DE10124275A1 - Verfahren und Messeinrichtung zum Vermessen von Werkzeugen - Google Patents

Abstract

Die Vermessung eines Werkzeuges erfolgt mit Hilfe einer Messeinrichtung, die eine Auswerte- und Bedieneinheit hat und der mehrere Adapter (3) zur lagedefinierten Anordnung von Werkzeugen an der Messeinrichtung zugeordnet sind. Ein Adapter hat ein Basismodul (30), das in eine Adapteraufnahme (5) der Messeinrichtung passt, sowie mindestens ein zum Basismodul passendes Einsatzmodul (31), an dem eine genormte Werkzeugaufnahme (32), beispielsweise eine Steilkegelaufnahme, zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkzeuges ausgebildet ist. Jedes Einsatzmodul hat einen Datenträger (26), in welchem Modulinformationen aufgezeichnet ist, insbesondere Hilfskoordinaten, die den räumlichen Versatz (DELTAx, DELTAy) zwischen einem am Einsatzmodul vorgesehenen Hilfsnullpunkt (38) und einem logischen Nullpunkt (36) des Adapters angeben. Diese Information wird vor der Vermessung automatisch mit Hilfe eines Lesegerätes (25) zur Messeinrichtung übertragen. Dadurch werden Falscheingaben und damit verbundene Messfehler zuverlässig vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Werkzeuges mit Hilfe einer Messeinrichtung sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Messeinrichtung.

Vorrichtungen und Verfahren zum Vermessen von Werkzeugen mit Hilfe geeigneter Messeinrichtungen sind bekannt. Die Messeinrichtungen sind in der Regel Bestandteil eines gesonderten Mess- und Einstellgerätes. Eine Messeinrichtung umfasst üblicherweise einen Grundkörper mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkzeuges und einen am Grundkörper angebrachten Koordinatenschlitten, der das auf das Werkzeug auszurichtende Vermessungssystem trägt. Als optische Vermessungssysteme wurden herkömmlich Projektionsoptiken verwendet, in jüngster Zeit werden zunehmend Kamerasysteme mit angeschlossener Bildverarbeitung eingesetzt.

Um mit einer derartigen Messeinrichtung in kurzer Zeit viele gegebenen­ falls unterschiedlich geartete Werkzeuge beziehungsweise Werkzeugtypen vermessen und/oder einstellen zu können, sind bei gattungsgemäßen Messeinrichtungen einer Messeinrichtung mehrere Adapter zur lagedefi­ nierten Anordnung von Werkzeugen an der Messeinrichtung zugeordnet. Ein Adapter umfasst ein Grundmodul, das normalerweise fest mit einem Grundkörper der Messeinrichtung verbunden ist, sowie ein oder mehrere dem Grundmodul zugeordnete Einsatzmodule. Ein Einsatzmodul hat eine zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkzeuges vorgesehene Werk­ zeugaufnahme, beispielsweise eine Hohlschaftkegel(HSK)- oder eine Steilkegel(SK)-Werkzeugaufnahme. Durch Verwendung derartiger, modu­ lar aufgebauter Adapter ist eine hochflexible Werkzeugvermessung und/oder -einstellung möglich, da die Messeinrichtung durch Auswechs­ lung von Einsatzmodulen schnell und einfach an die Art des zu vermessenden Werkzeuges angepasst werden kann.

Bei Verwendung derartiger Adapter muss die Messeinrichtung vor Beginn des eigentlichen Messvorgangs kalibriert bzw. referenziert werden, um eine eindeutige Beziehung zwischen dem Messkoordinatensystem der Messeinrichtung und dem werkzeugseitigen Werkzeugkoordinatensystem herzustellen. Das Messkoordinatensystem beschreibt das Koordinaten­ system des Koordinatenschlittens. Das Werkzeugkoordinatensystem be­ zieht sich auf einen logischen Nullpunkt eines Einsatzmoduls. Seine Posi­ tion hängt von der Art der genormten Werkzeugaufnahme im Einsatzmodul ab. Auf diesen logischen Nullpunkt sollen bei der Messung die Werkzeug­ parameter (z. B. Werkzeuglänge oder Werkzeugradius) bezogen werden. Da der logische Nullpunkt des Werkzeugkoordinatensystems für eine Mes­ sung nicht zugänglich ist, wird an jedem Einsatzmodul ein Hilfsnullpunkt angebracht, der auch als Eichkante bezeichnet wird und beispielsweise im oberen Randbereich des Einsatzmoduls angebracht sein kann. Der Hilfs­ nullpunkt hat gegenüber dem logischen Nullpunkt einen definierten Versatz (Offset) in radialer Richtung und in Längsrichtung, der durch Hilfskoordi­ naten, d. h. Differenzwerte zwischen logischem Nullpunkt und Hilfsnullpunkt in radialer und in Längsrichtung, beschreibbar ist. Diese Differenzwerte werden durch Vermessen des Einsatzmoduls bestimmt und herkömmlich­ erweise am Einsatzmodul durch Einprägen, Einätzen oder dergleichen aufgezeichnet. Diese Vermessung des Einsatzmoduls und die Aufzeich­ nung der Hilfskoordinaten wird üblicherweise beim Hersteller des Einsatz­ moduls einmal vorgenommen, so dass der Anwender die z. B. eingepräg­ ten Hilfskoordinaten später für die Messung verwenden kann.

Bei der Werkzeugvermessung mit Hilfe derartiger Adapter wird dann her­ kömmlich wie folgt verfahren. Soll beispielsweise ein Werkzeug mit Hohl­ schaftkegel vermessen werden, so wird zunächst ein Einsatzmodul mit ei­ ner HSK-Werkzeugaufnahme in ein Grundmodul zur Bildung eines Adap­ ters mit HSK-Werkzeugaufnahme eingesetzt. Das Werkzeug wird vorher oder nachher in die Werkzeugaufnahme eingesteckt. Der Bediener liest die Hilfskoordinaten, die das gewählte Einsatzmodul individuell beschreiben, vom Einsatzmodul ab und gibt sie über eine Tastatur in eine Auswerte- und Bedieneinheit der Messeinrichtung ein. Es kann auch so sein, dass die Hilfskoordinaten einer Vielzahl von Einsatzmodulen, gegebenenfalls zusammen mit einer Modulidentifikation, beispielsweise einer eindeutigen Nummer, in einer Datenbank abgespeichert wurden. In diesem Fall reicht die Eingabe der Modulnummer, damit die Auswerteeinheit den richtigen Datensatz mit den abgelegten Hilfskoordinaten auswählt. Dann erfolgt die Kalibrierung der Messeinrichtung mit Hilfe des Hilfsnullpunktes, indem bei­ spielsweise ein Fadenkreuz eines optischen Vermessungssystems auf die Eichkante gefahren und die zielgenaue Einstellung des Fadenkreuzes vom Bediener an der Bedieneinheit quittiert wird. In diesem Moment ist eine rechnermäßige Verbindung zwischen dem Messkoordinatensystem und dem Werkzeugkoordinatensystem hergestellt und der Adapter ist lokali­ siert. Nun kann die eigentliche Messung beginnen, bei der in an sich be­ kannter Weise beispielsweise die Werkzeuglänge (Z-Wert) und/oder ein Werkzeugradius (X-Wert) und/oder weitere Parameter des Werkzeuges bestimmt werden. Die ermittelten Messwerte können dann rechnergestützt mit Hilfe der Hilfskoordinaten genutzt werden, die Werkzeugparameter be­ zogen auf den werkzeuginternen, logischen Nullpunkt zu ermitteln und an einer Ausgabeeinheit, beispielsweise einem Bildschirm, auszugeben.

Es hat sich gezeigt, dass bei diesem Verfahren immer wieder Messfehler auftreten, besonders wenn viele Vermessungsvorgänge an unterschied­ lichen Werkzeugtypen im Dauerbetrieb vorgenommen werden müssen. Häufig werden diese Messfehler erst bemerkt, wenn mit Hilfe eines falsch vermessenen und/oder eingestellten Werkzeuges ein Werkstück bearbeitet wurde. Dies kann zu Ausschussraten führen, die den Nutzen derartiger hochflexibler Systeme teilweise wieder einschränken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Werkzeugvermessung bzw. Werkzeugeinstellung mit Hilfe der eingangs erwähnten Adapter die Prozesssicherheit zu erhöhen, insbesondere bei gleichzeitig gesteigertem Bedienkomfort.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Messeinrichtung mit den Merkma­ len von Anspruch 8 vor. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängi­ gen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine automatische Übertragung der Modulinformation vom Einsatzmodul, bzw. vom Adapter, zur Messeinrichtung aus. Dadurch ist eine automatische Identifikation des verwendeten Adapters möglich und es werden automatisch die richtigen, dem Adapter zugeordneten Daten, insbesondere die Hilfskoordinaten für den Hilfsnullpunkt, für die weitere Messung und Auswertung bereitgestellt. Die bisher übliche manuelle Eingabe von Daten scheidet damit als mögli­ che Fehlerquelle aus. Dadurch steigt einerseits die Prozesssicherheit und andererseits wird der Messvorgang bedienerfreundlicher, da eine Bedien­ person von der Aufgabe der manuellen Eingabe von Daten entlastet wer­ den kann. Insbesondere kann das bisher immer wieder aufgetretene Problem vermieden werden, dass alle mit einem falsch eingemessenen bzw. lokalisierten Adapter vermessenen Werkzeuge fehlerhaft vermessen werden und entsprechend falsche Bearbeitungsergebnisse liefern.

Es ist möglich, dass die gesamte, für einen Messvorgang erforderliche Modulinformation am Einsatzmodul aufgezeichnet bzw. gespeichert und bei der automatischen Übertragung zur Messeinrichtung übertragen wird. Diese kann die weitere Auswertung aufgrund der übertragenen Daten durchführen. Vorzugsweise wird jedoch eine über die Auswerteeinheit der Messeinrichtung zugängliche Datenbank mit mehreren Datensätzen er­ zeugt, wobei ein Datensatz für ein Einsatzmodul eine Modulidentifikation, z. B. eine eindeutige Nummer, und/oder Daten über die dem Einsatzmodul entsprechenden Hilfskoordinaten enthält. Die Datenbank enthält vorzugsweise Daten über sämtliche an einem Arbeitsplatz zum Einsatz kommende Einsatzmodule und wird üblicherweise zeitlich vor dem Messeinsatz erstellt, kann jedoch gegebenenfalls auch dynamisch aktualisiert werden, wenn neue Einsatzmodule zum Einsatz kommen. Enthält die Datenbank Daten aller zum Einsatz kommenden Einsatzmodule, so kann es ausreichen, bei der automatischen Übertra­ gung der Modulinformation nur eine eindeutige Modulidentifikation, z. B. die Nummer des Einsatzmoduls, zu übertragen. Alle relevanten, dem Einsatz­ modul zugehörigen Daten können dann aus der Datenbank ausgelesen und zur weiteren Verarbeitung für die Messung verwendet werden.

Für viele Anwendungsfälle kann es ausreichen, wenn als Modulinformation eine eindeutige Modulidentifikation oder Daten über die Hilfskoordinaten am Einsatzmodul und/oder in einer Datenbank aufgezeichnet und bereitgehalten werden. Vorzugsweise werden zusätzliche Daten für min­ destens einen weiteren das Einsatzmodul bzw. den Adapter charakterisie­ renden Parameter aufgezeichnet und/oder übertragen, beispielsweise eine Aufnahmeartinformation, eine Rotationslageninformation, eine Rundlauf­ information und/oder eine Modulartinformation. Dies wird später noch nä­ her erläutert.

Die in einer Datenbank hinterlegte und/oder die bei der Übertragung über­ tragene Information kann bei einer Variante des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens für eine besonders benutzerfreundliche Bedienerführung genutzt werden, indem die Anzeige von Daten und/oder das Anbieten von Bedien­ operationen der Messeinrichtung in Abhängigkeit von der Modulinformation gesteuert wird. Dadurch ist es beispielsweise möglich, bei einer einge­ stellten Betriebsart "Messen über Adapter" nur noch sinnvolle Daten anzu­ zeigen und/oder Eingabemöglichkeiten anzubieten, beispielsweise nur sol­ che, die dem gewählten Typ von Werkzeugaufnahme, z. B. (HSK-Werk­ zeugaufnahme) entsprechen. Diese Filterfunktion, bei der nicht zutreffende Optionen und/oder Anzeigen unterdrückt werden, trägt zur Bediener­ freundlichkeit des Systems bei und ermöglicht zusätzliche Zeiteinsparun­ gen, da die Menge der vom Bediener aufzunehmende Information redu­ ziert wird.

Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine vollautomatische Kalibrierung des Systems, da nach Einsetzen des Einsatzmoduls und der automatischen Übertragung der Modulinformation zur Messeinrichtung die Position des Hilfsnullpunktes dem Messsystem bekannt ist. Somit kann nach erfolgter Informationsübertragung eine Steuerung der Messeinrichtung mit Hilfe der Modulinformation zum Anfahren des Hilfsnullpunktes durchgeführt werden, wobei beispielsweise das Fadenkreuz eines Vermessungssystems ohne Eingriff einer Bedienperson automatisch bis in unmittelbare Nähe oder direkt an den Hilfsnullpunkt herangefahren werden kann. Die endgültige Einstellung auf den Hilfsnullpunkt kann dann z. B. manuell durchgeführt werden, bevor die Einstellung vom Bediener quittiert und somit ein rechnerischer Bezug zwischen Werkzeugkoordinatensystem und Messkoordinatensystem hergestellt ist. Der Bediener wird also von sämtli­ chen Tätigkeiten im Zusammenhang mit der Heranführung des Messsys­ tems an den Adapter entlastet.

Eine automatische Kalibrierung dieser Art kann auch bei herkömmlichen Systemen vorteilhaft sein und beispielsweise dadurch in Gang gesetzt werden, dass ein Bediener die Hilfskoordinaten eines eingesetzten Einsatzmoduls oder seine Nummer manuell in die Auswerte- und Bedieneinheit eingibt.

Um die Prozesssicherheit weiter zu steigern, kann eine Sicherung der Da­ tenübertragung und/oder Datenverarbeitung in der Weise durchgeführt werden, dass eine Übertragung der Modulinformation vom Einsatzmodul zur Messeinrichtung und/oder eine Weiterverarbeitung der Modulinforma­ tion nur dann durchführbar ist, wenn der Adapter korrekt zusammengesetzt ist. Hierzu kann eine Prüfeinrichtung zur Prüfung des korrekten Passsitzes zwischen Grundmodul und Einsatzmodul vorgesehen sein, beispielsweise mit einem nur bei korrektem Passsitz betätigbaren Endlagenschalter, der ein Freigabesignal abgibt, mit dem die Datenübertragung zwischen Einsatzmodul und Messeinrichtung oder die Weiterverarbeitung von übertragenen Daten nur bei korrekt eingesetztem Adapter freigegeben wird.

Für die Übertragung der Modulinformation vom Einsatzmodul bzw. vom Adapter zur Messeinrichtung steht eine Vielzahl geeigneter Techniken zur Verfügung, aus denen der Fachmann je nach Anwendungsfall und Arbeits­ umgebung auswählen kann. Beispielsweise ist eine mechanische Übertra­ gung mit Hilfe mechanischer Kodierungen und entsprechender Abtastun­ gen möglich, ebenso eine induktive Übertragung oder Funkübertragung von Information. Weiterhin kann eine optische Informationsübertragung genutzt werden, beispielsweise mit Hilfe von Bar-Cods am Einsatzmodul und entsprechender Lesegeräte auf Seiten der Messeinrichtung. Als Datenträger am Einsatzmodul können auch halbleiterbasierte Datenträger, z. B. Datenchips, verwendet werden, die elektrisch kontaktiert oder berührungsfrei z. B. induktiv ausgelesen werden können. Auch die Verwendung beschreibbarer Datenträger am Einsatzmodul ist denkbar, um Daten von der Messeinrichtung zum Einsatzmodul zu übertragen.

Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Messsystem zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Systemen dadurch aus, dass eine Übertragungseinrichtung zur automatischen Übertragung von Modulinformation zwischen einem zusammengesetzten Adapter und der Messeinrichtung vorgesehen ist. Die Übertragungseinrichtung kann auf Seiten der Messeinrichtung einen oder mehrere, der Messeinrichtung zugeordnete Informationserfassungseinrichtungen, z. B. in Form geeig­ neter Empfänger oder Wandler, zur Erfassung von Modulinformation aufweisen, die an, auf und/oder in einem dem Einsatzmodul zugeordneten Datenträger aufgezeichnet ist. Erfindungsgemäße Einsatzmodule haben demgemäß als Teil der Übertragungseinrichtung einen oder mehrere Datenträger zur Aufzeichnung der Modulinformation. Der adapterseitige Datenträger und der Empfänger oder Wandler auf Seiten der Mess­ einrichtung sind so aneinander angepasst, dass zwischen ihnen zumindest bei korrekt zusammengesetztem Adapter ein Datenübertragungskontakt möglich ist. Weitere Einzelheiten des Messsystems sind den vorangegangen Erläuterungen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles entnehmbar.

Die vorstehenden und weiteren Merkmale gehen außer aus den Ansprü­ chen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf an­ deren Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfä­ hige Ausführungen darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeugmess- und Einstellgerätes und

Fig. 2 eine Ausführungsform eines dreiteiligen Adapters mit zwei ei­ nem Grundmodul zugeordneten Einsatzmodulen.

Die schematische Seitenansicht in Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messsystems 1 zur vertikalen Werkzeugvermessung und -einstellung. Das System umfasst ein frei aufstellbares Messgerät 2 und eine Vielzahl dem Messgerät zugeordneter, modular aufgebauter Adapter 3, die der Befestigung der zu vermessenden Werkzeuge am Messgerät dienen. Das Messgerät hat einen Grundkörper 4 mit einer Aufnahmeeinrichtung, in die von oben jeweils ein Adapter passgenau ein­ setzbar ist. Der Grundkörper trägt einen im einzelnen nicht dargestellten Horizontalschlitten, auf dem eine Säule 6 entlang einer horizontalen X- Achse 7 mit Hilfe eines computergesteuerten Schrittmotors verfahrbar ist. Die Säule 6 trägt an ihrer der Aufnahmeeinrichtung zugewandten Seite einen Vertikalschlitten, der mit Hilfe eines weiteren computergesteuerten Schrittmotors entlang einer vertikalen Z-Achse 8 verfahrbar ist. An dem Vertikalschlitten ist ein Optikträger 9 angebracht, der eine Messoptik 10 trägt, bei der es sich beispielsweise um eine Projektionsoptik oder um eine CCD-Kamera handeln kann, die an eine Bildauswerteeinrichtung angeschlossen ist. Es sind auch mechanische Vermessungssysteme, z. B. mit einem oder mehreren Messtastern, möglich. Die als Vermessungssystem für das Werkzeug dienende Messoptik ist in X- und Z-Richtung verfahrbar, um ein in einem Adapter 3 aufgenommenes Werkzeug in das Blickfeld der Messoptik zu bringen. Die Verfahrwege und in X- und Z-Richtung werden mit Hilfe schematisch dargestellter Län­ genmesssysteme 11, 12 erfasst. Bei der gezeigten Dreiachs-Ausführung ist der Adapter noch um eine vertikale C-Achse 13 drehbar, wobei diese Drehung mit einem Rotationsgeber 14 erfassbar ist. Neben dem Rota­ tionsgeber ist ein Endlagenschalter 15 gezeigt, der Teil einer später erläu­ terten Sicherungseinrichtung ist, die eine Messung nur bei korrekt einge­ setztem Adapter zulässt.

Die gesamte Anlage ist computergesteuert. Hierzu sind die Antriebe für die Horizontal- und Vertikalverschiebung der Messoptik 10 sowie die Drehung des Adapters an eine nicht gezeigte, mit einem Mikroprozessor ausge­ stattete Steuereinheit angeschlossen. Die Signale der Längenmesssys­ teme 11, 12 sowie des Drehmesssystems 14 werden in einer Rechnerein­ heit verarbeitet, die Bestandteil einer Auswerte- und Bedieneinheit 20 ist, der zur Anzeige und/oder Ausgabe von Bedienerabfragen und/oder Daten ein Bildschirm 21 zugeordnet ist. An diesem kann bei Verwendung einer Messkamera im Bereich der Messoptik 10 auch ein Teil des von der Ka­ mera erfassten Bildes, beispielsweise mit einem Ausschnitt einer Werk­ zeugschneide, angezeigt werden. Die Eingabe von Bedienerbefehlen und Daten erfolgt über eine nicht gezeigte Tastatur.

Eine Besonderheit des dargestellten Messsystems besteht darin, dass an die Auswerteeinheit 20 eine Lesevorrichtung 25 angeschlossen ist, die in der Lage ist, Daten zu erfassen und an die Auswerteeinheit weiterzuleiten, welche an oder in einem Datenträger 26 aufgezeichnet sind, der an geeig­ neter Stelle eines Adapters 3 angebracht ist und sich im Erfassungsbereich der Lesevorrichtung befindet, wenn der Adapter richtig zusammengesetzt ist. Die Lesevorrichtung 25 und der Datenträger 26 sind Teil einer Übertragungseinrichtung 27 zur automatischen Übertragung von Modulinformation zwischen dem Adapter 3 und der Messeinrichtung 2, deren Funktion weiter unten näher erläutert wird.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird nun der Aufbau erfindungsgemäßer Adapter näher beschrieben. Der in Fig. 1 gezeigte Adapter 3 ist zweiteilig modular aufgebaut und umfasst ein Basis- bzw. Grundmodul 30 und ein in das Grundmodul ohne Zwischenelemente passgenau einsetzbares Einsatzmo­ dul 31. Das Grundmodul ist maschinenfest im Grundkörper 4 befestigt und sorgt für die richtige Lage und Ausrichtung des Adapter am Messgerät. Das Einsatzmodul 31 hat eine von oben zugängliche Werkzeugaufnahme 32, in die ein zu vermessendes Werkzeug passgenau einsetzbar ist. Es sind Einsatzmodule mit verschiedenen Arten von Werkzeugaufnahmen 32 vorgesehen, die ein Einspannen aller Werkzeugtypen analog zu einer Werkzeugmaschine ermöglichen. Darunter sind insbesondere Steil­ kegelaufnahmen und Hohlschaftkegelaufnahmen genormter Dimensionen.

Um ein Werkzeug vermessen zu können, welches mit Hilfe eines derarti­ gen Adapters in das Messgerät 2 eingesetzt ist, ist es erforderlich, vor oder nach der Messung einen eindeutigen Bezug zwischen dem Messkoordi­ natensystem des Messgerätes und einem werkzeugspezifischen Werk­ zeugkoordinatensystem herzustellen. Die Dimensionsparameter eines zu vermessenden Werkzeugs, beispielsweise eine Länge in Z-Richtung und/oder ein oder mehrere Radien in X-Richtung, müssen bezogen auf dieses Werkzeugkoordinatensystem angegeben werden, um diese Para­ meter für eine spätere Werkstückbearbeitung mit Hilfe des vermessenen Werkzeuges in die Steuerung einer Werkzeugmaschine übernehmen zu können. Bei der gezeigten Ausführungsform liegt der logische Nullpunkt 36 des Werkzeugkoordinatensystems im Schnittpunkt zwischen der Rota­ tionsachse 13 und einer eingangsseitigen Planfläche 37 des Einsatzmo­ duls bzw. des Adapters.

Da dieser Ort für eine Referenzierung über die Messoptik 10 nicht oder nur schwer zugänglich ist, ist an erfindungsgemäßen Einsatzmodulen jeweils ein Hilfsnullpunkt 38 definiert, der auch als Eichkante bezeichnet wird und normalerweise vor Verwendung eines Einsatzmodules einmal in einem Eichvorgang vermessen wird. Der in Fig. 1 durch ein Fadenkreuzsymbol gekennzeichnete Hilfsnullpunkt 38 ist durch Hilfskoordinaten definiert, die einerseits den radialen Versatz Δx zwischen Hilfsnullpunkt 38 und Rotationsachse 13 und andererseits den axialen Versatz Δz zwischen Hilfsnullpunkt 38 und logischem Nullpunkt 36 angeben. Diese Hilfskoordinaten, bzw. entsprechende Daten, werden nach dem Vermessen des Einsatzmodules im Datenträger 26 gespeichert bzw. aufgezeichnet. In diesem Fall ist eine Aufzeichnung einer eindeutigen Modulidentifikation, z. B. einer Modulnummer, nicht erforderlich. Wenn die Hilfskoordinaten in einer Datenbank gespeichert sind, kann die Aufzeichnung einer Modulnummer o. dgl. am Datenträger ausreichen, um eine eindeutige Zuordnung von Einsatzmodul und Hilfskoordinaten zu gewährleisten. Ausnahmsweise können auch sowohl die Hilfskoordinaten, als auch eine Modulidentifikation am Datenträger aufgezeichnet sein.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind zusätzlich weitere Daten gespei­ chert, nämlich:
Eine Aufnahmeartinformation zur Angabe der Art der am Einsatzmodul bzw. Adapter ausgebildeten Werkzeugaufnahme, z. B. HSK-Aufnahme oder Steilkegelaufnahme.

Eine Rotationslageninformation zur Angabe der Drehlage des Hilfsnullpunktes 38 in Bezug auf einen am Einsatzmodul ausgebildeten Drehlagennullpunkt. Dieser kann beispielsweise durch eine Nut am Einsatzmodul definiert sein, die das Einsetzen des Einsatzmoduls in das Grundmodul in nur einer einzigen Drehposition ermöglich. Mit Hilfe der Rotationslageninformation ist es bei der Vermessung beispielsweise möglich, gemessene Radienwerte (x-Werte) einer bestimmten Drehlage eines Rotationswerkzeuges zuzuordnen.

Eine Rundlaufinformation; diese kann Daten über die Abweichung der C- Achse 13 von der idealen Rotationssymmetrieachse eines Rotationswerkzeuges enthalten. Diese Abweichungen führen bekanntlich zu unrundem Lauf eines Werkzeuges während der Bearbeitung. Die Rundlaufinformation kann beispielsweise durch eine Nullmessung mit einem geeichten Rundlaufdorn ermittelt werden, wobei dessen Konturdaten in Abhängigkeit vom C-Winkel erfasst werden. Die gespeicherte Rundlaufinformation kann später beispielsweise zur Kompensation von Messfehlern berücksichtigt werden. Es ist möglich, an einem Bearbeitungszentrum eine der Lesevorrichtung 25 entsprechende Informationserfassungseinrichtung vorzusehen, um bei Einsetzen eines Einsatzmoduls in die Spindel der Bearbeitungsmaschine die im Datenträger aufgezeichneten Daten automatisch auszulesen und z. B. zur Rundlaufkompensation zu nutzen.

Eine Modulartinformation kann beispielsweise Daten darüber enthalten, ob ein Einsatzmodul ausschließlich für Messzwecke, oder für andere Zwecke, beispielsweise für eine Verwendung beim thermischen Schrumpfen mit Hilfe von Schrumpffuttern, vorgesehen ist. Im letzteren Fall kann beispielsweise aufgrund der Modulartinformation vor der Messung eine Warnung initiiert werden, falls ein falscher, zum Messen nicht zugelassener Einsatz verwendet wird. Die Modulartinformation kann daher z. B. bei Messgeräten nützlich sein, die mit einem Schrumpfgerät kombiniert sind. Solche Kombi-Geräte erlauben ein thermisches Ein- und Ausschrumpfen und die Werkzeugvermessung in einem einzigen Gerät. Aufgrund der Modulartinformation kann automatisch sichergestellt werden, dass ein zum Schrumpfen verwendeter Einsatz nicht für eine Messung verwendet wird und umgekehrt.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines dreiteiligen Adapters 40 gezeigt, bei dem einem Grundmodul 41 zwei ineinandersteckbare Einsatzmodule 42, 43 zugeordnet sind. Das in das untere Einsatzmodul 42 eingesteckte obere Einsatzmodul 43 dient als sogenannte Reduzierung, um von der Steilkegelaufnahme 44 des unteren Einsatzmodules zu einer zylindrischen Werkzeugaufnahme 45 des oberen Einsatzmoduls 43 zu gelangen. Jedes der Einsatzmodule 42, 43 ist gesondert vermessen und hat dementspre­ chend einen eigenen Hilfsnullpunkt 46 bzw. 47 sowie einen eigenen Da­ tenträger 48, 49, so dass jede einzelne Reduzierung eine "eigene Intelli­ genz" aufweist und einzeln von der Messeinrichtung erfassbar ist. Der für die vom Werkzeugvermessung maßgebliche logische Nullpunkt 50 des dreiteiligen Adapters 40 ist mit Hilfe der Hilfskoordinaten der Hilfsnull­ punkte 46, 47, die miteinander verrechnet werden, eindeutig lokalisierbar.

Ein Arbeitsplatz für eine Werkzeugvermessung und gegebenenfalls Werk­ zeugeinstellung hat ein derartiges Messgerät sowie eine Vielzahl unter­ schiedlicher Adapter, um zeitsparend eine Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge mit unterschiedlich geformten Spanneinrichtungen vermessen zu können. Bei der hier beschriebenen Verfahrensvariante sind alle einer Arbeitsstation zugeordneten Einsatzmodule vom Hersteller dieser Module bereits vermessen, und die ermittelten Hilfskoordinaten sind in den Da­ tenträgern der Einsatzmodule abgespeichert. Die modulspezifische Kombination von Offset-Werten stellt eine eindeutige Modulidentifikation dar. Die Aufzeichnung einer Modulnummer ist in diesem Fall entbehrlich, kann aber vorgesehen sein. Weiterhin sind alle in den Datenträgern enthaltenen Informationen auch in einer Datenbank abgespeichert, die in einer Speichereinrichtung der Auswerte- und Bedieneinheit 20 hinterlegt ist. Ein Datensatz dieser Datenbank enthält neben einer eindeutigen Modulidentifikation (z. B. einer Nummer) zumindest auch den Hilfskoordinaten entsprechende Daten, um ein Bezug zwischen Messkoordinatensystem und Werkzeugkoordinatensystem herstellen zu können. Mit diesem Messsystem kann dann wie folgt gearbeitet werden.

Der Bediener des Messsystems wählt zunächst ein zu vermessendes Werkzeug, z. B. einen Fräser, und ein zu der Spanneinrichtung des Werkzeuges passendes Einsatzmodul aus. Das Einsatzmodul wird zur Bildung eines Adapters in das maschinenfeste Grundmodul eingesetzt. Das zu vermessende Werkzeug wird in die Werkzeugaufnahme eingesetzt. Diese Schritte können in jeder geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, wobei normalerweise zuerst der Adapter zusammengesetzt und anschließend das zu vermessende Werkzeug eingesetzt wird. Das richtige Einsetzen des Einsatzmoduls in das Grundmodul wird bei der gezeigten Ausführungsform mit Hilfe einer Sicherungseinrichtung 55 überwacht, die den Endlagenschalter 15 umfasst, der nur bei korrektem Passsitz des Einsatzmoduls in dem Grundmodul betätigbar ist und im betätigten Zustand ein Freigabesignal an die Auswerteeinheit 20 abgibt, die nur bei empfangenem Freigabesignal die weiteren Verfahrensschritte ermöglicht.

Ist das Einsatzmodul richtig eingesetzt und damit der Adapter richtig zusammengesetzt, so befindet sich der Datenträger 26 des Adapters 3 im Erfassungsbereich der Lesevorrichtung 25, die nun, gesteuert durch die Einheit 20, Daten vom Datenträger ausliest. Die Übertragung erfolgt im gezeigten Beispiel berührungslos, wobei der Datenträger 26 ein Halbleiterchip ist, dessen Information induktiv von einem Lesegerät 25 erfaßbar ist.

Die mit Hilfe der Übertragungseinrichtung 27 automatisch zur Auswerte­ einheit übertragenen Daten des verwendeten Adapters können nun auf unterschiedliche Weise genutzt werden. Ist eine Datenbank mit allen Adapter- bzw. Einsatzmoduldaten vorhanden, so können aufgrund einer Modulidentifikation alle relevanten Daten, insbesondere die Hilfskoordinaten des eingesetzten Adapters aus der Datenbank ausgelesen und für die weitere Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden. Es ist auch möglich, mit oder ohne eine solche Datenbank alle relevanten Daten aus dem Datenträger auszulesen und auf Grundlage der ausgelesenen Daten den weiteren Messvorgang zu steuern. Gegebe­ nenfalls kann eine Datenbank auch mit Daten ergänzt werden, die von ei­ nem Datenträger des Moduls ausgegeben werden. Da die Datenübertra­ gung insbesondere der Hilfskoordinaten automatisch und ohne Eingriff ei­ ner Bedienperson erfolgt, sind Bedienfehler in diesem Stadium des Mess­ vorganges ausgeschlossen, was die Prozesssicherheit erhöht. Nach der Datenübertragung ist der verwendete Adapter eindeutig identifiziert und seine Position der Messeinrichtung bekannt. Insbesondere ist auch die ex­ akte Lage des Hilfsnullpunktes 38 relativ zum Messkoordinatensystem 17 bekannt.

Anschließend erfolgt die Kalibrierung bzw. Eichung der Messeinrichtung, um einen Bezug zwischen Messkoordinatensystem und Werkzeugkoordi­ natensystem herzustellen. Dazu wird die Messoptik 10 mit Hilfe des Koor­ dinatenschlittens auf den Hilfsnullpunkt 38 eingestellt, was in der schema­ tischen Darstellung in Fig. 1 einer Überlagerung der Fadenkreuze der Messoptik 10 und des Hilfsnullpunktes 38 entspricht. Hierzu kann der Be­ diener die Messoptik manuell über Tastendrücke oder, bei mechanischen Einrichtungen über Handräder oder dergleichen, auf den Hilfsnullpunkt einstellen.

Da jedoch Dank der Erfindung die exakte Lage des Hilfsnullpunktes in Bezug auf das Werkzeugkoordinatensystem nach der Datenübertragung bekannt ist, ist auch eine automatische Kalibrierung der Einrichtung derart möglich, dass die Messoptik auf Grundlage der vom eingesetzten Einsatzmoduls übertragenen Daten automatisch ohne Eingriff eines Be­ dieners bis auf den Hilfsnullpunkt oder zumindest bis in dessen Nähe ver­ fahren wird. Dies kann mittels geeignet angesteuerter Antriebe sehr schnell erfolgen, was den Einmessprozess stark beschleunigt.

Ist nun die Messoptik 10 auf den Hilfsnullpunkt eingestellt, wird dieser Zu­ stand von der Bedienperson beispielsweise durch einen Tastendruck an der Auswerte- und Bedieneinheit quittiert. Damit ist im Messsystem die Verbindung zwischen Adapter und Messeinrichtung hergestellt und der Adapter ist lokalisiert.

Nun kann der eigentliche Messvorgang beginnen, beispielsweise indem das zu vermessende Werkzeug in die Werkzeugaufnahme 32 eingesetzt wird. Mit der Messeinrichtung wird dann durch geeignetes Verfahren des Koordinatenschlittens die Messoptik zur Erfassung einer Werkzeug­ schneide oder dergleichen zum Werkzeug bewegt, um beispielsweise Ab­ solutmaße des Werkzeuges in X- und Z-Richtung zu bestimmen. Dieser Messvorgang kann in einer dem Fachmann an sich bekannten Weise er­ folgen und wird daher hier nicht näher erläutert.

Die durch die Messoptik mit Hilfe der Längenmesssysteme 11 und 12 und gegebenenfalls des Drehmesssystems 14 ermittelten Koordinaten einer Werkzeugschneide bezogen auf das Messkoordinatensystem werden mit Hilfe der Koordinaten des eingemessenen Hilfsnullpunktes durch die Aus­ werteeinheit in Absolutkoordinaten der entsprechenden Werkzeugdimen­ sionen bezogen auf den logischen Nullpunkt 36 des Werkzeuges bzw. der Werkzeugaufnahme umgerechnet. Diese umgerechneten Daten, bei­ spielsweise also die Länge Z des Werkzeuges und/oder ein oder mehrere Radien X, geben schließlich die für den Bearbeitungsvorgang maßgebli­ chen Werkzeugdimensionen an.

Bei Verwendung eines Adapters mit mehreren Einsatzmodulen bzw. Re­ duzierungen (vgl. Fig. 2) wird entsprechend vorgegangen, indem nach passgenauem Zusammenbau des Adapters zunächst der Hilfsnullpunkt 46 des unteren Einsatzmoduls 42 angefahren und quittiert und anschließend der Hilfsnullpunkt 47 des oberen Einsatzmoduls 43 angefahren und quittiert wird. Dadurch kann die Koordinatendifferenz dieser Hilfsnullpunkte im Messkoordinatensystem festgestellt und mit diesen die Koordinaten des für die Werkzeugvermessung maßgeblichen logischen Nullpunktes 50 des reduzierten Adapters 40 ermittelt werden. Um die Daten aus den Datenträgern 48, 49 beider Einsatzmodule auslesen zu können, ist die Lesevorrichtung 25 manuell oder computergesteuert verfahrbar ausgestaltet.

Es sind zahlreiche Varianten zu dieser beispielhaft beschriebenen Ausführungsform möglich. So ist die beschriebene Messeinrichtung Bestandteil eines gesonderten Meß- und Einstellgerätes. Es ist auch möglich, dass die Messeinrichtung in eine Werkzeugmaschine integriert ist und z. B. deren Einrichtungen zur Werkzeugaufnahme nutzt. Alternativ zum optischen Vermessungssystem sind z. B. auch mechanische Systeme mit einem oder mehreren Messfühlern möglich. Der Antrieb einer oder mehrerer Achsen kann auch manuell erfolgen, z. B. über geeignete Handräder.

Claims (14)

1. Verfahren zum Vermessen eines Werkzeuges mit Hilfe einer Mess­ einrichtung, die mit einer Auswerte- und Bedieneinheit ausgestattet ist und der mehrere Adapter zur lagedefinierten Anordnung von Werkzeugen an der Messeinrichtung zugeordnet sind, wobei ein A­ dapter ein Grundmodul und mindestens ein dem Grundmodul zuge­ ordnetes Einsatzmodul mit einer Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkzeuges aufweist, das Verfahren mit folgenden Schritten:

• - Vermessen des Einsatzmoduls zur Bestimmung von Hilfsko­ ordinaten eines an dem Einsatzmodul angeordneten Hilfsnull­ punktes;
• - Aufzeichnen einer für das Einsatzmodul spezifischen Modulin­ formation an dem Einsatzmodul, wobei die Modulinformation vorzugsweise die Hilfskoordinaten umfasst;
• - Einsetzen des Einsatzmoduls in ein Grundmodul zur Bildung eines Adapters;
• - Automatische Übertragung der Modulinformation von dem Einsatzmodul zur Messeinrichtung;
• - Kalibrierung der Messeinrichtung mit Hilfe des Hilfsnullpunkts;
• - Einsetzen eines Werkzeuges in die Werkzeugaufnahme;
• - Vermessen des Werkzeuges.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Erzeugung einer über die Auswerte- und Bedieneinheit der Messeinrichtung zugänglichen Datenbank mit mehreren Da­ tensätzen, wobei ein Datensatz für ein Einsatzmodul eine Mo­ dulidentifikation und/oder Daten über die dem Einsatzmodul entsprechenden Hilfskoordinaten enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Modulinformation, vorzugsweise neben Daten über die dem Einsatzmodul entsprechenden Hilfskoordinaten, Daten über min­ destens einen weiteren Parameter des Einsatzmoduls aufgezeichnet und übertragen werden, insbesondere
eine Aufnahmeartinformation zur Angabe der Art der Werk­ zeugaufnahme,
eine Rotationslageninformation zur Angabe der Drehlage des Hilfsnullpunktes in Bezug auf einen am Einsatzmodul ausge­ bildeten Drehlagennullpunkt,
eine Rundlaufinformation zur Angabe einer Abweichung einer Drehachse des Einsatzmoduls von einer Rotationssymmetrie­ achse des Einsatzmoduls, und/oder
eine Modulartinformatüon zur Angabe der Art des Moduls.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine Anzeige von Daten und/oder ein Anbieten von Bedienoperationen der Messeinrichtung in Abhängigkeit von der Mo­ dulinformation, wobei vorzugsweise für ein Modul nicht zutreffende Anzeigen und/oder Bedienoptionen unterdrückt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine automatische Kalibrierung der Messeinrichtung mit folgenden Schritten:

• - Zusammensetzen des Adapters in der Messeinrichtung;
• - Übertragung der Modulinformation zur Auswerteeinrichtung;
• - Steuerung der Messeinrichtung mit Hilfe der Modulinformation zum automatischen Anfahren des Hilfsnullpunktes.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine Sicherung der Datenübertragung und/oder Da­ tenverarbeitung derart, dass eine Übertragung der Modulinformation zwischen Einsatzmodul und Messeinrichtung und/oder eine Verarbeitung der Modulinformation in der Messeinrichtung nur dann durchgeführt wird, wenn der Adapter korrekt zusammengesetzt ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die automatische Übertragung der Modulinfor­ mation optisch, elektrisch, induktiv und/oder mechanisch durchge­ führt wird.

8. Meßsystem zum Vermessen von Werkzeugen mit Hilfe einer Mess­ einrichtung (2), die eine Auswerte- und Bedieneinheit (20) aufweist und der mehrere Adapter (3, 40) zur lagedefinierten Anordnung von Werkzeugen an der Messeinrichtung zugeordnet sind, wobei ein A­ dapter ein der Messeinrichtung lagedefiniert aufgenommenes Grundmodul (30, 41) und mindestens ein dem Grundmodul zugeord­ netes Einsatzmodul (31, 42, 43) mit einer Werkzeugaufnahme (32, 44, 45) zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkzeuges aufweist, gekennzeichnet durch eine Übertragungseinrichtung (27) zur auto­ matischen Übertragung von Modulinformation eines zusammenge­ setzten Adapters (3, 40) zur Messeinrichtung.

9. Meßsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung (27) mindestens eine der Messeinrichtung zugeordnete Informationserfassungseinrichtung (25) zur Erfassung von an dem Einsatzmodul (31, 42, 43) aufgezeichneter Modulinfor­ mation aufweist.

10. Meßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die In­ formationserfassungseinrichtung mindestens ein optisches Lesege­ rät (25), mindestens einen elektromagnetischen Wandler, mindes­ tens zwei elektrische Kontakte und/oder mindestens eine mechani­ sche Tasteinrichtung aufweist.

11. Meßsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Übertragungseinrichtung (27) mindestens einen an einem Einsatzmodul (31, 42, 43) angeordneten Datenträger (26, 48, 49) zur Aufzeichnung von Modulinformation aufweist, wobei der Datenträger für einen Datenübertragungskontakt mit einer Informati­ onserfassungseinrichtung (25) der Messeinrichtung ausgebildet ist.

12. Meßsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger mindestens einen Barcode-Träger, mindestens einen elektromagnetisch auslesbaren Informationsspeicher und/oder min­ destens eine mechanisch abtastbare Kodierung zur Aufzeichnung von Modulinformationen aufweist.

13. Meßsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Messeinrichtung eine durch die Auswerte- und Bedieneinheit (20) zugängliche Speichereinrichtung zur digitalen Speicherung der Modulinformation in einer Datenbank aufweist.

14. Meßsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Messeinrichtung eine Ausgabeeinrichtung (21) zur Ausgabe von Daten und/oder Abfragen sowie eine Eingabeeinrich­ tung zur Eingabe von Daten und/oder Befehlen aufweist, wobei vor­ zugsweise die Ausgabeeinrichtung in Abhängigkeit von Modulinfor­ mation eines verwendeten Adapters steuerbar ist.