the signals of the sensor,
wherein the sensor monitors the imbalance of the tool in an automatic tool receiving device (3) of the spindle (1), in particular with regard to a correct tool installation,
characterized,
in that the sensor comprises a vibration sensor (6) which detects imbalance oscillations caused by an incorrect tool seat and that the evaluation device (8) compares the measured imbalance signals with stored tool-specific desired measured values or nominal measured value ranges and generates an unbalance state signal if the measured imbalance of a specific tool (4) has exceeded the predetermined target measured value or desired measured value range,
that the evaluation device (8) transmits the imbalance condition signal via a fieldbus interface (12) to a programmable logic controller (14) of the machine tool (20), and
that the control (14) upon receipt of the unbalance condition signal, a control signal for releasing and re-clamping the tool ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a measuring device for a machine tool according to the preamble of claim 1.

Es sind Messeinrichtungen für Werkzeugmaschinen zum Überwachen einer Unwucht bekannt, die mindestens eine Spindel für unterschiedliche Werkzeuge aufweisen. Die Messeinrichtung hat einen Sensor, sowie eine Auswerteeinrichtung, die die Signale des Sensors erhält. Der Sensor überwacht die Unwucht des Werkzeuges in einer Werkzeugaufnahmeeinrichtung der Spindel, wobei das Werkzeug insbesondere hinsichtlich einer korrekten Werkzeuganlage in der Werkzeugaufnahmeeinrichtung überwacht wird. Bisherige Systeme zur Kontrolle der Werkzeuganlage in den Werkzeugaufnahmeeinrichtungen von Spindeln der Werkzeugmaschine sind entweder druckluft-basiert, wobei ein Luftspalt aufgrund eines falschen Werkzeugsitzes detektiert wird, oder laser-basiert, wobei Rundlauffehler aufgrund des falschen Werkzeugsitzes erkannt werden, oder induktiv-basiert, wobei eine induktive Abstandsüberwachung an einer Werkzeugaufnahmeeinrichtung erfolgt.It are measuring equipment for Machine tools for monitoring an imbalance known, the at least one spindle for different tools exhibit. The measuring device has a sensor, as well as an evaluation device, which receives the signals from the sensor. The sensor monitors the Imbalance of the tool in a tool receiving device of Spindle, wherein the tool in particular with regard to a correct Tool system monitored in the tool holder device becomes. Previous systems for controlling the tool system in the Tool receiving devices of spindles of the machine tool are either compressed air based, with an air gap due to a wrong tool seat is detected, or laser-based, wherein Concentricity errors due to the wrong tool seat are detected or inductive-based, being an inductive distance monitor takes place at a tool receiving device.

Der Nachteil der druckluft-basierten Systeme ist die Notwendigkeit der Integration in die Spindel, bzw. den Spindelkasten selbst. Da die Druckluft in der Spindel zur Verfügung stehen muss, erhöht dies die Komplexität des Spindelaufbaus, wodurch wiederum die Steifigkeit und damit die Laufeigenschaften der Spindel leiden.Of the Disadvantage of compressed air based systems is the need of Integration in the spindle, or the headstock itself. Since the Compressed air must be available in the spindle, this increases the complexity of the spindle structure, which in turn the rigidity and thus the Running properties of the spindle suffer.

Die Nachteile der laser-basierten Systeme bestehen in der benötigten Zeit zur Messung, sowie in der erforderlichen Sauberkeit während der Messung. Die Messdauer pro Werkzeug kann einige Sekunden betragen. Während der Messung darf zwischen dem drehenden Werkzeug und dem Laser kein Kühlschmiermittel vorhanden sein. Dies ist bei Messungen während einer laufenden Bearbeitung unter Verwendung von Kühlschmiermitteln kaum einzuhalten.The Disadvantages of the laser-based systems exist in the required time for measurement, as well as in the required cleanliness during the Measurement. The measuring time per tool can be a few seconds. While The measurement must not be between the rotating tool and the laser coolant to be available. This is under measurements during a running process under Use of cooling lubricants Hard to keep.

Ein Nachteil des induktions-basierten Systems ist ebenfalls die erforderliche Sauberkeit während der Messung, da die Messung durch Kühlschmiermittel und Späne verfälscht wird. Ein zusätzlicher Nachteil ist die Montage einer Sensorhalterung in der Nähe der Werkzeugaufnahmeeinrichtung. Bei einem hochflexiblen Bearbeitungszentrum mit automatischen Werkzeugwechslern unterschiedlicher Art kann der Einsatz derartiger Sensoren nachteilig sein, da eine Kollisionsgefahr mit sich bewegenen Werkzeugmaschinenteilen bestehen kann.One Disadvantage of the induction-based system is also the required Cleanliness during the measurement, because the measurement is distorted by coolants and chips. An additional one Disadvantage is the mounting of a sensor holder in the vicinity of the tool holder. For a highly flexible machining center with automatic tool changers Different types, the use of such sensors disadvantageous be, as a risk of collision with moving machine tool parts can exist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine genaue und störungsfreie Unwuchterfassung mit einem geringen Kostenaufwand ermöglicht.Of the Invention is therefore the object of a measuring device to create the type mentioned, the accurate and trouble-free Unbalance detection with a low cost allows.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.to solution This object is achieved by the features of claim 1.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass der Sensor aus einem Vibrationssensor besteht, der durch einen inkorrekten Werkzeugsitz verursachte Unwuchtschwingungen an der Spindel erfasst, dass die Auswerteeinrichtung die gemessenen Unwuchtsignale mit gespeicherten Soll-Messwerten oder Soll-Messwertbereichen vergleicht und ein Unwuchtzustandssignal erzeugt, wenn die gemessene Unwucht eines spezifischen Werkzeuges den vorgegebenen Soll-Messwert oder Soll-Messwertbereich überschritten hat, dass die Auswerteeinrichtung das Unwuchtzustandssignal über eine Feldbus-Schnittstelle an eine spei cherprogrammierbare Steuerung der Werkzeugmaschine übermittelt, und dass die Steuerung bei Erhalt des Unwuchtzustandssignals ein Steuersignal zum Lösen und zum erneuten Einspannen des Werkzeuges an die automatische von der Steuerung ansteuerbare Werkzeugaufnahmeeinrichtung sendet.The Invention advantageously provides that the sensor a vibration sensor is caused by an incorrect tool seat caused unbalance vibrations on the spindle detected that the Evaluation the measured imbalance signals with stored Setpoint values or setpoint ranges compares and generates an imbalance condition signal when the measured imbalance of a specific tool exceeds the specified target measured value or desired measured value range has that the evaluation device the unbalance condition signal via a Fieldbus interface to a programmable logic controller of the Transmitted machine tool, and that the controller on receipt of the unbalance condition signal on Control signal for release and for re-clamping the tool to the automatic of the Control controllable tool receiving device sends.

Mit Hilfe des Vibrationssensors können die Unwuchtschwingungen an der Spindel, an dem Spindelgehäuse oder an der Werkzeugaufnahmeeinrichtung exakt und störungsfrei aufgenommen werden. Liegt ein Werkzeug nicht in der vorgesehenen Weise in der Werkzeugaufnahmeeinrichtung, entsteht dadurch eine Unwucht, die von dem Sensor erfasst wird. Beispielsweise liegt das Werkzeug dann nicht in der vorgesehen Weise in der Werkzeugaufnahmeeinrichtung, wenn sich Verschmutzungen zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahmeeinrichtung, z.B. Späne abgelagert haben. Die von der Auswerteeinrichtung empfangenen Signale werden mit gespeicherten Soll-Messwerten oder Soll-Messwertbereichen verglichen, die ein Signal erzeugt, das anzeigt, ob für ein spezifisches Werkzeug die gemessene Unwucht in einem Toleranzbereich liegt. Dies ist von besonderer Bedeutung, weil unterschiedliche Werkzeuge in die Werkzeugaufnahmeeinrichtung eingesetzt werden können.With Help the vibration sensor can the unbalance vibrations on the spindle, on the spindle housing or be recorded on the tool holder device exactly and trouble-free. Lies a tool not in the intended manner in the tool receiving device, This creates an imbalance, which is detected by the sensor. For example, the tool is then not in the intended manner in the tool receiving device when contamination between tool and tool receiving means, e.g. Have deposited chips. The of the evaluation device received signals are stored with Target measured values or target measured value ranges compared, the one Generates signal indicating if for a specific tool the measured unbalance is within a tolerance range. This is from particular importance because different tools in the tool holder can be used.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Messeinrichtung besteht darin, dass der Systemaufbau unempfindlich gegenüber Verschmutzungen und somit sehr gut geeignet ist, für den Betrieb an einer Werkzeugmaschine, selbst für den Fall, dass Kühlschmiermittel zum Einsatz kommen. Die Messung kann sehr schnell durchgeführt werden, so dass der Zeitverlust im Vergleich zu laser-basierten Systemen erheblich geringer ist.Of the Advantage of the measuring device according to the invention is that the system structure insensitive to contamination and thus very well suited for operation on a machine tool, even for the case of cooling lubricant be used. The measurement can be done very fast so that the loss of time compared to laser-based systems considerably is lower.

Für eine Anbringung des Sensors an dem Spindelkasten ist kein Eingriff in die Spindelkonstruktion notwendig. Im Arbeitsraum der Maschine sind keine weiteren Zusatzkonstruktionen oder Sensorhalterungen notwendig, so dass keine zusätzlichen Beschränkungen hinsichtlich der Verfahrwege anderer Maschinenelemente bestehen und dadurch keine Kollisionsgefahr besteht. Die Empfindlichkeit eines Vibrationssensors ist derart, dass selbst bei größeren Werkzeugen eine bessere Überwachungsqualität, insbesondere im Vergleich zur Druckluftkontrolle möglich ist. Beispielsweise können Späne in einer Größenordnung von < 50 μm durch die Vibrationsüberwachung erkannt werden.For attachment of the sensor to the headstock is no interference with the spindle design necessary. In the working space of the machine, no additional additional structures or sensor mounts are necessary, so that there are no additional restrictions on the travel distances of other machine elements and thus there is no risk of collision. The sensitivity of a vibration sensor is such that even with larger tools a better quality monitoring, especially in comparison to the compressed air control is possible. For example, chips in the order of <50 microns can be detected by the vibration monitoring.

Der Einsatz eines Vibrationssensors hat auch noch den zusätzlichen Vorteil, dass eine Überwachung auf extreme Unwuchtwerte ständig aktiviert sein kann, so dass auch während des Bearbeitungsprozesses sich verändernde Prozessbedingungen oder falsch gewuchtete Werkzeuge sowie Spindelüberlastungen erkannt werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Vibrationssensor zusätzlich zur Spindelanalyse genutzt werden kann, wodurch Lagerschäden, ein Ölmangel oder sich anbahnende sonstige Spindelschäden detektiert werden können.Of the Using a vibration sensor also has the extra Advantage of having a monitoring on extreme unbalance values constantly can be activated, so even during the editing process changing Process conditions or incorrectly balanced tools and spindle overloads can be recognized. Another advantage is that the vibration sensor in addition to Spindle analysis can be used, causing bearing damage, an oil shortage or imminent other spindle damage can be detected.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Sensor zusätzlich die Spindeldrehzahl erfasst. Die Spindeldrehzahl kann in vorteilhafter Weise am Spindelantrieb abgegriffen werden.Preferably is provided that a sensor in addition to the spindle speed detected. The spindle speed can advantageously on the spindle drive be tapped.

Die Auswerteeinrichtung ist über eine Feldbus-Schnittstelle (Profi-Bus, Inter-Bus, DeviceNet, CANOpen, oder parallel verdrahtet) mit einer speicherprogrammierbaren NC und/oder PLC-Steuerung der Werkzeugmaschine verbunden. Hierüber erhält die Auswerteeinrichtung die Information, wann und für welches Werkzeug eine Überwachung der Werkzeuganlage in der automatisch, von der Steuerung ansteuerbaren Werkzeugaufnahmeeinrichtung durchzuführen ist.The Evaluation device is over a fieldbus interface (Profi-Bus, Inter-Bus, DeviceNet, CANopen, or parallel wired) with a programmable NC and / or PLC control of the machine tool connected. This receives the evaluation device the information, when and for which tool is a monitor the tool system in the automatic, controllable by the controller Tool holder is to perform.

Die Unwuchtmessung je Werkzeug kann weniger als eine Sekunde, vorzugsweise weniger als 0,5 Sekunden aktiviert sein. Die Messung dauert in der Regel bis zu 400 ms pro Werkzeug, ist jedoch variierbar.The Imbalance measurement per tool can be less than a second, preferably less than 0.5 seconds to be activated. The measurement lasts in the Usually up to 400 ms per tool, but can be varied.

In dieser Zeit soll die Maschine nur mit vorgegebener konstanter Drehzahl umlaufen, während alle Achsen der Maschine in der Zeit stillstehen sollten, um die Messung nicht zu verfälschen. Hierzu ist vorgesehen, dass die Spindel während der Unwuchtmessung mit konstanter Drehzahl umläuft, während alle anderen Achsantriebe der Werkzeugmaschine stillgesetzt sind.In At this time, the machine should only with a given constant speed revolve while All the axes of the machine should stand in time to the Measurement should not be falsified. For this purpose, it is provided that the spindle during the imbalance measurement with constant speed revolves, while everyone other axle drives of the machine tool are stopped.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Sensor zusätzlich einen Nullmarkenimpuls erfasst, um Amplituden- und Winkelmesswerte des Unwuchtmesssignals sowie ein Drehzahlsignal zu erhalten.at an advantageous embodiment of the invention is provided that a sensor additionally one Zero-mark pulse detected to obtain amplitude and angle readings of the Receive unbalance measurement signal and a speed signal.

Die zusätzliche Erfassung des Nullmarkenimpulses ermöglicht es, die Überwachung zu verbessern, da damit ein exakter Positions- und damit Winkelbestimmung des Unwuchtsignals möglich ist. Außerdem besteht die Möglichkeit der exakten Drehzahlerfassung und somit der exakten Erfassung der Unwuchtfrequenz. Der Nullmarkenimpuls kann an dem Spindelantrieb abgegriffen werden, wobei der Impuls beispielsweise durch das vorhandene Spindel-Gebersystem erhältlich ist.The additional Detection of the zero mark pulse makes it possible to monitor to improve, since with it an exact position and thus angle determination the unbalance signal possible is. Furthermore it is possible the exact speed detection and thus the exact detection of imbalance frequency. The zero mark pulse can be tapped on the spindle drive, wherein the pulse, for example, by the existing spindle encoder system available is.

Der Vibrationssensor ist vorzugsweise in der Nähe des werkzeugseitigen Endes des Spindelgehäuses angeordnet.Of the Vibration sensor is preferably in the vicinity of the tool-side end of the spindle housing arranged.

Die Erfindung betrifft auch eine Werkzeugmaschine mit einer Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.The The invention also relates to a machine tool with a measuring device according to one of the claims 1 to 8.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.in the The following will be an embodiment with reference to the single drawing closer to the invention explained.

Die einzige Figur zeigt eine Werkzeugmaschine 20 mit einem System zur Werkzeugkontrolle mittels vibrations-basierter Unwuchtüberwachung. Die Werkzeugmaschine 20 ist, mit mindestens einer Spindel 1 und einem Spindelantrieb 2 versehen. Die Spindel 1 weist eine Werkzeugaufnahmeeinrichtung in Form eines automatischen Werkzeugspannsystems 3 auf, bei dem ein Werkzeug 4 an einer Anlagefläche 5 des Spannsystems 3 anliegt. Ein Vibrationssensor 6 ist nahe dem vorderen Spindellager der Spindel 1, vorzugsweise auf dem Spindelgehäuse 7, angeordnet und liefert ein Vibrationssignal an eine Auswerteeinrichtung 8 an deren Sensoreingang 9.The single figure shows a machine tool 20 with a tool control system using vibration-based unbalance monitoring. The machine tool 20 is, with at least one spindle 1 and a spindle drive 2 Mistake. The spindle 1 has a tool receiving device in the form of an automatic tool clamping system 3 on where a tool 4 on a contact surface 5 of the clamping system 3 is applied. A vibration sensor 6 is near the spindle's front spindle bearing 1 , preferably on the spindle housing 7 , arranged and supplies a vibration signal to an evaluation device 8th at the sensor input 9 ,

Wenn sich ein Span 19 in dem Spannsystem 3 zwischen der Anlagefläche 5 der Spindel 1 und das Werkzeug setzt, kippt das Werkzeug 4 geringfügig in eine Richtung wie in der Fig. durch einen Pfeil angedeutet. Dadurch kommt es zu einer geringfügigen Schwerpunktverlagerung des Werkzeuges 4, so dass der Schwerpunkt nach außen außerhalb der Mittelachse der Spindel 1 verlagert wird. Dies führt zu einer messbaren Unwucht, die von dem Vibrationssensor 6 detektiert werden kann. Aufgrund einer solchen Unwucht ergibt sich ein unpräziser Bearbeitungsprozess sowie eine hohe Spindelbelastung.When a chip 19 in the clamping system 3 between the contact surface 5 the spindle 1 and the tool sets, tilts the tool 4 slightly in a direction as indicated in the figure by an arrow. This results in a slight shift of the center of gravity of the tool 4 so that the center of gravity points outward outside the central axis of the spindle 1 is relocated. This results in a measurable imbalance coming from the vibration sensor 6 can be detected. Due to such an imbalance results in an imprecise machining process and a high spindle load.

An dem Spindelantrieb 2 kann ein Nullmarkenimpuls von einem Spindelgebersystem 10 abgegriffen werden, ebenso wie ein Drehzahlsignal. Diese Signale werden an einen Nullimpulseingang 11 der Auswerteeinrichtung 8 übertragen.On the spindle drive 2 can be a zero mark pulse from a spindle encoder system 10 be tapped, as well as a speed signal. These signals are sent to a zero pulse input 11 the evaluation device 8th transfer.

Die Null-Impuls-Erfassung kann durch einen Zwischenstecker (Y-Abzweig) erfolgen, welcher zwischen einem Antriebseingang und einem Geberstecker der Spindel 1 eingefügt wird.The zero-pulse detection can be done by a Intermediate plug (Y-branch) made, which between a drive input and a encoder connector of the spindle 1 is inserted.

Die Null-Positionserfassung ist dann besonders nützlich, wenn aufgrund der Werkzeugform eine formbedingte Unwucht besteht, die von einer Unwucht aufgrund eines fehlerhaften Werkzeugsitzes unterschieden werden muss. In diesem Fall ermöglicht die Phaseninformation zu dem Vibrationsmesssignal die Unterscheidung.The Zero position detection is particularly useful when due to the tool shape There is a form-related imbalance due to an imbalance a faulty tool seat must be distinguished. In this case allows the phase information to the vibration measurement signal the distinction.

Die Auswerteeinrichtung 8 vergleicht die gemessenen Unwuchtungssignale mit in einer Datenbank gespeicherten Soll-Messwerten oder Soll-Messwertbereichen und erzeugt ein Unwuchtzustandssignal, das den Zustand „Werkzeuganlage – nicht ok" meldet, welche wiederum von der speicherprogrammierbaren Steuerung 14 ausgewertet werden kann. Die Unwuchtüberwachung erfolgt auf Veränderung der gemessenen Unwuchtsignale gegenüber einem gelernten werkzeugspezifischen Zustand, vorzugsweise bei einer vorgegebenen Drehzahl, der für eine Vielzahl von Werkzeugen 4 in einer Datenbank gespeichert sind. Es können sowohl Amplitude als auch Phase der Unwucht auf Veränderungen nach oben oder nach unten überwacht werden.The evaluation device 8th compares the measured unbalance signals with target measured values or desired measured value ranges stored in a database and generates an unbalance state signal which signals the state "tool system - not ok", which in turn is from the programmable logic controller 14 can be evaluated. The imbalance monitoring is carried out to change the measured unbalance signals with respect to a learned tool-specific state, preferably at a predetermined speed, for a variety of tools 4 stored in a database. Both amplitude and phase of the imbalance can be monitored for changes up or down.

Die Auswerteeinrichtung 8 ist über einen Feldbuseingang 12 mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung 14 (PLC und/oder NC) verbunden, über die die Auswerteeinrichtung 8 die Information erhält, wann und für welches Werkzeug 4 eine Werkzeuganlagekontrolle durchzuführen ist. Die Steuerung 14 erzeugt bei Erhalt einer vorgegebenen Anzahl von wiederholten Unwuchtzustandssignalen, die sich auf das gleiche Werkzeug 4 beziehen, ein Alarm- und/oder ein Maschinenstopp-Signal.The evaluation device 8th is over a fieldbus entrance 12 with a programmable logic controller 14 (PLC and / or NC), via which the evaluation device 8th the information receives when and for which tool 4 a tool investment control is performed. The control 14 generates upon receipt of a predetermined number of repeated unbalance state signals that relate to the same tool 4 an alarm and / or a machine stop signal.

Die werkzeugspezifischen Sollmesswerte und/oder Sollmesswertbereiche für die Unwuchtsignale unterschiedlicher Werkzeuge 4 sind in einer Datenbank der Auswerteeinrichtung 8 oder der Werkzeugmaschine 20 gespeichert.The tool-specific desired measured values and / or desired measured value ranges for the unbalance signals of different tools 4 are in a database of the evaluation device 8th or the machine tool 20 saved.

Über einen System-Bus 15 kann eine einfache Bediensoftware auf einen Steuerungs-PC 16 und/oder einen Laptop oder PC 17 für die Durchführung eines Setups und das Überspielen von Diagnosesoftware angeschlossen sein.Via a system bus 15 can be a simple operating software on a control PC 16 and / or a laptop or PC 17 be connected for performing a setup and dubbing diagnostic software.

Der Vibrationssensor 6 kann zusätzlich zur Spindelanalyse genutzt werden, um rechtzeitig Lagerschäden oder sonstige Unwuchten der Spindel 1 detektieren zu können.The vibration sensor 6 can be used in addition to spindle analysis to prevent bearing damage or other spindle imbalances in good time 1 to be able to detect.

Außerdem können außergewöhnliche Betriebszustände überwacht werden, bei denen extreme Unwuchtwerte auftreten. Die beschriebene Messeinrichtung ermöglicht somit eine Werkzeuganlagekontrolle in oder an der Werkzeugaufnahmeeinrichtung mittels Unwuchtüberwachung und bietet somit eine neuartige Möglichkeit, Werkzeuge in Spannsystemen 3 von Werkzeugmaschinen 20 auf korrekte Werkzeuganlage zu prüfen. Dadurch wird verhindert, dass z.B. durch Spankontamination im Spannsystem 3 Schäden am Werkzeug oder Spindel entstehen. Zusätzlich wird die Produktion von Ausschuss-Werkstücken vermieden. Durch die zusätzliche Drehzahlerfassung über das vorhandene Spindel-Gebersystem 10 des Spindelantriebs 2 kann die Qualität zusätzlich erhöht werden, indem ein exakter Position- und damit Winkelbezug der Unwuchtsignale möglich ist.In addition, exceptional operating conditions can be monitored in which extreme imbalance values occur. The measuring device described thus enables a tool system control in or on the tool receiving device by means of imbalance monitoring and thus offers a novel way tools in clamping systems 3 of machine tools 20 to check for correct tool installation. This prevents, for example, by chip contamination in the clamping system 3 Damage to the tool or spindle occurs. In addition, the production of reject workpieces is avoided. Due to the additional speed detection via the existing spindle encoder system 10 of the spindle drive 2 the quality can be additionally increased by an exact position and thus angular reference of the unbalance signals is possible.

Claims

Measuring device for a machine tool ( 20 ), for monitoring an imbalance, with at least one spindle ( 1 ) for different tools ( 4 ), with a sensor, and with an evaluation device ( 8th ), which receives the signals of the sensor, wherein the sensor, the imbalance of the tool in an automatic tool receiving device ( 3 ) of the spindle ( 1 ), in particular with regard to a correct tool installation monitored, characterized in that the sensor from a vibration sensor ( 6 ) detects the imbalance vibrations caused by an incorrect tool seat and that the evaluation device ( 8th ) compares the measured unbalance signals with stored tool-specific desired measured values or desired measured value ranges and generates an unbalance state signal when the measured imbalance of a specific tool ( 4 ) has exceeded the predetermined target measured value or desired measured value range, that the evaluation device ( 8th ) the imbalance condition signal via a fieldbus interface ( 12 ) to a programmable logic controller ( 14 ) of the machine tool ( 20 ) and that the controller ( 14 ) upon receipt of the unbalance condition signal, a control signal for releasing and re-clamping the tool ( 4 ) to the automatic from the controller ( 14 ) controllable tool receiving device ( 3 ) sends.

Measuring device according to claim 1, characterized in that the controller ( 14 upon receipt of a predetermined number of repeated unbalance state signals related to the same tool ( 4 ), generates an alarm and / or a machine stop signal.

Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the tool-specific desired measured values and / or desired measured value ranges for the unbalance signals of different factory witness ( 4 ) in a database of the evaluation device ( 8th ) or the machine tool ( 20 ) are stored.

Measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the imbalance measurement per tool ( 4 ) is activated for less than one second, preferably less than 0.5 seconds.

Measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spindle ( 1 ) while the unbalance measurement rotates at a predetermined constant speed, while all other axle drives of the machine tool ( 20 ) are shut down.

Measuring device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a sensor ( 10 ) detects a zero mark pulse to obtain amplitude and angle measurements of the unbalance measurement signal, and a speed signal.

Measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the vibration sensor ( 6 ) in the vicinity of the tool-side end of the spindle housing ( 7 ) is arranged.

Measuring device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the sensor ( 10 ) the zero mark pulse at the spindle drive ( 2 ) of the spindle ( 1 ) detected.

Machine tool ( 20 ) with a measuring device according to one of claims 1 to 8.