DE102007003891A1

DE102007003891A1 - Workpiece contour e.g. chamfer, processing method, involves automatically determining processing parameters based on geometrical data, and implementing processing cycle for processing workpiece contour using processing parameters

Info

Publication number: DE102007003891A1
Application number: DE200710003891
Authority: DE
Inventors: Roger Dipl.-Ing. Knetsch
Original assignee: Herbert Arnold & Co KG GmbH
Current assignee: Herbert Arnold & Co KG GmbH
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-07-31

Abstract

The method involves detecting geometrical data of a workpiece (1) using a sensor unit (31'). Processing parameters are automatically determined based on the determined geometrical data. A processing cycle for processing a workpiece contour e.g. edge (42), is implemented using the processing parameters. The geometrical data comprises the position, dimensions, alignment and the surface condition of the workpiece. A determination of the position, the alignment and the dimensions of the workpiece are performed using an optical grid method based on triangulation. An independent claim is also included for a device for sharpening of contours such as side surfaces, chamfers and edges of a workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Außenkonturen eines Werkstücks, insbesondere von Seitenflächen sowie Fasen- oder Kanten eines Werkstücks, vorzugsweise stab-, säulen- oder barrenartiger Grundgeometrie sowie eine entsprechende Bearbeitungsvorrichtung.The The invention relates to a method for processing outer contours a workpiece, in particular side surfaces as well as bevels or edges of a workpiece, preferably rod, column or ingot-like basic geometry as well a corresponding processing device.

Stand der TechnikState of the art

Multi- oder monokristalline Siliziumwerkstoffe werden überwiegend in einem Tiegelschmelz- bzw. Tiegelziehverfahren hergestellt. Wobei multikristalline Siliziumwerkstoffe überwiegend in einem Tiegelschmelzverfahren hergestellt werden. Hierbei entstehen große Blöcke, welche zur Weiterverarbeitung in einzelne quaderförmige säulen-, stab- oder barrenartige Grundgeometrie zerteilt werden. Für derartige Trennverfahren kommen diamantbesetzte Werkzeuge, wie etwa Scheiben, Bänder oder Drähte zum Einsatz.multi- or monocrystalline silicon materials become predominant produced in a crucible melting or Tiegelziehverfahren. In which multicrystalline silicon materials predominantly in a crucible melting process getting produced. This creates large blocks, which for further processing in individual cuboid column, bar or ingot-like basic geometry parts become. For such separation processes come diamond-tipped tools, such as disks, tapes or wires used.

Sämtliche bekannten Trennverfahren weisen den Nachteil auf, dass sie der Oberfläche der einzelnen Säulen Beschädigungen zuführen. Insbesondere an den Säulenkanten entstehen Abplatzer oder Ausplatzer. Zudem weisen die nach dem Trennverfahren erzeugten Säulen oftmals geometrische Ungenauigkeiten auf. Ihre Grundgeometrie kann von einem vorgegebenen quaderförmigen Maß abweichen. So weisen Säulenkanten oder die Seitenflächen der Säulen nicht selten einen konvexen, konkaven oder konischen Verlauf auf.All known separation methods have the disadvantage that they the surface damage the individual columns. In particular at the pillar edges chipping or Ausplatzer arise. In addition, the columns produced by the separation process often geometric inaccuracies. Your basic geometry can deviate from a predetermined cuboid measure. So have column edges or the side surfaces of the columns not infrequently a convex, concave or conical course.

Bevor die Siliziumsäulen in dünne Scheiben, die sogenannten Wafer geschnitten werden, ist eine Bearbeitung der Außenkonturen der Säule, insbesondere eine Bearbeitung der Kanten oder Fasen sowie der Seitenflächen der Siliziumsäulen erforderlich. Hierdurch sollen Schädigungen in der Oberfläche der Siliziumsäulen, insbesondere im Kantenbereich beseitigt werden, da sich diese ansonsten negativ auf die Qualität und die Ausbringung der zu erzeugenden Wafer auswirken würden.Before the silicon columns in thin slices, the so-called Wafers are a machining of the outer contours the column, in particular a processing of the edges or Chamfers and the side surfaces of the silicon columns required. This is intended to damage the surface the silicon columns, especially in the edge area eliminated Otherwise, these will negatively affect the quality and the output of the wafers to be produced would affect.

Weiterhin weisen monokristalline Siliziumwerkstoffe, die nach dem Tiegelziehverfahren nach Czochralski hergestellt werden oftmals eine wellige Oberfläche auf. Im Anschluss an den Tiegelziehprozess werden aus den sogenannten runden Ingots pseudoquadratische bzw. pseudoquaderförmige Säulen hergestellt. Die Seitenflächen dieser Säulen nennt man auch Pseudoquadrate bzw. Pseudorechtecke, weil die vier Längsseiten nicht entlang einer geradlinigen Kante, sondern entlang einer eher unregelmäßig geformten Fläche aneinander angrenzen.Farther show monocrystalline silicon materials, which after the crucible pulling process Czochralski often produces a wavy surface on. Following the Tiegelziehprozess are from the so-called round ingots pseudo-square or pseudo-cuboid columns produced. The side surfaces of these columns are called one also pseudo squares or pseudo rectangles, because the four long sides not along a straight edge, but along a rather irregular shaped surface together adjoin.

In 11 ist beispielsweise eine Bearbeitungsvorrichtung zum Schleifen von Werkstückkanten bzw. Werkstückfasen nach dem Stand der Technik im Querschnitt gezeigt. Das quaderförmige Werkstück 1 stab- oder barrenartiger Grundgeometrie liegt auf einer Werkstückauflage 60 auf und wird seitlich von einem Seitenanschlag 62 gehalten. Mittels eines Spannelements 61 ist das Werkstück 1 gegenüber der Auflage 60 und dem Anschlag 62 fixiert. Eine zwischen der unteren Auflage 60 und dem seitlichen Anschlag 62 zu liegen kommende Längskante 63 des Werkstücks 1 kann mittels einer Schleifspindel 15 bearbeitet werden.In 11 For example, a processing device for grinding workpiece edges or workpiece chamfers according to the prior art is shown in cross-section. The cuboid workpiece 1 rod-like or bar-type basic geometry lies on a workpiece support 60 on and off to the side of a side stop 62 held. By means of a clamping element 61 is the workpiece 1 opposite the edition 60 and the stop 62 fixed. One between the lower edition 60 and the side stop 62 lying longitudinal edge 63 of the workpiece 1 can by means of a grinding spindle 15 to be edited.

Auf diese Art und Weise kann entlang der Werkstückkante 63 eine wohl definierte Fase erzeugt werden, indem das Werkstück 1 und die Schleifspindel 15 während eines Bearbeitungszyklus in Vorschubrichtung aneinander vorbeigeführt werden.In this way, along the workpiece edge 63 a well-defined chamfer can be generated by the workpiece 1 and the grinding spindle 15 be passed each other in the feed direction during a processing cycle.

Nachteilig bei einer solchen Vorrichtung ist, dass die Schleifspindel 15 manuell ausgerichtet und positioniert werden muss. Zum vollständigen Bearbeiten sämtlicher Werkstückkanten muss ein Bearbeitungszyklus mindestens viermal durchgeführt werden, wobei zwischen jedem Bearbeitungszyklus eine Drehung des Werkstückes 1 erforderlich ist.The disadvantage of such a device is that the grinding spindle 15 manually aligned and positioned. For complete machining of all workpiece edges, one machining cycle must be performed at least four times, with one rotation of the workpiece between each machining cycle 1 is required.

Etwaige Oberflächenschädigungen des Werkstücks bleiben hierbei jedoch unberücksichtigt. Ist beispielsweise die Größe oder Tiefe eines Ausplatzers größer als die vorgesehene und vorrichtungsseitig eingestellte Fasentiefe, so werden diese Oberflächenschädigungen beim Bearbeitungs- oder Schleifprozess nicht vollständig beseitigt. Im umgekehrten Falle, wenn das zu bearbeitende Werkstück 1 nur geringfügige Oberflächenschädigungen an einer Kante oder in einer Seitenfläche aufweist, wird vom Werkstück mehr als erforderlich abgeschliffen. Die effektive Ausbeute wird hierdurch verringert, die Bearbeitungsdauer ist länger als erforderlich und das Bearbeitungswerkzeug unterliegt einem unnötig hohen Verschleiß.However, any surface damage to the workpiece is not taken into account. For example, if the size or depth of a Ausplatzers greater than the intended and device side set chord depth, these surface damage during processing or grinding process are not completely eliminated. In the opposite case, if the workpiece to be machined 1 has only minor surface damage to an edge or in a side surface, is sanded off the workpiece more than necessary. The effective yield is thereby reduced, the machining time is longer than necessary and the machining tool is subject to unnecessarily high wear.

Nachteilig bei einer solchen Vorrichtung ist auch, dass insbesondere bei pseudoquadratischen oder pseudorechteckigen Grundflächen oder bereits vorgefasten Werkstücken eine Bearbeitung ohne Berücksichtigung einer unregelmäßig oder regelmäßig geformten Fläche zwischen den zwei Längsseiten erfolgt. So kommt es nicht selten vor, dass ein oder mehrere Bearbeitungszyklen ausgeführt werden, die keinen oder keinen optimierten Materialabtrag vornehmen.adversely in such a device is also that, especially in pseudo-square or pseudo-rectangular Base surfaces or already pre-chamfered workpieces a processing without consideration of an irregular or regularly shaped area between the two long sides takes place. That's how it often happens before that one or more processing cycles executed which make no or no optimized material removal.

Die DE 201 02 438 U1 beschreibt ein Werkzeugaggregat zum Entgraten oder Anfasen einer Kante eines Werkstücks, wobei das Werkzeugaggregat ein Schneidwerkzeug mit mindestens einer in dem Werkzeugaggregat federnd gelagerten Schneide aufweist. In einer Schneidposition befindlich, trägt die federnd gelagerte Schneide Werkstückmaterial ab. Schädigungen an der Oberfläche des Werkstückes werden hierbei jedoch nicht berücksichtigt. Das Werkstück wird gemäß eines voreingestellten Kanten- oder Fasenmaß bearbeitet.The DE 201 02 438 U1 describes a tool unit for deburring or chamfering an edge of a workpiece, wherein the tool unit has a cutting tool with at least one spring-mounted in the tool assembly cutting edge. Located in a cutting position, carries the spring-mounted cutting workpiece material from. Damage to the surface of the workpiece, however, are not taken into account here. The workpiece is machined according to a pre-set edge or chamfer dimension.

Aufgabetask

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Bearbeitung der Außenkonturen, insbesondere von Seitenflächen, Kanten oder Fasen eines Werkstückes nebst einer entsprechenden Bearbeitungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen. Hierbei sollen die Bearbeitungszeit verkürzt und zugleich der Materialabtrag und der Werkzeugverschleiß minimiert werden. Zugleich soll die Erfindung ein höheres Maß an Automatisierung und Präzision bei der Bearbeitung der Werkstücke zur Verfügung stellen.Of the The present invention is based on the object, an improved method for processing the outer contours, in particular of side surfaces, edges or chamfers of a workpiece together with a corresponding processing device available to deliver. Here, the processing time should be shortened and at the same time material removal and tool wear minimized become. At the same time, the invention is intended to a higher degree Automation and precision in the machining of workpieces provide.

Erfindung und vorteilhafte WirkungenInvention and advantageous effects

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The The object underlying the invention is by means of a method according to claim 1 and a device according to claim 14 solved. Further advantageous embodiments The invention are specified in the respective subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Bearbeiten, insbesondere zum Schleifen von Außenkonturen, insbesondere von Seitenflächen, Fasen und/oder Kanten eines Werkstücks säulen-, stab- oder barrenartiger Grundgeometrie vorgesehen. Zum spanenden oder schleifenden Bearbeiten der Werkstückkonturen, wie den Seitenflächen, der Seitenkanten oder Werkstückfasen ist zumindest ein Bearbeitungswerkzeug vorgesehen, welches wenigstens in der Ebene senkrecht zur Vorschubrichtung des Werkstücks positionierbar ist.The inventive method is for editing, in particular for grinding outer contours, in particular of side surfaces, chamfers and / or edges of a workpiece column, rod or ingot-like basic geometry provided. To the cutting or grinding the workpiece contours, such as the side surfaces, the side edges or workpiece chamfers At least one machining tool is provided which at least in the plane perpendicular to the feed direction of the workpiece is positionable.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch ein sensorisches Erfassen geometrischer Daten des Werkstücks mit Hilfe einer Sensoreinheit aus. Anschließend werden in Abhängigkeit der ermittelten geometrischen Daten des Werkstücks die für die Bearbeitung des Werkstücks erforderlichen Bearbeitungsparameter selbsttätig bestimmt, bevor ein Bearbeitungszyklus zur Bearbeitung der Werkstückkonturen durchgeführt wird.The inventive method is characterized a sensory acquisition of geometric data of the workpiece with the help of a sensor unit. Then be in dependence of the determined geometrical data of the Workpiece for machining the workpiece required machining parameters determined automatically before a machining cycle for machining the workpiece contours is carried out.

Während des Bearbeitungszyklus, bei welchem das positionierbare Bearbeitungswerkzeug mit zumindest einer Seitenfläche des Werkstücks und/oder mit einer Werkstückkante und/oder Werkstückfase in Eingriff gelangt, wird das Werkstück gegenüber dem Bearbeitungswerkzeug entlang einer Vorschubrichtung geführt. Es kommt hierbei lediglich auf eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug an. So ist es auch denkbar, ein Bearbeitungswerkzeug entlang eines feststehenden und fixierten Werkstücks in Vorschubrichtung zu verfahren.While the machining cycle, in which the positionable machining tool with at least one side surface of the workpiece and / or with a workpiece edge and / or workpiece bevel engages, the workpiece is opposite the machining tool guided along a feed direction. It comes here only on a relative movement between the Workpiece and the machining tool. So it is also conceivable a machining tool along a fixed and fixed Workpiece to move in the feed direction.

Das Erfassen geometrischer Daten des Werkstückes ermöglicht eine werkstückspezifische Anpassung der Bearbeitungsparameter und schließlich eine werkstückspezifische und somit auf jedes Werkstück individuell abgestimmte Konturen-, Seiten-, Fasen- oder Kantenbearbeitung.The Detecting geometric data of the workpiece allows a workpiece-specific adaptation of the machining parameters and finally a workpiece-specific and thus contoured on each workpiece, Side, bevel or edge processing.

Das sensorische Erfassen der geometrischen Daten, insbesondere der Außenabmessungen des Werkstücks erfolgt vorzugsweise berührungslos. Die gewonnenen geometrischen Daten werden vorzugsweise rechnergestützt ausgewertet und die Bearbeitungsparameter werden unter Berücksichtigung verschiedener Kriterien, wie etwa Bearbeitungszeit, Anzahl der Schleifzyklen, Materialausschuss, Werkzeugverschleiß sowie vorgegebener Werkstückabmessungen und Werkstücktoleranzen bestimmt.The Sensory recording of the geometric data, in particular the outer dimensions of the Workpiece is preferably contactless. The obtained geometric data are preferably computer-aided evaluated and the machining parameters are taking into account various Criteria, such as machining time, number of grinding cycles, Material scrap, tool wear and specified Workpiece dimensions and workpiece tolerances determined.

Nach der Bestimmung der Bearbeitungsparameter wird zumindest ein Bearbeitungszyklus selbsttätig und unter Verwendung der Bearbeitungsparameter durchgeführt. Das Bearbeitungswerkzeug wird den Bearbeitungsparametern entsprechend positioniert und ausgerichtet. Zudem wird während des Bearbeitungszyklus das Werkstück in Vorschubrichtung am Bearbeitungswerkzeug entlang geführt.To the determination of the processing parameters is at least one processing cycle automatically and performed using the machining parameters. The machining tool will correspond to the machining parameters positioned and aligned. In addition, during the processing cycle the workpiece in the feed direction on the machining tool guided along.

Das Verfahren zeichnet sich durch einen hohen Automatisierungsgrad aus. Das Einstellen sämtlicher Bearbeitungsparameter, das Positionieren und Ausrichten der Bearbeitungswerkzeuge und die Steuerung einer entsprechenden Bearbeitungsvorrichtung erfolgt unter Berücksichtigung der ermittelten geometrischen Daten des Werkstücks selbsttätig durch eine entsprechende Bearbeitungsvorrichtung. Letztlich wird die gesamte Bearbeitung des Werkstücks nach dessen geometrischen Daten bestimmt.The Process is characterized by a high degree of automation. The setting of all machining parameters, the positioning and aligning the editing tools and controlling a corresponding processing device takes place under consideration the determined geometric data of the workpiece by automatically a corresponding processing device. Ultimately, the entire Machining of the workpiece according to its geometrical data certainly.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die geometrischen Daten des Werkstücks, welche sensorisch erfasst werden, die Position des Werkstücks und/oder die Abmessungen, insbesondere Länge, Breite und Höhe des Werkstücks und/oder die Ausrichtung und Orientierung des Werkstücks und/oder die Oberflächenbeschaffenheit bzw. die Kanten- oder Fasenbeschaffenheit des Werkstückes umfassen. Weiterhin gehören auch die Seitenabmessungen und der Konturenverlauf der Seitenflächen zu den ermittelbaren geometrischen Daten im Sinne der Erfindung. Mittels der sensorischen Erfassung sämtlicher oder einiger dieser geometrischen Daten kann die äußere Erscheinungsform des Werkstücks nahezu vollständig charakterisiert und klassifiziert werden.To a first embodiment of the invention is provided that the geometric data of the workpiece, which is sensory be detected, the position of the workpiece and / or the Dimensions, in particular length, width and height of Workpiece and / or the orientation and orientation of the Workpiece and / or the surface texture or the edge or bevel texture of the workpiece include. Also includes the side dimensions and the contour of the side surfaces to the determinable geometric data in the sense of the invention. By means of sensory Capture all or some of these geometric ones Data can be the outer appearance of the workpiece almost completely characterized and classified.

Die genauen Ausmaße und Abmessungen des Werkstücks sowie dessen Position und Lage im Raum können berührungslos ermittelt werden. Mittels einer Auswertung und Verarbeitung der gewonnenen Daten kann der Bearbeitungszyklus letztlich werkstückspezifisch und individuell an jedes einzelne Werkstück angepasst und entsprechend gesteuert werden.The exact dimensions and dimensions of the workpiece as well as its position and position in the workpiece Space can be determined contactlessly. By means of an evaluation and processing of the data obtained, the machining cycle can ultimately be adapted to each workpiece individually and individually controlled in a workpiece-specific manner.

Die Ermittlung der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks dient vornehmlich der Positions- und Lagebestimmung etwaiger Schädigungen der Werkstückoberfläche. Hierbei kann sowohl die räumliche Ausdehnung als auch die Tiefe etwaiger Schädigungen präzise bestimmt werden. So kann etwa je nach ermitteltem Schädigungsgrad eine Fasengröße bzw. Fasentiefe derart bestimmt werden, dass die Oberflächenschädigungen durch den Bearbeitungsvorgang, vornehmlich durch Fasenschleifen, eliminiert bzw. heraus- oder abgeschliffen werden können.The Determination of the surface quality of the workpiece primarily serves the position and orientation of any damage the workpiece surface. Here, both the spatial extent as well as the depth of any damage be determined precisely. For example, depending on the determined Degree of damage Fasentiefe be determined so that the surface damage through the machining process, mainly by bevel grinding, can be eliminated or removed or sanded off.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Bestimmung der Position, Ausrichtung und/oder Abmessung des Werkstücks mittels eines auf Triangulation basierenden optischen Rasterverfahrens erfolgt. Hierzu werden ein oder mehrere kontinuierliche oder gepulste elektromagnetische Strahlen auf das Werkstück gerichtet. Vom Werkstück reflektierte Strahlung wird ortsaufgelöst detektiert. Anhand einer Auswertung der detektierten Strahlung können präzise Rückschlüsse über die Lage und Position des Werkstücks gezogen werden.To A further embodiment provides that a Determining the position, orientation and / or dimension of the workpiece by means of a triangulation-based optical screening method. For this purpose, one or more continuous or pulsed electromagnetic Beams aimed at the workpiece. From the workpiece reflected radiation is detected spatially resolved. Based An evaluation of the detected radiation can be precise Conclusions about the location and position of the workpiece are pulled.

Als Strahlungsquelle kommt vorzugsweise ein monochromatischer Laser, etwa ein kostengünstiger Halbleiterlaser oder eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (LED) infrage. Andere Lichtquellen, wie Gasentladungslampen können ebenso Verwendung finden.When Radiation source is preferably a monochromatic laser, such as a low-cost semiconductor laser or a or several light-emitting diodes (LED) in question. Other light sources, Like gas discharge lamps can also be used.

Die Strahlung kann das Werkstück beispielsweise punktartig abtasten. So kann etwa Licht einer LED punktförmig auf das Werkstück projiziert oder gerichtet werden. Grundsätzlich sind einige wenige Strahlungsemitter ausreichend, um mittels Projektion einzelner Lichtpunkte an unterschiedlichen Stellen des Werkstücks dessen Außenabmessungen in einem auf Triangulation basierenden Abtast- oder Rasterverfahren bestimmen zu können.The For example, radiation can puncture the workpiece scan. For example, light from an LED may be punctiform the workpiece is projected or directed. in principle a few radiation emitters are sufficient to project by means of projection Points of light at different points of the workpiece its outer dimensions in a triangulation-based To be able to determine scanning or raster methods.

Alternativ kann eine Bestimmung der Geometrie auch mittels Laufzeitunterschiedsmessungen durchgeführt werden. Andere Abtastverfahren, die z. B. auf Ultraschall basieren können ebenfalls Verwendung finden.alternative A determination of the geometry can also be carried out by means of transit time difference measurements become. Other scanning methods, the z. B. based on ultrasound can also be used.

Bei dieser Art der sensorischen Erfassung geometrischer Daten des Werkstücks ist zudem eine Relativbewegung zwischen Werkstück und der beteiligten Sensoreinheit vorgesehen. Vorzugsweise wird das Werkstück in der Vorschubrichtung, in welcher später der Bearbeitungszyklus durchgeführt wird, an der Sensoreinheit entlang geführt. Mittels eines Vergleichs oder mittels Interpolation von Messdaten, die zu unterschiedlichen Vorschubpositionen des Werkstücks aufgenommen werden, können die geometrischen Abmessungen, die Position, die Ausrichtung und der geometrische Verlauf des Werkstücks präzise ermittelt werden. Die Präzision solcher optischer Rasterverfahren liegt typischerweise im Sub-Millimeterbereich. Die geometrischen Daten können gar mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich bestimmt werden.at this kind of sensory acquisition of geometric data of the workpiece is also a relative movement between the workpiece and the provided sensor unit provided. Preferably, the workpiece in the feed direction, in which later the machining cycle is performed, led to the sensor unit along. By means of a comparison or by interpolation of measured data, to different feed positions of the workpiece can be recorded, the geometric dimensions, the position, orientation and geometric shape of the workpiece be determined precisely. The precision of such Optical scanning is typically in the sub-millimeter range. The geometric data can even with accuracy be determined in the micrometer range.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks mittels eines Lichtschnittverfahrens bestimmt wird. Hierbei wird elektromagnetische Strahlung mit einer linien- oder strichförmigen Intensitätsverteilung auf das Werkstück gerichtet. Die vom Werkstück reflektierte Intensität wird ebenfalls ortsaufgelöst mittels einer Detektoranordnung gemessen. Eine Auswertung der Messdaten ermöglicht eine präzise Klassifizierung und Vermessung von Vertiefungen an der Oberfläche des Werkstückes.To a further embodiment of the invention is provided that the surface finish of the workpiece is determined by a light-section method. This is electromagnetic radiation with a linear or line-shaped Intensity distribution directed to the workpiece. The intensity reflected by the workpiece also becomes spatially resolved by means of a detector arrangement. An evaluation of the measured data enables a precise Classification and measurement of depressions on the surface of the workpiece.

Auch die Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit mittels Lichtschnittverfahren erfolgt im Rasterbetrieb unter Vorschub des Werkstücks.Also the determination of the surface condition by light-section method takes place in raster mode with feed of the workpiece.

Vorzugsweise können beide Verfahren zur sensorischen Ermittlung geometrischer Daten des Werkstücks gleichzeitig durchgeführt werden. Denkbar ist hierbei, dass das auf Triangulation basierende Rasterverfahren und das Lichtschnittverfahren jeweils unterschiedliche miteinander nicht interferierende Wellenlängen verwenden. Es ist aber auch denkbar, dass für beide Rasterverfahren die gleiche Strahlungsquelle und/oder eine gemeinsame Detektoranordnung Verwendung finden.Preferably Both methods can be used for sensory detection of geometric Data of the workpiece performed simultaneously become. It is conceivable that the triangulation method based on triangulation and the light-slit method each different use non-interfering wavelengths. But it is also conceivable that the same radiation source for both raster methods and / or use a common detector arrangement.

So ist beispielsweise ein zeitaufgelöster Multiplexbetrieb denkbar, bei welchem das auf Triangulation basierende Rasterverfahren und das Lichtschnittverfahren abwechselnd, beispielsweise im Millisekundentakt aktiviert werden.So is for example a time-resolved multiplex operation conceivable in which the triangulation based raster method and the light-slit method alternately, for example in milliseconds to be activated.

Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung wird zumindest einer der Bearbeitungsparameter Fasenbreite, Fasentiefe, Zustellung des Bearbeitungswerkzeugs, Position und Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs, Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks und die Anzahl der erforderlichen Bearbeitungszyklen selbsttätig und in Abhängigkeit der geometrischen Daten bestimmt.To A further advantageous aspect of the invention is at least one of the processing parameters bevel width, depth of cut, delivery of the Machining tool, position and orientation of the machining tool, Feed rate of the workpiece and the number of required machining cycles automatically and in dependence of the geometric data.

Insbesondere wenn sich an den Werkstückkanten nur geringfügige Schädigungen in Form von Ausplatzern oder Abplatzern befinden, kann es zur Erzeugung einer ebenen und geradlinig verlaufenden Fase ausreichen, eine nur geringe Fasentiefe einzustellen, die unter Berücksichtigung eines maximal zulässigen Zustellung des Bearbeitungswerkzeugs bereits mit nur einem einzigen Bearbeitungszyklus erreicht werden kann.In particular, if there are only minor damage in the form of Ausplatzern or chipping on the workpiece edges, it can be used to produce a flat and rectilinear Bevel sufficient to set only a small depth of fist, which can be achieved with only a single processing cycle, taking into account a maximum allowable delivery of the machining tool.

Bei pseudoquadratischen oder pseudorechteckigen Grundkörpern oder bei bereits vorgefasten Werkstücken kann durch das exakte Erfassen der Geometrie das Werkstück eine Optimierung der Bearbeitungszyklen, durch Vermeidung nicht oder nicht optimierten materialabtragenden Bearbeitungszyklen, stattfinden. Ein exaktes Erfassen der Geometrie ermöglicht auch ein optimiertes Verbinden der Seitenfläche mit einer Fase unter Berücksichtigung der vorgenannten Optimierungskriterien.at pseudo-squared or pseudo-rectangular primitives or in already pre-chamfered workpieces can by the exact grasp of the geometry the workpiece an optimization the machining cycles, by avoiding not or not optimized material-removing machining cycles, take place. An exact one Capturing the geometry also allows for an optimized Connecting the side surface with a bevel under consideration the aforementioned optimization criteria.

Wahlweise kann auch eine entsprechend geringere Werkzeugzustellung gewählt werden, wobei dann zum Erreichen einer vorgegebenen oder errechneten maximalen Fasentiefe zwei oder mehrere Bearbeitungszyklen nacheinander durchfahren werden müssen. Je nach dem, ob einer oder mehrere der Bearbeitungsparameter beispielsweise durch einen Anwender oder durch vorgegebene Spezifikationen als fix vorgegeben werden, können die übrigen wählbaren Parameter unter Berücksichtigung etwaiger Optimierungskriterien und unter Berücksichtigung der ermittelten geometrischen Daten des Werkstücks bestimmt werden.Optional can also choose a correspondingly lower tool delivery be, then reaching a predetermined or calculated maximum chord length two or more processing cycles in succession must be driven through. Depending on whether one or more of Processing parameters, for example, by a user or by specified specifications can be specified as fixed the remaining selectable parameters under consideration any optimization criteria and taking into account determined the geometric data of the workpiece become.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bestimmung der Bearbeitungsparameter unter Optimierung und/oder Minimierung eines Materialabtrags des Werkstücks und/oder unter Minimierung der Bearbeitungszeit und/oder unter einem Werkzeugverschleiß erfolgt. Es stehen somit mehrere Optimierungskriterien zur Verfügung, die vom Anwender ausgewählt werden können.To A further embodiment provides that the Determination of the processing parameters under optimization and / or Minimization of material removal of the workpiece and / or while minimizing the processing time and / or under a tool wear. There are thus several optimization criteria available, which can be selected by the user.

Es können auch mehrere dieser Optimierungskriterien miteinander kombiniert werden. So ist zum Beispiel denkbar, dass das Verfahren sowohl unter Minimierung einer Bearbeitungszeit als auch unter Minimierung eines Werkzeugverschleißes durchgeführt wird. Zusätzlich zu einzelnen Optimierungskriterien können auch einzelne Bearbeitungsparameter durch den Anwender konkret vorgegeben werden.It You can also use several of these optimization criteria be combined. For example, it is conceivable that the procedure both minimizing processing time and minimizing Tool wear is performed. In addition to individual optimization criteria can Individual processing parameters can also be specified by the user.

So ist beispielsweise denkbar, eine maximale Bearbeitungszeit und eine gewünschte Fasentiefe vorzugeben. Die übrigen Parameter werden dann unter Berücksichtigung der geometrischen Daten des Werkstücks sowie unter Berücksichtigung der übrigen Optimierungskriterien ausgewählt. Es ist weiterhin auch möglich, das Verfahren gemäß unterschiedlich gewichteter Optimierungskriterien durchzuführen.So is conceivable, for example, a maximum processing time and a specify the desired fiber depth. The remaining Parameters are then taking into account the geometric Data of the workpiece and considering of the other optimization criteria. It is also possible, the process according to different to carry out weighted optimization criteria.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fasentiefe und/oder die Fasenbreite des Werkstücks in Abhängigkeit der ermittelten Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks, insbesondere in Abhängigkeit der Tiefe von Abplatzungen oder Ausplatzern bzw. der Tiefe von Oberflächenschädigungen des Werkstücks erfolgt. Hierbei wird die Fasentiefe entsprechend der tiefsten ermittelten Oberflächen- bzw. Kantenschädigung des Werkstücks eingestellt, sodass nach dem Bearbeitungs- bzw. Schleifprozess eine geradlinige und ebene Fase am Werkstück erzeugt wird.To a further embodiment of the invention is provided that the chord and / or chamfer width of the workpiece depending on the determined surface condition of the Workpiece, in particular depending on the depth from flaking or thawing or the depth of surface damage of the workpiece. In this case, the depth of the fissure is corresponding the lowest determined surface or edge damage adjusted so that after processing or grinding process a rectilinear and flat bevel on the workpiece is produced.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das Werkstück vor und/oder nach der sensorischen Erfassung der geometrischen Daten an einer Bearbeitungsvorrichtung fixiert, zentriert und/oder ausgerichtet wird. Ein rein mechanisches Fixieren, Zentrieren oder Ausrichten des Werkstücks kann auch bereits beim Beschicken der Bearbeitungsvorrichtung mit dem Werkstück erfolgen. Die sensorische Erfassung der geometrischen Daten und deren Auswertung kann dann zur Positions- und Lagekontrolle des Werkstücks innerhalb der Bearbeitungsvorrichtung dienen.Farther is provided that the workpiece before and / or after the sensory acquisition of geometric data on a processing device fixed, centered and / or aligned. A purely mechanical Fixing, centering or aligning the workpiece can even when loading the processing device with the Workpiece done. The sensory detection of geometric Data and their evaluation can then be used for position and position control serve the workpiece within the processing device.

Sollte die Ermittlung der geometrischen Daten ergeben, dass ein Werkstück nicht wie vorgesehen in der Vorrichtung platziert ist, so kann es anschließend präzise fixiert, positioniert, zentriert und/oder ausgerichtet werden. Eine derartige Positionierung oder Ausrichtung des Werkstücks erfolgt vorzugsweise ebenfalls selbsttätig mit Hilfe einer entsprechenden Steuerung in Kombination mit ansteuerbaren und justierbaren Halte- und Befestigungsmitteln für das Werkstück.Should the determination of geometric data reveal that a workpiece it may not be placed in the device as intended then precisely fixed, positioned, centered and / or be aligned. Such positioning or alignment The workpiece is preferably also automatically with the help of an appropriate control in combination with controllable and adjustable holding and fastening means for the Workpiece.

Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass zur Qualitäts- und/oder Werkzeugverschleißkontrolle während und/oder nach einem Bearbeitungszyklus eine weitere sensorische Erfassung der geometrischen Daten des Werkstücks erfolgt. Diese zweite berührungslose Erfassung geometrischer Daten nach einem erfolgten Bearbeitungszyklus kann Aufschluss darüber geben, ob die gewünschte Bearbeitung des Werkstücks tatsächlich mit einer geforderten Präzision erfolgt ist.To The invention further provides that for the quality and / or tool wear control during and / or after one processing cycle another sensory detection the geometrical data of the workpiece takes place. This second Contactless acquisition of geometric data after a completed processing cycle can provide information whether the desired machining of the workpiece actually is done with a required precision.

Zudem können anhand dieser wiederholt ermittelten geometrischen Daten Rückschlüsse auf den Verschleiß des Bearbeitungswerkzeuges gezogen werden.moreover can use these repeatedly determined geometric Data conclusions on the wear of the Machining tool to be pulled.

So können sich an einen ersten erfolgten Bearbeitungszyklus weitere Bearbeitungszyklen anschließen, bis ein vorgegebenes Endmaß oder eine vorgegebene Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks erreicht ist. Zwischen den einzelnen Bearbeitungszyklen können auch die Bearbeitungswerkzeuge ausgetauscht oder umkonfiguriert werden. So können aufeinander folgende Bearbeitungszyklen etwa unter Einsatz unterschiedlich gekörnter Schleifscheiben zum Vor- oder Nachschleifen einer Oberfläche oder einer Kante Verwendung finden.Thus, further processing cycles can follow a first completed processing cycle until a predetermined final dimension or a given surface finish of the workpiece has been reached. Between the individual machining cycles and the editing tools can be replaced or reconfigured. So can successive processing cycles For example, using differently grained grinding wheels for pre- or regrinding a surface or an edge use find.

Alternativ oder ergänzend ist vorgesehen, mehrere unterschiedlich konfigurierte Bearbeitungswerkzeuge in Vorschubrichtung hintereinander vorzusehen, sodass in einem einzigen Bearbeitungszyklus an jeder zu bearbeitenden Werkstückfläche oder -kante mehrere Bearbeitungsprozesse gleichzeitig durchgeführt werden können. So kann beispielsweise vorgesehen werden, dass entlang der Vorschubrichtung zunächst eine grobkörnige Schleifspindel gefolgt von einer feinkörnigen Schleifspindel zur Nachbearbeitung angeordnet ist.alternative or in addition is provided, several different configured processing tools in the feed direction one behind the other so that in a single machining cycle at each to be machined workpiece surface or edge more Machining processes can be performed simultaneously. For example, it may be provided that along the feed direction first followed by a coarse grinding spindle from a fine-grained grinding spindle for post-processing is arranged.

Weiterhin ist es denkbar, dass auch nach einem oder mehreren Schleif- oder Bearbeitungsvorgängen noch Aus- oder Abplatzer einer bestimmten Tiefe am Werkstück vorhanden sind. Deren Lage und Geometrie kann mittels der sensorischen, vorzugsweise optischen Erfassung genau bestimmt werden. Wenn ein solcher Ausplatzer gar die vorgesehene Fasentiefe überschreitet, kann nach der Erfindung insbesondere vorgesehen werden, die ermittelten Parameter an eine übergeordnete Steuerung zu übermitteln, sodass, gegebenenfalls unter Kontrolle eines Anwenders oder gar selbsttätig in einem nachfolgenden Bearbeitungszyklus dieser Ausplatzer mittels eines gesonderten Trennverfahrens aus dem Werkstück herausgeschnitten wird.Farther It is conceivable that even after one or more grinding or Machining operations still chipping or chipping a certain depth are present on the workpiece. Their location and geometry can by means of the sensory, preferably optical detection exactly be determined. If such a breaker even exceeds the intended Fasentiefe, can be provided according to the invention in particular, the parameters determined to transmit to a higher-level control, so that, if necessary under the control of a user or even automatically in a subsequent processing cycle this Ausplatzer by means of a separate separation process from the workpiece is cut out.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem Bearbeitungszyklus zwei oder mehrere diametral gegenüberliegende oder in Umfangsrichtung des Werkstücks benachbarte Längskanten oder Längsseiten gleichzeitig bearbeitet werden. Auf diese Art und Weise kann die Bearbeitungszeit für ein Werkstück um einen Faktor gegenüber solchen Bearbeitungsverfahren gesenkt werden, bei welchem lediglich eine Längskante oder Längsseite vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird.To a further advantageous embodiment of the invention It is envisaged that in a machining cycle two or more diametrically opposite or in the circumferential direction of the workpiece adjacent longitudinal edges or longitudinal sides at the same time to be edited. In this way, the processing time for a workpiece by a factor Such processing methods are reduced, in which only a longitudinal edge or longitudinal side of the machining tool is processed.

Zur vollständigen Bearbeitung des Werkstücks ist nach Bearbeitung einer oder mehrerer Kanten oder Seitenflächen ein Drehen des Werkstücks um seine Längsachse vorgesehen, sodass weitere noch zu bearbeitende Kanten, Fasen oder Flächen des Werkstücks bis zur vollständigen Bearbeitung sämtlicher Längskanten bearbeitet werden können. Das Drehen des Werkstücks erfolgt vorzugsweise ebenfalls automatisiert mit Hilfe der Bearbeitungsvorrichtung oder einem separaten Handlings- oder Automatisierungssystem, z. B. mittels eines Industrieroboters.to complete machining of the workpiece is after Machining one or more edges or side surfaces a rotation of the workpiece about its longitudinal axis provided, so that more still to be processed edges, chamfers or Surfaces of the workpiece to complete Machining of all longitudinal edges edited can be. The turning of the workpiece takes place preferably also automated by means of the processing device or a separate handling or automation system, e.g. B. by means of an industrial robot.

Von Vorteil ist weiterhin, dass während eines Bearbeitungszyklus das Bearbeitungswerkzeug in Abhängigkeit der ermittelten Geometrie und/oder der ermittelten Ausrichtung des Werkstücks nachgeführt werden kann. Auf diese Art und Weise können nicht nur Kanten und Fasen von Werkstücken mit einem in Längsrichtung konstanten Querschnitt bearbeitet werden, sondern es wird hierdurch vor allem auch ermöglicht, schräg zur Vorschubrichtung verlaufende Kanten oder Fasen präzise zu bearbeiten, insbesondere zu schleifen. Es besteht dadurch insbesondere die Möglichkeit ein gleichmäßiges Fasenmaß auch bei ungleichmäßigem Kantenverlauf zu erzeugen.From Another advantage is that during a processing cycle the machining tool depending on the determined Geometry and / or the determined orientation of the workpiece can be tracked. In this way you can not just edges and chamfers of workpieces with a longitudinal direction constant cross section are processed, but it is thereby above all also allows obliquely to the feed direction running edges or chamfers to work precisely, in particular to grind. There is thus the possibility in particular a uniform chamfer even with uneven Create edge course.

Weiterhin ermöglicht ein während des Bearbeitungszyklus vorgesehenes Nachführen des Bearbeitungswerkzeuges, dass selbst an solchen Werkstücken mit welligem Profil oder einer welligen bzw. ungleichmäßig verlaufenden Kante eine wohl definierte und über die Länge des Werkstücks konstante Fase erzeugt werden kann. Insoweit wird in Abhängigkeit eines ermittelten Höhenprofils einer Werkstückkante die Zustellung des Bearbeitungswerkzeuges nachgeführt, sodass eine gleich bleibend tiefe bzw. gleich bleibend breite Fase geschliffen werden kann.Farther allows one during the machining cycle intended tracking of the machining tool that even on such workpieces with wavy profile or a wavy or uneven running Edge a well-defined and over the length the workpiece constant chamfer can be generated. in this respect becomes dependent on a determined height profile a workpiece edge, the delivery of the machining tool tracked down, so that a consistently low or equal lasting wide bevel can be ground.

Die Nachführung des Bearbeitungswerkzeuges ist demnach so ausgelegt, dass selbst an ungleichmäßig verlaufenden Werkstückprofilen ein konstanter Materialabtrag erfolgt.The Tracking of the machining tool is thus designed that even at irregularly running workpiece profiles a constant material removal takes place.

Des Weiteren kann mittels des Nachführens des Bearbeitungswerkzeuges während des Bearbeitungszyklus auch eine etwaige Schieflage oder schräge Ausrichtung eines im Wesentlichen geradlinig verlaufenden Werkstückes innerhalb der Bearbeitungsvorrichtung kompensiert werden. Zudem können auch Werkstücke mit schräg zur Vorschubrichtung verlaufenden Kanten oder Fasen bearbeitet werden. Dies ist insbesondere bei kleinen Fasen im Hinblick auf das Entfernen von allen Aus- und Abplatzungen in Verbindung mit einem äußerst geringen Materialabtrag von Vorteil.Of Further, by means of the tracking of the machining tool during the processing cycle also a possible imbalance or oblique orientation of a substantially rectilinear extending workpiece within the processing device be compensated. In addition, also workpieces with obliquely to the feed direction extending edges or Chamfers are processed. This is especially true for small bevels with regard to removing all chipping and flaking in Connection with a very low material removal advantageous.

Weiterhin ist vorgesehen, dass eine in das Bearbeitungswerkzeug und eine Werkstückvorschub aufweisende Bearbeitungsvorrichtung selbsttätig mit Werkstücken beschickt wird und/oder bearbeitete Werkstücke selbsttätig entnommen werden. Der gesamte Schleifprozess inklusive Beschickung und Entnahme von Werkstücken kann demnach vollautomatisiert ausgeführt werden.Farther is provided that in the machining tool and a workpiece feed having Machining device automatically loaded with workpieces is and / or processed workpieces automatically be removed. The entire grinding process including loading and removal of workpieces can therefore fully automated be executed.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung betrifft das sensorische Erfassen geometrischer Daten des Werkstücks lediglich eine oder mehrere Seitenflächen, Kanten oder Fasen des Werkstücks, welche hiernach einem Bearbeitungszyklus unter Berücksichtigung der ermittelten kanten- oder seitenspezifischen geometrischen Daten durchgeführt wird. Danach erfolgt eine Drehung des Werkstücks um seine Längsachse, sodass weitere, bisher unbearbeitete Längskanten oder Seitenflächen sensorisch erfasst und klassifiziert werden können. Daran schließt sich ein weiterer kanten-, fasen- oder seitenflächenspezifischer Bearbeitungszyklus an. Das gesamte Werkstück kann auf diese Art und Weise sukzessive bearbeitet werden, wobei ein oder mehrere Kanten des Werkstücks zunächst vermessen und der erfolgten Vermessung entsprechend bearbeitet werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the sensory detection of geometric data of the workpiece relates only to one or more side surfaces, edges or chamfers of the workpiece, which hereafter a processing cycle is carried out taking into account the determined edge or page specific geometric data. Thereafter, a rotation of the workpiece about its longitudinal axis, so that other, previously unprocessed longitudinal edges or side surfaces can be sensory recorded and classified. This is followed by another edge, bevel or side surface specific machining cycle. The entire workpiece can be processed successively in this manner, wherein one or more edges of the workpiece are first measured and the measurement done accordingly.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass in einem oder in mehreren sukzessive stattfindenden sensorischen Erfassungszyklen zunächst sämtliche Kanten und/oder Fasen des Werkstücks sensorisch erfasst und analysiert werden. Die zu bestimmenden Bearbeitungsparameter können demnach entweder einzeln für jede zu bearbeitende Kante, oder aber unter Berücksichtigung der geometrischen Daten sämtlicher Längskanten des Werkstücks bestimmt werden.alternative For this purpose it can be provided that in one or more successive first takes place all sensory acquisition cycles and / or chamfers of the workpiece sensory recorded and analyzed become. The processing parameters to be determined can therefore either individually for each edge to be processed, or taking into account the geometric data all longitudinal edges of the workpiece be determined.

Vorrichtungsmäßig ist nach der Erfindung eine Vorrichtung zum Schleifen von Fasen und/oder Kanten eines Werkstücks säulen-, stab- oder barrenartiger Grundgeometrie vorgesehen, wobei die Vorrichtung mit zumindest einem wenigstens in der Ebene senkrecht zu einer Vorschubrichtung des Werkstücks positionierbaren Bearbeitungswerkzeugs ausgestattet ist. Zudem weist die Bearbeitungsvorrichtung zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung geometrischer Daten des Werkstückes auf.the apparatus, is according to the invention, a device for grinding bevels and / or edges of a workpiece column, rod or ingot-like basic geometry provided, wherein the device with at least one at least in the plane perpendicular to a feed direction equipped with the workpiece positionable machining tool is. In addition, the processing device has at least one sensor unit for detecting geometric data of the workpiece.

Des Weiteren ist eine Steuereinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, selbsttätig und in Abhängigkeit der erfassten geometrischen Daten Bearbeitungsparameter für die Werkstückbearbeitung zu bestimmen und hiernach das Bearbeitungswerkzeug und einen Bearbeitungszyklus zu steuern.Of Furthermore, a control unit is provided, which is designed to is, automatically and depending on the detected Geometric data Machining parameters for workpiece machining and thereafter the machining tool and a machining cycle to control.

Nach einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest eine Sensoreinheit zum berührungslosen Bestimmen der geometrischen Daten des Werkstücks, insbesondere mittels elektromagnetischer Strahlung, ausgebildet ist.To A first embodiment provides that the at least a sensor unit for non-contact determination of the geometric data of the workpiece, in particular by means of electromagnetic Radiation, is formed.

Des Weiteren ist die Sensoreinheit zur Ermittlung der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks, insbesondere der Werkstückkanten und/oder der Werkstückfasen ausgebildet. Die Sensoreinheit weist hierfür zumindest eine elektromagnetische Strahlungsquelle und einen entsprechenden ortsauflösenden Detektor auf. Strahlungsquelle und Detektor können hierbei sowohl in einem gemeinsamen Gehäuse als auch in räumlich voneinander beabstandeten Modulen untergebracht sein.Of Further is the sensor unit for determining the surface condition of the workpiece, in particular the workpiece edges and / or the Werkstückfasen formed. The sensor unit has for this purpose at least one electromagnetic radiation source and a corresponding spatially resolving detector. Radiation source and detector can be used both in a common housing as well as in spatial be housed spaced apart modules.

Die Ermittlung geometrischer Daten erfolgt in Reflexionsgeometrie, d. h. die von der Strahlungsquelle ausgesendeten Strahlen, insbesondere Lichtstrahlen, werden vom Werkstück reflektiert. Der Detektor ist schließlich zur ortsaufgelösten Detektion von am Werkstück reflektierter Strahlung ausgebildet. Die Erfassung der geometrischen Daten erfolgt nach einem Rasterprinzip oder einem Scannverfahren, somit mittels einer Relativbewegung zwischen Sensoreinheit und Werkstück. Diese Relativbewegung folgt der Vorschubrichtung, die auch für die Bearbeitung des Werkstücks vorgesehen ist.The Determination of geometric data takes place in reflection geometry, d. H. the rays emitted by the radiation source, in particular Light rays are reflected by the workpiece. The detector is finally the spatially resolved detection of formed on the workpiece reflected radiation. The capture The geometric data is based on a raster principle or a Scanning method, thus by means of a relative movement between the sensor unit and workpiece. This relative movement follows the feed direction, which also provided for the machining of the workpiece is.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zum gleichzeitigen Bearbeiten zumindest zweier diametral gegenüberliegender oder zumindest zweier in Umfangsrichtung benachbarter Kanten und/oder Fasen des Werkstücks zumindest zwei Bearbeitungswerkzeuge vorgesehen. Diese können synchron, aber auch vollkommen unabhängig voneinander angesteuert und betätigt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass jedes Bearbeitungswerkzeug gemäß der geometrischen Beschaffenheit der jeweils zu bearbeitenden Kante oder Fase individuell eingestellt wird. Ebenso ist es möglich, dass eine Fläche gar nicht geschliffen wird.To Another embodiment of the invention are for simultaneous Edit at least two diametrically opposite or at least two circumferentially adjacent edges and / or Chamfer of the workpiece at least two processing tools intended. These can be synchronous, but also perfect independently controlled and operated become. For example, it can be provided that each machining tool according to the geometric nature of each to be machined edge or chamfer is set individually. As well It is possible that a surface is not honed at all becomes.

Von Vorteil ist weiterhin, dass jedem Bearbeitungswerkzeug eine Sensoreinheit zugeordnet ist. Hierbei kann in unmittelbarer Umgebung des Bearbeitungswerkzeugs jeweils eine Sensoreinheit an der Vorrichtung angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn an gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks jeweils ein Bearbeitungswerkzeug, wie etwa eine Schleifspindel vorgesehen ist.From Another advantage is that each machining tool has a sensor unit assigned. This may be in the immediate vicinity of the machining tool in each case a sensor unit may be arranged on the device. This is particularly advantageous if on opposite Sides of the workpiece each a machining tool, such as a grinding spindle is provided.

Nach einem weiteren Aspekt weist die Bearbeitungsvorrichtung einen Kollisionsschutz für das Bearbeitungswerkzeug auf. Ein solcher Kollisionsschutz kann mit Hilfe der Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden, indem die ermittelten Positionsdaten des Werkstücks mit bekannten Positionen des Bearbeitungswerkzeugs verglichen werden. Wird in einem bestimmten Betriebsmodus der Vorrichtung ein vorgegebener minimaler Abstand zwischen Werkstück und Bearbeitungswerkzeug erreicht, so können mit Hilfe der Steuereinheit entsprechende Gegenmaßnahmen, wie etwa ein Anhalten des Werkstückvorschubs eingeleitet werden.To In another aspect, the processing device has collision protection for the editing tool. Such collision protection can be provided with the help of the control unit be determined by the determined position data of the workpiece be compared with known positions of the machining tool. Will in a certain operating mode of the device a predetermined minimum distance between workpiece and machining tool achieved, so with the help of the control unit corresponding Countermeasures, such as stopping the workpiece feed be initiated.

Ausführungsbeispieleembodiments

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden sämtliche beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen und deren Rückbezügen. Es zeigen:Further Objectives, advantages, features and advantageous applications The present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings. there form all described and / or illustrated Features alone or in any meaningful combination the subject of the present invention, also independently from the claims and their remittances. Show it:

1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung, 1 a perspective view of processing device according to the invention,

2a bis 2d Querschnittsdarstellungen der Vorrichtung gemäß 1 von vorne, von der Seite, von hinten und von oben, 2a to 2d Cross-sectional views of the device according to 1 from the front, from the side, from behind and from above,

3 zwei Beispiele von Ausgangswerkstücken, 3 two examples of initial workpieces,

4 zwei Beispiele bearbeiteter Werkstücke, 4 two examples of machined workpieces,

5 eine Bearbeitungsvorrichtung mit zwei Bearbeitungswerkzeugen im Querschnitt, 5 a processing device with two processing tools in cross-section,

6 eine schematische Darstellung eines optischen Abtastverfahrens, 6 a schematic representation of an optical scanning method,

7 eine perspektivische Darstellung eines Werkstücks nach einem ersten Schleifzyklus, 7 a perspective view of a workpiece after a first grinding cycle,

8 die Darstellung gemäß 7 nach einem zweiten Schleifzyklus, 8th the representation according to 7 after a second grinding cycle,

9 eine schematische perspektivische Darstellung einer Qualitätskontrolle, 9 a schematic perspective view of a quality control,

10 ein Blockschaltbild der Bearbeitungsvorrichtung, 10 a block diagram of the processing device,

11 eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik im Querschnitt, 11 a processing apparatus according to the prior art in cross-section,

12 die Darstellung eines pseudoquadratischen Profil mit Sensoren 12 the representation of a pseudo-square profile with sensors

13 eine perspektivische Darstellung der Abtastung einer Seitenfläche und 13 a perspective view of the scanning of a side surface and

14 ein ermitteltes welliges Höhenprofil einer Werkstückkante. 14 a determined wavy height profile of a workpiece edge.

In der perspektivischen Darstellung gemäß 1 ist ein quaderförmiges Werkstück 1 in einer eine V-förmige Nut aufweisenden Werkstückauflage 20 gehalten. Zum Fixieren des Werkstücks 1 ist eine Spanneinrichtung 30 mit einem Spannarm 36 vorgesehen. Dieser greift an der Kante des Werkstücks 1 an, die derjenigen Kante, welche sich in der V-förmigen Nut der Werkstückauflage 20 befindet, diametral gegenüberliegt.In the perspective view according to 1 is a cuboid workpiece 1 in a V-shaped groove having workpiece support 20 held. For fixing the workpiece 1 is a clamping device 30 with a clamping arm 36 intended. This grips the edge of the workpiece 1 on, that of the edge, which is in the V-shaped groove of the workpiece support 20 located diametrically opposite.

Die beiden übrigen Werkstückkanten 42, 43 liegen frei und können mittels eines links- und rechtsseitig vorgesehenen Messsystems 31'' und 31' optisch abgetastet und vermessen werden. Die links und rechts des Werkstücks vorgesehenen Messsysteme 31'' und 31' weisen eine optische Strahlungsquelle und entsprechende ortsaufgelöste Sensoren, wie beispielsweise CCD-Sensoren auf.The two remaining workpiece edges 42 . 43 are free and can by means of a left and right side provided measuring system 31 '' and 31 ' optically scanned and measured. The measuring systems provided on the left and right of the workpiece 31 '' and 31 ' have an optical radiation source and corresponding spatially resolved sensors, such as CCD sensors.

In unmittelbarer Nähe zu den Messsystemen 31'' und 31' sind sowohl links als auch rechts des Werkstücks 1 Verstelleinrichtungen 32, 33 zur Seiten- und Höhenverstellung des Werkstücks bzw. der Werkstückaufnahme und/oder des Messsysteme vorgesehen. Weiterhin ist in Höhe der Werkstückkanten 42 und 43 sowohl links als auch rechts des Werkstücks 1 eine Trocknungsdüse 50 vorgesehen, mit welcher das beim Bearbeitungsprozess mit einer Reinigungs- oder Schleifflüssigkeit benetzte Werkstück 1 getrocknet bzw. gesäubert werden kann.In close proximity to the measuring systems 31 '' and 31 ' are both left and right of the workpiece 1 adjustment 32 . 33 provided for lateral and vertical adjustment of the workpiece or the workpiece holder and / or the measuring systems. Furthermore, in height of the workpiece edges 42 and 43 both left and right of the workpiece 1 a drying nozzle 50 provided with which the wetted during the machining process with a cleaning or grinding fluid workpiece 1 can be dried or cleaned.

Etwa in gleicher Höhe wie die sensorischen Messsysteme 31'' und 31' sind in Vorschubrichtung 40 (X) gesehen links und rechts in Höhe der Kanten 42 und 43 jeweils Bearbeitungswerkzeuge 15 vorgesehen. In dem konkreten Ausführungsbeispiel handelt es sich um Schleifspindeln zum Fasenschleifen der Kanten 42 und 43 des Werkstücks 1. Als Werkstücke 1 kommen insbesondere Siliziumssäulen infrage.At about the same height as the sensory measuring systems 31 '' and 31 ' are in the feed direction 40 (X) seen left and right at the level of the edges 42 and 43 each editing tools 15 intended. In the concrete embodiment are grinding spindles for chamfering the edges 42 and 43 of the workpiece 1 , As workpieces 1 especially silicon columns are eligible.

In den 2a bis 2d sind vier verschiedene Komplettansichten der Bearbeitungsvorrichtung gezeigt. 2b ist eine Darstellung von der Seite, 2d zeigt die Vorrichtung von oben; während in den 2a und 2c Querschnitte von vorne und von hinten dargestellt sind. Man kann hierbei deutlich erkennen, dass die beiden Kanten 42, 43 des Werkstücks 1 mit den Schleifspindeln 15 in Eingriff gelangen. Diese werden jeweils separat von unterschiedlichen Antrieben 7 betrieben.In the 2a to 2d four different complete views of the processing device are shown. 2 B is a representation of the page, 2d shows the device from above; while in the 2a and 2c Cross sections are shown from the front and from behind. You can clearly see that the two edges 42 . 43 of the workpiece 1 with the grinding spindles 15 engage. These are each separate from different drives 7 operated.

Jede der Schleifspindeln 15 ist auf einer Zustellvorrichtung, im konkreten Ausführungsbeispiel einer Gewindespindel montiert, welche mit einem Antrieb 25 betätigbar ist. Auf diese Art und Weise kann die Zustellung der beiden Schleifspindeln 15 unabhängig voneinander eingestellt werden. Die Aufnahme 20 für das Werkstück 1 ist auf einem verfahrbaren Tisch 12 montiert, welcher entlang einer Führung mittels eines Kugelgewindetriebs 8 verschoben werden kann. Oberhalb der Schleifvorrichtung ist eine Absaugung 6 vorgesehen, mit welcher Schleifpartikel und Schleifstaub abgesaugt werden können. Die gesamte Vorrichtung lässt sich über ein Bedienfeld 4 steuern.Each of the grinding spindles 15 is mounted on a feed device, in the concrete embodiment of a threaded spindle, which with a drive 25 is operable. In this way, the delivery of the two grinding spindles 15 be set independently. The recording 20 for the workpiece 1 is on a movable table 12 mounted, which along a guide by means of a ball screw 8th can be moved. Above the grinding device is a suction 6 provided, with which abrasive particles and sanding dust can be sucked. The entire device can be controlled via a control panel 4 Taxes.

Zur Höhenverstellung der Schleifspindeln ist eine Verstelleinrichtung 5 vorgesehen, die nach Art eines Kreuzschlittens ausgebildet ist. Bei kleineren und auch wechselnden Formatunterschieden, etwa bis 30 mm ist diese Höhenverstellung bevorzugt manuell einstellbar ausgestaltet. Bei sehr großen Differenzen der Formate ist eine motorische Ausführung von Vorteil.To adjust the height of the grinding spindles is an adjustment 5 provided, which is designed in the manner of a cross slide. For smaller and changing format differences, up to 30 mm, this height adjustment is preferably configured manually adjustable. For very large differences in the formats of a motor design of advantage.

Die elektrische Versorgung der Vorrichtung erfolgt über einen Schaltschrank 24. Das Maschinengrundgestell 14 kann mittels einzelner Nivellierschuhe 11 präzise und nivelliert aufgestellt werden. Mittels einer Energieführungskette 23 können die beweglichen und mit der Werkstückaufnahme oder dem Tisch 12 mitführbaren Funktionsteile mit elektrischer Energie versorgt werden.The electrical supply of the device via a control cabinet 24 , The machine base frame 14 can by means of single level shot hey 11 be placed precisely and leveled. By means of an energy chain 23 can be moving and with the workpiece holder or the table 12 mitführbaren functional parts are supplied with electrical energy.

In 3 sind zwei Werkstücke 1 und 10 mit einer quasirechteckigen Grundfläche dargestellt. Während das links dargestellte Werkstück 1 linksseitig eine konkav gewölbte Seitenfläche 105 und rechtsseitig eine konvex gewölbte Seitenfläche 100 aufweist, hat das rechts dargestellte Werkstück 10 linksseitig als auch rechtsseitig konkav gewölbte Seitenflächen 115, 110. Links und rechts der Werkstücke 1, 10 sind jeweils schematisch die Messeinrichtungen 31'' und 31' dargestellt.In 3 are two workpieces 1 and 10 represented with a quasi-rectangular base. While the workpiece shown on the left 1 on the left a concavely curved side surface 105 and on the right a convex curved side surface 100 has, has the workpiece shown on the right 10 on the left as well as on the right side concavely curved side surfaces 115 . 110 , Left and right of the workpieces 1 . 10 are each schematically the measuring equipment 31 '' and 31 ' shown.

Die mit gestrichelten Linien ansatzweise illustrierten optischen Strahlen 41 dienen dem optischen auf Triangulation oder Lichtschnittverfahren basierenden optischen Abtastverfahren zur Ermittlung der Außenabmessungen und der Ausrichtung sowie der Oberflächenbeschaffenheit der Werkstücke 1, 10. Nachdem die Außenabmessungen der Werkstücke 1, 10 mittels des optischen Rasterverfahrens bestimmt sind, können die Bearbeitungsparameter für die Bearbeitungsvorrichtung festgelegt werden.The dashed lines partially illustrated optical rays 41 are used for the optical triangulation or light-slit-based optical scanning method to determine the outer dimensions and the orientation and the surface finish of the workpieces 1 . 10 , After the outer dimensions of the workpieces 1 . 10 are determined by the optical raster method, the processing parameters for the processing device can be set.

Ziel der Bearbeitung ist neben weiteren Anforderungen beispielsweise die Schaffung geradlinig und eben verlaufender Seitenflächen sowie Werkstückkanten bzw. Werkstückfasen. Hierzu wird anhand der minimalen Ausdehnung jedes der Werkstücke 1, 10 ein Quader bzw. ein Rechteck 101, 111 berechnet. Von diesem berechneten Quader oder Rechteck 101, 111 wird in Querrichtung eine Schleifzugabe 103, 113 abgezogen, sodass sich letztlich das in der gestrichelten Linie 102, 112 gezeigte Fertigmaß für den zu schleifenden Quader ergibt. Oben und unten, das heißt an den längsseitigen Enden der Werkstücke 1, 10 wird eine vorgegebene Schleifzugabe 104, 114 hinzugefügt bzw. von den ursprünglichen Abmessungen des Werkstücks 1, 10 abgezogen.The aim of processing is, among other requirements, for example, the creation of straight and even-running side surfaces and workpiece edges or Werkstückfasen. This is done by the minimum extent of each of the workpieces 1 . 10 a cuboid or a rectangle 101 . 111 calculated. From this calculated cuboid or rectangle 101 . 111 becomes a grinding allowance in the transverse direction 103 . 113 subtracted, so that ultimately in the dashed line 102 . 112 shown finished measure for the cuboid to be ground. Above and below, that is at the longitudinal ends of the workpieces 1 . 10 becomes a given grinding allowance 104 . 114 added or from the original dimensions of the workpiece 1 . 10 deducted.

Ziel ist primär die Erzeugung von gleichmäßigen Fasen und einer ebenen Oberfläche über die gesamte Werkstücklänge unter Berücksichtigung von Optimierungskriterien. Dies wird durch ein Nachführen des Werkzeuges erreicht.aim is primarily the generation of uniform Chamfers and a flat surface over the entire Workpiece length under consideration of optimization criteria. This is done by tracking reached the tool.

Sobald das quaderförmige Fertigmaß der Säule unter Berücksichtigung der ursprünglichen geometrischen Abmessungen 100, 110, 105, 115 und unter Hinzufügen etwaiger Schleifzugaben 103, 113, 104, 114 berechnet ist, können die Bearbeitungsparameter, insbesondere die Zustellung der Schleifspindeln 15, Vorschubgeschwindigkeit und Anzahl der Bearbeitungszyklen festgelegt werden. Hiernach kann dann der entsprechende Schleifvorgang durchgeführt werden.Once the cuboid finished dimension of the column, taking into account the original geometric dimensions 100 . 110 . 105 . 115 and adding any grinding allowances 103 . 113 . 104 . 114 is calculated, the machining parameters, in particular the delivery of the grinding spindles 15 , Feed rate and number of machining cycles. After this, the corresponding grinding process can then be carried out.

In 4 sind die beiden Werkstücke gemäß der 3 nach erfolgter Bearbeitung als Werkstücke 1' und 10' dargestellt. Während das links dargestellte Werkstück 1' eine exakte quaderförmige Gestalt aufweist, hat das Werkstück 10' auch nach Durchlaufen eines ersten Bearbeitungszyklus noch Abweichungen 123, 122 vom vorgegebenen Soll-Maß 124. Derartige Abweichungen 122, 123 können durch ein sich an den ersten Bearbeitungszyklus anschließendes optisches Abtastverfahren ermittelt werden.In 4 are the two workpieces according to the 3 after processing as workpieces 1' and 10 ' shown. While the workpiece shown on the left 1' has an exact cuboid shape, the workpiece has 10 ' Even after passing through a first processing cycle still deviations 123 . 122 from the specified target dimension 124 , Such deviations 122 . 123 can be determined by a subsequent to the first processing cycle optical scanning.

Das gesamte Werkstück 10' kann dann nochmals unter Berücksichtigung dieser neuen sensorisch erfassten geometrischen Daten einem weiteren Bearbeitungszyklus unterzogen werden, bis auch dieses Werkstück 10' ein vorgegebenes Soll-Maß aufweist.The entire workpiece 10 ' can then be subjected to another processing cycle, taking into account this new sensory geometric data, even to this workpiece 10 ' has a predetermined desired dimension.

5 zeigt eine weitere Ausführung der Bearbeitungsvorrichtung, bei welcher das Werkstück, wie etwa eine Siliziumsäule 1 mit einer Seitenfläche plan auf einer Auflage aufliegt und mit Hilfe zweier Spannbacken 38, 39 fixiert wird. Beim konkreten Ausführungsbeispiel ist der Spannbacken 38 beispielsweise ortsfest und lediglich der rechte Spannbacken 39 beweglich ausgestaltet. 5 shows a further embodiment of the processing apparatus, in which the workpiece, such as a silicon column 1 with a side surface rests flat on a support and with the help of two jaws 38 . 39 is fixed. In the concrete embodiment, the clamping jaws 38 for example, stationary and only the right clamping jaws 39 movably designed.

Die beiden Schleifspindeln 15 sind hier derart zueinander angeordnet, dass die beiden oben aus der Spannvorrichtung herausragenden Kanten des Werkstücks 1 gleichzeitig bearbeitet werden können. Die Sensoreinheiten zur Erfassung der geometrischen Daten des Werkstücks 1 sind hier analog zu der in 1 gezeigten Vorrichtung in Höhe der Schleifspindel 15 angeordnet und ermöglichen ein gleichzeitiges Abtasten und Ausmessen beider zu bearbeitenden Kanten.The two grinding spindles 15 are here arranged to each other such that the two above from the jig protruding edges of the workpiece 1 can be edited at the same time. The sensor units for acquiring the geometrical data of the workpiece 1 are analogous to the in here 1 shown device in height of the grinding spindle 15 arranged and allow a simultaneous scanning and measuring of both edges to be machined.

6 zeigt exemplarisch ein Abtastverfahren zur Charakterisierung und Tiefenbestimmung von Beschädigungen an den Werkstückkanten 42, 43. Entlang der Werkstückkanten 42, 43 sind einzelne Ausplatzer oder Abplatzer 46, die mittels der Sensoreinheit 31 abgetastet und exakt ausgemessen werden können. Das optische Abtasten erfolgt mittels Lichtstrahlen 41. 6 shows by way of example a scanning method for the characterization and depth determination of damages on the workpiece edges 42 . 43 , Along the edges of the workpiece 42 . 43 are single Ausplatzer or chipping 46 , by means of the sensor unit 31 can be scanned and accurately measured. The optical scanning takes place by means of light beams 41 ,

Bei Anwendung des Lichtschnittverfahrens ist ein streifenförmiger Lichtstrahl, beispielsweise ein Laserstrahl vorgesehen, dessen Lichtstrahl an der Kante 42 des Werkstücks 1 reflektiert und von einer in der Sensoreinheit vorgesehenen Detektoranordnung ortsaufgelöst detektiert werden kann. Etwaige Höhenunterschiede in der abzutastenden Werkstückkante 42 spiegeln sich am Detektor in einer unterbrochenen parallel versetzten Linie wider. Aus dem Versatz der Linien zueinander können exakte Rückschlüsse auf die Tiefe des Aus- oder Abplatzers 46 gezogen werden.When using the light-section method, a strip-shaped light beam, for example a laser beam, is provided whose light beam is at the edge 42 of the workpiece 1 reflected and can be detected spatially resolved by a provided in the sensor unit detector arrangement. Any height differences in the workpiece edge to be scanned 42 are reflected at the detector in an interrupted parallel offset line. From the offset of the lines to each other can be exact Conclusions about the depth of the chipping or chipping 46 to be pulled.

7 zeigt das Werkstück 1' nach Durchlaufen eines ersten Bearbeitungszyklus. Entlang einer Längskante 43 ist ein Aus- oder Abplatzer 47 vorhanden. Dieser liegt im Bereich der vergrößert dargestellten Fase. 7 shows the workpiece 1' after passing through a first processing cycle. Along a longitudinal edge 43 is a runner or flitter 47 available. This lies in the area of the enlarged chamfer.

8 zeigt das Werkstück gemäß 7 nach einem zweiten Schleifzyklus. Die Fasenbreite 48 ist nun größer mit dem Resultat, dass der Aus- oder Abplatzer 47 nahezu eliminiert ist. 8th shows the workpiece according to 7 after a second grinding cycle. The chamfer width 48 is now bigger with the result that the chipping or flaking 47 is almost eliminated.

In 9 ist nochmals ein der 8 im Wesentlichen entsprechendes Messverfahren bildlich dargestellt. Dieses wird vorzugsweise nach einem erfolgten Bearbeitungszyklus zur Qualitätskontrolle der geschliffenen Fasen durchgeführt. In den beiden Vergrößerungen sind exemplarisch zwei Fasen 49 und 51 dargestellt. Während die Fase 49 ein ideales Querschnittsprofil darstellt, sind an der Fase 51 Unebenheiten vorhanden, welche mittels des Messsystems 31 erfasst werden können.In 9 is again one of the 8th essentially corresponding measurement method shown pictorially. This is preferably carried out after a successful processing cycle for quality control of the ground chamfers. In the two enlargements are exemplified two bevels 49 and 51 shown. While the chamfer 49 an ideal cross-sectional profile is at the chamfer 51 Bumps present, which by means of the measuring system 31 can be detected.

Sollte die Oberflächenbeschaffenheit der Kantenkontur 51 nicht den Qualitätsanforderungen genügen, so kann beispielsweise eine größere Fasentiefe bestimmt und ein anschließender weiterer Bearbeitungszyklus durchgeführt werden.Should the surface finish of the edge contour 51 do not meet the quality requirements, so for example, a greater fiber depth can be determined and a subsequent further processing cycle can be performed.

In 10 ist ein schematisches Blockschaltbild der Bearbeitungsvorrichtung gezeigt. Das in der Werkstückauflage 20 gehaltene Werkstück 1 wird mittels links- und rechtsseitig angeordneter Sensoreinheiten 31' und 31'' vermessen. Die von den Sensoreinheiten aufgenommenen Messwerte werden an Signalwandler 70 übertragen und anschließend über eine Schnittstelle an eine zentrale Steuereinheit 72 übermittelt.In 10 a schematic block diagram of the processing apparatus is shown. The in the workpiece support 20 held workpiece 1 is by means of left and right side arranged sensor units 31 ' and 31 '' measured. The measured values recorded by the sensor units are sent to signal converters 70 transmitted and then via an interface to a central control unit 72 transmitted.

Die zentrale Steuereinheit 72, die beispielsweise als SPS- oder IPC-Steuerung ausgebildet sein kann, steuert sämtliche Funktionen der Vorrichtung und verarbeitet zudem die vom Messsystem aufgenommenen Messwerte. In der Steuereinheit 72 werden abhängig von den ermittelten geometrischen Daten des Werkstücks 1 die einzelnen Bearbeitungsparameter auch unter Berücksichtigung etwaiger voreingestellter Optimierungskriterien bestimmt. Nach der Festlegung der Bearbeitungsparameter steuert die Steuereinheit 72 den Bearbeitungszyklus unter Verwendung der festgelegten Parameter.The central control unit 72 , which may be designed, for example, as a PLC or IPC control, controls all functions of the device and also processes the measured values recorded by the measuring system. In the control unit 72 become dependent on the determined geometric data of the workpiece 1 the individual processing parameters also determined taking into account any preset optimization criteria. After determining the machining parameters, the control unit controls 72 the machining cycle using the specified parameters.

Die gesamte Steuerung 72 der Vorrichtung kann an eine übergeordnete Steuerung 73 angeschlossen sein, welche wiederum über ein Produktionsverwaltungssystem 74 kontrolliert werden kann.The entire controller 72 the device can be sent to a higher-level control 73 be connected, which in turn has a production management system 74 can be controlled.

Die Steuerung 72 ist zudem an die als Schleifspindeln ausgebildeten Bearbeitungswerkzeuge 15 gekoppelt und kann diese während des Bearbeitungszyklus präzise steuern. In 10 sind exemplarisch die Antriebe 25, 7 zur Positionierung und Betätigung der Schleifwerkzeuge 15 gezeigt.The control 72 is also due to the machining tools designed as grinding spindles 15 coupled and can control them precisely during the processing cycle. In 10 are examples of the drives 25 . 7 for positioning and operating the grinding tools 15 shown.

In 12 ist ein pseudoquadratisches Werkstückprofil 90 mit den Sensoreinheiten (31' und 31'') dargestellt. Die Sensoreinheiten (31' und 31'') tasten mindestens einen Bereich an den Seitenflächen (91' bis 91'') und den gesamten Bereich zwischen den Seitenflächen (92' bis 92'') ab. In dem ausgeführten Beispiel tastet die Sensoreinheit 31' einen Teil der Seitenfläche (91') und der Seitenfläche (91'') und den abgerundeten Bereich zwischen diesen Flächen (93') ab. Durch Verlängerung der Seitenflächen (91') und (91'') wird ein Schnittpunkt (94) gebildet, welcher als virtuelle Werkstückkante bezeichnet wird. Durch Aneinanderreihung vieler dieser Schnittpunkte erhält man einen räumlichen Verlauf der Kante. Dieser kann für eine Werkzeugnachführung benutzt werden. Weiterhin sind hier neben Aus- und Abplatzern noch die Endpunkte der Seitenflächen (92' und 92'') gezeigt. Der vom Sensor am weitesten entfernte Punkt bestimmt das Fasenmaß. Wichtig ist auch das höchste Punkt auf der Fläche (93'). Dieser Punkt (95) hat den kürzesten Abstand zum Sensor (31') und bestimmt den Startpunkt des ersten Bearbeitungszyklus.In 12 is a pseudo-square workpiece profile 90 with the sensor units ( 31 ' and 31 '' ). The sensor units ( 31 ' and 31 '' ) touch at least one area on the side surfaces ( 91 ' to 91 '' ) and the entire area between the side surfaces ( 92 ' to 92 '' ). In the example carried out, the sensor unit scans 31 ' a part of the side surface ( 91 ' ) and the side surface ( 91 '' ) and the rounded area between these areas ( 93 ' ). By extending the side surfaces ( 91 ' ) and ( 91 '' ) becomes an intersection ( 94 ), which is referred to as a virtual workpiece edge. By juxtaposing many of these intersections one obtains a spatial course of the edge. This can be used for tool tracking. Furthermore, in addition to chipping and chipping still the endpoints of the side surfaces ( 92 ' and 92 '' ). The farthest point from the sensor determines the chamfer dimension. Also important is the highest point on the surface ( 93 ' ). This point ( 95 ) has the shortest distance to the sensor ( 31 ' ) and determines the starting point of the first processing cycle.

13 zeigt schließlich in einer schematischen perspektivischen Darstellung eine sensorische Vermessung von gegenüberliegenden Seitenflächen eines Werkstücks 1. Hierbei sind die links und recht der Verfahrstrecke befindlichen Messsystem 31', 31'' zur Erzeugung linienförmig aufgefächerter Lichtstrahlen 41 konfiguriert, sodass die gesamte Höhe der Seitenfläche optisch abgetastet werden kann. Das Werkstück liegt hier auf dem in Vorschubrichtung verfahrbaren Tisch 12 auf. 13 Finally, in a schematic perspective view shows a sensory measurement of opposite side surfaces of a workpiece 1 , Here are the left and right of the trajectory measuring system 31 ' . 31 '' for producing linearly fanned light beams 41 configured so that the entire height of the side surface can be optically scanned. The workpiece lies here on the movable in the feed direction table 12 on.

Die Erfassung der Oberfläche und deren Verlauf erfolgt hierbei nach dem Lichtschnittverfahren. Mittels des linienförmigen Licht- oder Laserstrahls 41 wird die Höhenkontur eines Objektes 1 ermittelt. Der Laserstrahl wird dazu senkrecht oder unter einem Winkel auf das Objekt projiziert. Das Objekt 1 wird dabei von der Lichtebene beleuchtet, welche durch den Linien-Laser aufgespannt wird.The detection of the surface and its course is carried out according to the light-section method. By means of the linear light or laser beam 41 becomes the height contour of an object 1 determined. The laser beam is projected perpendicular or at an angle to the object. The object 1 is illuminated by the light plane, which is spanned by the line laser.

Die vom Werkstück 1 reflektierte Strahlung wird vom dafür vorgesehenen und im jeweiligen Messsystem befindlichen Sensor detektiert und einer Auswertung zugeführt. Somit läst sich ein Versatz der Lage der auf das Objekt projizierten Linie in Abhängigkeit von der Objekthöhe beobachten. Wird diese Szene mit einer Kamera erfasst, so lässt sich aus dem Bild die jeweilige Objekthöhe an den einzelnen Messpunkten und damit ein komplettes Höhenprofil errechnen.The of the workpiece 1 reflected radiation is detected by the provided and located in the respective measuring system sensor and fed to an evaluation. Thus, an offset of the position of the projected onto the object line depending on the height of the object can be observed. If this scene is recorded with a camera, then the respective object height at the individual measuring points and thus a complete height profile can be calculated from the image.

Durch Aneinanderreihung vieler dieser Profile, wie man sie durch ein Raster- oder Scannverfahren bekommt erhält man ein dreidimensionales Abbild der kompletten Kontur des Objektes. Das Verfahren ist sehr schnell und damit gut geeignet zur Erfassung bewegter Teile mit hoher Geschwindigkeit.By Stringing together many of these profiles, as you can see them through a grid or scanning method gets you a three-dimensional Image of the complete contour of the object. The procedure is very fast and thus well suited for detecting moving parts high speed.

Auf jeden Fall sind mit diesem Verfahren die Werkstückkanten 126 des Werkstücks genau zu klassifizieren. So können die Lage und die Tiefe etwaiger Ausplatzer 128, wie sie in 13 vergrößert dargestellt sind konkret und präzise ermittelt werden.In any case, with this method, the workpiece edges 126 to classify the workpiece accurately. So can the location and the depth of any breakouts 128 as they are in 13 shown enlarged are concrete and precise to be determined.

Alternativ kann auch ein vereinfachtes auf Triangulatuon basierendes Verfahren implementiert werden. Hierbei wird das diffus reflektierte Licht über ein Objektiv auf einen Positionssensor (PSD) bzw. auf eine CCD-Zelle abgebildet. Für die Messung ist nur das diffus reflektierende Licht entscheidend. Das auf Triangulation basierende Verfahren kann insbesondere zur groben Positionsbestimmung und Festlegen der Fläche benutzt werden.alternative may also have a simplified process based on triangulatuon be implemented. Here, the diffusely reflected light on a Lens on a position sensor (PSD) or on a CCD cell displayed. For the measurement is only the diffuse reflecting Light crucial. The triangulation-based method can in particular for coarse positioning and setting the area to be used.

In 14 ist schematisch ein mittels der Sensoren aufgenommener Kantenverlauf bzw. ein Höhenverlauf einer Seitenfläche dargestellt. Gezeigt ist hier ein Höhenprofil 52 gegen die Vorschubrichtung 40. Wie man deutlich erkennen kann ist das Profil wellenartig. Das Werkstück weist zum Beispiel an seiner oberen Kante 43 einige Ausplatzer 46 auf.In 14 schematically an edge taken by the sensors edge course or a height profile of a side surface is shown. Shown here is a height profile 52 against the feed direction 40 , As you can see clearly the profile is wavelike. The workpiece faces, for example, at its upper edge 43 some breakouts 46 on.

Damit in eine solch wellige Werkstückkante eine wohldefinierte Fase mit konstanter Fasenbreite bzw. -tiefe geschliffen werden kann ist eine Nachführen des Bearbeitungswerkzeuges während des Schleifzyklus unabdingbar. Das Messsystem muss hierbei nicht nur die absoluten Profilmaße sondern insbesondere den Verlauf der Werkstückkontur oder -kante unter Berücksichtigung eines lokalen werkstückbezogenen Koordinatensystems bestimmen. Nur so kann eine über die Vorschubrichtung gleichförmige Werkstückkante erzeugt werden.In order to in such a wavy workpiece edge a well-defined Bevel with constant chamfer width or depth can be ground is a tracking of the editing tool during The grinding cycle is indispensable. The measuring system does not have to be only the absolute profile dimensions but especially the course the workpiece contour or edge under consideration of a local workpiece coordinate system. Just so can a uniform over the feed direction Workpiece edge are generated.

11: Werkstückworkpiece
1'1': Bearbeitetes Werkstückwrought workpiece
1''1'': Zweifach bearbeitetes Werkstückdual machined workpiece
44: BedienfeldControl panel
55: Höhenverstellungheight adjustment
66: Absaugungsuction
77: SchleifspindelantriebGrinding spindle drive
88th: KugelgewindetriebBall Screw
99: Vorschubantriebfeed drive
1010: Werkstückworkpiece
10'10 ': Bearbeitetes Werkstückwrought workpiece
1111: NivellierschuheLevelers
1212: Tischtable
1313: MaschinengrundgestellMachine base frame
1515: Schleifspindelgrinding spindle
2020: WerkstückauflageWorkpiece support
2424: Schaltschrankswitch cabinet
2323: EnergieführungskettePower supply chain
2525: Zustellungsantriebdelivery drive
3030: Spannvorrichtungjig
3131: Messsystemmeasuring system
31'31 ': Messsystem rechtsmeasuring system right
31''31 '': Messsystem linksmeasuring system Left
3232: Höhenverstellungheight adjustment
3333: SeitenverstellungLateral adjustment
3636: Spannarmclamping arm
3838: Fester SpannbackenFester jaws
3939: Beweglicher Spannbackenportable jaws
4040: Vorschubrichtungfeed direction
4141: Lichtstrahlbeam of light
4343: Kante/FaseEdge / bevel
4444: Kante/FaseEdge / bevel
4545: Schleifscheibegrinding wheel
4646: AusplatzerAusplatzer
4747: AusplatzerAusplatzer
4848: Fasenbreitechamfer width
4949: FasenkonturFasenkontur
5050: Trocknungsdüsedrying nozzle
5151: Kantenkonturedge contour
5252: Höhenprofilheight profile
6060: WerkstückauflageWorkpiece support
6161: Spanneinrichtungtensioning device
6262: Anschlagattack
6363: Kanteedge
7070: Signalwandlersignal converter
7272: Steuereinheitcontrol unit
7373: Steuerungcontrol
7474: ProduktionsverwaltungssystemProduction management system
9090: pseudoquadratisches Werkstückpseudo square workpiece
91'91 ': Seitenflächeside surface
91''91 '': Seitenflächeside surface
92'92 ': SeitenflächenendeSide face end
92''92 '': SeitenflächenendeSide face end
9393: Flächearea
9494: Schnittpunktintersection
9595: höchster Punkthighest Point
100100: WerkstückgrundflächeWorkpiece footprint
101101: Quaderabmessungcuboid dimensions
102102: Endabmessungfinal dimension
103103: Schleifzugabe längsgrinding allowance along
104104: Schleifzugabe quergrinding allowance crosswise
105105: WerkstückflächeWorkpiece surface
110110: WerkstückgrundflächeWorkpiece footprint
111111: Quaderabmessungcuboid dimensions
112112: Endabmessungfinal dimension
113113: Schleifzugabe längsgrinding allowance along
114114: Schleifzugabe quergrinding allowance crosswise
115115: WerkstückflächeWorkpiece surface
120120: Außenabmessungexternal dimension
121121: Außenabmessungexternal dimension
122122: Abweichung vom Soll-Maßdeviation from the target dimension
123123: Abweichung vom Soll-Maßdeviation from the target dimension
124124: Soll-MaßTarget level
126126: Kanteedge
128128: AusplatzerAusplatzer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 20102438 U1 [0011]

Claims

Method for processing contours, in particular side surfaces ( 105 . 115 ), Chamfers and / or edges ( 42 . 43 . 44 ) of a workpiece ( 1 ) rod-like or bar-type basic geometry by means of at least one at least in the plane perpendicular to the feed direction of the workpiece positionable machining tool ( 15 ), comprising the following steps: - sensory acquisition of geometric data of the workpiece ( 1 ) by means of a sensor unit ( 31 ' . 31 '' ) - automatic determination of processing parameters as a function of the determined geometric data, - performing a processing cycle for processing the workpiece contour ( 42 . 43 . 44 ; 105 . 115 ) using the machining parameters.

Method according to claim 1, characterized in that the geometric data is the position of the workpiece ( 1 ) and / or the dimensions of the workpiece and / or the orientation of the workpiece and / or the surface finish of the workpiece.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a determination of the position, orientation and / or dimension of the workpiece by means of a triangulation-based optical raster process takes place.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a determination of the surface condition of the workpiece ( 1 ) is carried out according to the light-section method, electromagnetic radiation ( 41 ) directed with a line or line intensity distribution on the workpiece and one of the workpiece ( 1 ) reflected intensity is measured by means of a detector.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the processing parameters chamfer width ( 48 ), Depth of cut, infeed, position and orientation of the processing tool ( 15 ), Feed rate of the workpiece ( 1 ) and the number of machining passes to be determined is determined automatically as a function of the geometric data.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the machining parameters while optimizing and / or minimizing the material removal of the workpiece ( 1 . 1' . 1'' ) and minimizing the processing time.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a fiber depth and / or chamfer width ( 48 ) of the edges of the workpiece ( 1 ) depending on the determined surface condition of the workpiece, in particular the depth of flakes ( 46 . 47 ) of the workpiece ( 1 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece ( 1 ) is fixed, centered and / or aligned before and / or after the sensory acquisition of the geometric data.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for quality and / or tool wear control during and / or after a processing cycle, a further sensory detection of the geometric data of the workpiece ( 1 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a machining cycle two or more diametrically opposite or in the circumferential direction of the workpiece ( 1 ) adjacent longitudinal edges ( 42 . 43 . 44 ) are processed simultaneously.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the machining tool ( 15 ) depending on the determined geometry and / or orientation of the workpiece ( 1 ) is tracked during the processing cycle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after a contouring, in particular side surface, edge or bevel processing for processing further side surfaces ( 105 . 115 ), Edges and / or chamfers ( 42 . 43 . 44 ) the workpiece ( 1 ) is rotated about its longitudinal axis.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a processing tool ( 15 ) and a workpiece feed having processing device automatically with workpieces ( 1 ) and / or processed workpieces ( 1' . 1'' ) are taken automatically.

Device for grinding contours, in particular side surfaces ( 105 . 115 ), Chamfers and / or edges ( 42 . 43 . 44 ) of a workpiece ( 1 ) rod-like or bar-type basic geometry with at least one positionable machining tool ( 15 ), wherein at least one sensor unit ( 31 ) for detecting geometric data of the workpiece ( 1 ) is provided and a control unit ( 72 ) is designed to automatically depending on the acquired geometric data machining parameters for the plant and then the machining tool ( 15 ) during a machining cycle.

Apparatus according to claim 14, characterized in that the at least one sensor unit ( 31 ) for non-contact determination of the outer dimensions of the workpiece ( 1 ), in particular by means of electromagnetic radiation ( 41 ), is trained.

Device according to one of claims 14 or 15, characterized in that the sensor unit ( 31 ) for determining the surface condition of the workpiece ( 1 ), in particular the workpiece edges and / or chamfers ( 42 . 43 . 44 ) is trained.

Device according to one of the preceding claims 14 to 16, characterized in that for the simultaneous processing of at least two diametrically opposite or at least two circumferentially adjacent side surfaces ( 105 . 115 ), Edges and / or chamfers ( 42 . 43 . 44 ) of the workpiece ( 1 ) at least two grinding tools ( 15 ) are provided.

Device according to one of the preceding claims 14 to 17, characterized in that for fixing and / or alignment of the workpiece ( 1 ) in the device at least one pneumatically, hydraulically or by means of threaded spindles operable holding device ( 20 . 30 ) is provided.

Device according to one of the preceding claims 14 to 18, characterized in that each machining tool ( 15 ) a sensor unit ( 31 ) assigned.

Device according to one of the preceding claims 14 to 19, characterized in that the control unit ( 72 ) a collision protection for the machining tool ( 15 ).