DD272625A1

DD272625A1 - Verfahren zur automatischen vermessung der werkzeugkonstanten in werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DD272625A1
Application number: DD31622988A
Authority: DD
Inventors: Martin Delius; Detlef Grumpelt; Karl-Andreas Guth; Lutz Strumpf
Original assignee: Smab Forsch Entw Rat
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-10-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Vermessung der Schneidenkonstanten von Werkzeugen im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine, deren Auswertung und Weitergabe an die Maschinensteuerung. Zur Durchfuehrung des Verfahrens wird an geeigneter Stelle im Verfahrbereich des zu vermessenden Werkzeuges eine Kamera mit optoelektronischen Wandlerelementen und eine Lichtquelle angeordnet, wobei die Kamera mit einer Auswerteeinheit und diese mit der Maschinensteuerung verbunden ist. Der Messvorgang wird durch Einfahren des Werkzeuges in die Messposition eingeleitet, wobei eine Koordinate durch das Wegmesssystem der Maschine und die andere Koordinate durch die aktivierten optoelektronischen Wandlerelemente realisiert wird. Beim Durchfahren der Folge von Wandlerelementen wird durch synchronisiertes Uebernehmen der Hell-Dunkel-Uebergaenge in der Auswerteeinheit ein rechnerinternes Bild der Schneidenecke aufgebaut, die Schneidengeometrie berechnet und die ermittelten Werte fuer die Uebergabe an die Werkzeugmaschinensteuerung bereitgestellt. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist sr; allen NC-gesieuerian Werkzeugmaschinen mit Werlusugaufnahn .an einsetzbar, deren Werkzeuge über Werkzeugkonstanten achsenbezogen eingestellt werden. Besonders geeignet für solche Werkzeugmaschinen, die im flexiblen automatischen oder teilautomatischcn Feriigungsabschnriton eingesetzt sind.

Chi. rakteristik des bekannten Standes der TacKiiik

Zur Ausmessung der Konstanten von Werkzeugen ist es generell bekannt, Taster oder feste Fixpunkte im Maschineninnenraum anzuordnen und damit die Workzeugkonstantan zu bestimmen oder einzustellen. Typische Beispiele sind in DD 234313 und DD 186454 erläutert.

Dor wesentliche Nachteil dieser Meßvarianten besteht in der Möglichkeit, nur Längenkonstanten der Werkzeuge bestimmen zu können und in der Notwendigkeit manueller Tätigkeit bei der VermeanunQ bzw. auch Einstellung der Werkzeugkonstanten.

Weitere Meßvarianten sind i.i DE OS 2041385, DE OS 2432325 und DE OS 2512737 dargestellt. Grundlage dieser Erfindungen sind externe Meßstationen verschiedenster Ausführungen.

Derartige Meßverfahren sind, bedingt durch die manuelle Handhabung und den Ausbau der Werkzeuge aus der Maschine, für automatische Lösungen nicht geeignet und in Abhängigkeit vom verwendeten Werkzeugsystem, mit einem Meßfehler behaftet, der sich durch den Werkzeugausbai.: ergibt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Lösung, die ein automatisierbares Messen der Werkzeugkonstanten von im Werkzeugträger eingespannten Werkzeugen in der Werkzeugmaschine gestattet, um den manuellen Einstellauf and zu senken, die wfügbare Maschinenkapazität zu erhöhen und durch die Schaffung der Möglichkeit zu,- Nachregelung von verschleißbedingten Maßabweichungen die Qualität zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung bekannter optoelektronischer Bauelemente und einem Auswertegerät sowie Einbeziehung der Steuerung der Werkzeugmaschine ein Messen der Werkzeugkonstanten im Innenraum der Werkzeugmaschine zu ermöglichen und durch gleichzeitige Auswertung die ermittelten Werte an die Werkzeugmaschinensteuerung bereitzustellen. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, wobei zur Durchführung an geeigneter Stelle im Innenraum dor Werkzeugmaschine im Verfahrberoich des zu vermessenden Werkzeuges eine Kamera mit veränderlicher Optik und optoelektronischen Wandlerelementen und eine Lichtquelle angeordnet sind. Die Kamera ist mit einer Auswerteeinheit und diese mit der Maschinensteuerung verbunden.

Die Messung erfolgt durch Einfahren des Werkzeuges in die Meßposition durch die Maschinensteuerung, wobei beim Meßvorgang eine Koordinate durch das Wegmeßsystem der Maschine realisiert wird und die andere Koordinate in der Folge der aktivierten optoelektronischen Wandlerelemente verkörpert ist.

Beim Durchfahren der Folge von Wandlerelementen wird durch synchronisiertes Übernehmen der Hell-Dunkel-Übergänge in der Auswerteeinheit ein rechnerinternes Bild der Schneidenecke aufgebaut, aus dem dann Größen der Schneidengeometrie berechnet und für die Übergabe an die Steuerung bereitgestellt werden.

Ausfuhrungsbeispiel

nie Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbsispiel für θΐηβ numerisch gesteuerte Drohmaschine erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Seitenansicht des Arbeitsraumes einer Drehmaschine mit optoelektronischen Meßelementen Fig. 2: Vorderansicht zu Fig. 1

Fig.3: Werkzeugschneide im großen Meßbereich

Fig.4; Werkzeugschneide im kleinen Meßbereich

Die Kamera 1 mit veränderlicher Optik 2 und optoelektronischem Wandlerelement 3 und die Beleuchtungseinheit 6 sind in einer definierten Position zum Nullpunkt des Werkzeughalters 4 fest angebracht und mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden.

Der Meßvorgang erfolgt in der Weise, daß durch die Drehmaschinensteuerung das Werkzeug 5 auf eine definierte Höhe über (x-Richtung) und einer dofinhrten Länge hinter (z-Richtung) dem optoelektronischen Wandlerelement 3 in Meßposition verfahren wird. Die Optik 2 ist auf einen großen Abbildungsbereich eingestellt. Die Beleuchtungseinheit 6 wird automatisch eingeschaltet und das Werkzeug 5 mit einer definierten Geschwindigkeit (abhängig von der Integrationszeit) in x-Richtung in den Meßbereich gefahren, wobei durch die Auswerteeinheit eine Lageanalyse des Werkzeuges vorgenommen wird. Es ergibt sich ein Bild nach Fig. 3. Danach erfolgt ein definiertes Nachkorrigieren in z-Ri ' .tung. Das Werkzeug wird wieder auf die x-Ausgangsstellung zurückgefahren und der Meßbereich der Optik 2 auf e'.ien kleinen Abbildungsbereich und damit auf einen genaueren Meßbereich eingestellt. Der Wert der Ausgangsstellung in x-Richtung wird in die Auswerteeinheit übernommen. Der Meßvorgang wird wiederholt, wobei beim Eintauchen der Schneidenspitze in den Zeilenbereich der x-Wert des Wegmeßsystems in der Auswerteeinheit übernommen wird. Gleichzeitig wird die Position des ersten nicht belichteten Pixels der Zeile übernommen. Es ergibt sich ein Bild nach Fig.4. Beim weiteren Durchlauf der Schneide wird ein rechnerinternes Bild aufgebaut

Die Differenz in x-Richtung nach der Formel

x_o - x_n = W_x

ergibt die Werkzeugkonstante in x-Richtung

Nach der Formel

z_k0 + (Pixw · Maßstab) = Wz

wird die Werkzeugkonstante in z-Richtung errechnet. Aus dem rechnerinternen Bild lassen die Werte der Schneidengeometrie wie Schneidenradius, Schneidenlage usw. durch Regressionsrechnung bestimmen. Alle Werkzeugkonstanten werden an die Steuerung übergeben.

Claims

Verfahren zur automatischen Vermessung der Werkzei.gkonstanten in Werkzeugmaschinen, wobei an geeigneter Stelle im Verfahrbereich des zu vermessenden Werkzeuges im Innenraum der Werkzeugmaschine eine Kamera mit veränderlicher Optik und optoelektronischen Wandlerelementen sowie eine Lichtquelle angeordnet sind und die Kamera mit einer Auswerteeinheit und diese mit der Werkzeugmaschinensteuerung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Maschinensteuerung das Werkzeug zwischen Kamera und Lichtquelle in x-Richtung in den Meßbereich gefahren und mittels der optoelektronischen Wandlerelemente die Werkzeugschneidenecke als rechnerinternes Bild im Auswertegerät abgebildet wird, wobei eine Koordinate aus der Wandleranordnung und die andere Koordinate aus dem Wegmeßsystem der Maschinen gewonnen wird, daß nach einer ersten Auswertung durch Änderung der Brennweite der Kameroptik und des Objektabstandes sowie einom definierten Nachkorrigieren des Werkzeuges in z-Richtung eine zweite Messung mit erhöhter Genauigkeit erfolgt und im Auswertegerät die Werte der Werkzeugkonstanten berechnet und für die Übergabe an dio Werkzeugmaschinensteuerung bereitstehen.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen