WO2003023327A2 - Überwachungssystem, sowie verfahren zur prozessbegleitenden überwachung von werkzeugmaschinen-komponenten - Google Patents

Überwachungssystem, sowie verfahren zur prozessbegleitenden überwachung von werkzeugmaschinen-komponenten Download PDF

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WO2003023327A2
WO2003023327A2 PCT/EP2002/010121 EP0210121W WO03023327A2 WO 2003023327 A2 WO2003023327 A2 WO 2003023327A2 EP 0210121 W EP0210121 W EP 0210121W WO 03023327 A2 WO03023327 A2 WO 03023327A2
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    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37616—Use same monitoring tools to monitor tool and workpiece

Definitions

  • the invention relates to a monitoring system and to a method with a monitoring system which is used as standard for process-accompanying monitoring of tools, workpieces or machining processes in metal-cutting machine tools.
  • Such machine tool components are essentially those that perform movements in the machine tools. They are therefore essentially limited to feed slides, tool and workpiece spindles, but also to units for the further operation of a cutting machine tool.
  • the method according to the invention makes it possible to save separate monitoring devices for the monitoring or checking of feed slides and tool or workpiece spindles, as a result of which a significant cost Potential savings result because hardware, software, control panel and interface to the machine control can not be duplicated.
  • vibration sensors are attached to the spindle housings near the bearings on machine tools for checking bearing damage and the cables of the sensors are routed to accessible plugs on the front of the machine tool.
  • the maintenance staff uses these plugs to analyze the signals for bearing damage from time to time with analyzers. For this purpose, the signals are recorded with the analysis devices and later analyzed offline. There is no in-process monitoring.
  • Monitoring systems for process-accompanying monitoring of tools, workpieces or machining processes in metal-cutting machine tools for turning, drilling or milling have the goal of detecting at least one of the conditions of tool breakage, tool breakout, tool wear, tool for workpiece contact, chattering or machine collisions in-process and in particular in the event of tool breakage or Machine collision to shut down the machine drives as quickly as possible to avoid consequential damage.
  • Such in-process monitoring systems already have an electrical interface between the monitoring system and the machine control in order to monitor the signal curves of the sensors in-process in monitoring sections specified by the machine control and in the event of detection one of the above states to shut down the machine via the same interface.
  • the interfaces between the machine tool control and the monitoring system were previously essentially in the form of parallel input and output signals to the PLC control.
  • Such a parallel interface between the PLC and a tool and process monitoring system exists, for example, according to the BAPSI standard, which already allows data words to be transferred as tool code or cutting code from the NC program to the monitoring system.
  • PLC programmable logic controller
  • the invention has for its object to provide a monitoring system and a method for process monitoring of machine tool components that can monitor or check components of machine tools without significant changes to the hardware or software of the monitoring system.
  • a monitoring system for machine tool components For the detection, monitoring or checking of faulty conditions on components of machine tools such as damage or wear on the feed carriage, on the tool or workpiece spindles or the imbalance on tool or workpiece spindles or on drilling or milling tools, in that both solved Tasks with one and the same monitoring hardware with corresponding evaluation software and one and the same bidirectional interface, preferably a fieldbus interface, between the monitoring hardware and the machine control realis be. Only additional sensors are used on the machine tool components, the feed slide or the tool or workpiece spindles if these were not necessary for the causal process-related monitoring task on tools, workpieces or machining processes.
  • monitoring thresholds and monitoring or evaluation strategies of known and arbitrary types such as static thresholds, dynamic thresholds, thresholds of signal pattern curves, working value thresholds, etc. are standard today . exist, just as they are also necessary for the monitoring of faulty conditions on components of machine tools.
  • the invention solves the problem of when and how the machine control has to act as a controlling component for the monitoring sections for the detection of the faulty conditions on components of machine tools and whether or how they may be used to generate corresponding signals at the sensors of the machine tool component Feed carriage or the tool or workpiece spindle moves, moves or rotates.
  • a process-accompanying monitoring system for monitoring tools, workpieces or machining processes in cutting machine tools for turning, drilling and milling can also recognize, monitor or specifically check faulty conditions on components of machine tools. Additional sensors can be present on the components of machine tools, to which the monitoring system can automatically switch depending on the monitoring section selected by the control.
  • Claims 13-25 describe and claim how the monitoring system can detect, monitor or specifically inspect damage or wear on tool or workpiece spindles.
  • Claims 26-32 claim and describe how the monitoring system can detect, monitor or specifically check the imbalance on tool or workpiece spindles.
  • Claims 33-35 claim and describe how the monitoring system can detect, monitor or specifically check the imbalance on drilling or milling tools.
  • Claims 36-42 claim and describe how the monitoring system can detect or monitor damage or wear and tear on other units required for operating the machine tool, or can check them in a targeted manner.

Abstract

Bei einem Überwachungssystem zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugmaschinen-Komponenten ist vorgesehen, dass dasselbe Überwachungssystem neben der Erkennung mindestenseiner der o.g. Zustände an Werkzeugen, Werkstücken oder Prozessen, in anderen Überwachungsabschnitten,die zu Zeiten in denen kein Bearbeitungsprozess stattfindet (in denen also keine Werkzeug-, Werkstück-oder Prozessüberwachung stattfinden muss) von der Maschinensteuerung vorgegeben werden, dazubenutzt wird, fehlerhafte Zustände an Komponenten von Werkzeugmaschinen wie z.B. Schäden bzw.Verschleiss an den Vorschubschlitten, an den Werkzeug- oder Werkstückspindeln bzw. die Unwuchtan Werkzeug- oder Werkstückspindeln bzw. an Bohr- oder Fräswerkzeugen zu erkennen, zu über-wachen oder zielgerichtet zu überprüfen.

Description

Überwachungssystemf sowie Verfahren zur prozessbegleitenden Überwachung von
Werkzeugmaschinen-Komponenten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungssystem, sowie auf ein Verfahren mit einem Überwachungssystem, welches standardmäßig zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugen, Werkstücken oder Bearbeitungsprozessen in spanabhebenden Werkzeugmaschinen dient.
Überwachungsbedürftig sind Komponenten von Werkzeugmaschinen, die einem Verschleiß unterliegen oder die aufgrund von Maschinenkollisionen, Maschinenüberlastungen oder unwuchtigen Werkzeugen bzw. Werkstücken Schaden nehmen können. Solche Werkzeugmaschinenkomponenten sind im wesentlichen solche, die Bewegungen in den Werkzeugmaschinen ausführen. Sie beschränken sich deshalb im wesentlichen auf Vorschubschlitten, Werkzeug- und Werkstuckspindeln, aber auch auf Aggregate zum weiteren Betrieb einer spanabhebenden Werkzeugmaschine.
Bei Vorhandensein eines Überwachungssystems zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugen, Werkstücken oder Bearbeitungsprozessen wird es durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, für die Überwachung bzw. Überprüfung von Vorschubschlitten und Werkzeug- oder Werkstuckspindeln separate Überwachungseinrichtungen hierfür einzusparen, wodurch sich ein bedeutendes Kosten- ersparnispotential ergibt, weil Hardware, Software, Bedienteil und Schnittstelle zur Maschinensteuerung nicht doppelt auszuführen sind.
Es sind mehrere Überwachungsgeräte zur Überwachung von Schwingungen an rotierenden Maschinen und Maschinenkomponenten bekannt. Diese sind vorrangig für die Erkennung von Vibrationen und Unwuchten an Motoren und Getrieben, teilweise aber auch zur Erkennung von Unwuchten an Werkzeugmaschinenspindeln geeignet. Einige sind auch dazu geeignet, Lagerschäden aufgrund ihrer Vibrationsmessungen festzustellen (zum Beispiel der Vibration Monitor VIMO 100 der PROMETEC GmbH, Aachen, siehe Anlage „Vibration Monitor VIMO 100", Firma Prometec, Aachen, und „Modulares Prozess Monitor System PROMOS, Firma Prometec, Aachen). Der Inhalt dieser Druckschriften wird durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung inkorporiert.
Außerdem ist bekannt, dass an Werkzeugmaschinen zur Überprüfung von Lagerschäden Schwingungssensoren an den Spindelgehäusen in Lagernähe angebracht werden und die Kabel der Sensoren zu zugänglichen Steckern an der Werkzeugmaschinenfront geführt werden. Das Instandhaltungspersonal nutzt diese Stecker, um von Zeit zu Zeit mit Analysegeräten die Signale auf Lagerschäden zu analysieren. Dazu werden die Signale mit den Analysegeräten aufgezeichnet und später offline analysiert. Eine In-Prozess-Überwachung findet dabei nicht statt.
Überwachungssysteme zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugen, Werkstücken oder Bearbeitungsprozessen in spanabhebenden Werkzeugmaschinen zum Drehen, Bohren oder Fräsen haben das Ziel, mindestens einen der Zustände Werkzeugbruch, Werkzeugausbruch, Werkzeugverschleiß, Werkzeug zu Werkstückkontakt, Rattern oder Maschinenkollisionen in-Prozess zu erkennen und insbesondere bei Werkzeugbruch oder Maschinenkollision die Maschinenantriebe schnellstmöglich still zu setzen, um Folgeschäden zu vermeiden.
Solche In-Prozess-Überwachungssysteme verfügen bereits über eine elektrische Schnittstelle zwischen dem Überwachungssystem und der Maschinensteuerung, um in von der Maschinensteuerung vorgegebenen Überwachungsabschnitten die Signalverläufe der Sensoren in-Prozess zu überwachen und im Falle der Erkennung einer der o.g. Zustände die Maschine über dieselbe Schnittstelle still zu setzen. Die Schnittstellen zwischen der Werkzeugmaschinensteuerung und dem Überwachungssystem waren bisher im wesentlichen in Form von parallelen Ein- und Ausgangssignalen zur SPS-Steuerung vorhanden. Eine solche parallele Schnittstelle zwischen der SPS und einem Werkzeug- und Prozessüberwachungssystem besteht zum Beispiel nach dem BAPSI-Standard, der es auch bereits erlaubt, Datenwörter als Werkzeugcode bzw. Schnittcode aus dem NC-Programm an das Überwachungssystem zu übertragen. Erst in jüngster Zeit werden von den Steuerungsherstellern zunehmend Feldbusschnittstellen neben oder als Ersatz für diese parallelen Schnittstellen angeboten, die es ermöglichen, einen umfassenderen Informationsaustausch zwischen der Maschinensteuerung, bestehend aus der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) bzw. der NC-Steuerung, auszutauschen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungssystem und ein Verfahren zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugmaschinen- Komponenten zu schaffen, die ohne nennenswerte Änderungen an der Hardware oder Software des Überwachungssystems Komponenten von Werkzeugmaschinen überwachen oder überprüfen können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zur Verschmelzung eines Überwachungssystems zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugen, Werkstücken oder Prozessen in spanabhebenden Werkzeugmaschinen zum Drehen, Bohren oder Fräsen für mindestens die Zustände Werkzeugbruch, Werkzeugausbruch, Werkzeugverschleiß, Werkzeug-zu-Werkstück-Kontakt und Rattern mit einem Überwachungssystem für Werkzeugmaschinenkomponenten zur Erkennung, Überwachung oder Überprüfung fehlerhafter Zustände an Komponenten von Werkzeugmaschinen wie zum Beispiel Schäden bzw. Verschleiß an den Vorschubschlitten, an den Werkzeug- oder Werkstuckspindeln bzw. die Unwucht an Werkzeug- oder Werkstuckspindeln bzw. an Bohr- oder Fräswerkzeugen dadurch gelöst, dass beide Aufgaben mit ein und derselben Überwachungshardware mit entsprechender Auswertesoftware und ein und derselben bidirektionalen Schnittstelle, bevorzugt einer Feldbusschnittstelle, zwischen der Überwachungshardware und der Maschinensteuerung realisiert werden. Es werden lediglich zusätzliche Sensoren an den Werkzeugmaschinen- Komponenten, den Vorschubschlitten bzw. den Werkzeug- oder Werkstuckspindeln benutzt, falls solche für die ursächliche prozessbegleitende Überwachungsaufgabe an Werkzeugen, Werkstücken oder Bearbeitungsprozessen nicht erforderlich waren.
Die Systeme zur In-Prozess-Lager- bzw. Schwingungs- oder Unwuchtüberwachung sind neben einem Werkzeug- und Prozessüberwachungssystem zusätzlich an denselben Feldbus angeschlossen. Ein entsprechendes Überwachungssystem zur Spindel- bzw. Lager-Unwuchtüberwachung, welches eine serielle Schnittstelle beinhaltet, ist bisher nicht bekannt geworden.
In Überwachungssystemen zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugen, Werkstücken oder Bearbeitungsprozessen für spanabhebende Werkzeugmaschinen zum Drehen, Bohren und Fräsen sind heute standardmäßig alle Arten von Überwachungsschwellen und Überwachungs- bzw. Auswertestrategien bekannter und beliebiger Art wie statische Schwellen, dynamische Schwellen, Schwellen von Signalmusterkurven, Arbeitswertschwellen etc. vorhanden, wie ebendiese auch für die Überwachung von fehlerhaften Zuständen an Komponenten von Werkzeugmaschinen erforderlich sind.
Die Erfindung löst das Problem, wann und wie die Maschinensteuerung als steuernder Baustein für die Überwachungsabschnitte zur Erkennung der fehlerhaften Zustände an Komponenten von Werkzeugmaschinen zu agieren hat und ob sie bzw. wie sie ggf. zur Erzeugung entsprechender Signale an den Sensoren der Werkzeugmaschinen-Komponente die Vorschubschlitten bzw. die Werkzeug- oder Werkstückspindel bewegt bzw. verfährt oder dreht.
Der Hauptanspruch beansprucht, dass ein prozessbegleitendes Überwachungssystem zur Überwachung von Werkzeugen, Werkstücken oder Bearbeitungsprozessen in spanabhebenden Werkzeugmaschinen zum Drehen, Bohren und Fräsen auch fehlerhafte Zustände an Komponenten von Werkzeugmaschinen erkennen, überwachen oder zielgerichtet überprüfen kann. Zusätzliche Sensoren können an den Komponenten von Werkzeugmaschinen vorhanden sein, auf die das Überwachungssystem automatisch in Abhängigkeit von dem durch die Steuerung angewählten Überwachungsabschnitt umschalten kann.
Die Verfahrensansprüche geben an, wie das Überwachungssystem Schäden bzw. Verschleiß an den Vorschubschlitten erkennen, überwachen oder zielgerichtet überprüfen kann.
Die Ansprüche 13-25 beschreiben und beanspruchen, wie das Überwachungssystem Schäden bzw. Verschleiß an Werkzeug- oder Werkstuckspindeln erkennen, überwachen oder zielgerichtet überprüfen kann.
Die Ansprüche 26-32 beanspruchen und beschreiben, wie das Überwachungssystem die Unwucht an Werkzeug- oder Werkstuckspindeln erkennen, überwachen oder zielgerichtet überprüfen kann.
Die Ansprüche 33-35 beanspruchen und beschreiben, wie das Überwachungssystem die Unwucht an Bohr- oder Fräswerkzeugen erkennen, überwachen oder zielgerichtet überprüfen kann.
Die Ansprüche 36-42 beanspruchen und beschreiben, wie das Überwachungssystem Schäden bzw. Verschleiß an weiteren zum Betrieb der Werkzeugmaschine benötigten Aggregaten erkennen, überwachen oder zielgerichtet überprüfen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Überwachungssystem zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugen, Werkstücken oder Bearbeitungsprozessen in spanabhebenden Werkzeugmaschinen zum Drehen, Bohren oder Fräsen mit dem Ziel der Erkennung von mindestens einem der Zustände Werkzeugbruch, Werkzeugausbruch, Werkzeugverschleiß, Werkzeug zu Werkstückkontakt mit oder ohne Werkstückmaßkontrolle, Maschinenkollisionen oder Prozessentartungen wie Rattern, Werkzeug-, Werkstück- bzw. schnittspezifische Überlast oder Unterlast, bestehend aus mindestens
- einem oder mehreren Sensoren zur Erfassung von Messsignalen aus dem Bearbeitungsprozess die mindestens einer Kraftrichtung, einer Kraftresultierenden, einem Druck, einem Drehmoment, einer Motorleistung, einem Motorstrom, einer Schwingung, einer Beschleunigung, einem Körperschallgeräusch oder einer Abstandsänderung zwischen zwei Maschinenbauteilen gleichzusetzen sind,
- einer Überwachungshardware mit Software zur Speicherung und zum Vergleich von Überwachungsdaten in Werkzeug- oder schnittspezifischen Überwachungsabschnitten, die von der Maschinensteuerung durch das NC- o- der/und SPS-Programm über eine Schnittstelle vorgegebenen werden und in denen ein Vergleich von Messsignalen oder Messsignalkurven von mindestens einem Sensor mit gespeicherten Überwachungsschwellen durch Überwachungs- und Auswertestrategien bekannter und beliebiger Art wie statische Schwellen, dynamische Schwellen, Schwellen von Signalmusterkurven, Arbeitswerteschwellen etc. mit dem Ziel erfolgt, bei Messsignalen die die Ü- berwachungsschwellen verletzen, eine entsprechende Meldung an die Maschinensteuerung zur entsprechenden Reaktion der Maschine zu geben,
- einer bidirektionalen Schnittstelle, bevorzugt einer Feldbusschnittstelle zwischen der Überwachungshardware und der Maschinensteuerung, bestehend aus der SPS- bzw./und der NC-Steuerung, die einen Datenaustausch zwischen der Maschine und dem Überwachungssystem vornimmt und die ins- besondere dazu geeignet ist, die Werkzeug- oder schnittspezifischen Überwachungsabschnitte, in Form von Datenworten als unterschiedliche Nummern oder Befehle (z.B. als Werkzeugcode, Werkzeugkorrektur- oder Platznummern, Schnittcode, H- oder M-Befehle), aus dem NC- bzw. SPS- Programm an das Überwachungssystem zwecks Aufteilung der Überwachung in verschiedene Überwachungsabschnitte zu leiten,
- sowie, ggf. optional, einer Bedienungshardware mit Software zur Bedienung und/oder Parametrierung des Überwachungssystems und/oder zur Visualisierung der Messsignale,
dadurch gekennzeichnet,
dass dasselbe Überwachungssystem, neben der Erkennung mindestens einer der o.g. Zustände an Werkzeugen, Werkstücken oder Prozessen, in anderen Überwachungsabschnitten, die zu Zeiten, in denen kein Bearbeitungsprozess stattfindet (in denen also keine Werkzeug-, Werkstück- oder Prozessüberwachung stattfinden muss) von der Maschinensteuerung vorgegebenen werden, dazu benutzt wird, fehlerhafte Zustände an Komponenten von Werkzeugmaschinen wie z. B. Schäden bzw. Verschleiß an den Vorschubschlitten, an den Werkzeug- oder Werkstuckspindeln bzw. die Unwucht an Werkzeug- oder Werkstuckspindeln bzw. an Bohr- oder Fräswerkzeugen zu erkennen, zu überwachen oder zielgerichtet zu überprüfen.
2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem für jede Überwachungsaufgabe an Komponenten von Werkzeugmaschinen einen oder mehrere, dafür geeignete, zusätzliche Sensoren aufweisen kann, auf die das Überwachungssystem automatisch umschaltet, wenn der entsprechende Überwachungsabschnitt für die Überwachungsaufgabe an Komponenten von Werkzeugmaschinen von der Maschinensteuerung aufgerufen wird.
3. Überwachungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung von Schäden bzw. Verschleiß an Vorschubschlitten diese ü- ber Kraftsensoren zur Erfassung der Vorschubkraft in Schlittenbewegungsrichtung an einem der Vorschubspindellagerböcke bzw. über Strom- oder Leistungssensoren an den Vorschubspindelmotoren bzw. durch Auslesen der Messwerte der vorhandenen Stromsensoren an den Vorschubantrieben aus der Maschinensteuerung über die bidirektionale Schnittstelle, bevorzugt in Form einer Feldbusschnittstelle bzw. für eine eventuelle Überwachung von Geräuschen oder Schwingungen an Vorschubschlitten diese über einen oder mehrere Körperschallsensoren und/oder Schwingungssensoren auf den Schlitten, den Führungsbahnen oder/und den Spindellagerböcken verfügen.
4. Verfahren zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugmaschinen- Komponenten mit einem Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung in der Zeit, in der sie den Überwachungsabschnitt zur Überprüfung von Vorschubschlitten an das Überwachungssystem vorgibt, auch den oder die Vorschubschlitten über die zu überprüfenden Verfahrbereiche, vorzugsweise über die gesamten Ver- fahrbereiche bewegt, bzw. hin und her bewegt, ohne dabei einen Bearbeitungsprozess auszuführen, und sie diese Bewegungen über einen NC- Unterprogrammteil ausführen kann, der zusammen mit dem Datenwort für den Überwachungsabschnitt aufgerufen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung den Überwachungsabschnitt zur Überprüfung von Vorschubschlitten dann ausführt, wenn sich kein Werkstück in der Maschine befindet, so dass ohne Kollisionsgefahr und ohne Bearbeitungsprozess die gesamten Verfahrbereiche bewegt bzw. hin und her bewegt werden können.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere in der Massenfertigung von Werkstücken die Maschinensteuerung für den Überwachungsabschnitt zur Überprüfung von Vorschubschlitten das normale NC- Programm zur Bearbeitung dieses Werkstückes mit ihren Vorschubschlitten durchfährt, jedoch dazu kein Werkstück in die Maschine einlegt und anstelle der Überwachungsabschnitte zur Überwachung von Werkzeugen, Werkstücken oder Bearbeitungsprozessen in diesem Fall den Überwachungsabschnitt zur Ü- berwachung von Vorschubschlitten an das Überwachungssystem leitet.
7. Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufrufens des Überwachungsabschnittes die Bewegung des Vorschubschlittens stets identisch ist und der Überwachungszyklus in regelmäßigen zeitlichen Abständen, durch die Maschinensteuerung bei identischen Betriebsbedingungen der Werkzeugmaschine wiederholt ausgelöst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsabschnitt zur zielgerichteten Überprüfung von Vorschubschlitten von der Maschinensteuerung praktisch unbegrenzt oft innerhalb der Lebensdauer einer Werkzeugmaschine vorgegeben werden kann.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand zwischen jeweils 2 gleichen Überwachungsabschnitten zur zielgerichteten Überprüfung von Vorschubschlitten von der Maschinensteuerung so vorgegeben ist, wie eine gerade noch wahrnehmbare, verschleißbedingte Änderung an den Führungsbahnen zeitlich zu erwarten währe.
10. Verfahren nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei neuen bzw. einwandfreien, unverschlissenen Vorschubschlitten ein Teach-In- Überwachungsabschnitt durchgeführt wird, bei dem die Messsignale bzw. Messsignalkurven der Sensoren im Überwachungssystem abgespeichert und in Relation dazu die Schaltschwellen bzw. Schaltschwellenkurven für die maximal zulässigen Abweichungen der Sensorsignale für die künftigen Überwachungsabschnitte bis zum Ende der Lebensdauer der Vorschubschlitten der Werkzeugmaschine festgelegt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale bzw. Messsignalkurven der Sensoren aus den aufeinander folgenden, gleichen Überwachungsabschnitten zur Überprüfung der Vorschubschlitten im Ü- berwachungssystem abgespeichert und jederzeit ausgelesen werden können.
12. Verfahren nach Anspruch 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das nach einer Maschinenkollision oder einem Werkzeugbruch, wie es das Überwachungssystem standardmäßig feststellen kann und an die Maschinensteuerung meldet, die Maschinensteuerung nach Bereinigung der Kollisions- oder Bruchsituation mit Beginn der regulären Bearbeitung im Automatikbetrieb zunächst einen im Hinblick auf die sonst übliche zeitliche Abfolge einen außerplanmäßigen Überwachungsabschnitt zur zielgerichteten Überprüfung der Vorschubschlitten ausführt und dass das Überwachungssystem die Messsignale bzw. Messsignalkurven der Sensoren in diesem Fall separat abspeichert um eventuelle Schäden durch die Kollision oder den Werkzeugbruch an den Vorschubschlitten zu dokumentieren.
13. Verfahren zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugmaschinen- Komponenten mit einem Überwachungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung von Schäden bzw. Verschleiß an Werkzeug- oder Werkstuckspindeln, vorrangig an deren Lagern, sowie zur Ü- berprüfung von unzulässiger Unwucht an Werkzeug- oder Werkstuckspindeln diese über Körperschallsensoren zur Erfassung des Laufgeräusches bzw. über Schwingungssensoren zur Erfassung von Spindelschwingungen bzw. über Abstandssensoren zur Erfassung von Verlagerungen zwischen zwei Spindelbauteilen, bevorzugt von Rotor und Stator zueinander bzw. über Temperatursensoren zur Erfassung verlustleistungsbedingter Temperaturerhöhungen jeweils im unmittelbaren Bereich der Lagerungen bzw. über Strom- oder Leistungssensoren am Werkzeug- oder Werkstückspindelmotor, auch durch Auslesen der Messwerte der vorhandenen Stromsensoren an den Spindelantrieben aus der Maschinensteuerung über die bidirektionale Schnittstelle, bevorzugt in Form einer Feldbusschnittstelle, zur Erfassung verlustleistungsbedingter Strom- oder Leistungserhöhungen verfügen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung in der Zeit in der sie den Überwachungsabschnitt zur Überprüfung von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln an das Überwachungssystem vorgibt, auch die Spindeln in die zu überprüfenden Drehzahlbereiche steuert, vorzugsweise diese über ihren gesamten Drehzahlbereich rauf- und runterfährt, ohne dabei einen Bearbeitungsprozess auszuführen und sie das Ansteuern der Spindeln über einen NC-Unterprogrammteil ausführen kann, der zusammen mit dem Datenwort für den Überwachungsabschnitt aufgerufen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung den Überwachungsabschnitt zur Überprüfung von Werkzeugspindeln dann ausführt, wenn sich kein Werkzeug in der Maschine befindet, so dass die Messsignale nicht durch das Werkzeug verfälscht werden können.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung den Überwachungsabschnitt zur Überprüfung von Werkstuckspindeln dann ausführt, wenn sich kein Werkstück in der Maschine befindet und das Werkstückfutter identisch positioniert ist, so dass die Messsignale nicht durch das Werkstück oder das Werkstückfutter verfälscht werden können.
17. Verfahren nach Anspruch 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufrufens der jeweiligen Überwachungsabschnitte für die Überprüfung der Werkzeug- oder Werkstuckspindeln die jeweiligen Drehzahlverläufe einschließlich der Beschleunigungs- und Abbremsphasen stets identisch sind und die jeweiligen Überwachungszyklen für die entsprechenden Werkzeug- oder Werkstuckspindeln in regelmäßigen zeitlichen Abständen, durch die Maschinensteuerung bei identischen Betriebsbedingungen der Werkzeugmaschine wiederholt ausgelöst werden.
18. Verfahren nach Anspruch 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ü- berwachungsabschnitte zur zielgerichteten Überprüfung von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln von der Maschinensteuerung praktisch unbegrenzt oft innerhalb der Lebensdauer einer Werkzeugmaschine vorgegeben werden können.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand zwischen jeweils zwei gleichen Überwachungsabschnitten zur zielgerich- teten Überprüfung von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln von der Maschinensteuerung so vorgegeben ist, wie eine gerade noch wahrnehmbare, verschleißbedingte Änderung an den Werkzeug- oder Werkstuckspindeln zeitlich zu erwarten wäre.
20. Verfahren nach Anspruch 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei neuen bzw. einwandfreien, unverschlissenen Werkzeug- oder Werkstuckspindeln jeweils ein Teach-In-Überwachungsabschnitt durchgeführt wird, bei dem die Messsignale bzw. Messsignalkurven der Sensoren im Überwachungssystem abgespeichert und in Relation dazu die Schaltschwellen bzw. Schaltschwellenkurven für die maximal zulässigen Abweichungen der Sensorsignale für die künftigen Überwachungsabschnitte bis zum Ende der Lebensdauer der Werkzeug- oder Werkstuckspindeln in der Werkzeugmaschine festgelegt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale bzw. Messsignalkurven der Sensoren aus den aufeinanderfolgenden gleichen Überwachungsabschnitten zur Überprüfung von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln im Überwachungssystem abgespeichert und jederzeit ausgelesen werden können.
22. Verfahren nach Anspruch 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, das nach einer Maschinenkollision oder einem Werkzeugbruch, wie es das Überwachungssystem standardmäßig feststellen kann und an die Maschinensteuerung meldet, die Maschinensteuerung nach Bereinigung der Kollisions- oder Bruchsituation mit Beginn der regulären Bearbeitung im Automatikbetrieb zunächst einen im Hinblick auf die sonst übliche zeitliche Abfolge einen außerplanmäßigen Überwachungsabschnitt zur zielgerichteten Überprüfung der Werkzeug- oder Werkstuckspindeln ausführt und dass das Überwachungssystem die Messsignale bzw. Messsignalkurven der Sensoren in diesem Fall separat abspeichert um e- ventuelle Schäden durch die Kollision oder den Werkzeugbruch an den Werkzeug- oder Werkstuckspindeln zu dokumentieren.
23. Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere in der Massenfertigung von Werkstücken die Maschinensteuerung zur Ü- berprüfung von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln auf Schäden bzw. Verschleiß das normale NC-Programm zur Bearbeitung dieses Werkstückes durchfährt, jedoch jeweils einen spezifischen Überwachungsabschnitt zur Ü- berwachung der Werkzeug- oder Werkstuckspindeln auf Schäden bzw. Verschleiß beim jeweiligen Hochlaufen der Spindel vor dem Bearbeitungsprozess mit dem jeweiligen Werkzeug oder Werkstück auf die jeweilige Solldrehzahl zusätzlich zu den normalen Überwachungszyklen zur Überwachung von Werkzeugen, Werkstücken oder Bearbeitungsprozessen an das Überwachungssystem leitet und dabei die Messsignale in der Hochlaufphase der Spindel vorzugsweise durch Schwellen von Signalmusterkurven aus einem entsprechenden Teach-In Überwachungsabschnitt überprüft.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Überprüfung auch beim Runterlaufen der Spindel möglich ist.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Überprüfung der Werkzeug- oder Werkstuckspindeln auf Schäden bzw. Verschleiß nur durch Überprüfung der Messsignalwerte innerhalb eines kurzen Zeitfensters während des Hoch- oder Runterlaufens der Spindel erfolgt und hierfür von der Maschinensteuerung ein entsprechend kurzer Überwachungsabschnitt an die Überwachungsvorrichtung geleitet wird.
26. Verfahren zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugmaschinen- Komponenten mit einem Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung von unzulässiger Unwucht an Werkzeug- oder Werkstuckspindeln bzw. von unzulässiger Unwucht an Bohroder Fräswerkzeugen die Werkzeug- oder Werkstuckspindeln vorzugsweise am Spindelgehäuse in der Nähe der Lagerungen über Schwingungssensoren zur Erfassung von Spindel- oder Werkzeugschwingungen und/oder über Abstandssensoren zur Erfassung der Verlagerungen zwischen zwei Spindelbauteilen, bevorzugt von Rotor und Stator zueinander verfügen, ferner Sensoren zur Erzeugung eines Impulses je Spindelumdrehung besitzen, der es dem Überwachungssystem erlaubt, nur die Maximalwerte des Schwingungssignals innerhalb jeder Spindelumdrehung zu Vergleichs-zwecken mit Schwellwerten ein- zulesen oder die Schwingungs- oder Abstandssignale über ein impuls- bzw. oder die Schwingungs- oder Abstandssignale über ein impuls- bzw. drehzahlabhängiges Kerbfilter von Störschwingungen zu befreien.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung in der Zeit, in der sie den Überwachungsabschnitt zur Überprüfung von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln auf Unwucht an das Überwachungssystem vorgibt, auch die Spindeln in die zu überprüfenden Drehzahlbereiche steuert, ohne das diese dabei Werkzeuge oder Werkstücke tragen und sie das Ansteuern der Spindeln über einen NC-Unterprogrammteil ausführen kann, der zusammen mit dem Datenwort für den Überwachungsabschnitt aufgerufen wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufrufens der jeweiligen Überwachungsabschnitte für die Überprüfung von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln auf Unwucht die jeweiligen Drehzahlen stets identisch sind und die jeweiligen Überwachungszyklen für die entsprechenden Werkzeug- oder Werkstuckspindeln in regelmäßigen zeitlichen Abständen, durch die Maschinensteuerung wiederholt ausgelöst werden.
29. Verfahren nach Anspruch 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsabschnitte zur zielgerichteten Überprüfung von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln auf Unwucht von der Maschinensteuerung praktisch unbegrenzt oft innerhalb der Lebensdauer einer Werkzeugmaschine vorgegeben werden können.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand zwischen jeweils zwei gleichen Überwachungsabschnitten zur zielgerichteten Überprüfung von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln auf Unwucht von der Maschinensteuerung so vorgegeben ist, wie eine gerade noch wahrnehmbare, unwuchtbedingte Änderung an den Werkzeug- oder Werkstuckspindeln zeitlich zu erwarten währe.
31. Verfahren nach Anspruch 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass bei neuen bzw. einwandfrei gewuchteten Werkzeug- oder Werkstuckspindeln jeweils ein Teach-In-Überwachungsabschnitt durchgeführt wird, bei dem die Messsignale der Sensoren im Überwachungssystem abgespeichert und in Relation dazu die Schaltschwellen für die maximal zulässigen Abweichungen der Sensorsignale für die künftigen Überwachungsabschnitte bis zum Erreichen einer unzulässigen Unwucht der Werkzeug- oder Werkstuckspindeln festgelegt werden.
32. Verfahren nach Anspruch 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale der Sensoren aus den aufeinanderfolgenden gleichen Überwachungsabschnitten zur Überprüfung der Unwucht von Werkzeug- oder Werkstuckspindeln im Überwachungssystem abgespeichert und jederzeit ausgelesen werden können.
33. Verfahren nach Anspruch 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere in der Massenfertigung von Werkstücken die Maschinensteuerung zur Ü- berprüfung von Bohr- und Fräswerkzeugen auf unzulässige Unwucht das normale NC-Programm zur Bearbeitung dieses Werkstückes durchfährt, jedoch zusätzlich jeweils einen werkzeugspezifischen Überwachungsabschnitt zur Ü- berwachung der jeweiligen Bohr- oder Fräswerkzeug auf unzulässige Unwucht beim jeweiligen Hochlaufen der Werkzeugspindel mit dem jeweiligen Werkzeug auf die jeweilige Solldrehzahl dem Überwachungssystem zusätzlich zuleitet.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Überprüfung der Werkzeugspindeln auf unzulässige Unwucht der jeweiligen Bohr- oder Fräswerkzeuge nur durch Überprüfung der Messsignalwerte innerhalb eines kurzen Zeitfensters während des Hochlaufens der Spindel erfolgt und hierfür von der Maschinensteuerung ein entsprechend kurzer Überwachungsabschnitt an die Überwachungsvorrichtung geleitet wird und dass dieser vorzugsweise bei ca. 50% der Sollspindeldrehzahl übergeben wird um ein weiteres Hochlaufen bei unzulässiger Unwucht der Werkzeugspindeln mit dem jeweiligen Bohr- oder Fräswerkzeug durch umgehende Abschaltung der Spindel vermeiden zu können.
35. Verfahren nach Anspruch 33 und 34, dadurch gekennzeichnet, dass bei neuen oder einwandfrei gewuchteten Werkzeugspindeln und jeweiligen Pseudowerk- zeugen mit definierten noch gerade tolerierbaren Unwuchten anstelle der Originalwerkzeuge in den Werkzeugspindeln jeweils einmalig ein Teach-In- Überwachungsabschnitt für alle Werkzeugtypen durchgeführt wird, bei dem die Messsignale der Sensoren im Überwachungssystem abgespeichert und entsprechend dazu die Schaltschwellen für die maximal zulässigen Abweichungen der Sensorsignale für die künftigen Überwachungsabschnitte bis zum Erreichen einer unzulässigen Unwucht an den Bohr- und Fräswerkzeugen festgelegt werden.
36. Überwachungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung von Schäden bzw. Verschleiß an sonstigen motorbetriebenen Vorrichtungen der Maschine, wie Hydraulikaggregat, Kühlschmiermittelpumpe, Antrieb der Schutztür etc., im folgenden Aggregate genannt, diese über Strom- oder Leistungssensoren an den Antriebsmotoren bzw. für eine Überwachung von Geräuschen oder Schwingungen an den Aggregaten diese über einen oder mehrere Körperschallsensoren und/oder Schwingungssensoren verfügen.
37. Verfahren zur prozessbegleitenden Überwachung von Werkzeugmaschinen- Komponenten mit einem Überwachungssystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung in der Zeit in der sie den Überwachungsabschnitt zur Überprüfung von Aggregaten an das Überwachungssystem vorgibt, auch die entsprechenden Aggregate über die zu überprüfenden Leistungsbereiche, vorzugsweise über die gesamten Leistungsbereiche betreibt bzw. hin und her bewegt, ohne dabei einen Bearbeitungsprozess auszuführen und sie diese Bewegungen über einen NC-Unterprogrammteil ausführen kann, dass zusammen mit dem Datenwort für den Überwachungsabschnitt aufgerufen wird.
38. Verfahren nach Anspruch 36 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinensteuerung den Überwachungsabschnitt zur Überprüfung von Aggregaten dann ausführt, wenn sich kein Werkstück in der Maschine befindet, so dass ohne Kollisionsgefahr und ohne Bearbeitungsprozess die Aggregate in ihrem gesamten Leistungsbereiche betrieben bzw. hin und her bewegt werden können.
39. Verfahren nach Anspruch 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsabschnitt zur zielgerichteten Überprüfung von Aggregaten von der Maschinensteuerung praktisch unbegrenzt oft innerhalb der Lebensdauer einer Werkzeugmaschine vorgegeben werden kann. .
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand zwischen jeweils zwei gleichen Überwachungsabschnitten zur zielgerichteten Überprüfung von Aggregaten von der Maschinensteuerung so vorgegeben ist, wie eine gerade noch wahrnehmbare, verschleißbedingte Änderung an den Aggregaten zeitlich zu erwarten währe.
41. Verfahren nach Anspruch 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass bei neuen bzw. einwandfreien, unverschlissenen Aggregaten ein Teach-In- Überwachungsabschnitt durchgeführt wird, bei dem die Messsignale bzw. Messsignaikurven der Sensoren im Überwachungssystem abgespeichert und in Relation dazu die Schaltschwellen bzw. Schaltschwellenkurven für die maximal zulässigen Abweichungen der Sensorsignale für die künftigen Überwachungsabschnitte bis zum Ende der Lebensdauer der Aggregate der Werkzeugmaschine festgelegt werden.
42. Verfahren nach Anspruch 36 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale bzw. Messsignalkurven der Sensoren aus den aufeinanderfolgenden gleichen Überwachungsabschnitten zur Überprüfung der Aggregate im Überwachungssystem abgespeichert und jederzeit ausgelesen werden können.
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