用于确定工具和工件之间的接触的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于确定机床中的工具和工件之间的接触的设备和方法，其中工具和工件能够相对于彼此移动并且工具或工件旋转固定地与轴连接，该设备包括具有旋转固定地布置在轴上的测量刻度的测量装置和相对于轴固定布置的至少一个位置传感器，以及计算机，其中至少一个位置传感器被适当地设计用于扫描测量刻度并从中生成说明轴的位置的位置值；将位置值输送给计算机，该计算机包括通过评估位置值的变化过程确定工具和工件之间的接触并且通过位移信号的状态发信号通知所述评估的结果的装置。置。置。

【技术实现步骤摘要】
用于确定工具和工件之间的接触的设备和方法


[0001]本专利技术涉及根据权利要求1所述的用于确定机床中工具与工件之间的接触的设备以及根据权利要求7所述的对应方法。所述设备可以有利地用于通过去毛刺加工（特别是通过铣削、车削和磨削）形成工件的数控机床。

技术介绍

[0002]机械工件最广泛使用的制造方法基于去毛刺加工，即基于材料的切削。在此情况下，使用工具从所谓的毛坯件中有针对性地去除材料，使得最终产生具有期望形状和功能的产品。为了去除材料，将工件与工具接触。工具具有几何形状确定的或非确定的切削刃。
[0003]具有几何形状确定的切削刃的工具的示例是铣刀、钻头或车刀，而具有非确定切削刃的工具是砂轮。对于切割过程而言，对象之一——工具或工件——通常在与另一个对象接触之前被置于旋转。
[0004]该加工由计算机控制，所述计算机在运行生产程序的情况下操控电驱动器以移动至少一个对象。为了确定被移动对象的实际位置，设置了位置测量设备——旋转编码器或长度测量设备，所述位置测量设备的测量值又输送给所述计算机。所述计算机称为CNC控制器，用于执行加工的机床称为CNC机床。
[0005]为了产生对象的旋转，设置了所谓的螺杆。这是一种电动机，其直接或间接地对轴进行驱动，所述对象又固定在所述轴上。这里设置了旋转编码器，以测量螺杆的转角和/或转速。可用于测量轴从理想位置的位移的测量装置也是已知的。EP3591344A1描述了这种测量装置。
[0006]为了固定工件以进行加工，设置了夹紧装置。由于新工件（毛坯件）的装夹存在较大的公差并且毛坯件的尺寸可能会发生变化，因此必须在开始加工前确定新装夹的毛坯件的准确位置及其尺寸。为此使用所谓的测头，其代替工具朝着工件的方向移动，并在测头与工件接触时输出开关信号。CNC控制器评估该开关信号并通过接近毛坯件上的多个位置来确定（询问）工件的位置和尺寸。这之后才能开始实际的加工。
[0007]该过程的一个缺点是由此带来的时间耗费，因为为此必须首先将工具更换为测头，并且在测量过程之后再次更换回来。另一个缺点是，特别是当铸件用作毛坯件时，它们的表面通常仍然具有废渣残留。测头无法将这些废渣残留与实际（金属）表面区分开来，因此产生测量误差。这例如导致在第一加工步骤中去除的材料比期望的要少，而这又增加了总加工时间（可能的加工深度仅受金属限制，而不受废渣限制）。

技术实现思路

[0008]本专利技术的任务是说明一种能够简单地确定工件在机床中的位置的设备。
[0009]该任务通过根据权利要求1的设备解决。
[0010]现在提出一种用于确定机床中的工具和工件之间的接触的设备，其中所述工具和所述工件可以相对于彼此移动并且所述工具或所述工件旋转固定地与轴连接，所述设备包
括具有旋转固定地布置在所述轴上的测量刻度的测量装置和相对于所述轴固定布置的至少一个位置传感器，以及计算机，其中
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所述至少一个位置传感器被适当地设计用于扫描所述测量刻度并从中生成说明所述轴的位置的位置值，
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将所述位置值输送给所述计算机，所述计算机包括通过评估所述位置值的变化过程确定工具和工件之间的接触并且通过位移信号的状态发信号通知所述评估的结果的装置。
[0011]此外，本专利技术的任务是说明一种可以用于简单地确定工件在机床中的位置的方法。
[0012]该任务通过根据权利要求7的方法解决。
[0013]现在提出了一种使用装置确定机床中工具和工件之间的接触的方法，其中所述工具和所述工件可以相对于彼此移动并且所述工具或所述工件旋转固定地与轴连接，所述装置包括具有旋转固定地布置在所述轴上的测量刻度的测量装置和相对于所述轴固定布置的至少一个位置传感器，以及计算机，其中根据所述方法
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由所述至少一个位置传感器扫描所述测量刻度，并从中生成说明轴位置的位置值，
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将所述位置值输送给所述计算机，所述计算机包括通过评估所述位置值的变化过程确定工具和工件之间的接触并且通过位移信号的状态发信号通知所述评估的结果的装置。
[0014]有利地，所述测量刻度具有刻度轨道，所述刻度轨道的代码元件布置在所述轴的外周方向上，并且可以通过由所述位置传感器扫描所述代码元件测量出说明所述轴的角度位置的位置值。在一种有利的设计中，设置三个用于扫描所述刻度轨道的位置传感器，这些位置传感器在所述轴的外周方向上以合适的间隔布置，例如分别以120
°
的角度间隔布置。现在，轴的偏转会依据所述偏转的方向影响由所述位置传感器测量的角度位置，这具有改变通过位置传感器的布置设定的角差的效果。从中又可以确定轴偏转的绝对大小和方向。
[0015]除了该刻度轨道之外，所述测量刻度可以具有第二刻度轨道，所述第二刻度轨道的代码元件围绕所述轴的外周环形布置。为了扫描所述代码元件，又可以设置三个位置传感器，它们同样以合适的间隔布置在所述轴的外周方向上，在所示示例中又是120
°
。可以通过扫描第二测量刻度来测量轴在其轴线方向上的偏转。通过这种方式，可以测量轴线在轴线方向上的旋转，即相对于轴的静止位置测量轴线的倾斜位置，所述倾斜位置导致环形代码元件相对于位置传感器的倾斜。
[0016]将所述位置传感器的位置值输送给所述计算机中的位移计算器，所述位移计算器连续生成至少一个位移值，所述位移值是由作用在所述轴上的力引起的轴偏转的度量。为了评估位移值的变化过程，在所述计算机中设置合适的装置。特别有利的实施方式由以下装置产生：在第一有利实施方式中，所述装置包括阈值确定器，所述阈值确定器被设计为在空转时并且工具与工件之间没有接触时确定到达的位移值的阈值，以及比较器，用于将所述阈值与当前到达的位移值进行比较。在此，所述阈值确定器可以设计为分别在该方法开始时形成阈值，或者连续地形成新的阈值，从而减少位移值漂移的影响。在一种简化形式
中，阈值确定器仅提供预定的和存储的阈值。
[0017]在第二有利实施方式中，所述装置包括微分器，所述微分器被设计用于由连续到达的位移值和所述位移值到达的时间间隔形成差商，以及比较器，用于将所述差商与先前存储的阈值进行比较。
[0018]在另一个有利的实施方式中，所述装置包括频率分析器，所述频率分析器评估频域内位移值的变化过程。通过有针对性地评估各个频带的频谱功率密度——所述频谱功率密度由轴的转速和工具的切削刃数量确定，可以推断出工具与工件之间存在接触。
[0019]在该实施方式的一种变型中，也可以将至少一个位置传感器的位置值直接输送给所述频率分析器，从而可以省去位移计算器。
[0020]在另一有利的实施方式中，所述装置包括KI模块，所述KI模块使用人工智能方法，特别是通过模式识别来评估所述位移值的变化过程。这在位移值具有较大的统计波动时特别有利。
[0021]该实施方式也可以变化为，使得至少一个位置传感器的位置值直接输送给KI模块，从而不需要位移计算器。
[0022]为了使所述计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定机床中的工具（4）和工件（6）之间的接触的设备，其中所述工具（4）和所述工件（6）能够相对于彼此移动并且所述工具（4）或所述工件（6）旋转固定地与轴（2）连接，所述设备包括具有旋转固定地布置在所述轴（2）上的测量刻度（61、161）的测量装置（60、160）和相对于所述轴（2）固定布置的至少一个位置传感器（64、65、66、67、68、69），以及计算机（40、140、240、340、440、540），其中
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所述至少一个位置传感器（64、65、66、67、68、69）被适当地设计用于扫描所述测量刻度（61、161）并从中生成说明所述轴（2）的位置的位置值（P1、P2、P3、P4、P5、P6），
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将所述位置值（P1、P2、P3、P4、P5、P6）输送给所述计算机（40、140、240、340、440、540），所述计算机包括通过评估所述位置值（P1、P2、P3、P4、P5、P6）的变化过程确定工具（4）和工件（6）之间的接触并且通过位移信号（VS）的状态发信号通知所述评估的结果的装置。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述测量刻度（61、161）具有刻度轨道（62），所述刻度轨道的代码元件布置在所述轴（2）的外周方向上。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述测量刻度（161）还具有第二刻度轨道（162），所述第二刻度轨道的代码元件围绕所述轴（2）的外周环形布置。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述计算机（40、140、240、340、440、540）中的装置包括从所述位置值（P1、P2、P3、P4、P5、P6）中确定位移值（VL）的位移计算器（41），所述位移值说明所述轴（2）从静止位置的偏转。5. 根据权利要求4所述的设备，其中，所述计算机（40、140、240、340、440、540）中的装置还包括：
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阈值确定器（42、142），所述阈值确定器被设计为在空转时并且工具（4）与工件（6）之间没有接触时确定到达的位移值（VL）的阈值（S），以及比较器（43），用于将所述阈值（S）与当前到达的位移值（VL）进行比较，或/和
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微分器（246），所述微分器被设计用于由连续到达的位移值（VL）形成差商（DQ），以及比较器（243），用于将所述差商（DQ）与先前存储的阈值（S）进行比较，或/和
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频率分析器（347），所述频率分析器评估在频域内所述位移值（VL）的变化过程，或/和
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KI模块（448），所述KI模块使用人工智能方法，特别是通过模式识别来评估所述位移值（VL）的变化过程。6. 根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述计算机（340、440）中的装置包括
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频率分析器（347），所述频率分析器评估在频域内所述位置值（P1、P2、P3、P4、P5、P6）的变化过程，或/和
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KI模块（448），所述KI模块使用人工智能方法，特别是通过模式识别来评估所述位置值（P1、P2、P3、P4、P5、P6）的变化过程。7.一种用于确定机床中的工具（...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：约翰内斯，
类型：发明
国别省市：