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DE102013217911A1 - Tool head and machining center - Google Patents

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DE102013217911A1
DE102013217911A1 DE201310217911 DE102013217911A DE102013217911A1 DE 102013217911 A1 DE102013217911 A1 DE 102013217911A1 DE 201310217911 DE201310217911 DE 201310217911 DE 102013217911 A DE102013217911 A DE 102013217911A DE 102013217911 A1 DE102013217911 A1 DE 102013217911A1
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Germany
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tool head
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operating data
acquisition device
data acquisition
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DE201310217911
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German (de)
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Torsten Koffler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komet Group GmbH
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Komet Group GmbH
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0995Tool life management
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B29/00Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/03Boring heads
    • B23B29/034Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings
    • B23B29/03432Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing
    • B23B29/03446Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing by means of inclined planes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf für eine Werkzeugmaschine mit einem um eine Werkzeugkopfachse (14) drehbaren Grundkörper (16), einem daran quer zur Werkzeugkopfachse (14) bewegbaren Schieber (18) zur Aufnahme eines Schneidwerkzeugs (20), einem Verstellmechanismus (22) zur Übertragung einer maschinenseitig eingekoppelten Antriebsbewegung in eine Stellbewegung des Schiebers (18) und einer in dem Werkzeugkopf angeordneten Einrichtung (24) zur Erfassung von Betriebsdaten des Werkzeugkopfs, welche eine zur kontinuierlichen Wegmessung der Stellbewegung eingerichtete Wegmesseinheit (32) und eine die Wegmessungen fortlaufend als integrale Wegmessgröße summierende elektronische Prozessoreinheit (34) aufweist.The invention relates to a tool head for a machine tool with a basic body (16) rotatable about a tool head axis (14), a slide (18) movable transversely to the tool head axis (14) for receiving a cutting tool (20), an adjusting mechanism (22) for transmission a machine-coupled drive movement into an adjusting movement of the slide (18) and arranged in the tool head means (24) for detecting operating data of the tool head, which furnished a continuous path measurement of the positioning movement Wegmesseinheit (32) and the path measurements continuously as an integral Wegmessgröße summing electronic processor unit (34).

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf für eine Werkzeugmaschine mit einem um eine Werkzeugkopfachse drehbaren, an einer Maschinenspindel fixierbaren Grundkörper, einem an dem Grundkörper quer zur Werkzeugkopfachse bewegbaren Schieber zur Aufnahme eines Schneidwerkzeugs, einem Verstellmechanismus zur Übertragung einer maschinenseitig eingekoppelten Antriebsbewegung in eine Stellbewegung des Schiebers und einer in dem Werkzeugkopf angeordneten Einrichtung zur Erfassung von Betriebsdaten des Werkzeugkopfs. Die Erfindung betrifft weiter ein Bearbeitungszentrum für den Einsatz eines solchen Werkzeugkopfs.The invention relates to a tool head for a machine tool with a rotatable about a Werkzeugkopfachse, fixable on a machine spindle body, a movable transversely to the main body transverse to Werkzeugkopfachse slide for receiving a cutting tool, an adjusting mechanism for transmitting a machine-coupled drive movement in an actuating movement of the slider and a arranged in the tool head device for detecting operating data of the tool head. The invention further relates to a machining center for the use of such a tool head.

Auswechselbaren Werkzeugköpfen zugeordnete Betriebsdaten wie beispielsweise Wartungsintervalle sind nicht ohne weiteres von einer auf die andere Werkzeugmaschine übertragbar. Wartungsintervalle sind zwar in der NC-Steuerung vorgesehen, werden aber oft vom Personal beim Werkzeugwechsel vergessen zurückzusetzen oder zu übertragen. Im Wartungsfall wird der Werkzeugkopf an den Hersteller gesandt, in der Regel ohne jedoch die NC erfassten Intervalle begleitend zu kommunizieren. Einige Werkzeugköpfe setzen daher mechanische Einwechselzähler als Betriebsdatenerfassungseinrichtung ein. Diese erfassen aber nur die Anzahl der Einwechslungen und lassen nur indirekt Rückschlüsse über die tatsächliche Nutzung des Werkzeugkopfs zu.Replaceable tool heads associated operating data such as maintenance intervals are not readily transferable from one to the other machine tool. Although maintenance intervals are provided in the NC control, they are often forgotten by the personnel when changing tools or to transfer. In the case of maintenance, the tool head is sent to the manufacturer, usually without accompanying the NC recorded intervals. Some tool heads therefore use mechanical insertion counters as operating data acquisition device. However, these only record the number of substitutions and allow only indirect conclusions about the actual use of the tool head.

An sich bekannt sind mechatronische Systeme beispielsweise in Form von Planschieberwerkzeugen, bei denen der Schieber mit einem internen Elektromotor angetrieben wird. Solche elektronische Lösungen erfordern allerdings eine externe Energieversorgung, die aufwändig induktiv angekoppelt werden muss. Weitere Nachteile einer externen Energieversorgung sind die zusätzliche Störkontur und der Verschleiß von Komponenten in rauer Arbeitsumgebung.Mechatronic systems are known per se, for example in the form of slide valves, in which the slide is driven by an internal electric motor. However, such electronic solutions require an external power supply, which must be coupled consuming inductively. Other disadvantages of an external power supply are the additional interference contour and the wear of components in harsh working environment.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Werkzeugköpfe weiter zu verbessern und eine zuverlässige und flexible Parametererfassung ohne Nutzereingriff insbesondere im Hinblick auf eine Zustandsüberwachung zu ermöglichen.Proceeding from this, the object of the invention is to further improve the tool heads known in the prior art and to enable reliable and flexible parameter acquisition without user intervention, in particular with regard to condition monitoring.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.To solve this problem, the combination of features specified in the independent claims is proposed. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, zumindest Verschleißparameter für den Betrieb der inneren Mechanik im Werkzeugkopf autonom, d. h. ohne elektrische Verbindung zur Werkzeugmaschine zu erfassen. Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung eine zur kontinuierlichen Wegmessung der Stellbewegung eingerichtete Wegmesseinheit und eine die Wegmessungen fortlaufend als integrale Wegmessgröße summierende elektronische Prozessoreinheit aufweist. Damit lassen sich Stellbewegungen in einer integralen Messgröße erfassen, um das Verschleißverhalten lokal zu überwachen. Damit verbunden können folgende Vorteile erzielt werden:

  • – Wartungsintervalle werden präziser eingehalten,
  • – Einsparung bei den Reparaturkosten,
  • – Historie über den nutzerseitigen Umgang mit dem Werkzeug, insbesondere auch Erkennung von unsachgemäßer Verwendung,
  • – Aufschluss über Einsatz und Haltbarkeit für den Hersteller,
  • – Manuelles Rücksetzen von Intervallen an der Werkzeugmaschine entfällt,
  • – Wartungsintervall ggf. direkt am Werkzeug ablesbar,
  • – Keine Energie- und Datenübertragung benötigt.
The invention is based on the idea, at least wear parameters for the operation of the internal mechanics in the tool head autonomously, ie to record without electrical connection to the machine tool. Accordingly, it is proposed according to the invention that the operating data acquisition device has a path measuring unit which is set up for the continuous path measurement of the adjusting movement and an electronic processor unit which summits the path measurements continuously as an integral path measuring variable. Adjusting movements can thus be recorded in an integral measurand in order to monitor the wear behavior locally. Connected with this, the following advantages can be achieved:
  • - maintenance intervals are kept more precisely,
  • - saving on repair costs,
  • - History of user-side handling of the tool, in particular detection of improper use,
  • - information about use and durability for the manufacturer,
  • - manual resetting of intervals on the machine tool is omitted,
  • - if necessary, the maintenance interval can be read directly on the tool,
  • - No energy and data transmission needed.

Um die erfassten Daten direkt am Werkzeugkopf ablesen zu können, sieht eine vorteilhafte Ausführung vor, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung eine Anzeigeeinheit zur vorzugsweise grafischen Ausgabe mindestens der Wegmessgröße aufweist.In order to be able to read the recorded data directly at the tool head, an advantageous embodiment provides that the operating data acquisition device has a display unit for preferably graphical output of at least the distance measurement variable.

Zur Sicherstellung einer autonomen Nutzung ist es weiter von Vorteil, wenn die Betriebsdatenerfassungseinrichtung einen nichtflüchtigen Datenspeicher insbesondere für die Wegmessgröße aufweist.To ensure autonomous use, it is also advantageous if the operating data acquisition device has a nonvolatile data memory, in particular for the distance measurement variable.

Eine weitere Verbesserung im Hinblick auf die Zustandsüberwachung sieht vor, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung einen zur kontinuierlichen Zeiterfassung der Stellbewegung und gegebenenfalls der Stillstandzeit betriebsfähigen Zeitmesser aufweist.A further improvement in terms of condition monitoring provides that the operating data acquisition device has a timer which is capable of continuous detection of the setting movement and possibly of the standstill time.

Um einen maschinenunabhängigen Messbetrieb sicherzustellen, ist es vorteilhaft, wenn die Betriebsdatenerfassungseinrichtung eine in dem Grundkörper angeordnete autonome Stromversorgung, insbesondere eine Batterie aufweist.In order to ensure a machine-independent measuring operation, it is advantageous if the operating data acquisition device has an autonomous power supply arranged in the main body, in particular a battery.

Vorteilhafterweise besitzt die Anzeigeeinheit ein Anzeigefeld zur vorzugsweise symbolischen Darstellung des Zustands der Stromversorgung. Damit kann auch ein eventuell erforderlicher Batteriewechsel rechtzeitig vorgenommen werden.Advantageously, the display unit has a display panel for preferably symbolic representation of the state of the power supply. This can also be made any necessary battery replacement in a timely manner.

Für eine genaue Messwerterfassung ist es vorteilhaft, wenn die Wegmesseinheit einen mit dem Verstellmechanismus gekoppelten Magnetsensor umfasst. Alternativ ist auch der Einsatz eines Beschleunigungssensors denkbar.For an accurate measured value detection, it is advantageous if the displacement measuring unit coupled to the adjusting mechanism Magnetic sensor includes. Alternatively, the use of an acceleration sensor is conceivable.

Für einen autonomen Dauerbetrieb ist es günstig, wenn die Wegmesseinheit einen Sensor zur Wegmessung mit einer Stromaufnahme von weniger als 10 μA umfasst. Eine weitere Verbesserung in dieser Richtung ergibt sich dadurch, dass die Prozessoreinheit durch einen Mikrocontroller mit einer Leistungsaufnahme im μW-Bereich gebildet ist, und dass die Anzeigeeinheit ein dauerhaft anzeigendes Grafikdisplay, insbesondere ein bistabiles E-Paper-Display oder ein Memory-LCD umfasst.For autonomous continuous operation, it is favorable if the displacement measuring unit comprises a sensor for measuring distance with a current consumption of less than 10 μA. A further improvement in this direction results from the fact that the processor unit is formed by a microcontroller with a power consumption in the μW range, and that the display unit comprises a permanently displaying graphic display, in particular a bistable e-paper display or a memory LCD.

Um eine erweiterte Nutzungsmöglichkeit für die erfassten Daten zu schaffen, ist es vorteilhaft, wenn die Betriebsdatenerfassungseinrichtung eine Schnittstelle zur Datenübertragung, insbesondere eine USB- oder Bluetooth-Schnittstelle aufweist.In order to create an extended utilization possibility for the acquired data, it is advantageous if the operating data acquisition device has an interface for data transmission, in particular a USB or Bluetooth interface.

Vorteilhafterweise besitzt die Betriebsdatenerfassungseinrichtung einen zur Erfassung von Temperatur, Luftfeuchte, Drehzahl oder anderer Einflussgrößen auf den Betrieb des Werkzeugkopfs ausgebildeten Messfühler.Advantageously, the operating data acquisition device has a measuring sensor designed to detect temperature, air humidity, rotational speed or other influencing variables on the operation of the tool head.

Dadurch ist es auch möglich, ein Überschreiten von zulässigen Betriebsdaten wie z. B. maximale Drehzahl, die zur Reduzierung der Lebensdauer oder Beschädigungen der Werkzeugen und damit vermeintlichen Garantiefällen werden können, im Nachhinein zu überprüfen.As a result, it is also possible to exceed the permissible operating data such. B. maximum speed, which can be used to reduce the life or damage to the tools and thus alleged warranty cases, to check afterwards.

Weitere Gebrauchsvorteile ergeben sich dadurch, dass die Prozessoreinheit zur Ausgabe von Betriebsmeldungen, insbesondere von Wartungsintervallen nach Maßgabe von gemessenen Betriebseinflussgrößen eingerichtet ist.Further advantages in use result from the fact that the processor unit is set up for outputting operating messages, in particular maintenance intervals, in accordance with measured operational influencing variables.

Um einen autonomen Dauerbetrieb zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, wenn in dem Grundkörper eine Vorrichtung zur Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie zur Energieversorgung der Betriebsdatenerfassungseinrichtung angeordnet ist.In order to enable an autonomous continuous operation, it is expedient if a device for converting kinetic energy into electrical energy for supplying energy to the operating data acquisition device is arranged in the base body.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Bearbeitungszentrum mit einer rotierend antreibbaren Maschinenspindel und einem automatisch einwechselbaren Werkzeugkopf mit einer erfindungsgemäßen Betriebsdatenerfassungseinrichtung.The invention also relates to a machining center with a rotating machine spindle and an automatically exchangeable tool head with an operating data acquisition device according to the invention.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown schematically in the drawing. Show it:

1 einen Werkzeugkopf mit einer integrierten Betriebsdatenerfassungseinrichtung in Seitenansicht; 1 a tool head with an integrated operation data acquisition device in side view;

2 den Werkzeugkopf im Axialschnitt; 2 the tool head in axial section;

3 ein Blockschaltbild der Betriebsdatenerfassungseinrichtung. 3 a block diagram of the operation data acquisition device.

Der in 1 und 2 gezeigte Werkzeugkopf 10 lässt sich über eine Hohlschaftkegel-Schnittstelle 12 an einer rotierend angetriebenen Maschinenspindel eines nicht gezeigten Bearbeitungszentrums, beispielsweise einer NC-Maschine zur spanenden Bearbeitung von Bauteilen automatisiert einwechseln und autonom hinsichtlich bestimmter Betriebsparameter überwachen. Hierfür weist der Werkzeugkopf 10 einen um eine Werkzeugkopfachse 14 drehbaren Grundkörper 16, einen quer zur Werkzeugkopfachse 14 bewegbaren Schieber 18 zur Aufnahme mindestens eines Schneidwerkzeugs 20, einen Verstellmechanismus 22 zur Übertragung einer maschinenseitig eingekoppelten Antriebsbewegung in eine Stellbewegung des Schiebers 18 und eine werkzeugkopfseitig integrierte Einrichtung 24 zur Erfassung von Betriebsdaten des Werkzeugkopfs 10.The in 1 and 2 shown tool head 10 can be via a hollow shaft cone interface 12 on a rotationally driven machine spindle of a machining center, not shown, for example, an NC machine for machining of components automatically change and monitor autonomously with respect to certain operating parameters. For this purpose, the tool head 10 one around a tool head axis 14 rotatable body 16 , one transverse to the tool head axis 14 movable slide 18 for receiving at least one cutting tool 20 , an adjustment mechanism 22 for transmitting a machine-side coupled drive movement in an actuating movement of the slider 18 and a tool head integrated device 24 for recording operating data of the tool head 10 ,

Wie am besten aus 2 ersichtlich, kann über den Verstellmechanismus 22 der Arbeits- bzw. Bohrdurchmesser auch während der Rotationsbewegung des Werkzeugkopfs 10 verstellt werden. Zu diesem Zweck umfasst der Verstellmechanismus 22 eine in der Werkzeugkopfachse 14 linear bewegliche Zug-Druck-Stange 26 und eine Zahnplatte 28 mit schräger Verzahnung, die eine axiale Stangenbewegung in eine radiale Schieberstellbewegung umwandelt. Die Verstellung wird über eine mechanische Antriebskopplung 30 maschinenseitig gesteuert.How best 2 can be seen, about the adjustment mechanism 22 the working or drilling diameter also during the rotational movement of the tool head 10 be adjusted. For this purpose, the adjusting mechanism comprises 22 one in the tool head axis 14 linearly movable pull-push rod 26 and a tooth plate 28 with oblique toothing, which converts an axial rod movement into a radial slide actuator movement. The adjustment is made by a mechanical drive coupling 30 controlled by the machine.

Für die Zustandsbeurteilung des Werkzeugkopfs 10 ist die zurückgelegte Wegstrecke des Verstellmechanismus 22 und des Schneidwerkzeugs 20 von besonderer Bedeutung. Um die verschleißbehaftete Stellbewegung durch eine durch eine integrale Wegmessgröße zu erfassen, besitzt die Betriebsdatenerfassungseinrichtung 24 eine Wegmesseinheit 32 (2) und eine elektronische Prozessoreinheit 34 (1).For the condition assessment of the tool head 10 is the distance traveled by the adjustment mechanism 22 and the cutting tool 20 really important. In order to detect the wear-prone adjusting movement by an integral path measured variable, the operating data acquisition device has 24 a displacement measuring unit 32 ( 2 ) and an electronic processor unit 34 ( 1 ).

Die Wegmesseinheit 32 weist einen Magnetsensor 36 auf, der die eingekoppelte Axialbewegung an der Antriebskopplung 30 über eine Polwechselzählung kontinuierlich erfasst. Hierfür kann ein sogenannter „Low-Energy-Sensor” mit einer Leistungsaufnahme von wenigen Mikrowatt eingesetzt werden.The path measuring unit 32 has a magnetic sensor 36 on, the coupled axial movement of the drive coupling 30 continuously recorded via a pole change count. For this purpose, a so-called "low-energy sensor" with a power consumption of a few microwatts can be used.

Die an dem Grundkörper 16 angeordnete elektronische Prozessoreinheit 34 kann ebenfalls mit einer besonders geringen Leistungsaufnahme im Mikrowattbereich durch einen Mikrocontroller mit geeigneter Prozessorarchitektur für einen maschinenunabhängigen Dauereinsatz bereitgestellt werden. Über die Kenntnis der Übersetzung der Zahnplatte 28 lässt sich im Mikrocontroller auch die zurückgelegte radiale Wegstrecke des Schiebers 18 aufsummieren.The on the main body 16 arranged electronic processor unit 34 can also be provided with a particularly low power consumption in the microwatt range by a microcontroller with suitable processor architecture for a machine-independent continuous use. About the knowledge of the translation of the tooth plate 28 can be in the microcontroller and the traveled radial distance of the slide 18 add up.

Wie in 1 dargestellt, weist die Betriebsdatenerfassungseinrichtung 24 eine in den Grundkörper 16 eingebaute Anzeigeeinheit 38 in Form eines sogenannten E-Paper-Displays zur grafischen Ausgabe von Betriebsdaten auf. Die per se bekannte bistabile Grafikanzeige erfordert eine Stromaufnahme nur beim Wechseln des Bildinhalts, der ansonsten über mehrere 100 Tage erhalten bleibt. Solche Displays zeichnen sich auch durch gute Ablesbarkeit und hohe mechanische Belastbarkeit aus.As in 1 shown, the operation data acquisition device 24 one in the main body 16 built-in display unit 38 in the form of a so-called e-paper display for the graphic output of operating data. The per se known bistable graphic display requires a power consumption only when changing the image content, which otherwise remains over several 100 days. Such displays are also characterized by good readability and high mechanical strength.

Um die Erfassung von Betriebsdaten autonom (also ohne Energieübertragung von der Werkzeugmaschine) und über einen größeren Zeitraum zu gewährleisten, ist eine Batterieversorgung 40 in dem Grundkörper 16 vorgesehen. Ggf. kann auch eine nicht gezeigte Vorrichtung zur Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie zur Energieversorgung der Betriebsdatenerfassungseinrichtung 24 eingesetzt werden. Hierbei werden Geschwindigkeitsänderungen ausgenutzt, um durch einen geeigneten Generator elektrische Energie beispielsweise induktiv zu erzeugen.To ensure the acquisition of operating data autonomously (ie without energy transfer from the machine tool) and over a longer period, is a battery supply 40 in the main body 16 intended. Possibly. may also be a device not shown for converting kinetic energy into electrical energy for powering the operation data acquisition device 24 be used. In this case, speed changes are utilized in order to generate electrical energy, for example inductively, by means of a suitable generator.

Wie aus 1 weiter ersichtlich, weist die Anzeigeeinheit 38 ein Anzeigefeld 42 zur symbolischen Darstellung des Ladezustands der Batterieversorgung 40 auf. Weiterhin werden insgesamt zurückgelegte Schieberwegstrecke und die Betriebsstunden für den Benutzer angezeigt. Beim Erreichen eines festgelegten Intervalls wird in der Anzeige „Service” eingeblendet. Die erfassten Betriebsdaten können anschließend beim Service ausgelesen und für das nächste Intervall zurückgesetzt werden.How out 1 further seen, the display unit 38 a display field 42 for the symbolic representation of the state of charge of the battery supply 40 on. Furthermore, the total covered slide distance and the operating hours for the user are displayed. When a specified interval is reached, "Service" appears in the display. The recorded operating data can then be read out at the service and reset for the next interval.

3 zeigt ein Schema der in dem Werkzeugkopf 10 bzw. dessen mechanischen Teilen integrierten Betriebsdatenerfassungseinrichtung 24. Der Magnetsensor 36 wirkt mit einem mehrpoligen Magnetmessstreifen zusammen, um eine Stellbewegung zu erfassen. Die Messsignale werden über einen A/D-Wandler 44 in den Mikrocontroller eingespeist. Weitere Messfühler 46 können zusätzliche Einflussgrößen wie Temperatur, Luftfeuchte, Drehzahl etc. erfassen. Der Mikrocontroller 34 weist einen Zeitgeber 48 insbesondere für die Bestimmung der Betriebsstunden und der Standby-Zeiten auf. Die ermittelten Daten können in einem nichtflüchtigen Datenspeicher 50 hinterlegt und auf der Anzeigeeinheit 38 angezeigt werden. Daneben sind Schnittstellen 52 für einen Datenaustausch mit externen Einheiten vorgesehen. Über die Batterie 40 und einen Spannungswandler 54 wird eine hinreichend lange Laufzeit beispielsweise von 2 Jahren oder länger erreicht. Bei einem erforderlichen Batteriewechsel kann ggf. ein Überbrückungskondensator 56 eingesetzt werden. 3 shows a schematic of the in the tool head 10 or its mechanical parts integrated operating data acquisition device 24 , The magnetic sensor 36 interacts with a multi-pole magnetic measuring strip to detect an adjusting movement. The measuring signals are transmitted via an A / D converter 44 fed into the microcontroller. Other sensors 46 can detect additional factors such as temperature, humidity, speed, etc. The microcontroller 34 has a timer 48 especially for the determination of the operating hours and the standby times. The data obtained can be stored in a non-volatile memory 50 deposited and on the display unit 38 are displayed. There are also interfaces 52 intended for data exchange with external units. About the battery 40 and a voltage converter 54 For example, a sufficiently long duration of 2 years or longer is achieved. If a battery change is required, a bypass capacitor may be required 56 be used.

Mit der im Werkzeugkopf 10 integrierten Betriebsdatenerfassungseinrichtung 24 können somit Daten wie zurückgelegte Wegstrecke des Schiebers 18 bzw. Schneidwerkzeugs 20 direkt und ohne Eingriff des Benutzers oder der Maschine automatisch erfasst werden. Somit können auch Wartungsintervalle im Voraus eingeplant werden. Unvorhergesehene Wartung oder Totalausfall mitten in einer Produktions-Hochphase können im Vorfeld abgewendet werden. Auch für den Vertrieb ergeben sich neue Möglichkeiten, Service und Wartungsverträge anzubieten. Durch die Erfassung sind Rückschlüsse auf eine eventuell unsachgemäße Verwendung bei Garantiefällen besser als bisher möglich. Erkenntnisse über den Gebrauch im realen Einsatz und den Verschleiß können in Produkt-Design und Verbesserung einfließen.With the tool head 10 integrated operation data acquisition device 24 Thus, data such as distance traveled by the slider 18 or cutting tool 20 be detected directly and without intervention of the user or the machine. Thus, maintenance intervals can be scheduled in advance. Unforeseen maintenance or total failure in the midst of a production boom can be averted in advance. There are also new opportunities for sales to offer service and maintenance contracts. Due to the registration, conclusions about a possible improper use in warranty cases are better than previously possible. Insights into real-world use and wear can be incorporated into product design and improvement.

Claims (15)

Werkzeugkopf für eine Werkzeugmaschine mit einem um eine Werkzeugkopfachse (14) drehbaren, an einer Maschinenspindel fixierbaren Grundkörper (16), einem an dem Grundkörper (16) quer zur Werkzeugkopfachse (14) bewegbaren Schieber (18) zur Aufnahme eines Schneidwerkzeugs (20), einem Verstellmechanismus (22) zur Übertragung einer maschinenseitig eingekoppelten Antriebsbewegung in eine Stellbewegung des Schiebers (18) und einer in dem Werkzeugkopf angeordneten Einrichtung (24) zur Erfassung von Betriebsdaten des Werkzeugkopfs, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung (24) eine zur kontinuierlichen Wegmessung der Stellbewegung eingerichtete Wegmesseinheit (32) und eine die Wegmessungen fortlaufend als integrale Wegmessgröße summierende elektronische Prozessoreinheit (34) aufweist.Tool head for a machine tool with one around a tool head axis ( 14 ) rotatable, fixable on a machine spindle body ( 16 ), one on the main body ( 16 ) transversely to the tool head axis ( 14 ) movable slider ( 18 ) for receiving a cutting tool ( 20 ), an adjusting mechanism ( 22 ) for transmitting a machine-coupled drive movement in an actuating movement of the slide ( 18 ) and a device arranged in the tool head ( 24 ) for detecting operating data of the tool head, characterized in that the operating data acquisition device ( 24 ) a distance measuring unit (FIG. 32 ) and an electronic processor unit continuously summing the displacement measurements as an integral displacement measurement variable ( 34 ) having. Werkzeugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung (24) eine Anzeigeeinheit zur vorzugsweise grafischen Ausgabe mindestens der Wegmessgröße aufweist.Tool head according to claim 1, characterized in that the operating data acquisition device ( 24 ) has a display unit for preferably graphical output of at least the Wegmessgröße. Werkzeugkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung (24) einen nichtflüchtigen Datenspeicher insbesondere für die Wegmessgröße aufweist.Tool head according to claim 1 or 2, characterized in that the operating data acquisition device ( 24 ) has a nonvolatile data memory, in particular for the Wegmessgröße. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung (24) einen zur kontinuierlichen Zeiterfassung der Stellbewegung und gegebenenfalls der Stillstandzeit betriebsfähigen Zeitmesser aufweist.Tool head according to one of claims 1 to 3, characterized in that the operating data acquisition device ( 24 ) has a timepiece operable for continuous time detection of the adjusting movement and optionally the downtime. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung (24) eine in dem Grundkörper (16) angeordnete autonome Stromversorgung, insbesondere eine Batterie aufweist.Tool head according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Operating data acquisition device ( 24 ) one in the main body ( 16 ) arranged autonomous power supply, in particular a battery. Werkzeugkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit ein Anzeigefeld zur vorzugsweise symbolischen Darstellung des Zustands der Stromversorgung aufweist.Tool head according to claim 5, characterized in that the display unit has a display panel for preferably symbolic representation of the state of the power supply. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinheit (32) einen mit dem Verstellmechanismus (22) gekoppelten Magnetsensor oder Beschleunigungssensor umfasst.Tool head according to one of claims 1 to 6, characterized in that the path measuring unit ( 32 ) one with the adjustment mechanism ( 22 ) coupled magnetic sensor or acceleration sensor. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinheit (32) einen Sensor zur Wegmessung mit einer Stromaufnahme von weniger als 10 μA umfasst.Tool head according to one of claims 1 to 7, characterized in that the path measuring unit ( 32 ) comprises a sensor for path measurement with a current consumption of less than 10 μA. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (34) durch einen Mikrocontroller mit einer Leistungsaufnahme im μW-Bereich gebildet ist.Tool head according to one of claims 1 to 8, characterized in that the processor unit ( 34 ) is formed by a microcontroller with a power consumption in the μW range. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit ein dauerhaft anzeigendes Grafikdisplay, insbesondere ein bistabiles E-Paper-Display oder ein Memory-LCD umfasst.Tool head according to one of claims 2 to 9, characterized in that the display unit comprises a permanently displaying graphic display, in particular a bistable e-paper display or a memory LCD. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung (24) eine Schnittstelle zur Datenübertragung, insbesondere eine USB- oder Bluetooth-Schnittstelle aufweist.Tool head according to one of claims 1 to 10, characterized in that the operating data acquisition device ( 24 ) has an interface for data transmission, in particular a USB or Bluetooth interface. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdatenerfassungseinrichtung (24) einen zur Erfassung von Temperatur, Luftfeuchte, Drehzahl oder anderer Einflussgrößen auf den Betrieb des Werkzeugkopfs ausgebildeten Messfühler aufweist.Tool head according to one of claims 1 to 11, characterized in that the operating data acquisition device ( 24 ) has a for detecting temperature, humidity, speed or other factors influencing the operation of the tool head sensor. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (34) zur Ausgabe von Betriebsmeldungen, insbesondere von Wartungsintervallen nach Maßgabe von gemessenen Betriebseinflussgrößen eingerichtet ist.Tool head according to one of claims 1 to 12, characterized in that the processor unit ( 34 ) is set up to output operating messages, in particular maintenance intervals, in accordance with measured operational variables. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (16) eine Vorrichtung zur Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie zur Energieversorgung der Betriebsdatenerfassungseinrichtung (24) angeordnet ist.Tool head according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the base body ( 16 ) a device for converting kinetic energy into electrical energy for supplying energy to the operating data acquisition device ( 24 ) is arranged. Bearbeitungszentrum mit einer rotierend antreibbaren Maschinenspindel und einem automatisch einwechselbaren Werkzeugkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Machining center with a rotationally driven machine spindle and an automatically exchangeable tool head according to one of the preceding claims.
DE201310217911 2013-09-09 2013-09-09 Tool head and machining center Withdrawn DE102013217911A1 (en)

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