DE602004005201T2

DE602004005201T2 - Gerät zur Detektion von Werkzeugmaschineschwingung

Info

Publication number: DE602004005201T2
Application number: DE602004005201T
Authority: DE
Inventors: Gianni Trionfetti; Andrea Guidotti
Original assignee: Balance Systems SpA
Current assignee: Balance Systems SpA
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: DE602004005201D1; US7430916B2; EP1645362A1; EP1645362B1; ATE355935T1; ES2283967T3; US20060016269A1

Description

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Gerät zur Detektion von Schwingungen in einer Werkzeugmaschine der Art wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angeführt. Ein Bespiel besagten Geräts ist im Patent EP 0 604 391 A1 beschrieben.
Bekanntlich gibt es Werkzeugmaschinen, die Geräte und Vorrichtungen einschliessen, welche die Schwingungen der Werkzeuge über piezoelektrische oder ähnliche Vorrichtungen in elektrische Signale umwandeln. Das elektrische Signal wird anschliessend an die Leitstelle der Maschine übertragen, die den Stillstand der Maschine anordnen oder andere gewünschten Befehle erteilen kann.
Unter diesen Geräten sind besonders jene wichtig, die zur Detektion von Berührungen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück dienen.
Diese Geräte sind besonders hilfreich, weil sie die Leedrehung der Werkzeuge mit bedeutsamen Einsparungen der Bearbeitungszeiten des einzelnen Werkstückes beseitigen, unerwünschte und unerwartete Kollisionen der rotierenden Werkzeuge vermeiden, die jeweilige Position der Werkzeuge und der Werkstücke ermitteln können, usw.
Darüber hinaus besteht einer der wesentlichen Vorteile besagter Geräte darin, dass sie eine Optimierung der Oberflächenbeschaffenheit der Werkstücke gestatten, was für Werkstücke, die für strukturelle Anwendungen bestimmt sind, wie etwa Gerüste, Maschinenteile wie Getriebe und ähnliche, Balken und andere besonders gefragt ist.
Ein Beispiel für den Einsatz besagter Geräte hat man beim Schleifen der Getriebe, das durch eine geeignete Schleifscheibe erfolgt.
In diesem Fall ist die Bearbeitung der Auskehlung zwischen zwei Zähnen eines Getriebes besonders problematisch. Tatsächlich muss die Schleifscheibe mit Präzision über sukzessive Verrückungen und unvermeidbare Berührungen mit den Rändern der zwei Zähne die Arbeitsposition erreichen.
Jedes Mal, wenn die Schleifscheibe die Zähne des Getriebes berührt, hinterlässt sie kleine Abdrücke und die Empfindlichkeit beim Anstreifen ist ausschlaggebend, um die Abdrücke am Fertigprodukt zu mindern oder ganz zu vermeiden und um die Qualität der Oberflächengüte zu erhöhen, was eine der Hauptanforderungen der Produkte ist.
Um die Oberflächengüte zu verbessern, sind daher immer präzisere Sensoren mit immer kürzeren Antwortzeiten und immer höherer Empfindlichkeit entwickelt und hergestellt worden.
Die in den betreffenden Geräten enthaltenen Sensoren sind gewöhnlich an die Spindel der Werkzeugmaschine mittels geeigneter Flanschen und Klemmelemente gebunden, die insbesondere die durch die Berührung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück bedingten Schwingungen übertragen.
Die oben erwähnte bekannte Technik weist einige wichtige Nachteile auf.
Tatsächlich besitzen die Sensoren, auch solche, die aufgrund sehr fortschrittlicher Techniken hergestellt sind, bisweilen nicht die geeignete Empfindlichkeit für die durch die Berührung des Werkzeugs mit dem rotierenden Stück bedingten Schwingungen.
Ein Hauptgrund dieser Nachteile ist die Tatsache, dass die aus dem Werkzeug kommenden Schwingungen sehr oft den Sensoren nicht korrekt übertragen werden, die daher in höherem Masse unechte Schwingungen aus den Zonen in der Nähe des Sensors selbst wahrnehmen.
Ferner wird die Situation durch das Vorhandensein, oft in unmittelbarer Nähe zum Sensor, von Auswuchtvorrichtungen verschlimmert, d.h. von Vorrichtungen, die zum Beseitigen in kurzer Zeit der Exzentrizität der Werkzeuge dienen.
Das Vorhandensein dieser Auswuchtvorrichtungen dämpft die dem Sensor übertragenen Schwingungen erheblich, der damit nicht mehr in der Lage ist, eine geeignete Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes zu garantieren.
Es könnte versucht werden, das Problem zu mindern, indem die Sensoren so geeicht werden, dass man eine sehr hohe Empfindlichkeit erreicht, allerdings erhält man dadurch auch falsche Wahrnehmungen wegen der durch die mechanischen Teile verursachten Schwingungen und der durch die elektromagnetischen Emissionen aus dem Antrieb der mechanischen Teile in relativer Bewegung erzeugten Geräusche, wobei genannte Emissionen unter anderem auch innerhalb des Körpers des Sensors selbst vorhanden sind.
Ungelöst bleibt daher das technische Problem, wie man ein Gerät zur Detektion von Schwingungen erhält, das geeignete Empfindlichkeit und Antwortzeiten aufweist und zu keinen falschen Ermittlungen führt.
In diesem Zusammenhang besteht die auf vorliegender Erfindung beruhende technische Aufgabe darin, ein Gerät zur Detektion von Schwingungen zu entwerfen, das in der Lage ist, die erwähnten Nachteile im wesentlichen zu überwinden.
Im Rahmen dieser technischen Aufgabe ist es ein wichtiges Ziel der Erfindung, ein Gerät zur Detektion von Schwingungen herzustellen, das die gesuchten Schwingungen geeignet wahrnehmen kann, ohne von unechten Schwingungen beeinflusst zu werden.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Gerät zur Detektion von Schwingungen herzustellen, das eine geeignete Übertragung der gesuchten Schwingungen zum Sensorelement ermöglicht.
Nicht zuletzt ist es Ziel der Erfindung, ein Gerät herzustellen, das ermöglicht eine Auswuchtvorrichtung am Werkzeug anzubringen, ohne die Wahrnehmung der gesuchten Schwingungen durch den Sensor zu verschlechtern.
Die erwähnte technische Aufgabe und die genannten Ziele werden durch ein Gerät zur Detektion von Werkzeugmaschinenschwingungen laut Angabe in beigelegtem Anspruch 1 erreicht.
Bevorzugte Ausführungsarten werden in den dazugehörigen Ansprüchen herausgestellt.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung veranschaulicht, mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen, in denen:
1 eine Gesamtansicht des Geräts laut Erfindung, eingesetzt in eine Schleifmaschine, zeigt;
2 eine schematische Veranschaulichung einer Schleifscheibe zeigt, mit dem Gerät laut Erfindung beim Schleifen eines kreisförmigen Getriebes;
3a die Einstellung des Seitenprofils von zwei Zähnen eines kreisförmigen Getriebes darstellt, erhalten durch ein mit einem Gerät zur Detektion von Schwingungen nach der bekannten Technik ausgestattetes Werk zeug, durchgeführt mit einem Fühlermeßsystem der Art Renishaw mit einer Rubinkugel mit Durchmesser 3 mm, wobei die radiale Koordinate auf der Ordinate der grafischen Darstellung und die tangentiale Koordinate, d.h. die Oberflächenrauigkeit des Zahns, auf der Abszisse erscheint;
3b die Einstellung des Seitenprofils von zwei Zähnen eines kreisförmigen Getriebes darstellt, erhalten durch ein mit einem Gerät zur Detektion von Schwingungen nach der Erfindung ausgestattetes Werkzeug, durchgeführt mit einem Fühlermeßsystem der Art Renishaw mit einer Rubinkugel mit Durchmesser 1,5 mm, wobei die radiale Koordinate auf der Ordinate der grafischen Darstellung und die tangentiale Koordinate, d.h. die Oberflächenrauigkeit des Zahns, auf der Abszisse erscheint;
4 ein Detail des Geräts laut Erfindung herausstellt;
5 eine Schnittzeichnung der Ebene V-V von 4 ist;
6 eine schematische Darstellung einer Portion des Details von 5, im Schnitt nach der Ebene VI-VI zeigt;
7 eine Schnittzeichnung der Ebene VII-VII von 4 ist;
8 eine Portion des Details in 7, im Schnitt nach Ebene VIII-VIII darstellt;
9 eine Schnittzeichnung der Ebene IX-IX von 4 ist; und
10 eine Portion des Details in 9, im Schnitt nach Ebene X–X darstellt.
Mit Bezug auf erwähnte Abbildungen wird das Gerät laut Erfindung als Ganzes mit der Nummer 1 bezeichnet.
Es besteht aus einer Sensorgruppe 3, die in der Lage ist, die Schwingungen wahrzunehmen und sie in Form von entsprechenden elektrischen Impulsen zu übertragen.
Besagtes Gerät 1 ist in eine Werkzeugmaschine 4 eingesetzt, bestehend aus einem drehbaren Rotorteil 2, der eine Rotationsachse 2a definiert und mit Werkzeugelementen 5 ausgestattet ist.
Die Sensorgruppe 3 ist am Rotorteil 2 mittels einer Stütz- und Verstärkungsvorrichtung 6 der aus den Werkzeugelementen 5 kommenden Schwingungen befestigt.
Die Vorrichtung 6 weist strukturell eine Drehasymmetrie um die Rotationsachse 2a auf, für jeden Winkel, der kleiner als ein Vollkreis ist.
Ein Gegenstand wird als mit Drehasymmetrie für einen gegebenen Winkel bezeichnet, wenn es möglich ist, zu erkennen, dass eine Drehung des gegebenen Winkels erfolgt ist.
Jeder Gegenstand ist symmetrisch für Drehungen um 360°, d.h. um einen Vollkreis.
Die Vorrichtung 6 besteht vorzugsweise aus einem Flansch, der einen Umfangteil 7 umfasst, bestehend aus einem Ring mit entsprechenden Öffnungen 8, um genannten Flansch sowohl an den Werkzeugelementen 5 als auch an einem mehr in der Mitte befindlichen Abschnitt des Rotorteils 2, wie die Spindel, mittels Schrauben oder Ähnlichem einzurasten.
Der Flansch 6 umfasst ferner einen zentralen Teil 9, auf den die Sensorgruppe 3 eingerastet werden kann und auch besagter zentraler Teil 9 besteht aus einem Ring mit einem Gewinde in der Mitte zur Halterung der Sensorgruppe 3.
Der Umfangteil 7 und der zentrale Teil 9 sind vorzugsweise durch eine oder mehrere Speichen 10 miteinander verbunden.
Die Speichen 10 weisen strukturell Drehasymmetrie auf, um die Rotationsachse 2a, für jeden Winkel, der kleiner als ein Vollkreis ist.
Die Asymmetrie der Speichen 10 kann verschiedenartig sein: sie können untereinander gleich und asymmetrisch angeordnet sein oder symmetrisch angeordnet, aber unterschiedlich in einer oder mehreren Eigenschaften wie Form, Grösse und Material sein.
Diese Asymmetrie wird vorzugsweise durch Dengeln von mindestens einer der genannten Speichen 10 erreicht und ist daher durch mindestens eine schwache Speiche 10b festgelegt.
In den Zeichnungen sind die Speichen 10 in den Bereichen diversifiziert, die den jeweiligen mittleren Ebenen 11 entsprechen, d.h. den Querschnitten, die lotrecht zu den jeweiligen Richtungen vorherrschenden Ablaufs in Bereichen verlaufen, die sich in einem im wesentlichen mittleren Abstand zwischen dem Umfangteil 7 und dem zentralen Teil 9 befinden.
Die schwache Speiche 10b weist geeigneter Weise eine entsprechende schwache mittlere Ebene 11b mit einer im wesentlichen viereckigen Form auf.
Zum Beispiel, bei Vorhandensein eines maximalen Durchmessers des Flansches 6 von annähernd 100–120 mm hat genannte schwache mittlere Ebene eine zur Rotationsachse 2a parallele Dicke zwischen 1,5 und 2,5 mm und eine Breite in der Fläche der Rundentwicklung der Flansche, in lotrechter Richtung zur Rotationsachse 2a, zwischen ungefähr 8 und 12 mm.
Geeigneter Weise sind drei Speichen 10 vorhanden, in einem Winkel von 120° voneinander angeordnet, die mittlere Ebenen 11 unterschiedlicher Formen und Oberflächenentwicklung haben.
In den Zeichnungen wird eine erste Speiche 10a gezeigt, die eine Referenzspeiche bestimmt und eine erste mittlere Ebene 11a mit einer im wesentlichen viereckigen Form aufweist und im wesentlichen entsprechend der normalen und gewöhnlich gebrauchten Speichen eines Flansches hergestellt ist.
Zum Beispiel, immer bei Vorhandensein eines maximalen Durchmessers des Flansches 6 von annähernd 100–120 mm, hat die erste Speiche oder Refe renzspeiche 10a eine im wesentlichen viereckige erste mittlere Ebene 11a mit einer Dicke, parallel zur Rotationsachse 2a, zwischen 6 und 8 mm und einer Breite in der Fläche der Rundentwicklung der Flansche, lotrecht zur Rotationsachse 2a, zwischen ungefähr 8 und 12 mm.
Die anschliessende zweite Speiche 11b – die der genannten schwachen Speiche entspricht – und die dritte Speiche 10c weisen eine zweite mittlere Ebene 11b, – die genannter schwacher mittlerer Ebene entspricht – bzw. eine dritte mittlere Ebene 11c auf, die ursprünglich untereinander unterschiedliche Formen und Oberflächen haben und vorzugsweise auch andere als die erste mittlere Ebene 11a der ersten Speiche 10a.
Praktisch hat die zweite mittlere Ebene 11b die für die genannte schwache mittlere Ebene zuvor beschriebenen Ausmasse und ist praktisch hinsichtlich der Dicke eine bedeutend dünner gemachte Ebene.
Die dritte mittlere Ebene 11c ist L- oder winkelförmig und hat eine grössere Oberfläche als jene der zweiten mittleren Ebene und ähnlich jener der ersten Ebene 11a. Wegen des im wesentlichen winkelförmigen Profils kann die dritte Speiche 10c als eine versteifte Speiche definiert werden.
Das Gerät 1 umfasst in seinem Inneren eine geeignete Auswuchtvorrichtung 12, um innerhalb kurzer Zeit jeder Exzentrizität der Werkzeuge 5 zu beseitigen.
Diese Auswuchtvorrichtung ist in die Mitte der Werkzeuge 5 eingesetzt und kann mit dem Umfangteil 7 des Flansches 6 so verbunden werden, dass sie nicht an genannten Flansch 6 in der Nähe der Sensorgruppe 3 gebunden ist.
Die Sensorgruppe 3 besteht vorzugsweise aus einem Beschleunigungsmesser.
Dieser Beschleunigungsmesser 3 besteht praktisch aus einem empfindlichen Element 3a, vorzugsweise piezoelektrischer Art und aus mechanischen Signalverstärkungsmitteln, die durch ein Kontrastgewicht 3b und ein elastisches Element 3c, bestehend im wesentlichen aus einer Feder, bestimmt sind.
Die Sensorvorrichtung 1 umfasst ferner – unter anderem – Übertragungsmittel für die von der Sensorgruppe 3 erzeugten Signale. Besagte Übertragungsmitteln umfassen einen elektrischen Anschluss 13 und ein Übertragungselement 14, um das vom empfindlichen Element 3a erzeugte analogische Signal zu übertragen.
Dieses Übertragungselement 14 bildet vorzugsweise ein induktives System und besteht aus einem mit einer Spule umwickelten Ferritzylinder, geeignet zum Stromleiten. Es wird praktisch eine Sendeantenne gebildet.
Ferner ist ein Empfängerelement 15 vorgesehen, um das vom Übertragungselement 14 übertragene Signal zu empfangen, das ebenfalls ein induktives System bildet und aus einem mit einer Spule umwickelten Ferritzylin der, geeignet zum Stromleiten besteht.
Ein zweiter elektrischer Anschluss 16 bringt das Signal am Ausgang des induktiven Empfängerelements 11 zu einem elektrischen Verstärker 17 und von hier erreicht das Signal den elektronischen Steuerkreis 18 des Werkzeugs 4.
Das Übertragungselement 14 und das Empfängerelement 16 sind voneinander durch einen Zwischenraum oder "gap" von ungefähr einem Millimeter getrennt.
In der Zeichnung in 1 besteht genannte Werkzeugmaschine 4 aus einer Schleifmaschine, in der die Werkzeugelemente 5 aus einer Schleifscheibe 20 bestehen, die durch Dichtungsflanschen 21 und durch den rotierenden Teil der Spindel 22, der entlang eigens vorgesehenen Wälzlager 23 verläuft, gehalten wird.
Die Spindel 22 wird vorzugsweise durch eine elektrische Leistungswicklung 24 in Betrieb gesetzt; anderenfalls kann sie durch Riemen, Riemenscheiben oder mit einem geeigneten Motor verbundene Kupplungen betätigt werden.
Das Werkzeug 4 ist vorzugsweise mit einer Schutzabdeckung 25 versehen.
In 2 wird ferner ein Getriebe 26 gezeigt, dass in vorliegender Beschreibung das vom Werkzeug 4 zu bearbeitende Stück bildet.
Im Getriebe 26 – auf schematische und vereinfachte Weise veranschaulicht – ist insbesondere eine Auskehlung 27 herausgestellt, umgeben von Wänden 28a und 29a, die den Zähnen 28 bzw. 29 gehören.
Im folgenden ist die Vorgangsweise des Geräts beschrieben.
Die Werkzeuge 5 der Werkzeugmaschine 4 werden durch die Leistungswicklung 24 in Bewegung gesetzt und wenn eine Exzentrizität der Elemente 5 wahrgenommen wird, wuchtet die Auswuchtvorrichtung 12 genannte Elemente 5 in kurzer Zeit aus.
Die Schleifscheibe 20 und das Getriebe 26, das bearbeitet wird, sind mit den jeweiligen Rotationsachsen, die sich nahezu schneiden, angeordnet und bilden einen Winkel, der von der Geometrie des in Bearbeitung befindlichen Getriebes 26 abhängt.
Das kreisförmige Getriebe 26 wird so positioniert, dass der momentan von der Bearbeitung betroffene Bereich, bestehend aus den Zähnen 28 und 29 und aus der von ihnen abgegrenzten Auskehlung 27, in der Nähe der Schleifscheibe 20 ist.
Um die Mitte der Auskehlung 27 zwischen den beiden nachfolgenden Zähnen 28 und 29 zu ermitteln und in diesem Bereich zu arbeiten, verschieben sich die Schleifscheibe 20 und das kreisförmige Getriebe 26 im Verhältnis zueinander.
Die Ermittlung der Auskehlung 27 wird durch die Signalisierung der erfolgten Berührung mit den Wänden 28a und 29a der Zähne 28 und 29 ermöglicht.
Durch die Ermittlung der Position der Wände 28a und 29a und damit des Abstands zwischen diesen, ist es einfach, die entsprechende Position der Auskehlung 27 und der Schleifscheibe 20 zu berechnen, da eine relative Annäherung zwischen den Wänden 28a und 29a Anzeichen für die Nähe der Auskehlung 27 ist.
Das Gerät 1 hat die Aufgabe, die erfolgte Berührung wahrzunehmen und die Information über den elektrischen Anschluss 13, der die Sensorgruppe 3 mit dem Übertragungselement 14 verbindet, zu übertragen.
Das übertragene Signal erreicht dann das Empfängerelement 15 und dann erneut den zweiten elektrischen Anschluss 16, den elektrischen Verstärker 17 und den elektronischen Steuerkreis 18.
Um die erfolgte Berührung zwischen der Schleifscheibe 20 und dem Getriebe 26 zu ermitteln, verwendet das Gerät 1 die Sensorgruppe 3.
Tatsächlich verursacht die Berührung zwischen der Schleifscheibe 20 und den Wänden 28a und 29a Schwingungen und diese werden mechanisch über die Vorrichtung 6 zum piezoelektrischen empfindlichen Element 3a über tragen.
Letzteres verwandelt die mechanischen Signale in elektrische Signale.
In der der technischen Lösung vorliegender Erfindung vorausgehenden bekannten Technik war festgestellt worden, dass die Vorrichtung 6 sehr oft die besagten Schwingungen nicht geeignet übertrug und damit die Aufgabe der Sensorgruppe 3 nicht erleichterte. Insbesondere an der Stelle, an der die Sensorgruppe 3 angebracht ist, verminderten sich die Schwingungen durch die Summierung erheblich.
Dagegen ändert sich die Situation bei vorliegender Erfindung beträchtlich, wenn asymmetrisch angeordnete Speichen 10 oder solche, die sich strukturell voneinander unterscheiden, vorgesehen sind.
Um die von vorliegender Erfindung geschaffene Situation im Detail vom physikalisch-mathematischen Gesichtspunkt zu beschreiben, ist die Berechnung der von der Summe der unterschiedlichen Schwingungen verursachten Welleninterferenzbilder nötig, angewandt an die hauptsächlich durch Flansch 6 gebildete Struktur.
Diese Berechnung ist überaus komplex und aufwendig und kann nur mit komplexen numerischen Methoden, etwa über die Finite-Elemente-Methode bewältigt werden.
Die Situation kann allerdings erheblich und wirksam vereinfacht werden, wenn man die Speichen 10 mit gespannten Schnüren vergleicht, die in harmonischen Frequenzen vibrieren.
Die Schwingungsfrequenzen letzterer sind bekanntlich durch das Gesetz gegeben:
wo v die Schwingungsfrequenz ist, L die Länge der gespannten Schnur, T die Spannung der Schnur, ρ_l die lineare Dichte der Schnur und m eine ganze Zahl ist.
In vorliegendem Fall, betrachtet man Speichen unterschiedlicher Dicke, bleiben alle Variablen unverändert mit Ausnahme der linearen Dichte ρ_l der Schnur, die eine Speiche 10 darstellt.
Diese lineare Dichte nimmt proportional zur Abnahme der Oberfläche des normalen Querschnitts der Schnur oder Speiche 10 ab, folglich erhöht sich die Schwingungsfrequenz genannter Speiche 10 proportional zur Quadratwurzel der Abnahme der Oberfläche des normalen Querschnitts genannter Speiche.
Die Schwankung der Schwingungsfrequenz einer Speiche führt zu einem neuen Interferenzbild der Schwingungen.
Es ist experimentell herausgefunden worden, dass sich die Schwingungen an der Stelle summieren, an der die Sensorgruppe 3 angebracht ist und dadurch wird ihre Amplitude erhöht.
Die Erfindung ermöglicht wichtige Vorteile.
Tatsächlich gestattet vorliegendes Gerät 1 ein klares Erkennen der durch die Berührung zwischen dem Werkzeug 4 und dem Werkstück 26 bedingten Schwingungen.
Genanntes Gerät 1 bewahrt seine Vorteile, wenn eine Auswuchtvorrichtung 12 ergänzt wird, die einen Aspekt von wesentlicher Bedeutung darstellt.
Als Beweis der erhaltenen Ergebnisse zeigen die 3a und 3b zwei grafische Darstellungen, die die Einstellung der Profile der Wände 28a und 29a der Zähne 28 bzw. 29 veranschaulichen, erhalten mit einem Fühler der Art Renishaw mit einer Rubinkugel mit einem Durchmesser von 3 bzw. 1,5 mm.
Hervorstechendes Merkmal dieser grafischen Darstellungen ist das Vorhandensein und die Höhe eventueller Spitzenwerte an der Abszisse. Diese Spitzenwerte sind durch die von der Schleifscheibe während ihrer zuvor beschriebenen Suche nach der Abkehlung 27 hinterlassenen Einschnitte verursacht.
Je grösser die Höhe dieser Spitzenwerte ist, desto tiefer sind die Einschnitte und desto minderwertiger ist folglich die Oberflächengüte.
Die grafische Darstellung in 3a ist mit einem Werkzeug 4 erhalten worden, das mit einem Gerät 1 mit einem Flansch traditioneller Art ausgerüstet ist und weist einen Spitzenwert auf, der einem Einschnitt von 30 ÷ 40 μm entspricht.
Die grafische Darstellung in 3b dagegen ist mit einem identischen Werkzeug 4 wie das vorhergehende erhalten worden, ausgerüstet mit einem identischen Gerät, aber mit einem asymmetrischen Flansch 6 der Art mit drei Speichen, wie zuvor beschrieben. Diese grafische Darstellung in 3b weist einen Spitzenwert auf, der einem Einschnitt von 5 ÷ 10 μm entspricht.
Man erhält daher eine Besserung der Präzision im Bereich von 300% bis 700%.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Tatsache, dass es möglich ist, dem Sensor Schwingungen bei einer gewünschten Frequenz zu übertragen.
Tatsächlich kann das System geeicht werden, indem eine oder mehrere Speichen dünner gemacht werden, damit der Sensor 3 nach einer gewünschten Frequenz vibriert.
Nach den Ergebnissen der kurzen Erörterung der weiten oben beschriebe nen und experimentell ermittelten Erscheinung kann es, um höhere Schwingungsfrequenzen des Sensors 3 zu erhalten, ausreichend sein, die Ebene einer der Speichen 10, d.h. jene der schwachen Speiche 10b dünner zu machen.
Es kann daher eine Dicke der schwachen Speiche 10b gewählt werden, die dem Sensor gestattet, in einem Schwingungsfrequenzbereich zu vibrieren, der ohne oder entfernt von Frequenzbereichen unechter Schwingungen ist.
Besonders vorteilhaft ist die Wahl eines Schwingungsbereichs zwischen 14 und 18 kHz, den man erhält, indem der normale Querschnitt der schwachen Speiche 10b mit der oben beschriebenen Form und Grösse profiliert wird.
Das Gerät 1 hat somit den weiteren Vorteil, die unechten Schwingungen nicht mit jenen zu verwechseln, die durch die Berührung zwischen dem Werkzeug 4 und dem Werkstück 26 bedingt sind.
Es ist ferner möglich, die Dicke einer Mehrzahl von Speichen zu variieren, um verschiedene Effekte zu erhalten.
Diese neuen Anordnungen können die Amplitude der Schwingungen an der Stelle, an der sich der Sensor befindet, stärker betonen.
Besonders vorteilhaft ist die Gestaltung des Flansches 6 mit den oben beschriebenen drei Speichen 10a, 10b und 10c, wo die Übertragung der Schwingungen diversifiziert ist, auch durch Teilversteifung, mit winkelförmiger Gestalt, der Form des Querschnitts 11c der dritten Speiche 10c.
Im Rahmen der erfinderischen Idee kann die Erfindung Änderungen erfahren.
Das Gerät 1 kann zum Beispiel an jeglicher Vorrichtung verwendet werden, an der sowohl Auswuchten als auch Überwachen der Schwingungen notwendig ist.
Der Flansch 6 kann an die Sensorgruppe 3 oder den Rotorteil 2 durch Passungen oder Ähnliches angeschlossen werden, ferner kann die Asymmetrie des Flansches selbst durch eine zum Umfangteil 7 nicht konzentrischen Anordnung des zentralen Teils 9 hergestellt werden.
Schliesslich kann die Werkzeugmaschine 4, die hier durch eine Schleifmaschine für Getriebe dargestellt ist, aus jeglicher anderer Art von Schleifmaschine (für Planflächen, für Barren, für Centerless-Schleifen) und von Werkzeugen wie Drehbänke, Fräsmaschinen, Arbeitsplätze usw. bestehen.
Beliebige Materialien, Formen und Dimensionen sind im Rahmen der Ansprüche möglich.

Claims

Gerät zur Detektion von Werkzeugmaschinenschwingungen (1), umfassend mindestens einen Rotorteil (2), ausgestattet mit Werkzeugelementen (5) und eine Rotationsachse (2a) definierend, wobei genanntes Gerät (1) eine Sensorgruppe (3) umfasst, die in der Lage ist, zusammen mit genanntem Rotorteil (2) zu rotieren und so ausgebildet ist, dass sie schwingungsabhängige Signale abgibt, wobei genanntes Gerät dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Stützung bzw. Halterung genannter Sensorgruppe (3) auf genanntem Rotorteil eine Stütz- und Verstärkungsvorrichtung (6) zum Verstärken genannter Schwingungen vorgesehen ist, die eine Drehasymmetrie um genannte Rotationsachse für jeden Winkel, der kleiner als ein Vollkreis ist, aufweist.
Gerät nach Anspruch 1, in dem genannte Stütz- und Verstärkungsvorrichtung (6) aus einem Flansch gebildet ist, umfassend: einen Umfangteil (7), der an genanntem Rotorteil (2) eingerastet bzw. in Eingriff gebracht werden kann; einen zentralen Teil (9), der an genannte Sensorgruppe (3) eingerastet bzw. in Eingriff gebracht werden kann; und mindestens eine Speiche (10), die sich zwischen genanntem Umfangteil (7) und genanntem zentralen Teil (9) entwickelt.
Gerät nach Anspruch 2, in dem eine Mehrzahl der genannten Speichen (10) vorhanden ist, die jeweils Richtungen vorherrschenden Ablaufs haben, die sich zwischen genanntem Umfangteil (7) und genanntem zentralen Teil (9) erstrecken und in dem genannte Speichen (10) mittlere Ebenen bzw. Abschnitte (11) aufweisen, die sich mindestens teilweise untereinander unterscheiden, wobei jede der genannten mittleren Ebenen bzw. Abschnitte (11) querverlaufend zu einer der genannten Richtungen vorherrschenden Ablaufs und in einer im wesentlichen mittleren Position zwischen genanntem Umfangteil (7) und genanntem zentralem Teil (9) erhalten wird.
Gerät nach Anspruch 3, in dem sich genannte mittlere Ebenen (11) von genannten Speichen (10) hinsichtlich der Form unterscheiden.
Gerät nach Anspruch 3, in dem sich genannte mittlere Ebenen (11) von genannten Speichen (10) hinsichtlich der Grösse unterscheiden.
Gerät nach Anspruch 3, in dem eine schwache Speiche (10b) vorhanden ist, die eine schwache mittlere Ebene (11a) aufweist, welche unter den genannten mittleren Ebenen (11) die kleinste Oberfläche hat.
Gerät nach Anspruch 6, in dem bei einem maximalen Durchmesser des genannten Flansches (6) zwischen 100 und 120 mm genannte schwache mittlere Ebene (11b) eine zur genannten Rotationsachse (2a) parallele Dicke hat, die im wesentlichen zwischen 1,5 und 2,5 mm liegt und eine Breite in lotrechter Richtung zu genannter Rotationsachse (2a), die im wesentlichen zwischen 8 und 12 mm beträgt, wobei genannte schwache Speiche (11b) so beschaffen ist, dass sie Schwingungen einer Frequenz zwischen 14 und 18 kHz verstärkt.
Gerät nach Anspruch 3, in dem eine erste Speiche (10a) vorgesehen ist, die eine im wesentlichen viereckige erste mittlere Ebene (11a) hat und eine zweite Speiche (10b) und eine dritte Speiche (10c), die eine zweite mittlere Ebene (11b) bzw. eine dritte mittlere Ebene (11c) haben mit untereinander unterschiedlichen Formen und mit Oberflächen, die im wesentlichen kleiner als genannte erste mittlere Ebene (11a) sind.
Gerät nach Anspruch 8, in dem genannte zweite Speiche (10b) eine entsprechende zweite mittlere Ebene (11b) hat, die im Wesentlichen viereckig ist und in dem die genannte dritte Speiche (10c) eine entsprechende dritte mittlere klammerförmige Ebene (11c) hat.
Gerät nach Anspruch 1, das eine Auswuchtvorrichtung (12) einschliesst, die so ausgebildet ist, dass jegliche Unwucht genannter Werkzeugelemente (5) gemindert wird.
Gerät nach Anspruch 1, in dem genannte Sensorgruppe (3) im Wesentlichen ein Beschleunigungsmesser ist.
Gerät nach Anspruch 1, in dem genannte Werkzeugelemente (5) aus einem Schleifrad bestehen, insofern genanntes Maschinenwerkzeug eine Schleifmaschine ist.