DE102014212225A1

DE102014212225A1 - Maschinenwerkzeug mit einer Messeinrichtung

Info

Publication number: DE102014212225A1
Application number: DE201410212225
Authority: DE
Inventors: c/o DMG MORI SEIKI CO. LTD Nishikawa Shizuo; c/o DMG MORI SEIKI CO. LTD Kurata Atsushi
Original assignee: DMG Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Seiki Co Ltd
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2014-12-31
Also published as: GB2515657A; JP6130242B2; JP2015006721A; GB201411349D0

Abstract

Es wird ein Maschinenwerkzeug bereitgestellt, welches mit einer Messeinrichtung mit einer optischen Abstandsmesseinrichtung versehen ist und eine genaue Maschinen-interne Messung ermöglicht, und zwar ohne Beeinflussung durch eine Temperaturdrift und die Messumgebung. Ein Maschinenwerkzeug (1) weist eine Messeinrichtung (5) einschließlich einer in dem Maschinenwerkzeug (1) installierten Laser-Abstandsmesseinrichtung (6) und eine Messsteuereinheit (7) auf, welche das Maschinenwerkzeug (1) und die Laser-Abstandsmesseinrichtung (6) zur Ausführung eines Messvorganges bringen. Die Messsteuereinheit (7) umfasst einen Kalibrierungsabschnitt (20) und einen Messausführungsabschnitt (30), wobei der Kalibrierungsabschnitt (20) einen Kalibrierungsvorgangsausführungsabschnitt (23) aufweist, einen Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt (24), welcher Daten für eine Kalibrierung berechnet, und einen Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt (25), welcher die Daten für eine Kalibrierung speichert. Nach Aktivierung der Laser-Abstandsmesseinrichtung (6) führt die Messsteuereinheit (7) eine Kalibrierung mit Hilfe des Kalibrierungsabschnittes (20) aus, und zwar wenigstens einmal vor Ausführung einer tatsächlichen Messung, und führt dann die tatsächliche Messung mit Hilfe des Messausführungsabschnittes (30) aus.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maschinenwerkzeug mit einer Messeinrichtung mit einer optischen Abstandsmesseinrichtung.
Hintergrund
Wie das oben-erwähnte Maschinenwerkzeug mit einer Messeinrichtung mit einer optischen Abstandsmesseinrichtung ist das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 7-120216 (Patentdokument 1) offenbarte Maschinenwerkzeug in herkömmlicher Weise bekannt. Die in dem Patentdokument 1 offenbarte optische Abstandsmesseinrichtung detektiert einen Abstand nach dem Prinzip der Triangulation und gibt das Ergebnis aus. Allgemein weist eine optische Abstandsmesseinrichtung die Eigenschaft auf, dass der tatsächlich gemessene Wert unter dem Einfluss der Messumgebung variiert. Aus diesem Grund verwendet das Patentdokument 1 eine Technik zur Korrektur des tatsächlich gemessenen Wertes unter Verwendung von zuvor berechneten Korrekturwertdaten. Es sei festgestellt, dass die Bearbeitung einer Erzeugung solcher Korrekturdaten im Allgemeinen eine „Kalibrierung” genannt wird.
Die in dem Patentdokument 1 offenbarte Messeinrichtung umfasst insbesondere, wie in 8 gezeigt ist, eine Bestandteileinheit, welche Korrekturwertdaten erzeugt, und eine Bestandteileinheit, welche den tatsächlich gemessenen Wert korrigiert. Weiterhin umfasst die Bestandteileinheit, welche die Korrekturwertdaten erzeugt, eine Genauigkeitsmesseinrichtung, einen Abstandssensor, eine Messsteuerungseinrichtung und einen ROM-Speicher (Read Only Memory), wobei die Messsteuerungseinrichtung Fehlerwertberechnungsmittel, Korrekturwert-Datenerzeugungsmittel und Korrekturwert-Datenspeichermittel umfasst. Weiterhin umfasst die Bestandteileinheit, welche den tatsächlichen Messwert korrigiert, eine Kopiermaschine, einen Abstands- bzw. Entfernungssensor und eine digitalisierende Steuereinrichtung, wobei die digitalisierende Steuereinrichtung Ausführungsdaten-Lesemittel, einen ROM-Speicher (kurz: ROM) und Korrektursteuermittel umfasst.
Die Erzeugung von Korrekturwertdaten wird in der Bestandteileinheit erzeugt, welche die Korrekturwertdaten erzeugt. Ein Messmodell auf einem Tisch der Genauigkeitsmesseinrichtung wird entlang einer vorbestimmten Achse bewegt bzw. verlagert, und, basierend auf der tatsächlichen Messwertausgabe von dem Abstandssensor und von einem Achsensteuerungsschaltkreis erhaltenen Bewegungsabstandsdaten des Abstandssensors, werden Korrekturwertdaten durch Bearbeitung in den Fehlerwertberechnungsmitteln und den Korrekturwertdatenerzeugungsmitteln erzeugt. Die derartig erzeugten Korrekturwertdaten werden einmalig in die Korrekturwertdatenspeichermittel geschrieben, und dann in den ROM der digitalisierenden Steuereinrichtung über eine Schnittstelle geschrieben.
Somit wird die Korrektur des tatsächlichen Messwertes in der Bestandteileinheit ausgeführt, welche den tatsächlichen Messwert korrigiert. Ein Modell für eine tatsächliche Messung auf einem Tisch der Kopiereinrichtung wird entlang einer vorbestimmten Achse bewegt, wobei der tatsächliche Messwert von dem Abstandssensor mit Hilfe der Ausführungs-Datenablesemittel abgelesen wird. Auf Basis des abgelesenen tatsächlichen Messwertes und der in dem ROM der digitalisierenden Steuereinrichtung gespeicherten Korrekturwertdaten wird der tatsächliche Messwert in den Korrektursteuermitteln korrigiert.
Zitierliste
Patentdokument

[Patentdokument 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldung-Veröffentlichung Nr. 7-120216

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Im Übrigen sind in der Messeinrichtung des Patentdokumentes 1 die Bestandteileinheit, welche die Korrekturwertdaten erzeugt, das heißt, die Bestandteileinheit, welche die Kalibrierung ausführt, und die Bestandteileinheit, welche den tatsächlichen Messwert korrigiert, im Betrieb nicht auf direkte Art und Weise aufeinander bezogen, wobei sie derart ausgebildet sind, um unabhängig voneinander zu funktionieren. Dies liegt wahrscheinlich daran, da eine Kalibrierung herkömmlicherweise in regelmäßigen Abständen ausgeführt wird, beispielsweise etwa einmal in der Woche, wobei eine solche regelmäßige Ausführung auch in dem Patentdokument 1 angenommen wird.
In einem Fall jedoch, wo eine optische Abstandsmesseinrichtung in einem Maschinenwerkzeug installiert ist und darin eine Messung durchgeführt wird, gibt es ein Problem dahingehend, dass eine solche regelmäßige Ausführung einer Kalibrierung wie die herkömmliche keine akkurate bzw. genaue Messung erzielen kann.
Das heißt, zunächst gibt es, unter den optischen Abstandsmesseinrichtungen, und zwar in einem Fall einer Laser-Abstandsmesseinrichtung, welche zur Abstandsmessung einen Laserstrahl verwendet, ein Problem hinsichtlich einer Temperaturdrift bzw. -Abweichung. Das heißt, nach Aktivierung der Laser-Abstandsmesseinrichtung und Einschalten eines Laserstrahles, ist das Messergebnis nicht stabil, bis etwa 30–40 Minuten verstrichen sind und die Temperatur einen stabilen Zustand erreicht hat. 9 ist eine Kurve, welche die Temperaturdrift bzw. Temperaturabweichung bis zum Verstreichen von einer Stunde nach Aktivierung einer Laser-Abstandsmesseinrichtung zeigt. Wie in 9 gezeigt ist, beträgt der Unterschied zwischen dem gemessenen Wert sofort nach Aktivierung der Laser-Abstandsmesseinrichtung und dem gemessenen Wert nach Verstreichen von 50 Minuten nach der Aktivierung etwa 0,015 mm (15 μm), wobei sich der gemessene Wert nach Verstreichen von einer Stunde stabilisiert hat. Wie oben bereits zu sehen war, kann bei einer Laser-Abstandsmesseinrichtung eine akkurate Messung nicht durchgeführt werden, bis eine gewisse Zeitdauer nach der Aktivierung der Einrichtung verstrichen ist. Mit anderen Worten, es besteht ein Problem dahingehend, dass, um eine genaue Messung durchzuführen, die Messung nach Verstreichen einer bestimmten Zeitdauer durchgeführt werden muss, nachdem die Laser-Abstandsmesseinrichtung aktiviert wurde, wobei, in einem Fall einer Maschinen-internen Messung, dieses Problem zu einem Problem hinsichtlich einer Verminderung in der Verwendungsrate des Maschinenwerkzeuges führt.
Zusätzlich wird, in dem Fall einer Maschinen-internen Messung, gewöhnlicherweise zum Schutz der Laser-Abstandsmesseinrichtung vor herumfliegenden Bruchstücken, welche bei der Bearbeitung entstehen, zur Bearbeitung usw. ein Flüssigkühlmittel verwendet, die Laser-Abstandsmesseinrichtung in einem Schutzbehälter angeordnet, wobei eine Messung durch ein am Schutzbehälter bereitgestelltes Schutzglas (getempertes Glas) durchgeführt wird. Das heißt, es wird eine Betriebsart, bei welcher ein Laserstrahl durch das Schutzglas eintritt und empfangen wird, durchgeführt. Jedoch haften in diesem Fall zum Zeitpunkt der Messung nach der Bearbeitung Bruchstücke oder flüssiges Kühlmittel am Schutzglas. Aufgrund dessen ist der Brechungsindex des Schutzglases zum Zeitpunkt der Messung verschieden von dem Brechungsindex zum Zeitpunkt der Kalibrierung, wobei aufgrund des Unterschiedes hinsichtlich des Brechungsindex die Detektionseigenschaften der Laser-Abstandsmesseinrichtung unterschiedlich sind. Deshalb kann, in dem Fall, wo eine Maschinen-interne Messung durchgeführt wird, und zwar unter Verwendung der Messeinrichtung aus dem Patentdokument 1, aufgrund des Einflusses von Bruchstücken bzw. flüssigem Kühlmittel eine akkurate Messung in nachteiliger Weise nicht durchgeführt werden. Es sei festgestellt, dass die Bedingungen des Anhaftens von Bruchstücken bzw. flüssigem Kühlmittel von Messung zu Messung variieren. Aus diesem Grund ist, um eine genaue Messung durchzuführen, eine Messeinrichtung erforderlich, welche nicht durch solche Bruchstücke oder flüssiges Kühlmittel beeinträchtigt ist bzw. wird.
Weiterhin weist eine Laser-Abstandsmesseinrichtung die Eigenschaft auf, dass deren Detektionseigenschaften aufgrund eines Unterschiedes in den Eigenschaften des zu messenden Gegenstandes oder der zu messenden Oberfläche unterschiedlich sind, beispielsweise aufgrund eines Unterschiedes hinsichtlich des Materiales des zu messenden Gegenstandes, aufgrund eines Unterschiedes hinsichtlich einer Oberflächen-Rauigkeit oder Farbe der zu messenden Oberfläche usw. Deshalb kann, wenn eine Maschinen-interne Messung unter Verwendung der Messeinrichtung aus Patentdokument 1 durchgeführt wird, in einem Fall, wo ein Unterschied hinsichtlich der Eigenschaften des zu messenden Gegenstandes oder der zu messenden Oberfläche zwischen dem Zeitpunkt der Kalibrierung und dem Zeitpunkt der Messung besteht, eine akkurate Messung nicht durchgeführt werden. Weiterhin sind, ebenso in einem Fall, wo ein Unterschied hinsichtlich der Befestigungsposition oder Befestigungsrichtung der Laser-Abstandsmesseinrichtung zwischen dem Zeitpunkt der Kalibrierung und dem Zeitpunkt der Messung besteht, die Detektionseigenschaften der Laser-Abstandsmesseinrichtung unterschiedlich. Deshalb kann ebenso in dem Fall, wo ein solcher Unterschied besteht, eine akkurate Messung nicht durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben-beschriebenen Probleme bzw. Nachteile ersonnen, wobei es dabei eine Aufgabe ist, ein Maschinenwerkzeug bereitzustellen, und zwar mit einer Messeinrichtung mit einer optischen Abstandsmesseinrichtung, welche eine akkurate Maschinen-interne Messung ermöglicht, und zwar ohne Beeinträchtigung durch eine Temperaturdrift bzw. -Abweichung oder die Messumgebung.
Problemlösung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich zur Lösung der oben-erläuterten Nachteile bzw. Probleme auf ein Maschinenwerkzeug, welches mit einer Messeinrichtung versehen ist, umfassend:
Eine optische Abstandsmesseinrichtung, welche in dem Maschinenwerkzeug installiert ist und zur Messung des Abstandes von einem zu messenden Gegenstand an dem Maschinenwerkzeug einen Laserstrahl verwendet; und
Eine Messsteuerungseinheit, welche in einer NC-Einrichtung (NC = numerical control = numerische Steuerung) des Maschinenwerkzeuges eingegliedert ist oder mit der NC-Einrichtung kooperiert bzw. zusammenwirkt, und welche das Maschinenwerkzeug und die optische Abstandsmesseinrichtung zur Ausführung eines Messvorganges bringt, wobei
wenigstens die optische Abstandsmesseinrichtung oder der zu messende Gegenstand an einer Achsenverlagerungseinheit des Maschinenwerkzeuges angebracht sind und diese relativ zueinander verlagerbar angeordnet sind,
die Messsteuerungseinheit einen Kalibrierungsabschnitt umfasst, welcher eine Kalibrierung der optischen Abstandsmesseinrichtung durchführt, und einen Messausführungsabschnitt, welcher mit Hilfe der optischen Abstandsmesseinrichtung eine tatsächliche Messung ausführt,
der Kalibrierungsabschnitt einen Kalibrierungsvorgangsausführungsabschnitt aufweist, welcher verursacht, dass die Achsenverlagerungseinheit einen Vorgang zur Durchführung der Kalibrierung der optischen Abstandsmesseinrichtung ausführt, einen Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt, welcher, während die Achsenverlagerungseinheit den Kalibrierungsvorgang ausführt, ein Messsignal von der optischen Abstandsmesseinrichtung empfängt und Daten für eine Kalibrierung berechnet, und einen Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt, welcher die berechneten Daten für eine Kalibrierung speichert,
der Messausführungsabschnitt einen Messvorgangsausführungsabschnitt aufweist, welcher verursacht, dass die Achsenverlagerungseinheit einen Vorgang zur Durchführung der tatsächlichen Messung mit Hilfe der optischen Abstandsmesseinrichtung ausführt, und einen Messdatenkalibrierungsabschnitt, welcher, während die Achsenverlagerungseinheit den Messvorgang ausführt, ein Messsignal von der optischen Abstandsmesseinrichtung empfängt und von der optischen Abstandsmesseinrichtung mit Bezug auf die in dem Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt gespeicherten Daten für eine Kalibrierung empfangenen Messdaten kalibriert, und
die Messsteuerungseinheit derart für eine Ausführung ausgebildet ist, und zwar nach Aktivierung der optischen Abstandsmesseinrichtung und Aktivierens bzw. Einschaltens eines anzuwendenden Laserstrahles, die Kalibrierung mit Hilfe des Kalibrierungsabschnittes wenigstens einmal vor der Ausführung der tatsächlichen Messung durchzuführen, und dann die tatsächliche Messung mit Hilfe des Messausführungsabschnittes auszuführen.
Wie oben erläutert, sind bei dem Maschinenwerkzeug in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die optische Abstandsmesseinrichtung oder der zu messende Gegenstand an der Achsenverlagerungseinheit des Maschinenwerkzeuges angebracht. Nach Aktivierung der optischen Abstandsmesseinrichtung und Aktivierung eines anzuwendenden Laserstrahles wird mit Hilfe des Kalibrierungsabschnittes wenigstens einmal vor Ausführung einer tatsächlichen Messung eine Kalibrierung ausgeführt. Danach wird die tatsächliche Messung mit Hilfe des Messausführungsabschnittes ausgeführt.
In dem Kalibrierungsabschnitt wird die Achsenverlagerungseinheit dazu gebracht, einen Vorgang zur Durchführung der Kalibrierung auszuführen, und, während die Achsenverlagerungseinheit den Kalibrierungsvorgang ausführt, empfängt der Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt ein Messsignal von der optischen Abstandsmesseinrichtung und berechnet Daten für eine Kalibrierung auf Basis des empfangenen Messsignales. Die berechneten Daten für die Kalibrierung werden in dem Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt abgespeichert.
Sodann wird in dem Messausführungsabschnitt die Achsenverlagerungseinheit dazu gebracht, einen Vorgang zur Durchführung einer tatsächlichen Messung auszuführen, und während die Achsenverlagerungseinheit den tatsächlichen Messvorgang ausführt, empfängt der Messdatenkalibrierungsabschnitt ein Messsignal von der optischen Abstandsmesseinrichtung und kalibriert empfangene Messdaten mit Bezug auf die in dem Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt für eine Kalibrierung gespeicherten Daten.
Somit wird in Übereinstimmung mit dem Maschinenwerkzeug der vorliegenden Erfindung nach dem Aktivieren der optischen Abstandsmesseinrichtung und eines zu verwendenden Laserstrahles die Kalibrierung stets ausgeführt, bevor eine tatsächliche Messung ausgeführt wird. Deshalb können genaue Kalibrierungsdaten erzielt werden, welche der momentanen Messumgebung angepasst sind, und es können, darauf basierend, genaue Messdaten erzielt werden. Selbst in einer Zeitzone, wo, wie oben erwähnt, die Temperatur Abweichung auftritt, wird beispielsweise durch Ausführen der tatsächlichen Messung nach dem Ausführen der Kalibrierung der resultierende Messfehler derart gering gemacht, so dass er fast vernachlässigt werden kann, und weiterhin kann die Beeinträchtigung der Maschinen-internen Umgebung, wie zum Beispiel Bruchstücke und flüssiges Kühlmittel, ebenso eliminiert werden. Weiterhin kann, selbst wenn eine Änderung in der Befestigungsposition oder Befestigungsrichtung der optischen Abstandsmesseinrichtung zwischen der Aktivierung der optischen Abstandsmesseinrichtung davor und danach besteht, eine akkurate Messung durchgeführt werden, bei welcher die Änderung kalibriert ist.
Es sei festgestellt, dass, nach der Aktivierung der optischen Abstandsmesseinrichtung, die Kalibrierung jedes Mal vor der Ausführung einer tatsächlichen Messung durchgeführt werden kann. Alternativ ist es ebenso möglich, die Kalibrierung jedes Mal durchzuführen, nachdem eine tatsächliche Messung mehrere Male durchgeführt wurde. In diesen Fällen kann eine genauere Messung durchgeführt werden.
Insbesondere kann in dem Fall, wo die Kalibrierung jedes Mal vor der Ausführung einer tatsächlichen Messung durchgeführt wird, eine genauere Messung erzielt werden, welche nicht durch die Maschinen-interne Umgebung beeinträchtigt ist, wie zum Beispiel durch Bruchstücke und flüssigem Kühlmittel. Zusätzlich kann, selbst wenn ein Unterschied hinsichtlich der Eigenschaften des zu messenden Gegenstandes oder der zu messenden Oberfläche zwischen tatsächlichen Messungen besteht, eine genaue Messung erzielt werden, welche nicht durch den Unterschied beeinträchtigt ist.
Es sei festgestellt, dass, in der vorliegenden Erfindung, der Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt derart ausgebildet sein kann, um die Daten für eine Kalibrierung auf Basis von Daten hinsichtlich eines relativen Abstandes zwischen der optischen Abstandsmesseinrichtung und dem zu messenden Gegenstand zu berechnen, welche von einem Steuersignal der NC-Einrichtung erhalten werden, und der Messdatenausgabe von der optischen Abstandsmesseinrichtung zu berechnen. Das Steuersignal der NC-Einrichtung umfasst einen Positionsbefehl hinsichtlich der Achsenverlagerungseinheit. Aus dem Positionsbefehl kann der relative Abstand zwischen der optischen Abstandsmesseinrichtung und dem zu messenden Gegenstand gewonnen werden. Deshalb können die Daten zur Kalibrierung durch einen Vergleich zwischen den relativen Abstandsdaten und den Messdaten der optischen Abstandsmesseinrichtung erzeugt werden. Mit dieser Konfiguration besteht kein Bedarf zur Bereitstellung spezieller Mittel, wie zum Beispiel einer Skala, um den tatsächlichen relativen Abstand zwischen der optischen Abstandsmesseinrichtung und dem zu messenden Gegenstand zu erhalten, und somit kann die strukturelle Komplexität der Einrichtung und ein Ansteigen hinsichtlich der Einrichtungskosten vermieden werden.
Zusätzlich ist in der vorliegenden Erfindung ebenso eine Konfiguration möglich, bei welcher die Messsteuerungseinheit weiterhin einen Kalibrierungsbedarf-Beurteilungsabschnitt aufweist, welcher abschätzt, ob die Kalibrierung notwendig ist oder nicht, und wenn der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt feststellt, dass eine Kalibrierung notwendig ist, wird die Kalibrierung mit Hilfe des Kalibrierungsabschnittes ausgeführt, wobei dann die tatsächliche Messung mit Hilfe des Messausführungsabschnittes ausgeführt wird, während, wenn der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt feststellt, dass keine Kalibrierung notwendig ist, die Kalibrierung nicht ausgeführt wird und lediglich die tatsächliche Messung mit Hilfe des Messausführungsabschnittes ausgeführt wird.
Somit kann, durch Bereitstellen des Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnittes zur Feststellung, ob eine Kalibrierung notwendig ist oder nicht und durch Ausführen der Kalibrierung, lediglich wenn die Kalibrierung aufgrund einer Änderung in der Messumgebung usw. notwendig ist, eine zeitraubende unnötige Kalibrierung ausgelassen werden, wobei eine effizientere Messung erzielt werden kann, während gleichzeitig eine Messgenauigkeit sichergestellt ist.
Es sei festgestellt, dass der Kalibrierungsbedarf-Beurteilungsabschnitt wenigstens auf der kontinuierlichen Betriebszeit der optischen Abstandsmesseinrichtung, der Anzahl an aufeinanderfolgenden Messungen der optischen Abstandsmesseinrichtung, der von der letzten Kalibrierung verstrichenen Zeit und der Temperatur basiert sein kann.
Vorteile der Erfindung
Somit wird in Übereinstimmung mit dem Maschinenwerkzeug der vorliegenden Erfindung nach Aktivierung der optischen Abstandsmesseinrichtung die Kalibrierung stets vor Ausführung der tatsächlichen Messung ausgeführt. Deshalb können genaue Kalibrierungsdaten erhalten werden, welche an die momentane Messumgebung angepasst sind, und gleichzeitig können darauf basierte bzw. basierende genaue Messdaten erzielt werden.
Weiterhin besteht, da die Daten für eine Kalibrierung auf Basis der Daten hinsichtlich eines relativen Abstandes zwischen der optischen Abstandsmesseinrichtung und dem zu messenden Gegenstand berechnet wurden, welche aus dem Steuersignal der NC-Einrichtung und der Messdatenausgabe von der optischen Abstandsmesseinrichtung gewonnen wurden, kein Bedarf zur Bereitstellung spezieller Mittel, wie zum Beispiel einer Skala, und zwar zum Erhalten (z. B. durch Ablesen von der Skala) des tatsächlichen relativen Abstandes zwischen der optischen Abstandsmesseinrichtung und dem zu messenden Gegenstand, und somit kann die strukturelle Komplexität der Einrichtung und ein Ansteigen hinsichtlich der Gerätekosten vermieden werden.
Weiterhin kann, da der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt, welcher feststellt, ob eine Kalibrierung notwendig ist oder nicht, bereitgestellt ist, und die Kalibrierung lediglich ausgeführt wird, wenn die Kalibrierung aufgrund einer Änderung in der Messumgebung usw. notwendig ist, eine zeitaufwändige bzw. zeitraubende unnötige Kalibrierung ausgelassen werden und es kann, bei Sicherstellung einer Messgenauigkeit, eine effizientere Messung erreicht bzw. erzielt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Anordnung eines Maschinenwerkzeuges mit einer Messeinrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, welches eine Bearbeitung in einem Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt in Übereinstimmung mit der Ausführungsform zeigt;
3 ist eine Darstellung, welche ein NC-Programm zur Kalibrierung in Übereinstimmung mit der Ausführung zeigt;
4 ist eine Darstellung, welche einen Zustand vor dem Start der Kalibrierung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform zeigt;
5 ist eine Darstellung, welche einen Zustand zum Zeitpunkt der Vollendung der Kalibrierung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform zeigt;
6 ist eine Darstellung, welche ein NC-Programm für eine Unrundheit-Messung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform zeigt;
7 ist eine Darstellung, welche eine Betriebsart der Unrundheit-Messung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Anordnung eines herkömmlichen Maschinenwerkzeuges mit einer Messeinrichtung zeigt; und
9 ist eine Kurve, welche eine Temperaturdrift einer Laser-Abstandsmesseinrichtung zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf Basis der Zeichnungen erörtert. Es sei festgestellt, dass in diesem Beispiel eine NC-Drehmaschine als ein Maschinenwerkzeug (d. h. Gerät) verwendet wird, wobei eine Laser-Abstandsmesseinrichtung im Vorschubschlitten der Drehmaschine installiert ist und ein Arbeitsstück (bzw. Werkstück), welches von einer Werkzeugspindel der NC-Drehmaschine gehalten und bearbeitet wird, einer Messung an der Maschine als ein zu messender Gegenstand unterliegt.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Messeinrichtung 5 in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform eine Laser-Abstandsmesseinrichtung (optische Abstandsmesseinrichtung) 6 und eine Messsteuerungseinheit 7.
Die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 weist einen Laseroszillator auf, welcher einen Laserstrahl und einen Licht-empfangenden Abschnitt anwendet, welcher von dem zu messenden Gegenstand reflektiertes Licht empfängt. Ein Laserstrahl wird mit Hilfe des Laseroszillators auf ein Arbeitsstück gerichtet, von dem Arbeitsstück reflektiertes Licht wird in dem lichtempfangenden Abschnitt empfangen, und der Abstand zum Arbeitsstück wird mit Hilfe des Triangulationsprinzips auf Basis einer lichtempfangenden Position in dem lichtempfangenden Abschnitt detektiert, welcher das Licht empfangen hat.
Die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 ist in einem geeigneten Schutzbehälter untergebracht. Ein Laserstrahl wird durch ein am Schutzbehälter angeordnetes Schutzglas (getempertes Glas) gerichtet, wobei reflektiertes Licht durch das Schutzglas hindurch empfangen wird. Weiterhin ist die in dem Schutzbehälter enthaltene Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 in einem Vorschubschlitten einer NC-Drehmaschine 1 installiert, wie es oben erläutert ist. Der Vorschubschlitten wird mit Hilfe eines Antriebsmechanismusses mit einem Servomotor, einem Kugelgewindetrieb usw. angetrieben, wobei sich der Vorschubschlitten entlang einer X-Achsenrichtung und einer Z-Achsenrichtung bewegt. Deshalb wird in diesem Beispiel der Vorschubschlitten als eine Achsenverlagerungs- bzw. Bewegungseinheit 3 bezeichnet. Aufgrund der oben-beschriebenen Struktur bewegt sich die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 zusammen mit der Achsenverlagerungseinheit 3.
Die Messsteuerungseinheit 7 ist in eine NC-Einrichtung der NC-Drehmaschine 1 eingegliedert oder für ein Zusammenwirken mit der Drehmaschine getrennt von der NC-Einrichtung bereitgestellt. Die Messsteuerungseinheit 7 startet eine Bearbeitung zur gleichen Zeit, wie die NC-Einrichtung mit Strom versorgt wird, und empfängt einen Abstands-Mess-Aktivierungsbefehl, welcher in dem NC-Programm enthalten ist, oder einen externen Abstandsmess-Aktivierungsbefehl, um die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 zu aktivieren und die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 in einen Zustand zu bringen, wo ein Laserstrahl ausgestrahlt wird. Gleichzeitig weist die Einheit eine Funktion zum Empfangen eines Abstandsmess-Stoppbefehles auf, welcher in dem NC-Programm enthalten ist, oder eines externen Abstandsmess-Stoppbefehles, um die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 zu stoppen bzw. zu deaktivieren, und weist Bearbeitungsabschnitte auf, wie zum Beispiel einen Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt 10, einen Kalibrierungsabschnitt 20 und einen Messausführungsabschnitt 30, wie es in 1 gezeigt ist. Im Folgenden wird jeder Bearbeitungsabschnitt detailliert beschrieben.
[Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt]
Der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt 10 beurteilt bzw. stellt fest, ob eine Kalibrierung notwendig ist oder nicht. Bei Feststellung, dass eine Kalibrierung notwendig ist, wird der Kalibrierungsabschnitt 20 zur Ausführung einer Bearbeitung gebracht bzw. veranlasst, während bei Feststellung, dass eine Kalibrierung nicht notwendig ist, der Messausführungsabschnitt 30 zur Ausführung einer Bearbeitung gebracht bzw. veranlasst wird.
Insbesondere führt der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt 10 die in 2 gezeigte Bearbeitung aus. Das heißt, nach dem Start der Bearbeitung, überprüft der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt 10, ob ein in einem NC-Programm enthaltener Messbefehl oder ein externer Messbefehl eingegeben worden ist (Schritt S1), und, wenn die Eingabe des Messbefehles bestätigt ist, beurteilt die Notwendigkeit bzw. den Bedarf einer Kalibrierung in den nachfolgenden Schritten S2 bis S6. Das heißt, in Schritt S2 wird beurteilt, ob nach der Aktivierung der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 eine Kalibrierung durchgeführt worden ist. In einem Fall, wo eine Kalibrierung nicht durchgeführt worden ist, fährt die Bearbeitung fort mit Schritt S7, wobei ein Kalibrierungsausführungsbefehl an den Kalibrierungsabschnitt 20 ausgegeben wird.
Auf ähnliche Art und Weise wird in Schritt S3 beurteilt, ob die kontinuierliche Betriebszeit der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 eine Referenzzeit überschritten hat. In Schritt S4 wird beurteilt, ob die Anzahl an aufeinanderfolgenden Messungen einer Referenzanzahl überschritten hat. In Schritt S5 wird beurteilt, ob die von der letzten Kalibrierung verstrichene Zeit eine Referenzzeit überschritten hat. In Schritt S6 wird beurteilt, ob sich die Temperatur der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 in einem instabilen Zustand befindet. Wenn das Ergebnis jeder Beurteilung „Ja” ist, wird an den Kalibrierungsabschnitt 20 ein Kalibrierungsausführungsbefehl ausgegeben.
Währenddessen wird, wenn die Beurteilungsergebnisse in den Schritten S2 bis S6 jeweils alle „Nein” sind, ein Messausführungsbefehl an den Messausführungsabschnitt 30 ausgegeben. Danach wird, wenn ein Stoppbefehl zum Stoppen bzw. Deaktivieren der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 empfangen worden ist, die Bearbeitung beendet (Schritt S9), während die Bearbeitung in anderen Fällen in einen Standby-Zustand übergeht, bis der nächste Messbefehl eingegeben wird (Schritt S1).
Wie oben beschrieben worden ist, wird in dem Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt 10 die Notwendigkeit bzw. der Bedarf einer Kalibrierung beurteilt bzw. festgestellt, wobei eine Kalibrierung lediglich ausgeführt wird, wenn eine Kalibrierung notwendig ist.
Es sei festgestellt, dass Daten hinsichtlich der kontinuierlichen Betriebszeit der oben erwähnten Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 von einem Integrator erhalten werden, welcher die Betriebszeit der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 (nicht dargestellt) integriert bzw. misst (aufsummiert), welcher innerhalb der Messsteuerungseinheit 7 angeordnet bzw. bereitgestellt ist. Daten hinsichtlich der Anzahl aufeinanderfolgender Messungen werden von einem Abschnitt erhalten, welcher die Anzahl aufeinanderfolgender Ausführungen (nicht dargestellt) zählt, wobei dieser Abschnitt in dem Messausführungsabschnitt 30 bereitgestellt bzw. angeordnet ist. Daten hinsichtlich der Frage, ob eine Kalibrierung ausgeführt worden ist, und Daten hinsichtlich der von der Ausführung der letzten Kalibrierung verstrichenen Zeit werden jeweils von einer Ausführungs-Markierung (nicht dargestellt) und einem „verstrichene Zeit”-Integrator (nicht dargestellt) erhalten, welche in dem Kalibrierungsabschnitt 20 bereitgestellt sind. Daten hinsichtlich der Temperatur der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 werden von einem an der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 angebrachten Thermometer (nicht dargestellt) erhalten. Zusätzlich wird festgestellt bzw. beurteilt, ob sich die Temperatur der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 in einem instabilen Zustand befindet, und zwar auf Basis von Temperaturanstiegseigenschaften der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6, welche zuvor erhalten worden sind.
[Kalibrierungsabschnitt]
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Kalibrierungsabschnitt 20 einen CAD-Datenspeicherabschnitt 21, einen Betriebsprogrammerzeugungsabschnitt 22, einen Kalibrierungsbetriebsausführungsabschnitt 23, einen Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt 24 und einen Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt 25, als auch die Ausführungs-Markierung (nicht dargestellt) und den „verstrichene Zeit”-Integrator (nicht dargestellt). Es sei festgestellt, dass die Ausführungs-Markierung (nicht dargestellt) zum Zeitpunkt der Aktivierung der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 zurückgesetzt wird („geresettet” wird) und nach der Ausführung der Kalibrierung eine Markierung gesetzt wird. Zusätzlich integriert (das heißt zählt) der „verstrichene Zeit”-Integrator (nicht dargestellt) nach der Ausführung der Kalibrierung die von diesem Zeitpunkt an verstrichene Zeit.
Der CAD-Datenspeicherabschnitt 21 weist ein darin abgespeichertes dreidimensionales Modell des Arbeitsstückes auf, Positionsinformation hinsichtlich zu messender Bereiche des Arbeitsstückes usw. Weiterhin wählt der Betriebsprogrammerzeugungsabschnitt 22 zur Ausführung einer Kalibrierung einen Abschnitt des Arbeitsstückes aus, und zwar auf Basis des dreidimensionalen Modelles des Arbeitsstückes und der Positionsinformation hinsichtlich zu messender Abschnitte, welche in dem CAD-Datenspeicherabschnitt 21 abgespeichert sind, und erzeugt dann automatisch ein NC-Programm zur Ausführung einer Kalibrierung in Übereinstimmung mit Bedingungen, welche als geeignet festgesetzt sind. Es sei festgestellt, dass das NC-Programm zur Kalibrierung die Position der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 beim Start einer Kalibrierung (Startposition) beinhaltet, welche eine derartige Position der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 ist, dass ein Laserstrahl auf den zu messenden Abschnitt des Arbeitsstückes gerichtet wird, und eine Zielposition der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 ist, welche sich dem Arbeitsstück bei Anwendung eines Laserstrahles annähert (Endposition). Die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 bewegt sich aufgrund des Kalibrierungsvorganges von der Startposition zu der Endposition.
Der Kalibrierungsvorgangsausführungsabschnitt 23 sendet das in dem Betriebsprogrammerzeugungsabschnitt 22 erzeugte NC-Programm an einen NC-Steuerabschnitt (einschließlich eines Achsensteuerabschnittes 2) in der NC-Einrichtung, um den NC-Steuerabschnitt zur Ausführung des NC-Programmes zu bringen, und treibt die Achsenverlagerungseinheit 3 durch den Achsensteuerungsabschnitt 2 an, um die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 zu der Startposition und dann zu der Endposition zu bewegen.
Während sich die Laser-Abstandsmesseinrichtung 10 von der Startposition zu der Endposition bewegt, erhält der Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt 24 den Messwert des Abstandes zum Arbeitsstück von der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 in vorbestimmten Prüfintervallen, und erhält zur gleichen Zeit die Positionsdaten der Achsenverlagerungseinheit 3, das heißt, der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6, von dem Achsensteuerungsabschnitt 2 in vorbestimmten Prüfintervallen. Der Bewegungsabstand der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 von einer vorbestimmten Referenzposition wird auf Basis jedes erhaltenen Messwertes und der in vorbestimmten Prüfintervallen erhaltenen Positionsdaten berechnet, wobei dann die Differenz zwischen dem auf Basis des Messwertes berechneten Bewegungsabstandes und des auf Basis der Positionsdaten berechneten Bewegungsabstandes zur Berechnung der Kalibrierungsdaten genommen wird. Die berechneten Kalibrierungsdaten werden in dem Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt 25 gespeichert.
3 bis 5 zeigen ein bestimmtes NC-Programm zur Kalibrierung und seinen Verfahrensablauf. 3 ist ein Beispiel des NC-Programms zur Kalibrierung, 4 ist eine Darstellung, welche einen Zustand vor dem Start der Kalibrierung zeigt, und 5 ist eine Darstellung, welche einen Zustand zum Zeitpunkt der Vollendung der Kalibrierung zeigt.
Der erste Block des in 3 gezeigten NC-Programms ist ein Eilgang-Befehl. Die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 wird im Eilgang zu einer Koordinatenposition X = (d1 + 50,0 × 2 + A × 2) bewegt und dort positioniert. Es sei festgestellt, dass d1 der Durchmesser des zu messenden Abschnittes des Arbeitsstückes W ist, und A der Abstand von der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 zu der Referenzposition. Befehl M409 im nachfolgenden Block ist ein M-Code zum Starten einer Messung. Bei Ausführung des Codes M409 wird der Start des Messvorganges an den Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt 24 von dem NC-Steuerabschnitt gesendet, und der Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt 24 beginnt die Messdaten von der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 und die Positionsdaten der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 von dem Achsensteuerungsabschnitt 2 zu lesen. Es sei festgestellt, dass die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 bereits in einen Zustand der Anwendung eines Laserstrahles vor der Ausführung des NC-Programms gebracht worden ist. 4 zeigt einen solchen Zustand.
Der dritte Block ist ein Schneid-Vortriebs-Befehl. Die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 wird von der Position X = (d1 + 50,0 × 2 + A × 2) hin zur Mitte des Arbeitsstückes W um den Abstand (200/2) Millimeter bei einer Zufuhrrate von 1000 mm/min bewegt. Dann liest während dieser Bewegung der Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt 24 die Messwertausgabe von der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 und die Positionsdaten der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 in vorbestimmten Prüfintervallen, wobei Kalibrierungsdaten nacheinander erzeugt werden. Die erzeugten Kalibrierungsdaten werden in dem Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt 25 gespeichert.
Wenn die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 die Endposition erreicht, wird der Befehl M409 (Mess-Endcode) in dem nachfolgenden Block ausgeführt, wobei das Ende des Messvorganges an den Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt 24 von dem NC-Steuerungsabschnitt gesendet wird. In Antwort darauf beendet der Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt 24 die Kalibrierungsdatenberechnungsbearbeitung. 5 zeigt einen Zustand, wo die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 die Endposition erreicht hat.
[Mess-Ausführungsabschnitt]
Wie in 1 gezeigt ist, weist der Messausführungsabschnitt 30 einen Messvorgangsausführungsabschnitt 31 und einen Messdatenkalibrierungsabschnitt 32 auf, und führt eine Messung an einem Arbeitsstück bzw. Werkstück aus, welches einer Messung unterliegt, und kalibriert den erhaltenen Messwert unter Verwendung der Kalibrierungsdaten. Zusätzlich weist der Messausführungsabschnitt 30 den oben-erwähnten Abschnitt auf, welcher die Anzahl an aufeinanderfolgenden Ausführungen zählt (nicht dargestellt).
Der Messvorgangsausführungsabschnitt 31 weist ein NC-Programm für eine geeignete Messung auf. Der Messvorgangsausführungsabschnitt 31 sendet das NC-Programm für eine Messung an den NC-Steuerungsabschnitt (einschließlich des Achsensteuerungsabschnittes 2) in der NC-Einrichtung, so dass der NC-Steuerungsabschnitt das NC-Programm für eine Messung ausführen kann, treibt die Achsenverlagerungseinheit 3 durch den Achsensteuerungsabschnitt 2 an, um die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 zu einer Mess-Startposition zu bewegen, und bringt das Maschinenwerkzeug 1 dann dazu (zum Beispiel die Achsenverlagerungseinheit 3), einen vorbestimmten Messvorgang auszuführen.
Während das Maschinenwerkzeug 1 den Messvorgang ausführt, erhält der Messdatenkalibrierungsabschnitt 32 die Messwertausgabe von der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 und erhält ebenso die Kalibrierungsdaten entsprechend des Messwertes von dem Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt 25, und addiert die Kalibrierungsdaten zu dem Messwert, um dadurch den Messwert zu kalibrieren.
6 und 7 zeigen ein bestimmtes NC-Programm für eine tatsächliche Messung und seinen Verfahrensablauf. 6 zeigt ein Beispiel eines NC-Programmes zur Messung der Unrundheit eines Arbeitsstückes, und 7 ist eine Darstellung, welche eine Betriebsart der Unrundheit-Messung zeigt.
Der erste in 6 gezeigte Block des NC-Programms ist ein Eilgang-Befehl. Die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 wird im Eilgang zu einer Koordinatenposition X = (d1 + A × 2) bewegt und dort positioniert. Es sei festgestellt, dass d1 der Durchmesser eines Abschnittes ist, auf welchem die Unrundheit-Messung am Arbeitsstück durchgeführt wird und A der Abstand von der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 zu der Referenzposition ist. Der Befehl M409 in dem nachfolgenden Block ist ein M-Code zum Starten der Messung. Bei Ausführung des Codes M409 wird der Start des Messvorganges an dem Messdatenkalibrierungsabschnitt 32 von dem NC-Steuerungsabschnitt gesendet, und der Messdatenkalibrierungsabschnitt 32 beginnt, Messdaten von der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 zu lesen. Es sei festgestellt, dass die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 in einem Zustand des Anwendens eines Laserstrahles vor der Ausführung des NC-Programmes gebracht worden ist. 7 zeigt einen solchen Zustand.
Der dritte Block ist ein C-Achsenrotationsbefehl um die Spindel herum, wobei die Spindel bei einer Vorschubrate von 1080 (deg/min) um 360° rotiert wird. Dann liest, während dieser Rotation, der Messdatenkalibrierungsabschnitt 32 die Messwertausgabe von der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 in vorbestimmten Prüfintervallen. Zur gleichen Zeit werden Drehpositionsdaten der Spindel (in diesem Fall ist die Spindel auch äquivalent zu der Achsenverlagerungseinheit) von dem Achsensteuerungsabschnitt 2 in vorbestimmten Prüfintervallen gelesen, wobei Messdaten, welche unter Verwendung der in dem Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt 25 abgespeicherten Kalibrierungsdaten kalibriert sind, für jede vorbestimmte Drehposition der Spindel erzeugt werden. Dann wird die Unrundheit des Arbeitsstückes auf Basis der so erzeugten Messdaten berechnet.
Sodann wird, wenn sich die Spindel um 360° gedreht hat, der Befehl M409 (Mess-Ende-Code) in dem nachfolgenden Block ausgeführt, wobei das Ende des Messvorganges an den Messdatenkalibrierungsabschnitt 32 von dem NC-Steuerungsabschnitt gesendet wird. In Antwort darauf beendet der Messdatenkalibrierungsabschnitt 32 die Messdatenkalibrierungsbearbeitung.
Wie im Detail oben beschrieben worden ist, wird, in Übereinstimmung mit der Messeinrichtung 5 dieses in der NC-Drehmaschine 1 bereitgestellten Beispiels, nach der Aktivierung der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6, eine Kalibrierung stets ausgeführt, und zwar vor der Ausführung einer tatsächlichen Messung auf Basis der Beurteilung durch den Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt 10. Deshalb können genaue Kalibrierungsdaten erhalten werden, welche an die momentane Messumgebung angepasst sind, und es können, in dem Messausführungsabschnitt 30, genaue Messdaten auf Basis der genauen Kalibrierungsdaten erhalten werden. Weiterhin kann, selbst wenn eine Änderung in der Befestigungsposition oder Befestigungsrichtung der optischen Abstandsmesseinrichtung vor und nach der Aktivierung der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 besteht, eine genaue Messung durchgeführt werden, bei welcher die Änderung kalibriert ist.
Zusätzlich ist der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt 10 derart ausgebildet, um eine Kalibrierung auszuführen, wenn festgestellt wurde, dass die Temperatur der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 sich in einem instabilen Zustand befindet. Deshalb kann beispielsweise, selbst in einer Zeitzone, wo die oben erwähnte Temperaturdrift auftritt und sich die Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 hinsichtlich der Temperatur in einem instabilen Zustand befindet, der resultierende Messfehler so gering gemacht werden, dass er fast vernachlässigt werden kann.
Weiterhin ist der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt 10 derart ausgebildet, um eine Kalibrierung auszuführen, wenn die fortwährende bzw. kontinuierliche Betriebszeit der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6, die Anzahl an aufeinanderfolgenden Messungen oder die von der Ausführung der letzten Kalibrierung verstrichene Zeit einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet. Deshalb kann, selbst wenn sich die Messumgebung mit einem Verstreichen der Zeit ändert, eine genaue Messung durchgeführt werden, welche frei von der Beeinträchtigung solcher Änderungen ist.
Zusätzlich kann, da der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt 10 die Notwendigkeit bzw. den Bedarf einer Kalibrierung feststellt bzw. beurteilt, wobei eine Kalibrierung nur dann ausgeführt wird, wenn eine Kalibrierung notwendig ist, eine zeitaufwändige, das heißt Zeit-verschwendende, unnötige Kalibrierung ausgelassen werden, wobei eine effizientere Messung erzielt werden kann.
Zusätzlich besteht in dieser Ausführungsform, da die Positionsdaten der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 von dem Achsensteuerungsabschnitt 2 erhalten werden, welcher ein NC-Steuerungsabschnitt ist, keine Notwendigkeit zur Bereitstellung bestimmter Mittel, wie zum Beispiel einer Skala, und zwar zum Erhalten des tatsächlichen relativen Abstandes zwischen der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 und dem Arbeitsstück, wobei somit die strukturelle Komplexität der Messeinrichtung 5 und ein Ansteigen hinsichtlich der Kosten vermieden werden können.
Somit wurde eine bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jedoch ist eine bestimmte Betriebsart, mit welcher die vorliegende Erfindung umgesetzt werden kann, nicht darauf beschränkt.
Beispielsweise kann nach Aktivierung der Laser-Abstandsmesseinrichtung 6 die Kalibrierung jedes Mal durchgeführt werden, bevor der Messausführungsabschnitt 30 eine tatsächliche Messung ausführt. In dieser Konfiguration kann eine genauere Messung erzielt werden, welche nicht durch die Maschinen-interne Umgebung beeinträchtigt ist, wie zum Beispiel durch Bruchstücke und flüssigem Kühlmittel. Zusätzlich kann, selbst wenn eine Differenz in den Eigenschaften des zu messenden Gegenstandes oder der zu messenden Oberfläche zwischen tatsächlichen Messungen besteht, eine genaue Messung erzielt werden, welche nicht durch die Änderung beeinträchtigt ist.
Zusätzlich wird in der obigen Ausführungsform eine NC-Drehmaschine als ein Beispiel eines Maschinenwerkzeuges verwendet, in welchem die Messeinrichtung 5 eingegliedert ist. Jedoch muss nicht erwähnt werden, dass das Maschinenwerkzeug nicht darauf beschränkt ist, und die Messeinrichtung 5 kann ebenso in anderen NC-Maschinenwerkzeugen eingegliedert sein, wie zum Beispiel einer kompletten Bearbeitungsmaschine.
Bezugszeichenliste

1: NC-Drehmaschine
2: Achsensteuerungsabschnitt
3: Achsenverlagerungseinheit
5: Messeinrichtung
6: Laser-Abstandsmesseinrichtung (optische Abstandsmesseinrichtung)
7: Messsteuerungseinheit
10: Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt
20: Kalibrierungsabschnitt
21: CAD-Datenspeicherabschnitt
22: Betriebsprogrammerzeugungsabschnitt
23: Kalibrierungsvorgangausführungsabschnitt
24: Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt
25: Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt
30: Messausführungsabschnitt
31: Messvorgangsausführungsabschnitt
32: Messdatenkalibrierungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 7-120216 [0002, 0006]

Claims

Maschinenwerkzeug mit einer Messvorrichtung, umfassend: ein optisches Entfernungsmessgerät, welches in dem Maschinenwerkzeug installiert ist und zur Messung eines Abstandes von einem zu messenden Gegenstand am Maschinenwerkzeug anwendet; und eine Messsteuerungseinheit, welche in einer NC-Einrichtung (NC = Numerical Control = numerische Steuerung) des Maschinenwerkzeuges eingegliedert ist oder mit der NC-Einrichtung kooperiert und welche verursacht, dass das Maschinenwerkzeug und das optische Abstandsmessgerät einen Messvorgang ausführen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das optische Abstandsmessgerät oder der zu messende Gegenstand an einer Achsenverlagerungseinheit des Maschinenwerkzeuges angebracht sind und sie relativ zueinander in verlagerbarer Weise angeordnet sind, die Messsteuereinheit einen Kalibrierungsabschnitt umfasst, welcher eine Kalibrierung der optischen Abstandsmesseinrichtung durchführt, und einen Messausführungsabschnitt, welcher eine tatsächliche Messung mit Hilfe der optischen Abstandsmesseinrichtung durchführt, der Kalibrierungsabschnitt einen Kalibrierungsvorgangausführungsabschnitt umfasst, welcher verursacht, dass die Achsenverlagerungseinheit einen Vorgang zur Durchführung der Kalibrierung der optischen Abstandsmesseinrichtung ausführt, einen Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt, welcher, während die Achsenverlagerungseinheit den Kalibrierungsvorgang ausführt, ein Messsignal von der optischen Abstandsmesseinrichtung empfängt und Daten zur Kalibrierung berechnet, und einen Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt, welcher die berechneten Daten für die Kalibrierung speichert, der Messausführungsabschnitt einen Messvorgangsausführungsabschnitt umfasst, welcher verursacht, dass die Achsenverlagerungseinheit einen Vorgang zur Durchführung der tatsächlichen Messung mit Hilfe der optischen Abstandsmesseinrichtung ausführt, und einen Messdatenkalibrierungsabschnitt, welcher, während die Achsenverlagerungseinheit den Messvorgang ausführt, ein Messsignal von der optischen Abstandsmesseinrichtung empfängt und von der optischen Abstandsmesseinrichtung empfangene Messdaten kalibriert, und zwar mit Bezug auf die in dem Kalibrierungsdatenspeicherabschnitt zur Kalibrierung gespeicherten Daten, und die Messsteuereinheit derart ausgebildet ist, um, nachdem die optische Abstandsmesseinrichtung aktiviert und in einen Zustand zur Anwendung eines Laserstrahles gebracht ist, die Kalibrierung mit Hilfe des Kalibrierungsabschnittes wenigstens einmal vor der Ausführung der tatsächlichen Messung mit Hilfe des Messausführungsabschnittes auszuführen, und dann die tatsächliche Messung mit Hilfe des Messausführungsabschnittes auszuführen.
Maschinenwerkzeug mit einer Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierungsdatenberechnungsabschnitt derart ausgebildet ist, um die Daten für die Kalibrierung auf Basis von Daten hinsichtlich eines relativen Abstandes zwischen der optischen Abstandsmesseinrichtung und dem zu messenden Gegenstand zu berechnen, welche von einem Steuersignal der NC-Einrichtung entnehmbar sind, und hinsichtlich der Messdatenausgabe von der optischen Abstandsmesseinrichtung.
Maschinenwerkzeug mit einer Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsteuereinheit weiterhin einen Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt umfasst, welcher beurteilt, ob die Kalibrierung notwendig ist oder nicht, und wenn der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt beurteilt, dass die Kalibrierung notwendig ist, die Kalibrierung mit Hilfe des Kalibrierungsabschnittes ausführbar ist, wobei dann die tatsächliche Messung mit Hilfe des Messausführungsabschnittes ausführbar ist, während, wenn der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt beurteilt, dass die Kalibrierung nicht notwendig ist, die Kalibrierung nicht ausführbar ist und lediglich die tatsächliche Messung mit Hilfe des Messausführungsabschnittes ausführbar ist.
Maschinenwerkzeug mit einer Messeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierungsbedarfs-Beurteilungsabschnitt beurteilt, ob die Kalibrierung notwendig ist oder nicht, und zwar auf Basis wenigstens eines der folgenden Merkmale: eine kontinuierliche Betriebszeit der optischen Abstandsmesseinrichtung, Anzahl aufeinanderfolgender Messungen, verstrichene Zeit seit der letzten Kalibrierung und Temperatur.