DE102015224441A1 - Method for relative positioning of a workpiece and a tool in a machine - Google Patents

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    • G05B19/401Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur automatischen relativen Positionsbestimmung eines an einer ersten Baugruppe (5) einer Maschine (2) angeordneten ersten Objektes (1) und eines an einer zweiten Baugruppe (4) der Maschine (2) angeordneten zweiten Objektes (3), wobei die erste und die zweite Baugruppe (4, 5) relativ zueinander bewegt werden. Dieses umfasst eine Grobmessung (S1), in der eine Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt (3) mit einer ersten Messgenauigkeit erfasst wird, eine Feinmessung (S2), welche nach der Grobmessung (S1) ausgeführt wird, in der eine präzisierte Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt (3) berührungslos mit einer zweiten Messgenauigkeit erfasst wird, welche höher ist, als die erste Messgenauigkeit, wobei zwischen dem ersten Objekt (1) und dem zweiten Objekt (3) eine elektrische Spannung angelegt wird, das erste Objekt (1) und das zweite Objekt (3) durch eine relative Bewegung der Baugruppen (4, 5) gegeneinander bewegt werden, die präzisierte Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt (3) erfasst wird, wenn ein Spannungsdurchschlag zwischen dem zweiten Objekt (3) und dem ersten Objekt (1) erfolgt, und die relative Bewegung der Baugruppen (4, 5) in Reaktion auf den Spannungsdurchschlag gestoppt wird. Es erfolgt ferner eine Auswertung, bei der die präzisierte Position in einem Rechenprogramm der Maschine (2) zur Steuerung/Regelung der Bearbeitung oder der Vermessung des ersten Objektes (1) und/oder des zweiten Objektes (3) mittels der Maschine (2) hinterlegt wird.The invention relates to a method for automatic relative position determination of a first object (1) arranged on a first assembly (5) of a machine (2) and a second object (3) arranged on a second assembly (4) of the machine (2) first and the second assembly (4, 5) are moved relative to each other. This comprises a coarse measurement (S1), in which a position of the first object (1) relative to the second object (3) is detected with a first measurement accuracy, a fine measurement (S2), which is carried out after the coarse measurement (S1), in FIG a precise position of the first object (1) relative to the second object (3) is detected contactlessly with a second measuring accuracy which is higher than the first measuring accuracy, wherein between the first object (1) and the second object (3) an electric Voltage is applied, the first object (1) and the second object (3) by a relative movement of the assemblies (4, 5) are moved against each other, the more precise position of the first object (1) relative to the second object (3) is detected when a voltage breakdown occurs between the second object (3) and the first object (1), and the relative movement of the assemblies (4, 5) is stopped in response to the voltage breakdown. Furthermore, an evaluation takes place in which the precise position is stored in a computer program of the machine (2) for the control of the processing or the measurement of the first object (1) and / or the second object (3) by means of the machine (2) becomes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Werkstücks und eines Werkzeugs in einer Maschine.The invention relates to a method for determining the position of a workpiece and a tool in a machine.

Die Anforderungen an die Genauigkeit von Werkzeugmaschinen mit rotierenden Werkzeugen, z. B. Fräsmaschinen, steigen immer weiter. Neben der Genauigkeit der eigentlichen Bearbeitung, die durch die Genauigkeit der Maschine, des Bearbeitungswerkzeuges, der Werkzeugaufnahme etc., bestimmt wird, wird die Genauigkeit + bei dem Einrichten des Werkstückes, bzw. dem Setzen des Nullpunktes für die Bearbeitung zunehmend zu einem begrenzenden Faktor für die erreichbare Präzision.The requirements for the accuracy of machine tools with rotating tools, such. B. milling machines, continue to rise. In addition to the accuracy of the actual machining, which is determined by the accuracy of the machine, the machining tool, the tool holder, etc., the accuracy + in the setting of the workpiece, or the setting of the zero point for machining increasingly a limiting factor for the achievable precision.

Nachdem ein Werkstück in die Maschine eingebracht und für die Bearbeitung gespannt wurde, sei es auf Paletten oder auch mit konventionellen Mitteln, wie einem Schraubstock, wird üblicherweise die Spannlage des Werkstückes mit geeigneten Hilfsmitteln festgestellt und aufgrund der festgestellten Spannlage der Nullpunkt für die Bearbeitung festgelegt.After a workpiece has been introduced into the machine and clamped for machining, be it on pallets or by conventional means, such as a vise, usually the clamping position of the workpiece is determined with suitable tools and fixed due to the detected clamping position of the zero point for machining.

Aus dem Stand der Technik bekannt ist das Antasten des Nullpunktes mit einem automatischen mechanischen Taster. Dieser verfügt über eine Tastspitze mit einer Tastkugel zum Antasten des Werkstücks an einem Ende. Am anderen Ende ist er an einer Werkzeugaufnahme befestigt und kann darüber in die Bearbeitungsspindel eingewechselt werden. Zum Antasten eines Werkstückes fährt die Maschine den an der Spindel über die Werkzeugaufnahme gehaltenen automatischen Taster zum Werkstück, bis der am automatischen Taster befindliche Taststift das Werkstück berührt und so weit auslenkt, dass der Taster schaltet. Moderne automatische Taster sind dabei so aufgebaut, dass der Weg für die Auslenkung des Taststiftes immer exakt gleich ist und kalibriert werden kann. Wenn der automatische Taster schaltet, wird vom automatischen Taster ein Signal an die Steuerung gesendet und von dieser die Ist-Position der Maschine für diese Tastposition festgestellt. So können beliebige Kanten, Bohrungen etc., angetastet und deren relative Lage in der Maschine relativ genau festgestellt werden. Moderne Taster sind hochgenau. Daher kann die Position des Tasters für den Schaltpunkt sehr exakt festgestellt werden.Known from the prior art is the probing of the zero point with an automatic mechanical button. This has a stylus tip with a probe ball for probing the workpiece at one end. At the other end it is attached to a tool holder and can be exchanged for it in the machining spindle. For probing a workpiece, the machine moves the automatic probe held on the spindle via the tool holder to the workpiece until the stylus located on the automatic probe touches the workpiece and deflects far enough for the probe to switch. Modern automatic buttons are designed so that the path for the deflection of the stylus is always exactly the same and can be calibrated. When the automatic button switches, the automatic button sends a signal to the controller, which detects the actual position of the machine for that position. So any edges, holes, etc., touched and their relative position in the machine can be determined relatively accurately. Modern buttons are highly accurate. Therefore, the position of the switch for the switching point can be determined very accurately.

Dennoch ist die Genauigkeit dieses Verfahrens durch den vorgegebenen Ablauf an sich begrenzt. Nachdem die vorgegebenen Geometrieelemente mit einem automatischen Taster in einer Maschine angetastet wurden, muss die Werkzeugaufnahme, an der der automatische Taster befestigt ist, wieder aus der Spindel ausgewechselt und das für die Bearbeitung gewünschte Bearbeitungswerkzeug in die Spindel eingewechselt werden. Bei diesem Wechselvorgang kommt es zu Abweichungen, da die Spannlage der Werkzeugaufnahmen nie exakt identisch ist. Außerdem stimmt in den meisten Fällen die Länge des automatischen Tasters von der Anlagefläche der Werkzeugaufnahme bis zur Spitze des Taststiftes nicht mit der Länge des Bearbeitungswerkzeuges von der Anlagefläche der Werkzeugaufnahme bis zur Werkzeugspitze überein. Wenn die Spindel nicht exakt parallel zur Verfahrrichtung der Achse steht, welche die Spindel in Richtung der Spindelachse verfährt, kommt es zu zusätzlichen Abweichungen. Kleinste Verkippungen der Spindel führen zu einem Versatz zwischen Antastvorgang und Bearbeitung. Je größer der Längenunterschied zwischen Bearbeitungswerkzeug und automatischem Taster ist, desto gravierender sind diese Verkippungen für die Antastgenauigkeit.Nevertheless, the accuracy of this method is limited by the given process itself. After the predefined geometric elements have been touched with an automatic probe in a machine, the tool holder to which the automatic probe is attached must again be replaced from the spindle and the machining tool desired for the machining must be loaded into the spindle. In this change process, there are deviations, since the clamping position of the tool holders is never exactly identical. In addition, in most cases, the length of the automatic probe from the contact surface of the tool holder to the tip of the stylus does not match the length of the machining tool from the contact surface of the tool holder to the tool tip. If the spindle is not exactly parallel to the traversing direction of the axis, which moves the spindle in the direction of the spindle axis, additional deviations occur. The smallest tilting of the spindle leads to an offset between probing and machining. The greater the difference in length between the machining tool and the automatic probe, the more serious are these tiltings for the probing accuracy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Werkstücks und eines Werkzeugs in einer Maschine zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und eine exakte Zuordnung zwischen der Geometrie des Werkstücks zu dem Werkzeug ermöglicht.The invention has for its object to provide a method for determining a position of a workpiece and a tool in a machine, which avoids the disadvantages of the prior art with a simple structure and simple, cost-effective manufacturability and an exact assignment between the geometry of the workpiece allows the tool.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention the object is achieved by the combination of features of claim 1, the dependent claims show further advantageous embodiments of the invention.

Es ist daher im Rahmen der Aufgabe wünschenswert, dass die Positionen von den Nullpunkt bestimmenden Geometrieelementen, z. B. Bohrungen oder Kanten, direkt vor der Bearbeitung, bezogen auf das einzusetzende Werkzeug, bestimmt werden.It is therefore desirable in the context of the task that the positions of the zero-determining geometric elements, for. B. holes or edges, directly before processing, based on the tool to be used, are determined.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur automatischen relativen Positionsbestimmung eines an einer ersten Baugruppe einer Maschine angeordneten ersten Objektes und eines an einer zweiten Baugruppe der Maschine angeordneten zweiten Objektes geschaffen, wobei die erste und die zweite Baugruppe relativ zueinander bewegt werden. Dieses umfasst eine Grobmessung, in der eine Position des ersten Objektes gegenüber dem zweiten Objekt mit einer ersten Messgenauigkeit erfasst wird, eine Feinmessung, welche nach der Grobmessung ausgeführt wird, in der eine präzisierte Position des ersten Objektes gegenüber dem zweiten Objekt berührungslos mit einer zweiten Messgenauigkeit erfasst wird, welche höher ist, als die erste Messgenauigkeit, wobei zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt eine elektrische Spannung angelegt wird, das erste Objekt und das zweite Objekt durch eine relative Bewegung der Baugruppen gegeneinander bewegt werden, die präzisierte Position des ersten Objektes gegenüber dem zweiten Objekt erfasst wird, wenn ein Spannungsdurchschlag zwischen dem zweiten Objekt und dem ersten Objekt erfolgt, und die relative Bewegung der Baugruppen in Reaktion auf den Spannungsdurchschlag gestoppt wird. Es erfolgt ferner eine Auswertung, bei der die präzisierte Position in einem Rechenprogramm der Maschine zur Steuerung/Regelung der Bearbeitung oder der Vermessung des ersten Objektes und/oder des zweiten Objektes mittels der Maschine hinterlegt wird.The invention thus provides a method for the automatic relative position determination of a first object arranged on a first assembly of a machine and a second object arranged on a second assembly of the machine, wherein the first and the second assembly are moved relative to one another. This includes a coarse measurement, in which a position of the first object relative to the second object is detected with a first measurement accuracy, a fine measurement, which is carried out after the coarse measurement, in which a precise position of the first object relative to the second object without contact with a second measurement accuracy is detected, which is higher than the first measurement accuracy, wherein between the first object and the second object, an electrical voltage is applied, the first object and the second object are moved by a relative movement of the assemblies against each other, the more precise position of the first object is detected against the second object when a voltage breakdown between the second object and the first object, and the relative movement of the assemblies is stopped in response to the voltage breakdown. There is also an evaluation in which the precise position in a computer program of the machine for controlling / regulating the processing or the measurement of the first object and / or the second object is deposited by means of the machine.

Bei der Grobmessung und der Feinmessung kann entweder dasselbe oder ein unterschiedliches zweites Objekt an der zweiten Baugruppe der Maschine angeordnet sein, beispielsweise in dieser eingespannt sein. Dabei kann das zweite Objekt beispielsweise ein Werkzeug oder auch eine Tastsonde sein. Bei der Feinmessung wird dabei bei dem relativen Verfahren des ersten Objektes und des zweiten Objektes zueinander ein anfänglicher Abstand bevorzugt basierend auf der bei der Grobmessung erfassten Position gewählt. Es wird somit ein zweistufiges Verfahren geschaffen. Das bei der Feinmessung in die Maschine eingespannte zweite Objekt befindet sich bei dem relativen Bewegen des ersten Objektes und/oder des zweiten Objektes bevorzugt in einer Rotation. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf rotierende Objekte beschränkt. Es kann auch mit stehenden Objekten durchgeführt werden. Wenn das erste Objekt und das zweite Objekt gegeneinander bewegt werden, kann dies durch eine Bewegung des ersten Objektes, des zweiten Objektes oder beider Objekte erfolgen. Die Bewegung der Objekte erfolgt dabei insbesondere durch ein Bewegen der jeweils zugehörigen Baugruppe. Bevorzugt wird das erste Objekt in einem vorbereitenden Schritt an der ersten Baugruppe eingespannt.In the coarse measurement and the fine measurement, either the same or a different second object can be arranged on the second assembly of the machine, for example clamped in this. In this case, the second object may be, for example, a tool or a probe. In the case of fine measurement, in the case of the relative movement of the first object and the second object relative to one another, an initial distance is preferably selected based on the position detected during the coarse measurement. It is thus created a two-stage process. The second object clamped in the machine during the fine measurement is preferably in a rotation during the relative movement of the first object and / or of the second object. However, the method according to the invention is not limited to rotating objects. It can also be done with standing objects. If the first object and the second object are moved against each other, this can be done by a movement of the first object, the second object or both objects. The movement of the objects takes place in particular by moving the respectively associated assembly. Preferably, the first object is clamped in a preparatory step on the first module.

Das erste Objekt sei beispielhaft ein Werkstück, welches in dem vorbereitenden Schritt an der ersten Baugruppe eingespannt wurde und das zweite Objekt sei beispielhaft ein Werkzeug. Um bei der Feinmessung einen unerwünschten Materialabtrag zu vermeiden, muss eine Anfahrgeschwindigkeit, also eine Geschwindigkeit, mit der das Werkstück und/oder das Werkzeug verfahren wird, sehr klein sein. Da die Lage des Werkstückes in der Maschine zu Beginn des Verfahrens nicht genau bekannt ist, mussten die Anfahrvorgänge bislang mit einem relativ großen Abstand zum Werkstück beginnen, um eine vorzeitige Kollision zwischen Werkzeug und Werkstück zu vermeiden. Sehr kleine Anfahrgeschwindigkeiten führen zu lange dauernden Anfahrvorgängen. Insbesondere wenn das Werkstück an mehreren Positionen elektrisch kontaktiert werden soll, dauert der Vorgang unerwünscht lange. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine erhebliche Verkürzung der Anfahrzeiten bzw. der Lagebestimmung von Werkstück und/oder Werkzeug insgesamt ermöglicht. Dadurch kann auch bei Werkstücken, deren Lage in der Maschine nur ganz grob bekannt ist, bei denen zur Vermeidung von Kollisionen der Vorgang zur elektrischen Kontaktierung daher mit relativ großem Abstand zwischen Werkstück und Werkzeug beginnen muss, trotzdem eine relativ kurze Zeit zur elektrischen Kontaktierung erreicht werden.The first object is an example of a workpiece which has been clamped in the preparatory step on the first module and the second object is an example of a tool. In order to avoid an undesired removal of material during the fine measurement, a starting speed, ie a speed with which the workpiece and / or the tool is moved, must be very small. Since the position of the workpiece in the machine at the beginning of the process is not known exactly, the start-up processes had to start so far with a relatively large distance to the workpiece in order to avoid premature collision between the tool and the workpiece. Very small starting speeds lead to long-lasting starting operations. In particular, when the workpiece is to be electrically contacted at several positions, the process takes undesirably long. The method according to the invention makes possible a considerable shortening of the startup times or the position determination of the workpiece and / or tool as a whole. As a result, even with workpieces whose position in the machine is only very roughly known, in which to avoid collisions, the process for electrical contact must therefore begin with a relatively large distance between the workpiece and tool, nevertheless a relatively short time for electrical contact can be achieved ,

Um die Erfindung zu erläutern, wird zunächst der physikalische Hintergrund betrachtet. In einem alternativen Verfahren wird als eine Variante der elektrischen Kontaktierung durch einen Spannungsdurchschlag eine kapazitive elektrische Kontaktierung genutzt, die vor einem mechanischen Kontakt zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück bei sehr kleinen Abständen möglich ist. Voraussetzung für die kapazitive Kontaktierung ist dabei die Verwendung einer Wechselspannungsquelle. In der Praxis ist eine kapazitive Kontaktierung, die vor dem mechanischen Kontakt stattfindet, jedoch nur sehr schwer realisierbar. Für eine kapazitive Kontaktierung müssen zwei Ladungsträger, in diesem Fall das Werkstück und das Bearbeitungswerkzeug mit möglichst großer Oberfläche in möglichst kleiner Distanz beabstandet sein. Da die Werkzeuge mit scharfen Schneiden versehen sind, wird die Oberfläche des Werkzeuges, die sich in kleiner Distanz zum Werkstück befindet, in jeder Drehlage des rotierenden Bearbeitungswerkzeuges immer sehr klein sein. Dadurch entstehen auch bei sehr kleinen Entfernungen zwischen Werkstück und Werkzeug keine signifikanten Kapazitäten zwischen Werkstück und Bearbeitungswerkzeug. Auch bei Verwendung sehr hoher Frequenzen für die Wechselspannungsquelle ist es daher kaum möglich, eine kapazitive Kontaktierung vor der mechanischen Berührung zwischen Werkstück und Werkzeug zu detektieren. Hinzu kommt, dass auf Grund unterschiedlicher Schneidengeometrien unterschiedlicher Bearbeitungswerkzeuge die bei Annäherung zwischen Bearbeitungswerkzeug und Werkstück entstehenden elektrischen Kapazitäten sehr unterschiedlich wären. Daher ist die Nutzung der elektrischen kapazitiven Kontaktierung in der Praxis nicht ohne weiteres möglich.To explain the invention, the physical background is considered first. In an alternative method, a capacitive electrical contact is used as a variant of the electrical contacting by a voltage breakdown, which is possible in front of a mechanical contact between a tool and a workpiece at very small distances. Prerequisite for the capacitive contacting is the use of an AC voltage source. In practice, a capacitive contact, which takes place before the mechanical contact, but very difficult to achieve. For a capacitive contacting two charge carriers, in this case the workpiece and the machining tool with the largest possible surface area must be spaced as small a distance as possible. Since the tools are provided with sharp edges, the surface of the tool, which is located at a small distance from the workpiece, will always be very small in each rotational position of the rotating machining tool. As a result, even with very small distances between the workpiece and the tool, no significant capacities are created between the workpiece and the machining tool. Even when using very high frequencies for the AC voltage source, it is therefore hardly possible to detect a capacitive contacting before the mechanical contact between the workpiece and the tool. In addition, due to different cutting edge geometries of different machining tools, the electrical capacitances created when approaching between the machining tool and the workpiece would be very different. Therefore, the use of electrical capacitive contacting in practice is not readily possible.

Da eine Nutzung einer elektrischen kapazitiven Kontaktierung zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug in der Praxis nicht ohne weiteres möglich ist, wird erfindungsgemäß ein anderer physikalischer Effekt genutzt, um eine elektrische Kontaktierung vor einer mechanischen Berührung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt zu ermöglichen. Dabei handelt es sich um einen Spannungsdurchschlag. Ein Spannungsdurchschlag ist ein aus der Physik bekanntes Phänomen, bei dem zwischen zwei Polen eine ausreichend hohe elektrische Spannung angelegt wird und der Abstand der Pole so lange verringert wird oder die elektrische Spannung so lange erhöht wird, bis es zum Spannungsdurchschlag kommt. Im Moment des Spannungsdurchschlags fliest ein elektrischer Strom zwischen den beiden Polen. Hierbei muss zwischen zwei Arten des Spannungsdurchschlages unterschieden werden, dem Gasdurchschlag und dem Vakuumdurchschlag. Die für einen Spannungsdurschlag erforderliche elektrische Spannung verringert sich grundsätzlich zunächst mit abnehmender Distanz der beiden Pole, zwischen denen ein Spannungsdurchschlag erzeugt werden soll. Gemäß dem Paschengesetz ist das physikalische Verhalten bei dem Gasdurchschlag jedoch nicht linear. Es gibt ein Spannungsminimum, unter dem ein Spannungsgasdurchschlag nicht mehr möglich ist, unabhängig davon, wie sehr der Abstand der beiden Pole verringert wird. Bei normalem Luftdruck beträgt dieser in Luft ca. 330 V.Since a use of an electrical capacitive contacting between a workpiece and a tool in practice is not readily possible, another physical effect is used according to the invention to allow electrical contact before mechanical contact between the first object and the second object. This is a voltage breakdown. A voltage breakdown is a phenomenon known from physics, in which a sufficiently high electrical voltage is applied between two poles and the distance of the poles is reduced or the electrical voltage is increased until the voltage breakdown occurs. At the moment of voltage breakdown, an electrical current is flowing between the two poles. Here, a distinction must be made between two types of voltage breakdown, gas breakdown and vacuum breakdown. The electrical voltage required for a voltage drift generally decreases with decreasing distance between the two poles, between which a voltage breakdown is to be generated. However, according to the Paschen law, the physical behavior in gas breakdown is not linear. There is a voltage minimum under which a voltage gas breakdown is no longer possible, regardless of how much the distance between the two poles is reduced. At normal air pressure this is about 330 V in air.

Wenn kleinere elektrische Spannungen als die gemäß Paschenkurve erforderliche minimale elektrische Spannung für einen Spannungsdurchschlag an zwei Pole angelegt werden und der Abstand der Pole immer weiter verringert wird, kommt es vor einer mechanischen Berührung der Pole zu einem Vakuumdurchschlag, auch wenn die Annäherung der Pole in der Luft bei normalem Luftdruck durchgeführt wird. Für einen Vakuumdurchschlag sind sehr hohe Feldstärken erforderlich, d. h. sehr kleine Abstände und/oder sehr hohe elektrische Spannungen. Ein Vakuumdurchschlag findet bei ca. 1000 kV/mm elektrischer Feldstärke statt. Da der Vakuumdurchschlag von der Feldstärke abhängt, wirkt sich die Rauigkeit der Oberfläche der beiden Pole sehr stark aus. An sehr kleinen Rauigkeitsspitzen kommt es zu starken Feldüberhöhungen, die zu einem vorzeitigen Spannungsdurchschlag führen können. In der Praxis kommt es daher bereits bei theoretischen Feldstärken, die die Oberflächenrauigkeit der Pole nicht berücksichtigen, von 10 kV/mm oder weniger zu einem Vakuumdurchschlag. Bei sehr kleinen Abständen der beiden Pole ist ein Vakuumdurchschlag auch bei sehr kleinen elektrischen Spannungen von wenigen Volt, z. B. 10 V, bereits möglich.If smaller electrical voltages than the minimum voltage required by the Paschen curve are applied to two poles for a voltage breakdown and the pitch of the poles is reduced further and further, mechanical contact of the poles will result in vacuum breakdown, even if the poles approach each other Air is carried out at normal air pressure. For a vacuum breakdown very high field strengths are required, d. H. very small distances and / or very high electrical voltages. A vacuum breakdown takes place at about 1000 kV / mm of electric field strength. Since the vacuum breakdown depends on the field strength, the roughness of the surface of the two poles has a very strong effect. At very small roughness peaks, there are strong field peaks, which can lead to premature voltage breakdown. In practice, even at theoretical field strengths that do not take into account the surface roughness of the poles, a vacuum breakdown of 10 kV / mm or less occurs. At very small distances between the two poles is a vacuum breakdown even at very low voltages of a few volts, z. B. 10 V, already possible.

Diese physikalischen Zusammenhänge werden für die erfindungsgemäße Lagebestimmung eines ersten Objektes und/oder eines zweiten Objektes in einer Maschine genutzt. Erfindungsgemäß wird daher ein zweistufiges Verfahren vorgeschlagen, das sich in eine Grob- und eine Feinmessung unterteilt, wobei die Grobmessung in einer ersten Stufe und die Feinmessung in einer zweiten Stufe erfolgt. Erfindungsgemäß wird dabei zumindest bei der Feinmessung eine elektrische Spannung zwischen dem zweiten Objekt, insbesondere einem rotierenden Werkzeug, und dem ersten Objekt angelegt und mit einer geeigneten Schaltung überwacht. Das zweite Objekt und das erste Objekt werden mit Hilfe von Achsen der Maschine auf einander zugefahren, bis es zum elektrischen Kontakt kommt. Im Moment des elektrischen Kontaktes werden die Positionen der Achsen erfasst, die Achsen der Maschine schnellstmöglich angehalten und das zweite Objekt wieder vom ersten Objekt entfernt. Ein elektrischer Kontakt ist dabei berührungslos und erfolgt nur über einen Spannungsdurchschlag.These physical relationships are used for the position determination according to the invention of a first object and / or a second object in a machine. According to the invention, therefore, a two-stage method is proposed, which is divided into a coarse and a fine measurement, wherein the coarse measurement in a first stage and the fine measurement in a second stage. According to the invention, at least during the fine measurement, an electrical voltage is applied between the second object, in particular a rotating tool, and the first object and monitored with a suitable circuit. The second object and the first object are closed by means of axes of the machine on each other until it comes to electrical contact. At the moment of electrical contact, the positions of the axes are detected, the axes of the machine are stopped as quickly as possible and the second object is removed again from the first object. An electrical contact is contactless and takes place only via a voltage breakdown.

Erfindungsgemäße kann sowohl das erste Objekt als auch das zweite Objekt jeweils ein beliebiges Objekt sein, solange dieses elektrisch leitfähig ist. Bevorzugt ist das erste Objekt dabei ein Werkstück oder ein Referenzelement, z. B. eine Messkugel. Ist das erste Objekt ein Werkstück, so kann dieses nach der Feinmessung unmittelbar mit hoher Präzision bearbeitet werden. Ist das erste Objekt ein Referenzelement, so können gegebenenfalls veränderliche Ausmaße des zweiten Objektes erfasst werden und somit können folgende Arbeitsschritte auf die veränderten Ausmaße angepasst werden. So ist das zweite Objekt bevorzugt ein Werkzeug. Die Ausmaße eines Werkzeuges können sich aufgrund einer Abnutzung des Werkzeuges oder einer Unwucht und daraus bei hohen Drehzahlen resultierendem größeren Wirkdurchmesser der Schneiden ändern und diese Änderungen können unmittelbar vor einer Nutzung des Werkzeuges erfasst werden und somit kann eine folgende Bearbeitung eines Werkstückes mittels des Werkzeuges auf die Abnutzung bzw. den tatsächlichen Wirkdurchmesser der Schneiden angepasst werden. Weiter bevorzugt ist das zweite Objekt ein Antastelement. Dies ermöglich es, eine Dimension des ersten Objektes zu erfassen, wobei insbesondere auch schwer erreichbare Punkte des ersten Objektes angefahren werden können.According to the invention, both the first object and the second object can each be an arbitrary object as long as it is electrically conductive. Preferably, the first object is a workpiece or a reference element, for. B. a measuring ball. If the first object is a workpiece, this can be processed immediately after the fine measurement with high precision. If the first object is a reference element, variable proportions of the second object can be detected, if necessary, and thus the following work steps can be adapted to the changed dimensions. Thus, the second object is preferably a tool. The dimensions of a tool may change due to wear of the tool or an imbalance and resulting at high speeds resulting larger effective diameter of the cutting and these changes can be detected immediately before use of the tool and thus can subsequent machining of a workpiece by means of the tool on the Wear or the actual effective diameter of the cutting to be adjusted. More preferably, the second object is a probing element. This makes it possible to detect a dimension of the first object, wherein in particular difficult to reach points of the first object can be approached.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhaft, wenn das erste Objekt und/oder das zweite Objekt elektrisch isoliert gelagert werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt eine elektrische Spannung angelegt und überwacht wird. Dies ist insbesondere bei modernen Maschinen mit schnell laufenden Spindeln problemlos möglich, da die Spindelwellen derartiger Spindeln üblicherweise mit Keramikkugeln gelagert sind. Die Spindelwelle ist dadurch von der Maschine elektrisch isoliert. Über einen aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Kontakt, beispielsweise über Bürsten, kann eine elektrische Spannung an die Spindelwelle angelegt werden. Über die Werkzeugaufnahme wird diese in das zweite Objekt geleitet. Der zweite Pol der elektrischen Spannung kann mit dem ersten Objekt oder der ersten Baugruppe, beispielsweise einem unter dem ersten Objekt befindlichen Maschinentisch, verbunden werden.In the method according to the invention, it is advantageous if the first object and / or the second object are stored electrically isolated. According to the invention, an electrical voltage is applied and monitored between the first object and the second object. This is easily possible, especially in modern machines with high-speed spindles, since the spindle shafts of such spindles are usually mounted with ceramic balls. The spindle shaft is thereby electrically isolated from the machine. A known from the prior art electrical contact, for example via brushes, an electrical voltage can be applied to the spindle shaft. About the tool holder, this is passed to the second object. The second pole of the electrical voltage can be connected to the first object or the first module, for example a machine table located below the first object.

Sollte in der Maschine eine Spindel eingesetzt werden, deren Welle nicht zu dem Spindelgehäuse elektrisch isoliert ist, dann kann die elektrische Isolierung an anderer geeigneter Stelle vorgesehen werden, z. B. zwischen Spindelgehäuse und Maschine, aber auch werkstückseitig, z. B. zwischen Werkstück und Maschinentisch. Mit vielen bekannten Methoden lassen sich leicht die Voraussetzungen schaffen, eine elektrische Spannung zwischen Spindelwelle und Werkstück anzubringen.If a spindle is used in the machine whose shaft is not electrically isolated from the spindle housing, then the electrical insulation can be provided at another suitable location, for. B. between spindle housing and machine, but also workpiece side, z. B. between the workpiece and machine table. With many known Methods can easily create the conditions to attach an electrical voltage between the spindle shaft and the workpiece.

Es ist vorteilhaft, bei der Grobmessung ein möglichst zeitsparendes und robustes Verfahren zu nutzen, da die bei der Grobmessung erfasste Position bei der Feinmessung ohnehin weiter präzisiert wird. Daher ist es vorteilhaft, wenn bei der Grobmessung die Position des ersten Objektes gegenüber dem zweiten Objekt durch ein gegenseitiges mechanisches Antasten erfasst wird. Das mechanische Antasten ist dabei ein Vorgang, bei dem es zu einem tatsächlichen mechanischen Kontakt zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt kommt. Beispielsweise kommt es zu einem mechanischen Kontakt zwischen einem zuvor beschriebenen automatischen Taster mit Tastspitze oder einem Werkzeug und einem Werkstück in der Maschine. Bei Letzterem kann eine akustische Detektion angewendet werden. Alternativ können auch aus dem Stand der Technik bekannte optische Verfahren mit z. B. Streifenprojektion mit Licht und/oder Kamera oder mehreren Kameras oder Messlaser verwendet werden.It is advantageous to use a time-saving and robust method in the coarse measurement, since the position detected during the coarse measurement is further specified in the fine measurement anyway. Therefore, it is advantageous if, during the coarse measurement, the position of the first object relative to the second object is detected by a mutual mechanical probing. The mechanical probing is a process in which there is an actual mechanical contact between the first object and the second object. For example, there is a mechanical contact between a previously described automatic stylus with stylus tip or a tool and a workpiece in the machine. In the latter case, an acoustic detection can be used. Alternatively, also known from the prior art optical methods with z. B. strip projection with light and / or camera or multiple cameras or measuring laser can be used.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn bei der Grobmessung die Position des ersten Objektes gegenüber dem zweiten Objekt durch ein mechanisches Antasten des ersten Objektes durch ein an der zweiten Baugruppe angeordnetes drittes Objektes erfasst wird. So kann das dritte Objekt ein an der zweiten Baugruppe angeordneter automatischer Taster sein, der in einer Werkzeugaufnahme eingespannt ist, und nach der Grobmessung durch das zweite Objekt, beispielsweise ein Werkzeug, ersetzt wird, welches dann mit Hilfe einer Werkzeugaufnahme eingespannt wird. Wird bei der Grobmessung das erste Objekt mittels des zweiten Objektes abgetastet, so kann das Verfahren besonders schnell durchgeführt werden, da sowohl die Grobmessung als auch die Feinmessung mittels derselben Objekte ausgeführt werden können.It is advantageous if, during the coarse measurement, the position of the first object relative to the second object is detected by a mechanical probing of the first object by a third object arranged on the second module. Thus, the third object may be an automatic probe arranged on the second assembly, which is clamped in a tool holder, and after the coarse measurement is replaced by the second object, for example a tool, which is then clamped with the aid of a tool holder. If, during the coarse measurement, the first object is scanned by means of the second object, then the method can be carried out particularly quickly, since both the coarse measurement and the fine measurement can be carried out by means of the same objects.

Alternativ zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren für die Grobmessung ist es vorteilhaft, wenn bei der Grobmessung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt eine elektrische Spannung angelegt wird, wobei die elektrische Spannung höher ist, als die bei der Feinmessung angelegte elektrische Spannung, das erste Objekt und das zweite Objekt durch eine Bewegung der Baugruppen gegeneinander bewegt werden, und die Position des ersten Objektes gegenüber dem zweiten Objekt erfasst wird, wenn ein Spannungsdurchschlag zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird somit erheblich beschleunigt. Je höher die jeweils anliegende elektrische Spannung ist, desto geringer ist die zugehörige Messgenauigkeit, da der Spannungsdurchschlag bei steigender Spannung bereits bei einem größeren Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt erfolgt. Insbesondere kann die erste elektrische Spannung für die Grobmessung derart gewählt werden, dass in dem vorliegenden Medium auch ein Gasspannungsdurchschlag erfolgen kann. Beispielsweise ist die elektrische Spannung deutlich größer als 330 Volt zu wählen, z. B. 1000 V oder mehr.As an alternative to the method for coarse measurement known from the prior art, it is advantageous if, during the coarse measurement, an electrical voltage is applied between the first object and the second object, the electrical voltage being higher than the electrical voltage applied during the fine measurement , the first object and the second object are moved against each other by a movement of the assemblies, and the position of the first object relative to the second object is detected when a voltage breakdown occurs between the first object and the second object. The method according to the invention is thus considerably accelerated. The higher the respectively applied electrical voltage, the lower the associated measurement accuracy, since the voltage breakdown occurs with increasing voltage already at a greater distance between the first object and the second object. In particular, the first electrical voltage for the coarse measurement can be selected such that a gas voltage breakdown can also take place in the present medium. For example, the electrical voltage is much greater than 330 volts to choose, for. B. 1000 V or more.

Erfindungsgemäß wird in der ersten Stufe zuerst eine Grobmessung durchgeführt. Insbesondere wird dafür eine relativ hohe elektrische Spannung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt angelegt. Es kommt bereits bei einem relativ großen Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt zu einem Spannungsdurchschlag (Vakuumdurchschlag oder sogar Gasdurchschlag), der durch eine Schaltung detektiert werden kann. Da der Spannungsdurchschlag bei der Grobmessung bereits bei einem größeren Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt stattfindet, kann die relative Anfahrgeschwindigkeit zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt relativ hoch gewählt werden. Es bleibt im Moment des Spannungsdurchschlags genug Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt, um die Achsen der Maschine anzuhalten, bevor es zu einer unerwünschten mechanischen Berührung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt kommt. Im Moment des Spannungsdurchschlages wird die Position der Achsen und damit die relative Lage zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt erfasst.According to the invention, a coarse measurement is first performed in the first stage. In particular, a relatively high electrical voltage is applied between the first object and the second object for this purpose. It comes even at a relatively large distance between the first object and the second object to a voltage breakdown (vacuum breakdown or even gas breakdown), which can be detected by a circuit. Since the voltage breakdown in the coarse measurement already takes place with a larger distance between the first object and the second object, the relative approach speed between the first object and the second object can be chosen to be relatively high. At the moment of voltage breakdown, there remains enough space between the first object and the second object to stop the axes of the machine before there is an undesirable mechanical contact between the first object and the second object. At the moment of voltage breakdown, the position of the axes and thus the relative position between the first object and the second object is detected.

Da die lokale Rauigkeit der beiden Pole, in diesem Fall also von dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt, sich stark auf die für den Spannungsdurchschlag erforderliche Feldstärke und damit auf den Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt auswirkt, ist die relative Lageerfassung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt mit hoher elektrischer Spannung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt mit größeren Ungenauigkeiten behaftet. Daher handelt es sich bei der elektrischen Kontaktierung mit hoher elektrischer Spannung zunächst nur um eine Grobmessung, um die ungefähre relative Lage zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt zu ermitteln.Since the local roughness of the two poles, in this case of the first object and the second object, has a strong effect on the field strength required for the voltage breakdown and thus on the distance between the first object and the second object, the relative position detection between the first object and the second object with high electrical voltage between the first object and the second object are subject to greater inaccuracies. Therefore, the electrical contact with high electrical voltage is initially only a coarse measurement to determine the approximate relative position between the first object and the second object.

Für die Feinmessung entscheidend ist, dass die erneute Anfahrt zur elektrischen Kontaktierung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt aus einer Position heraus gestartet wird, bei der noch kein Spannungsdurchschlag bei der für die Feinmessung gewählten geringeren elektrischen Spannung auftritt. Für die Anfahrbewegung der Feinmessung wird eine erheblich kleinere Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt gewählt. Das ist wichtig, da der Abstand, bei dem es zum zu detektierenden Spannungsdurchschlag zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt kommt, auf Grund der geringeren elektrischen Spannung erheblich kleiner ist. Der verbleibende Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt im Moment des Spannungsdurchschlags ist sehr klein und daher muss auch die Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt klein gewählt werden, damit die Maschine die Achsen noch anhalten kann, ehe es zu einer mechanischen Berührung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt kommt.It is decisive for the precision measurement that the renewed approach to the electrical contact between the first object and the second object is started from a position at which no voltage breakdown still occurs at the lower electrical voltage selected for the precision measurement. For the approach movement of the fine measurement, a considerably smaller relative speed is selected between the first object and the second object. That's important because the distance at which it is comes to be detected voltage breakdown between the first object and the second object is considerably smaller due to the lower electrical voltage. The remaining distance between the first object and the second object at the moment of voltage breakdown is very small and therefore the relative speed between the first object and the second object must be chosen small so that the machine can still stop the axes before it becomes mechanical Contact between the first object and the second object comes.

Trotz der kleinen Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt ist die erforderliche Zeit für die Feinmessung kurz, da diese auf Grund der vorherigen Ergebnisse der Grobmessung mit relativ kleinem Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt starten kann. Der zu verfahrende Weg der Achsen bis zum Eintreten des Spannungsdurchschlages kann sehr kurz gewählt werden, da die ungefähre relative Lage zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt für diese Position bereits aus der Grobmessung bekannt ist.Despite the small relative speed between the first object and the second object, the time required for the fine measurement is short because it can start on the basis of the previous results of the coarse measurement with a relatively small distance between the first object and the second object. The travel of the axes to be traversed until the voltage breakdown occurs can be chosen to be very short, since the approximate relative position between the first object and the second object for this position is already known from the coarse measurement.

Auf Grund der geringen elektrischen Spannung bei der Feinmessung kommt es bei der Feinmessung auf jeden Fall nur zu einem Vakuumdurchschlag und nicht zu einem Gasdurchschlag. Die durch die lokale Rauigkeit der Oberflächen von dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt bedingten Schwankungen des Abstandes zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt, bei dem der zu detektierende Spannungsdurchschlag während der Feinmessung auftritt, wirken sich nicht als gravierende Ungenauigkeiten aus, wenn die elektrische Spannung so klein gewählt wird, dass der Abstand für den Spannungsdurchschlag insgesamt sehr klein ist. Die Ergebnisse der Feinmessung für die Lagebestimmung sind auf Grund der geringen elektrischen Spannung sehr genau. Es können in der Praxis Messunsicherheiten von weniger als 1 μm erreicht werden.Due to the low electrical voltage during the fine measurement, in any case only a vacuum breakdown and not a gas breakdown occurs during the fine measurement. The variations in the distance between the first object and the second object, due to the local roughness of the surfaces of the first object and the second object, in which the voltage breakdown to be detected occurs during the fine measurement, do not prove to be serious inaccuracies when the electrical Voltage is chosen so small that the distance for the voltage breakdown is very small overall. The results of the fine measurement for the position determination are very accurate due to the low electrical voltage. In practice, measurement uncertainties of less than 1 μm can be achieved.

Erfindungsgemäß wird in der ersten Stufe zuerst eine Grobmessung durchgeführt. Wird das zweite Objekt bei der Grobmessung mit hoher anliegender elektrischer Spannung an das erste Objekt herangefahren, so wird eine Annäherung daher bereits bei einem relativ großen Abstand erkannt. Es besteht somit auch bei einer hohen Geschwindigkeit dieser Bewegung ein ausreichender Abstand, der ein Abbremsen der relativen Bewegung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt ermöglicht, ohne dass es zu einer Kollision kommt. Bei der Feinmessung ist die Messgenauigkeit größer, und eine Annäherung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt wird erst kurz vor einer Kollision erkannt. Es steht somit weniger Zeit und Strecke für ein Abbremsen der Baugruppen und somit der relativen Bewegung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt zur Verfügung. Daher ist es vorteilhaft, wenn das erste Objekt und/oder das zweite Objekt bei der Grobmessung mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt werden, als bei der Feinmessung.According to the invention, a coarse measurement is first performed in the first stage. If, during the coarse measurement, the second object is approached with high applied electrical voltage to the first object, an approach is therefore already recognized at a relatively large distance. There is thus a sufficient distance even at a high speed of this movement, which allows a deceleration of the relative movement between the first object and the second object without causing a collision. In the fine measurement, the measurement accuracy is greater, and an approximation between the first object and the second object is detected only shortly before a collision. There is thus less time and distance available for braking the assemblies and thus the relative movement between the first object and the second object. It is therefore advantageous if the first object and / or the second object are moved at a higher speed during the coarse measurement than during the fine measurement.

Da bei einem Spannungsdurchschlag Material beider Pole, zwischen welchen der Spannungsdurchschlag erfolgt, verdampft wird, kommt es durch die Materialverdampfung zu einem sehr geringen Materialabtrag. Dieser kann weiter dadurch minimiert werden, dass die Energie des Spannungsdurchschlags begrenzt wird. Das wird dadurch erreicht, dass die Stromstärke, die bei dem Spannungsdurchschlag fließen kann, schaltungstechnisch begrenzt wird, z. B. indem ein maximal möglicher Strom begrenzt wird. Die für den Spannungsdurchschlag zu detektierenden Stromstärken sollten vorzugsweise unter 1 mA liegen, um den Materialabtrag durch Verdampfung zu begrenzen, noch besser bei wenigen μA oder noch weniger. Dadurch wird der Materialabtrag durch Verdampfung extrem gering, so dass dieser auch bei vielfachem elektrischen Kontaktieren an der selben Position, z. B. an Referenzflächen nicht relevant ist. Durch die Begrenzung der maximal möglichen Stromstärken wird gleichzeitig ein Personenschutz gewährleistet. Es ist daher vorteilhaft, wenn ein maximaler Strom, welcher bei einem Spannungsdurchschlag durch das zweite Objekt fließt, begrenzt wird.Since a voltage breakdown material of both poles, between which the voltage breakdown occurs, is evaporated, it comes through the material evaporation to a very low material removal. This can be further minimized by limiting the energy of the voltage breakdown. This is achieved in that the current that can flow in the voltage breakdown is circuit technology limited, z. B. by limiting a maximum possible current. The current intensities to be detected for the voltage breakdown should preferably be below 1 mA in order to limit the material removal by evaporation, more preferably at a few μA or even less. As a result, the removal of material by evaporation is extremely low, so that this even at multiple electrical contact at the same position, for. B. is not relevant to reference surfaces. By limiting the maximum possible amperages at the same time a personal protection is guaranteed. It is therefore advantageous if a maximum current which flows through the second object in the event of voltage breakdown is limited.

In einer zweiten Stufe, also bei der Feinmessung, ist erfindungsgemäß vorgesehen, mit einer deutlichen kleineren elektrischen Spannung an der gleichen Position eine Feinmessung durchzuführen. Je nach Auslegung kann es sein, dass die Feinmessung direkt aus der Anhalteposition der Achsen der Maschine nach der Grobmessung gestartet werden kann, weil der Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt, noch so groß ist, dass es in dieser Position (diesem Abstand) bei der deutlich kleineren elektrischen Spannung für die Feinmessung noch nicht zu einem Spannungsdurchschlag kommt. Es kann aber auch sinnvoll sein, dass die Maschine vor Beginn der Feinmessung den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Objekt nach der Grobmessung wieder geringfügig vergrößert und beide etwas voneinander entfernt. Es ist daher vorteilhaft, wenn zwischen der Grobmessung und der Feinmessung ein Abstand zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt durch eine relative Bewegung der Baugruppen vergrößert wird, insbesondere so weit vergrößert wird, dass zu Beginn der Feinmessung kein unmittelbarer Spannungsdurchschlag zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt erfolgt.In a second stage, that is to say in the case of fine measurement, it is provided according to the invention to carry out a fine measurement with a markedly smaller electrical voltage at the same position. Depending on the design, it may be that the fine measurement can be started directly from the stopping position of the axes of the machine after the coarse measurement, because the distance between the first object and the second object is still so large that it in this position (this distance ) at the much smaller electrical voltage for the fine measurement does not yet come to a voltage breakdown. However, it may also make sense for the machine to slightly increase the distance between the first and the second object after the coarse measurement has been started, and to remove them slightly from each other. It is therefore advantageous if between the coarse measurement and the fine measurement, a distance between the first object and the second object is increased by a relative movement of the modules, in particular so far increased that at the beginning of the fine measurement no direct voltage breakdown between the first object and the second object takes place.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Feinmessung wiederholt ausgeführt wird. Auf diese Weise wird eine Genauigkeit der präzisierten Position weiter erhöht, da Späne, welche sich eventuell in einem Spalt zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt, beispielsweise zwischen einem rotierenden Werkzeug und einem Werkstück, befinden entweder abgeführt werden, oder aber durch eine Veränderung der präzisierten Position zumindest erkannt werden können. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn die Feinmessung so lange wiederholt wird, bis die in zwei aufeinanderfolgenden Wiederholungen der Feinmessung erfassten präzisierten Positionen weniger voneinander abweichen, als durch einen Toleranzbereich vorgegeben ist. Auf diese Weise kann ein durch Späne verursachter Messfehler ausgeschlossen werden.It is also advantageous if the fine measurement is carried out repeatedly. In this way, an accuracy of the specified position further increases because chips, which are possibly located in a gap between the first object and the second object, for example between a rotating tool and a workpiece, are either dissipated, or at least recognized by a change in the precise position. In particular, it is advantageous if the fine measurement is repeated until the precise positions detected in two successive repetitions of the fine measurement deviate less from one another than predetermined by a tolerance range. In this way, a measuring error caused by chips can be excluded.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn bei der Grobmessung die Bewegung des ersten Objektes und/oder des zweiten Objektes in Reaktion auf das Erfassen der Position des ersten Objektes gegenüber dem zweiten Objekt oder ein Erkennen des Spannungsdurchschlags gestoppt wird. Somit wird eine Kollision zwischen dem ersten und dem zweiten Objekt vermieden.Furthermore, it is advantageous if during the coarse measurement the movement of the first object and / or of the second object is stopped in response to the detection of the position of the first object relative to the second object or a detection of the voltage breakdown. Thus, a collision between the first and the second object is avoided.

Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn ein vielstufiges Verfahren geschaffen wird, indem die relative Geschwindigkeit bei dem Verfahren von dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt zueinander bei jedem Schritt verringert wird und die zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt anliegende Spannung ebenfalls schrittweise verringert wird.It is also advantageous if a multi-stage method is provided by reducing the relative velocity in the method of the first object and the second object to each other at each step, and also decreasing the voltage applied between the first object and the second object stepwise.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn bei der Grobmessung und/oder der Feinmessung das erste Objekt ein Referenzelement, insbesondere eine Messkugel, ist, welches in einer festen Position gegenüber der Maschine angeordnet ist. Somit wird eine bekannte Position angefahren, welche eine zuverlässige Basis als Ausgangswert für das erfindungsgemäße Ermitteln einer relativen Position bereitstellt.In addition, it is advantageous if in the coarse measurement and / or the fine measurement, the first object is a reference element, in particular a measuring ball, which is arranged in a fixed position relative to the machine. Thus, a known position is approached, which provides a reliable basis as the output value for determining a relative position according to the invention.

Eine Maschine, die dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen weist alle Vorteile des Verfahrens auf.A machine adapted to carry out the method according to the invention has all the advantages of the method.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Spannung für die Grobmessung um einen Faktor 5 bis 10 höher als die elektrische Spannung für die Feinmessung ist. In bestimmten Anwendungen kann der Faktor aber noch höher sein.According to the invention, it is advantageous if the electrical voltage for the coarse measurement is higher by a factor of 5 to 10 than the electrical voltage for the fine measurement. In certain applications, however, the factor can be even higher.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn das zweite Objekt ein rotierendes Bearbeitungswerkzeug ist, jedoch ist das Verfahren nicht auf rotierende Bearbeitungswerkzeuge beschränkt. Es kann auch mit stehenden Bearbeitungswerkzeugen durchgeführt werden. Es können statt Bearbeitungswerkzeugen aber auch beliebige andere Geometrien als „Antastelemente” an der zweiten Baugruppe, beispielsweise einer Spindel, gelagert werden. Wenn diese „Antastelemente” nicht rotationssymmetrisch sind, können über unterschiedliche Winkelstellungen der Spindelwelle, weitere Informationen über Lage und Geometrie eines anzutastenden ersten Objekts, z. B. eines Werkstücks in der Maschine ermittelt werden. Es ist somit möglich, außer den Bearbeitungswerkzeugen auch spezielle Antastelemente mit Hilfe von Werkzeugaufnahmen an der Spindel zu lagern, mit deren Hilfe die Messmöglichkeiten in einer Maschine erheblich erweitert werden. Die Antastelemente können dabei in fast beliebiger Geometrie vorbereitet werden. So ein Antastelement ist somit eine spezielle Art Werkzeug, das nur für einen Messvorgang und nicht für eine Bearbeitung vorgesehen ist. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die elektrische Kontaktierung ohne Antastkraft abläuft, im Gegensatz zu mechanischen Tastern, bei denen zur Auslenkung des Taststiftes immer eine Antastkraft und ein Antastweg erforderlich sind. In der Folge ist es auch denkbar, sehr filigrane Antastelemente zu fertigen und in der Maschine für die elektrische Kontaktierung einzusetzen. Eine störende Auslenkung mit einer dafür erforderlichen Kraft oder ein störender Antastweg wie bei einem mechanischen Taster ist nicht erforderlich.The method according to the invention is particularly advantageous when the second object is a rotating machining tool, but the method is not limited to rotating machining tools. It can also be done with standing tools. Instead of machining tools, it is also possible for any other geometries to be mounted as "probing elements" on the second assembly, for example a spindle. If these "probing elements" are not rotationally symmetrical, different information about the position and geometry of a first object to be scanned, z. B. a workpiece in the machine can be determined. It is thus possible, in addition to the editing tools, to mount special probing elements with the aid of tool receptacles on the spindle, with the aid of which the measuring possibilities in a machine are considerably expanded. The probing elements can be prepared in almost any geometry. Such a probing element is thus a special kind of tool, which is intended only for a measuring process and not for processing. Another advantage of the method is that the electrical contact runs without probing force, in contrast to mechanical buttons, in which the deflection of the stylus always a probing force and a probing path are required. As a result, it is also conceivable to manufacture very filigree probing elements and to use them in the machine for electrical contacting. A disturbing deflection with a required force or a disturbing Antastweg as a mechanical button is not required.

Das Messen mit elektrischer Kontaktierung durch einen Spannungsdurchschlag kann daher nicht nur auf Werkzeugmaschinen, sondern auch auf Messmaschinen, z. B. Koordinatenmessmaschinen eingesetzt werden.Measuring with electrical contacting by a voltage breakdown can therefore not only on machine tools, but also on measuring machines, eg. B. coordinate measuring machines are used.

Die maximal mögliche Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt wird durch den Abstand bestimmt, bei dem es zum Spannungsdurchschlag kommt und die Reaktionszeit, die die Maschine benötigt, um die Bewegungen der Achsen anzuhalten. Um mögliche Totzeiten zu minimieren ist es daher sinnvoll, das Signal der Detektionsschaltung, die den Spannungsdurchschlag feststellt, direkt auf die einzelnen Umrichter (Antriebsregler) für die Achsmotoren der Maschine und nicht nur an die Steuerung der Maschine zu leiten. Wenn das Signal für die Detektion eines Spannungsdurchschlages nur an die Steuerung der Maschine geleitet wird, muss dieses in der Steuerung erfasst und dann von dieser an die einzelnen Umrichter für die Achsmotoren meist über ein Bussystem weitergeleitet werden. Dabei können mehrere Millisekunden vergehen. Dieser Zeitverlust kann eingespart werden, wenn während des Vorgangs zur elektrischen Kontaktierung auf jedem Umrichter für die Achsmotoren ein Eingang ständig überwacht wird, auf den das Signal eines erfolgten Spannungsdurchschlags von der Detektionsschaltung direkt geleitet wird. Sobald das Signal eintrifft können die Umrichter für die Achsmotoren reagieren und die Motoren gesteuert schnell anhalten. Es muss nicht auf das Signal der Steuerung über das Bussystem gewartet werden. In der Folge wird die Totzeit und damit der Anhalteweg verkürzt. Es sind noch größere Relativgeschwindigkeiten zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt möglich, ohne dass es zu einer Berührung zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt kommt.The maximum possible relative speed between the first object and the second object is determined by the distance at which voltage breakdown occurs and the reaction time required by the machine to stop the movements of the axes. In order to minimize possible dead times, it is therefore advisable to direct the signal of the detection circuit, which detects the voltage breakdown, directly to the individual inverters (drive controllers) for the axis motors of the machine and not only to the control of the machine. If the signal for the detection of a voltage breakdown is only sent to the control system of the machine, it must be recorded in the control and then forwarded from there to the individual inverters for the axis motors, usually via a bus system. It can take several milliseconds. This loss of time can be saved if, during the electrical contacting process, an input is continuously monitored on each axis motor inverter to which the voltage breakdown signal is passed directly from the detection circuit. As soon as the signal arrives, the inverters for the axis motors can react and the motors stop quickly. It is not necessary to wait for the signal from the controller via the bus system. As a result, the dead time and thus the Stopping distance shortened. Even greater relative speeds between the first object and the second object are possible without there being any contact between the first object and the second object.

Umfasst die erste oder zweite Baugruppe eine Spindel, um das erste oder zweite Objekt drehbar zu lagern, so ist für eine verlässliche Nutzung des beschriebenen Verfahrens eine elektrische Kontaktierung der Spindelwelle, der Werkzeugaufnahme oder des ersten oder des zweiten Objektes wichtig, die störungsfrei funktioniert. Das erste Objekt oder das zweite Objekt sei im Folgenden beispielhaft ein Werkzeug.If the first or second module comprises a spindle for rotatably supporting the first or second object, electrical contacting of the spindle shaft, the tool holder or the first or the second object, which functions without malfunction, is important for reliable use of the described method. The first object or the second object is an example of a tool below.

Die elektrische Kontaktierung wird beispielsweise über sogenannte Kontaktbürsten oder auch Schleifringe realisiert. Die dauerhafte Verlässlichkeit dieser elektrischen Kontaktmittel ist begrenzt. Sie verschleißen im Laufe der Zeit durch die Relativbewegung zwischen elektrisch zu kontaktierendem Element (Spindelwelle, Werkzeugaufnahme oder Werkzeug) und elektrischem Kontaktmittel (z. B. Kontaktbürste oder Schleifring). Das zu kontaktierende Element ist ein Element, über welches eine elektrisch leitende Verbindung zu dem ersten oder dem zweiten Objekt hergestellt wird, um die elektrische Spannung an diesem anzulegen. Es kommt zu Abrieb. Während der Rotation der Spindelwelle, Werkzeugaufnahme oder des Werkzeuges gleiten die elektrischen Kontaktmittel, d. h. die Kontaktbürsten oder Schleifringe, auf der Oberfläche der elektrisch zu kontaktierenden Elemente, also der rotierenden Spindelwelle, Werkzeugaufnahme oder dem Werkzeug. Neben verschleißbedingter elektrischer Kontaktunterbrechung kann es dabei auch zu kurzen elektrischen Kontaktunterbrechungen auf Grund der Relativbewegung zwischen elektrischem Kontaktmittel und Spindelwelle, Werkzeugaufnahme oder Werkzeug kommen. Diese elektrischen Kontaktunterbrechungen können z. B. durch kleine Unebenheiten oder Verunreinigungen auf der Oberfläche des elektrisch zu kontaktierenden Elementes kommen. Die elektrischen Kontaktunterbrechungen können sehr kurzzeitig sein, d. h. im Mikrosekundenbereich. Derartige kurzzeitige elektrische Kontaktunterbrechungen können leicht mit einem Oszilloskop nachgemessen werden.The electrical contact is realized for example via so-called contact brushes or slip rings. The permanent reliability of these electrical contact means is limited. Over time, they wear out due to the relative movement between the element to be electrically contacted (spindle shaft, tool holder or tool) and electrical contact means (eg contact brush or slip ring). The element to be contacted is an element via which an electrically conductive connection is made to the first or the second object in order to apply the electrical voltage thereto. It comes to abrasion. During rotation of the spindle shaft, tool holder or tool, the electrical contact means, i. H. the contact brushes or slip rings on the surface of the electrically contacted elements, so the rotating spindle shaft, tool holder or the tool. In addition to wear-related electrical contact interruption, it can also lead to short electrical contact interruptions due to the relative movement between electrical contact means and spindle shaft, tool holder or tool. These electrical contact interruptions can z. B. come through small bumps or impurities on the surface of the electrically contacted element. The electrical contact interruptions can be very short, d. H. in the microsecond range. Such short-term electrical contact interruptions can be easily measured with an oscilloscope.

Daher ist es wünschenswert, den elektrischen Kontakt zwischen Spindelwelle, Werkzeugaufnahme oder Werkzeug und Spannungsquelle zu überwachen. Erfindungsgemäß wird dafür mindestens ein zweites elektrisches Kontaktmittel, z. B. eine zweite Kontaktbürste oder ein zweiter Schleifring verwendet, der die Spindelwelle, die Werkzeugaufnahme oder das Werkzeug ebenfalls elektrisch kontaktiert. Mit Hilfe dieses zweiten elektrischen Kontaktmittels wird überwacht, ob das erste elektrische Kontaktmittel einen kontinuierlichen elektrischen Kontakt mit der Spindelwelle, der Werkzeugaufnahme oder dem Werkzeug hat. Kurzzeitige durch die Wahl des elektrischen Kontaktmittels bedingte Unterbrechungen des elektrischen Kontaktes können durch Wahl einer geeigneten Totzeit, z. B. im Mikrosekundenbereich, ausgeblendet, d. h. ignoriert werden.Therefore, it is desirable to monitor the electrical contact between the spindle shaft, tool holder or tool and voltage source. According to the invention, at least one second electrical contact means, for. B. a second contact brush or a second slip ring used, which also electrically contacts the spindle shaft, the tool holder or the tool. With the aid of this second electrical contact means is monitored whether the first electrical contact means has a continuous electrical contact with the spindle shaft, the tool holder or the tool. Short-term due to the choice of the electrical contact means interruptions of the electrical contact can be made by selecting a suitable dead time, eg. B. in the microsecond range, hidden, d. H. be ignored.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:Further details, advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows:

1 eine vereinfachte Darstellung einer Maschine mit automatischem mechanischen Taster gemäß dem Stand der Technik, 1 a simplified representation of a machine with automatic mechanical button according to the prior art,

2 eine Darstellung einer ersten beispielhaften Maschine mit einer Detektionseinheit zum Erkennen eines Spannungsdurchschlags zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück, 2 1 a representation of a first exemplary machine with a detection unit for detecting a voltage breakdown between a tool and a workpiece,

3 Darstellungen von Winkelfehlern einer Frässpindel und daraus resultierende Fehler, 3 Representations of angular errors of a milling spindle and resulting errors,

4 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten beispielhaften Ausführungsform, 4 a flowchart of a method according to the invention in a first exemplary embodiment,

5 eine beispielhafte Detektionseinheit zum Erkennen eines Spannungsdurchschlags zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück, 5 an exemplary detection unit for detecting a voltage breakdown between the tool and the workpiece,

6 eine elektrische Kontaktierung einer Spindelwelle, 6 an electrical contacting of a spindle shaft,

7 eine Darstellung von verbleibendem Restmaterial bei Bearbeitung einer konkaven Fläche mit einem großen Werkzeug, 7 a representation of remaining material left on machining a concave surface with a large tool,

8 eine Darstellung eines unerwünschter Absatzes in der Werkstückoberfläche nach Restmaterialbearbeitung mit einem kleinen Werkzeug, 8th a representation of an undesired paragraph in the workpiece surface after Restmaterialbearbeitung with a small tool,

9 eine Darstellung zum elektrischen Kontaktieren über einen Spannungsdurchschlag mit dem rotierenden Werkzeug vor Durchführung einer Restmaterialbearbeitung, 9 a representation for electrical contact via a voltage breakdown with the rotating tool before performing a Restmaterialbearbeitung,

10 ein Werkzeug einer Maschine kurz vor mechanischer Berührung des Werkstücks, 10 a tool of a machine shortly before mechanical contact of the workpiece,

11 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten beispielhaften Ausführungsform, 11 a flowchart of a method according to the invention in a second exemplary embodiment,

1214 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Werkstückes mit dem Werkzeug bei Vorhandensein von Spänen, 12 - 14 a schematic representation of an exemplary workpiece with the tool in the presence of chips,

15 eine Spindelwelle mit Werkzeugaufnahme und in dieser gespanntem nicht rotationssymmetrischen „Antastelement” für besondere Messaufgaben, 15 a spindle shaft with tool holder and in this tensioned non-rotationally symmetrical "probing element" for special measuring tasks,

16 eine Darstellung einer zweiten beispielhaften Maschine mit einer Detektionseinheit zum Erkennen eines Spannungsdurchschlags zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück, 16 1 is a representation of a second exemplary machine having a detection unit for detecting a voltage breakdown between a tool and a workpiece;

17 eine schematische Darstellung der Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Werkzeugs, 17 a schematic representation of the machining of a workpiece by means of a tool,

18 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Maschine mit einer erfindungsgemäßen kapazitiven Kopplung, 18 a representation of another embodiment of the machine with a capacitive coupling according to the invention,

19 eine Darstellung der elektrischen Kontaktierung zwischen einem Werkzeug und einem in der Maschine installierten Referenzelement, in diesem Fall einer Messkugel, 19 a representation of the electrical contact between a tool and a reference element installed in the machine, in this case a measuring ball,

20 eine Darstellung der elektrischen Kontaktierung zwischen einem Werkzeug und einem in der Maschine installierten Referenzelement, in diesem Fall einer Messkugel, mit verschiedenen Verfahrrichtungen zur stützpunktweisen Erfassung der Geometrie des Werkzeugs, 20 a representation of the electrical contact between a tool and a reference element installed in the machine, in this case a measuring ball, with different traversing directions for support point-wise detection of the geometry of the tool,

21 eine Darstellung der fehlerhaften Erfassung der Länge eines torischen Werkzeugs durch elektrische Kontaktierung an einer Messkugel, und 21 a representation of the erroneous detection of the length of a toric tool by electrical contact with a measuring ball, and

22 eine Darstellung der korrekten Erfassung der Länge eines torischen Werkzeugs durch elektrische Kontaktierung an einem Messzylinder. 22 a representation of the correct detection of the length of a toric tool by electrical contacting to a measuring cylinder.

In 1 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer als Fräsmaschine gemäß dem Stand der Technik ausgebildeten Maschine 2 dargestellt. Auf dem Maschinentisch 5, der in einer X-Achse in Pfeilrichtung verfahren werden kann, befindet sich ein Werkstück 1. Eine Frässpindel 4 ist in einer Z-Achse gelagert, die in zwei Achsen (Y und Z) verfahren werden kann. An der Frässpindel 4 wird mit Hilfe einer Werkzeugaufnahme 10 ein aus dem Stand der Technik bekannter automatischer mechanischer Taster 7 gehalten. Unten an dem Taster 7 befindet sich ein Taststift, an dessen Ende eine Kugel angebracht ist. Wenn die Maschine 2 den Maschinentisch 5 in Pfeilrichtung X verfährt, kommt es zunächst zur Berührung der Kugel des Taststiftes mit dem Werkstück 1 und in der Folge zur Auslenkung des Taststiftes. Wenn ein definierter Auslenkweg erreicht ist, schaltet der automatische Taster 7 und sendet ein Signal zur Steuerung. In diesem Moment wird die Position der Achsen in der Steuerung erfasst und auf diese Weise die Position des Werkstückes 1 auf dem Maschinentisch 5 bzw. relativ zum Taster 7 ermittelt.In 1 is a simplified side view of a machine designed as a milling machine according to the prior art 2 shown. On the machine table 5 , which can be moved in the direction of the arrow in an X-axis, there is a workpiece 1 , A milling spindle 4 is mounted in a Z-axis, which can be moved in two axes (Y and Z). At the milling spindle 4 is using a tool holder 10 a known from the prior art automatic mechanical probe 7 held. At the bottom of the button 7 there is a stylus, at the end of a ball is attached. When the machine 2 the machine table 5 moves in the direction of arrow X, it comes first to touch the ball of the stylus with the workpiece 1 and subsequently to the deflection of the stylus. When a defined deflection distance is reached, the automatic button switches 7 and sends a signal to the controller. At this moment, the position of the axes in the controller is detected and in this way the position of the workpiece 1 on the machine table 5 or relative to the button 7 determined.

2 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Maschine 2, die dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Maschine 2 ist beispielsweise eine Fräsmaschine. Eine erste Baugruppe der Fräsmaschine ist beispielsweise ein Maschinentisch 5. Eine zweite Baugruppe der Fräsmaschine ist beispielsweise eine Frässpindel 4. Auf einem Maschinentisch 5, der in einer X-Achse in Pfeilrichtung verfahren werden kann, befindet sich ein erstes Objekt, welches ein Werkstück 1 ist. Die Frässpindel 4 ist in einer Z-Achse gelagert, die in zwei Achsen (Y und Z) verfahren werden kann. An der Frässpindel 4 wird mit Hilfe einer Werkzeugaufnahme 10 ein zweites Objekt, hier ein Werkzeug 3, gehalten. Die Frässpindel 4 und der Maschinentisch 5 können somit relativ zueinander bewegt werden. Da das Werkzeug 3 über die Werkzeugaufnahme 10 an der Frässpindel 4 eingespannt ist, wird dieses mit der Frässpindel 4 bewegt. Da das Werkstück 1 an dem Maschinentisch 5 gespannt ist, wird das Werkstück 1 mit dem Maschinentisch 5 bewegt. Eine relative Bewegung zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 wird daher im Folgenden durch eine Bewegung der jeweils zugehörigen Baugruppe, also Frässpindel 4 oder Maschinentisch 5 erreicht. Die Maschine 2 umfasst eine Steuerung 20, die über einen Bus mit den Umrichtern X, Y, Z für die Motoren der Achsen der Maschine 2 verbunden sind. Die Kabel zu den Motoren sind ebenfalls angedeutet. Von einer Detektionseinheit 6, die dazu eingerichtet ist, einen Spannungsdurchschlag zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 zu erkennen, geht ein Signalkabel 22 direkt an die Steuerung 20, um im Moment des Spannungsdurchschlags ein Signal an die Steuerung 20 zu senden. Die Detektionseinheit 6 umfasst eine Detektionsschaltung. 2 is a simplified side view of a machine 2 , which is adapted to carry out the method according to the invention. The machine 2 is for example a milling machine. A first assembly of the milling machine is for example a machine table 5 , A second assembly of the milling machine is for example a milling spindle 4 , On a machine table 5 , which can be moved in the direction of the arrow in an X-axis, there is a first object, which is a workpiece 1 is. The milling spindle 4 is mounted in a Z-axis, which can be moved in two axes (Y and Z). At the milling spindle 4 is using a tool holder 10 a second object, here a tool 3 , held. The milling spindle 4 and the machine table 5 can thus be moved relative to each other. Because the tool 3 over the tool holder 10 on the milling spindle 4 is clamped, this is with the milling spindle 4 emotional. Because the workpiece 1 at the machine table 5 is curious, the workpiece becomes 1 with the machine table 5 emotional. A relative movement between tools 3 and workpiece 1 is therefore hereinafter by a movement of the respective associated assembly, so milling spindle 4 or machine table 5 reached. The machine 2 includes a controller 20 connected via a bus with the converters X, Y, Z for the motors of the axes of the machine 2 are connected. The cables to the motors are also indicated. From a detection unit 6 , which is adapted to a voltage breakdown between the tool 3 and the workpiece 1 to recognize, goes a signal cable 22 directly to the controller 20 to send a signal to the controller at the instant of voltage breakdown 20 to send. The detection unit 6 includes a detection circuit.

Es versteht sich, dass die Maschine 2 nur exemplarisch dargestellt ist. Ebenso kann das Werkzeug 3 auch direkt in der Spindelwelle der Frässpindel 4 gespannt werden. Auch ist das Verfahren nicht auf 3achsige Maschinen beschränkt. Es kann genauso auf modernen 5 Achsmaschinen eingesetzt werden, bei denen beispielsweise außer 3 linearen Achsen 2 weitere drehbare Achsen zum Verschwenken und Verdrehen des Werkstücks 1 und/oder des Werkzeugs 3 vorgesehen sind.It is understood that the machine 2 is shown only as an example. Likewise, the tool can 3 also directly in the spindle shaft of the milling spindle 4 be tense. Also, the method is not limited to 3-axis machines. It can also be used on modern 5-axis machines where, for example, except 3 linear axes 2 further rotatable axes for pivoting and turning the workpiece 1 and / or the tool 3 are provided.

In 3 ist dargestellt, wie sich eine Schiefstellung der Frässpindel 4 und insbesondere der Spindelwelle 25 zur Verfahrrichtung der vertikalen Achse Z auswirkt. Die Darstellung ist stark überhöht, um den Effekt zu verdeutlichen.In 3 is shown how a misalignment of the milling spindle 4 and in particular the spindle shaft 25 to the direction of the vertical axis Z affects. The presentation is greatly inflated to illustrate the effect.

In der linken Ansicht der 3 sieht man die Spindelwelle 25 der Frässpindel 4 mit einer Werkzeugaufnahme 10 und einem relativ kurzen Werkzeug 3 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Bezogen auf die Unterkante der Spindelwelle 25 ergibt sich an der Werkzeugspitze eine Abweichung durch die Schiefstellung.In the left view of the 3 you can see the spindle shaft 25 the milling spindle 4 with a tool holder 10 and a relatively short tool 3 according to the method of the invention. Relative to the lower edge of the spindle shaft 25 results in the tool tip a deviation due to the misalignment.

In der rechten Ansicht der Frässpindel 4 mit der Spindelwelle 25 ist bei gleicher Schiefstellung der Spindelwelle 25, also gleichem Winkelfehler der Spindelwelle 25 zur Verfahrrichtung der Z-Achse, dargestellt, wie sich die Schiefstellung bei einem mit Hilfe einer Werkzeugaufnahme 10 an der Spindelwelle 25 gelagerten automatischen Taster 7 gemäß dem Stand der Technik auswirkt.In the right view of the milling spindle 4 with the spindle shaft 25 is at the same misalignment of the spindle shaft 25 , ie the same angular error of the spindle shaft 25 to the direction of movement of the Z-axis, shown how the misalignment at one with the help of a tool holder 10 at the spindle shaft 25 stored automatic button 7 according to the prior art.

Man erkennt aus dem Vergleich der beiden Darstellungen der 3, dass sich aufgrund des erheblich größeren Abstandes der Tastkugel von der Unterkante der Spindelwelle 25 in der rechten Ansicht im Vergleich zu dem Abstand der Werkzeugspitze des Werkzeuges 3 zur Unterkante der Spindelwelle 25 in der linken Ansicht eine deutlich größere Abweichung ergibt. Wenn nun mit einem automatischen Taster 7 bei einer derartigen Schiefstellung der Spindelwelle 25 ein Werkstück 1 in der Art wie in 1 gezeigt angetastet wird und danach mit einem kürzeren Werkzeug 3 wie in der linken Ansicht der 3 gezeigt bearbeitet wird, so entsteht ein Versatz, der sich aus der Differenz der beiden eingetragenen Maßpfeile ergibt. Dies führt zu unerwünschten Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung. Wenn dagegen das Werkstück 1 erfindungsgemäß direkt mit dem Werkzeug 3 angetastet wird, kann dieser Versatz vermieden werden.One recognizes from the comparison of the two representations of the 3 in that due to the considerably larger distance of the probe ball from the lower edge of the spindle shaft 25 in the right view compared to the distance of the tool tip of the tool 3 to the lower edge of the spindle shaft 25 in the left view results in a much larger deviation. If now with an automatic button 7 in such a misalignment of the spindle shaft 25 a workpiece 1 in the way in 1 is touched and then with a shorter tool 3 as in the left view of the 3 is processed, resulting in an offset, which results from the difference of the two entered Maßpfeile. This leads to undesirable machining inaccuracies. If, on the other hand, the workpiece 1 according to the invention directly with the tool 3 is touched, this offset can be avoided.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vollautomatisch durchgeführt werden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren zu Beginn der Bearbeitung oder auch zyklisch und automatisch während der Bearbeitung erfolgen kann. Es werden dabei jeweils die Daten des zugrundeliegenden Bearbeitungsprogramms ergänzt oder kalibriert.The method according to the invention can be carried out fully automatically, with the method according to the invention being able to be carried out at the beginning of the processing or else cyclically and automatically during the processing. In each case, the data of the underlying machining program is supplemented or calibrated.

4 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten beispielhaften Ausführungsform. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein zweistufiges Antastverfahren mittels elektrischer Kontaktierung. Bei einer Ausführung des Verfahrens werden zunächst eine Grobmessung S1 und dann eine Feinmessung S2 ausgeführt. Die Grobmessung und die Feinmessung S1, S2 bilden jeweils eine Stufe des zweistufigen Antastverfahrens. Dabei erfolgt in einer ersten Stufe eine Grobmessung und in einer zweiten Stufe eine Feinmessung einer Position eines Werkstücks 1 und eines Werkzeugs 3 in der Maschine 2. 4 shows a flowchart of a method according to the invention in a first exemplary embodiment. The method according to the invention is a two-stage probing method by means of electrical contacting. In one embodiment of the method, first a coarse measurement S1 and then a fine measurement S2 are carried out. The coarse measurement and the fine measurement S1, S2 each form one stage of the two-stage probing process. In this case, in a first stage, a coarse measurement and in a second stage, a fine measurement of a position of a workpiece 1 and a tool 3 in the machine 2 ,

In dieser ersten Ausführungsform ist bei Ausführung der Grobmessung und der Feinmessung S1, S2 dasselbe Werkzeug 3 in die Maschine 2 eingespannt. Das Werkzeug 3 ist dabei ein Bearbeitungswerkzeug, welches auch für eine spätere Bearbeitung des Werkstückes 1 durch die Maschine 2 genutzt wird. Das Werkzeug 3 befindet sich dabei sowohl bei der Grobmessung S1 als auch bei der Feinmessung S2 in einer Drehbewegung.In this first embodiment, when performing the coarse measurement and the fine measurement S1, S2 is the same tool 3 into the machine 2 clamped. The tool 3 is a machining tool, which also for later processing of the workpiece 1 through the machine 2 is being used. The tool 3 is both in the coarse measurement S1 and in the fine measurement S2 in a rotary motion.

In einem vorbereitenden Schritt S0 wird das Werkstück 1 an der Maschine 2 gespannt. Dann erfolgt ein Vorpositionieren des Werkzeuges 3 in der Nähe des Werkstückes 1 in einer Startposition. Nachdem das Vorpositionieren abgeschlossen ist, wird die Grobmessung S1 ausgeführt.In a preparatory step S0, the workpiece becomes 1 at the machine 2 curious; excited. Then a pre-positioning of the tool takes place 3 near the workpiece 1 in a starting position. After the pre-positioning is completed, the coarse measurement S1 is executed.

Bei der Grobmessung S1 wird eine Position der Frässpindel 4 in der Maschine 2 und eine Position des Maschinentischs 5 in der Maschine 2 mit einer ersten Messgenauigkeit erfasst. Da das Werkzeug 3 über die Werkzeugaufnahme 10 an der Frässpindel 4 eingespannt ist und das Werkstück 1 an dem Maschinentisch 5 gespannt ist, wird somit zugleich eine relative Lage zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 bestimmt.Coarse measurement S1 becomes a position of the milling spindle 4 in the machine 2 and a position of the machine table 5 in the machine 2 detected with a first measurement accuracy. Because the tool 3 over the tool holder 10 on the milling spindle 4 is clamped and the workpiece 1 at the machine table 5 is curious, thus at the same time a relative position between tool 3 and workpiece 1 certainly.

Dazu wird mittels einer Spannungsquelle 8 zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 eine erste elektrische Spannung, beispielsweise 500 V, angelegt. Die erste elektrische Spannung ist ausreichend hoch gewählt, dass es zu einem Spannungsdurchschlag zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 kommt, sobald zwischen diesen maximal ein durch die anliegende erste elektrische Spannung vordefinierter Abstand liegt.This is done by means of a voltage source 8th between the workpiece 1 and the tool 3 a first electrical voltage, for example 500 V applied. The first electrical voltage is chosen sufficiently high that there is a voltage breakdown between the tool 3 and the workpiece 1 comes as soon as between these a maximum of a predefined by the applied first electrical voltage.

Sobald die erste elektrische Spannung anliegt, werden das Werkzeug 3 und das Werkstück 1 gegeneinander verfahren. Dazu wird, abhängig von der gewählten Bewegungsachse X, Y, Z oder einer Kombination dieser, das Werkzeug 3 und/oder das Werkstück 1 bewegt. Dabei wird ein Abstand d zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 ausgehend von der Startposition stetig verringert. Gleichzeitig wird ein Stromfluss durch das Werkstück 1 oder das Werkzeug 3 überwacht. Dieser Stromfluss beträgt zunächst 0 Ampere, da ein ausreichender Abstand d zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 besteht, durch den der Stromfluss zwischen diesen Elementen unterbrochen ist, wobei zugleich ein Spannungsdurchschlag nicht möglich ist.As soon as the first electrical voltage is applied, the tool becomes 3 and the workpiece 1 proceed against each other. For this purpose, depending on the selected movement axis X, Y, Z or a combination of these, the tool 3 and / or the workpiece 1 emotional. Thereby a distance d between the tool becomes 3 and the workpiece 1 steadily decreasing from the starting position. At the same time a current flow through the workpiece 1 or the tool 3 supervised. This current flow is initially 0 amps, as there is a sufficient distance d between the tool 3 and the workpiece 1 exists, through which the flow of current between these elements is interrupted, at the same time a voltage breakdown is not possible.

Bei einer Annäherung des Werkzeugs 3 an das Werkstück 1 kommt es zu einem Spannungsdurchschlag, sobald ein gewisser Abstand d erreicht ist, bei dem ein Spannungsdurchschlag für die erste elektrische Spannung möglich ist. Dies wird daran erkannt, dass ein Stromfluss durch das Werkstück 1 und das Werkzeug 3 erfolgt. Die Position, in dem sich das Werkzeug 3 und das Werkstück 1 zum Zeitpunkt dieses Spannungsdurchschlags befinden, definiert eine Ausgangsposition des Werkstückes 1 gegenüber dem Werkzeug 3. Sobald der Spannungsdurchschlag erkannt wird, werden Koordinateninformationen ausgelesen, die eine Position des Werkstückes 1 und des Werkzeuges 3 beschreiben. Da das Werkzeug 3 in der Werkzeugaufnahme 10 eingespannt ist und das Werkstück 1 auf dem Maschinentisch 5 fixiert ist, erfolgt dies, indem Achsenpositionen der Maschine 2 bezüglich der Achsen X, Y und Z von der Steuereinheit 20 gespeichert werden. Somit wird die Position des Werkstückes 1 gegenüber dem Werkzeug 3 erkannt, wenn ein Spannungsdurchschlag zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 erfolgt. Zudem werden bei einem erkannten Spannungsdurchschlag alle Motoren, welche das Werkzeug 3 und/oder das Werkstück 1 bewegen, angehalten, um eine Kollision zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 zu vermeiden.At an approach of the tool 3 to the workpiece 1 There is a voltage breakdown as soon as a certain distance d is reached at which a voltage breakdown for the first electrical voltage is possible. This is recognized by the fact that a current flow through the workpiece 1 and the tool 3 he follows. The position in which the tool 3 and the workpiece 1 at the time of this voltage breakdown defines an initial position of the workpiece 1 opposite the tool 3 , Once the voltage breakdown is detected, coordinate information is read out which is a position of the workpiece 1 and the tool 3 describe. Because the tool 3 in the tool holder 10 is clamped and the workpiece 1 on the machine table 5 is fixed, this is done by axis positions of the machine 2 with respect to the axes X, Y and Z of the control unit 20 get saved. Thus, the position of the workpiece 1 opposite the tool 3 Detected when a voltage breakdown between the tool 3 and the workpiece 1 he follows. In addition, with a detected voltage breakdown all motors, which are the tool 3 and / or the workpiece 1 move, stopped, to make a collision between tool 3 and workpiece 1 to avoid.

Je größer die zwischen dem Werkstück 1 und Werkzeug 3 angelegte elektrische Spannung ist, desto geringer ist die erste Messgenauigkeit, welcher dem Erfassen der Ausgangsposition zugrunde liegt. Da die bei der Grobmessung angelegte elektrische Spannung relativ hoch ist, ist die erste Messgenauigkeit relativ gering.The larger the between the workpiece 1 and tool 3 applied voltage is the lower the first measurement accuracy, which is based on the detection of the starting position. Since the electrical voltage applied during the coarse measurement is relatively high, the first measurement accuracy is relatively low.

Nach der Grobmessung S1 wird die Feinmessung S2 ausgeführt. Bei der Feinmessung S2 wird eine präzisierte Position des Werkstücks 1 gegenüber dem Werkzeug 3 in der Maschine 2 mit einer zweiten Messgenauigkeit erfasst, welche höher ist als die erste Messgenauigkeit. Da die Messgenauigkeit von der zwischen dem Werkstück 1 und Werkzeug 3 angelegte elektrische Spannung abhängig ist, wird dazu die von der Spannungsquelle 8 bereitgestellte Spannung verringert. So wird beispielsweise eine zweite elektrische Spannung von 20 Volt zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 angelegt. Die zweite elektrische Spannung ist so hoch gewählt, dass es zu einem Spannungsdurchschlag zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 kommt, wenn zwischen diesen ein durch die anliegende zweite elektrische Spannung vordefinierter Abstand d liegt, der geringer als der durch die anliegende erste elektrische Spannung vordefinierte Abstand ist.After the coarse measurement S1, the fine measurement S2 is executed. The fine measurement S2 is a more precise position of the workpiece 1 opposite the tool 3 in the machine 2 detected with a second measurement accuracy, which is higher than the first measurement accuracy. Because the measurement accuracy of the between the workpiece 1 and tool 3 applied electrical voltage is dependent on that of the voltage source 8th provided voltage is reduced. For example, a second electrical voltage of 20 volts will be applied between the workpiece 1 and the tool 3 created. The second electrical voltage is chosen so high that there is a voltage breakdown between the tool 3 and the workpiece 1 comes when between these a predefined by the applied second electrical voltage d, which is less than the predefined by the applied first electrical voltage distance.

Sobald die zweite elektrisch Spannung anliegt, werden das Werkzeug 3 und das Werkstück 1 erneut gegeneinander bewegt. Dabei wird entweder die bei der Grobmessung S1 ausgeführte Bewegung mit verringerter Geschwindigkeit fortgesetzt, oder es wird zwischen der Grobmessung S1 und der Feinmessung S2 der Abstand d zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 vergrößert. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Abstand d so weit vergrößert wird, dass zu Beginn der Feinmessung S2 kein unmittelbarer Spannungsdurchschlag zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 erfolgt.As soon as the second electric voltage is applied, the tool becomes 3 and the workpiece 1 again against each other moves. In this case, either the movement performed at the coarse measurement S1 is continued at reduced speed, or it is between the coarse measurement S1 and the fine measurement S2, the distance d between the tool 3 and the workpiece 1 increased. It is advantageous if the distance d is increased so far that at the beginning of the fine measurement S2 no direct voltage breakdown between the workpiece 1 and the tool 3 he follows.

Der Abstand d zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 wird bei der Feinmessung S2 ausgehend von der letzten Position, oder ausgehend von der letzten Position zuzüglich dem vergrößertem Abstand, weiter stetig verringert. Dabei wird weiterhin der Stromfluss durch das Werkstück 1 oder das Werkzeug 3 überwacht. Dieser Stromfluss beträgt auch bei der Feinmessung S2 zunächst 0 Ampere, da ein ausreichender Abstand d zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 besteht, durch den der Stromfluss unterbrochen und ein Spannungsdurchschlag unterbunden wird. Bei einer Annäherung des Werkzeugs 3 an das Werkstück 1, kommt es erneut zu einem Spannungsdurchschlag, sobald ein gewisser Abstand d erreicht ist, bei dem ein Spannungsdurchschlag für die zweite elektrische Spannung möglich ist. Dies wird dadurch erkannt, dass ein Stromfluss durch das Werkstück 1 und das Werkzeug 3 erfolgt. Der Abstand d ist dabei sehr gering. Es kann somit davon ausgegangen werden, dass das Werkzeug 3 in der präzisierten Position an dem Werkstück 1 beinahe anliegt, jedoch noch einen durch die zweite elektrische Spannung definierten Abstand d zu diesem aufweist. Bei einer folgenden Bearbeitung des Werkstückes 1 durch das Werkzeug 3 wird auf diese Information zurückgegriffen.The distance d between the tool 3 and the workpiece 1 is continuously reduced in the fine measurement S2, starting from the last position, or starting from the last position plus the increased distance. At the same time, the flow of current through the workpiece continues 1 or the tool 3 supervised. This current flow is also at the fine measurement S2 initially 0 amps, as a sufficient distance d between the tool 3 and the workpiece 1 exists, through which the current flow is interrupted and a voltage breakdown is prevented. At an approach of the tool 3 to the workpiece 1 , it comes once again to a voltage breakdown as soon as a certain distance d is reached at which a voltage breakdown for the second electrical voltage is possible. This is recognized by the fact that a current flow through the workpiece 1 and the tool 3 he follows. The distance d is very small. It can thus be assumed that the tool 3 in the precise position on the workpiece 1 almost rests, but still has a defined by the second electrical voltage distance d to this. For a subsequent machining of the workpiece 1 through the tool 3 this information is used.

Es versteht sich, dass, wie in den Figuren gezeigt, das um die Drehachse 9 rotierende Werkzeug 3 mit mehreren Schneiden versehen ist. Die abgerundete zylindrische Darstellung zeigt somit die sich bei der Rotation des Werkzeugs 3 ergebende Hüllkurve. Es versteht sich, dass bei einer dreidimensionalen Darstellung sich ein Hüllkörper ergeben würde. Dieser wird durch die radial am weitesten außen liegenden Punkte des Werkzeugs, insbesondere der Werkzeug-Schneiden, gebildet.It is understood that, as shown in the figures, that about the axis of rotation 9 rotating tool 3 is provided with several cutting edges. The rounded cylindrical representation thus shows that during the rotation of the tool 3 resulting envelope. It is understood that in a three-dimensional representation, an enveloping body would result. This is formed by the radially outermost points of the tool, in particular the tool cutting.

Sobald der Spannungsdurchschlag bei der Feinmessung S2 erkannt wird, werden die Koordinateninformationen der Achsen X, Y, Z von der Steuerung 20 ausgelesen. Somit wird die präzisierte Position des Werkstückes 1 gegenüber dem Werkzeug 3 berührungslos erkannt, wenn bei der Feinmessung S2 ein Spannungsdurchschlag zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 erfolgt. Zudem werden auch bei der Feinmessung S2 bei einem erkannten Spannungsdurchschlag alle Motoren, welche das Werkzeug 3 oder das Werkstück 1 bewegen, angehalten, um eine Kollision zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 zu vermeiden. Die Bewegung des Werkzeugs 3 und/oder des Werkstücks 1 wird somit in Reaktion auf den Spannungsdurchschlag gestoppt.Once the voltage breakdown in the fine measurement S2 is detected, the coordinate information of the axes X, Y, Z from the controller 20 read. Thus, the more precise position of the workpiece 1 opposite the tool 3 detected without contact, if in the fine measurement S2, a voltage breakdown between the tool 3 and the workpiece 1 he follows. In addition, also in the fine measurement S2 at a detected voltage breakdown all motors, which are the tool 3 or the workpiece 1 move, stopped, to make a collision between tool 3 and workpiece 1 to avoid. The movement of the tool 3 and / or the workpiece 1 is thus stopped in response to the voltage breakdown.

Bei der Feinmessung S2 wird das Werkzeug 3 somit zunächst relativ zu dem Werkstück 1 vorpositioniert und dann in Richtung des Werkstücks 1 in einer Verfahrrichtung 27 verfahren, und zwar mit kleinem definiertem Vorschub. Dabei wird die angelegte Spannung überwacht. Bei einem Spannungsdurchschlag erfolgt eine sofortige Aktion, nämlich eine Erfassung der Achspositionen aller Achsen der Maschine 2 in der Steuerung 20 sowie ein Anhalten aller Achsen und anschließende eine Umkehr der Verfahrrichtung 27 des Werkzeugs 3 relativ zum Werkstück 1 in den Achsen. Das Werkzeug 3 kann dabei relativ zum Werkstück 1 in nur einer Achse, beispielsweise der vertikalen Z-Achse verfahren werden, es ist jedoch auch möglich, das Werkzeug 3 in allen drei Achsen der Maschine 2 relativ zum Werkstück 1, also auch in der horizontalen x-Achse und y-Achse, zu verfahren. Wenn das Werkzeug 3 relativ zum Werkstück 1 seine ursprüngliche Startposition wieder erreicht hat, ist die elektrische Kontaktmessung abgeschlossen. Es kann auf diese Weise in der Steuerung ermittelt werden, wo sich Werkzeug 3 und Werkstück 1 relativ zueinander im Arbeitsraum befinden, ob sich das Werkzeug 3 und/oder das Werkstück 1 in der korrekten Position befinden bzw. ob das Werkzeug 3 korrekte Dimensionen hat oder durch vorherige Arbeitsgänge verschlissen ist etc. Hierdurch ist eine Korrektur oder Kalibrierung des Bearbeitungsprogramms möglich.In the fine measurement S2, the tool becomes 3 thus initially relative to the workpiece 1 pre-positioned and then in the direction of the workpiece 1 in a direction of travel 27 procedure, with a small defined feed. The applied voltage is monitored. When a voltage breakdown takes place an immediate action, namely a detection of the axis positions of all axes of the machine 2 in the controller 20 as well as a halt of all axes and a subsequent reversal of the traversing 27 of the tool 3 relative to the workpiece 1 in the axes. The tool 3 can be relative to the workpiece 1 However, it is also possible to move the tool in only one axis, for example the vertical Z-axis 3 in all three axes of the machine 2 relative to the workpiece 1 , so also in the horizontal x-axis and y-axis, to proceed. When the tool 3 relative to the workpiece 1 has reached its original starting position again, the electrical contact measurement is complete. It can be determined in this way in the control where tool 3 and workpiece 1 located relative to each other in the work space, whether the tool 3 and / or the workpiece 1 in the correct position or whether the tool 3 has correct dimensions or is worn out by previous operations, etc. This allows correction or calibration of the machining program.

Sowohl bei der Grobmessung S1, als auch bei der Feinmessung S2 wird ein maximaler Strom, welcher bei einem Spannungsdurchschlag durch das Werkzeug 3 fließt begrenzt. Das wird dadurch erreicht, dass die Stromstärke, die bei dem Spannungsdurchschlag fließen kann, schaltungstechnisch begrenzt wird, z. B. indem ein ausreichend hoher elektrischer Widerstand mit der Spannungsquelle 8 in Reihe geschaltet wird, der den maximal möglichen Strom begrenzt.Both in the coarse measurement S1, as well as the fine measurement S2 is a maximum current, which at a voltage breakdown by the tool 3 flows limited. This is achieved in that the current that can flow in the voltage breakdown is circuit technology limited, z. B. by a sufficiently high electrical resistance with the voltage source 8th is connected in series, which limits the maximum possible current.

Im Folgenden wird von der Steuerung 20 basierend auf der präzisierten Position des Werkstückes 1 gegenüber dem Werkzeug 3 ermittelt, ob sich das Werkzeug 3 und/oder das Werkstück 1 in der korrekten Position befinden bzw. ob das Werkzeug 3 korrekte Dimensionen hat oder verschlissen ist. Hierdurch ist eine Korrektur oder Kalibrierung des Bearbeitungsprogramms möglich.The following is from the controller 20 based on the specified position of the workpiece 1 opposite the tool 3 determines if the tool 3 and / or the workpiece 1 in the correct position or whether the tool 3 has correct dimensions or is worn. As a result, a correction or calibration of the machining program is possible.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht, wird bei der Grobmessung S1 die Position des Werkstückes 1 gegenüber dem Werkzeug 3 durch ein mechanisches Antasten des Werkstückes 1 erfasst. Dazu ist bei der Grobmessung S1 anstelle des Werkzeuges 3 ein aus dem Stand der Technik bekannter automatischer mechanischer Taster 7 als ein drittes Objekt in die Maschine 2 eingespannt. An dem Taster 7 befindet sich ein Taststift, an dessen Ende eine Kugel angebracht ist. Die Maschine 2 verfährt den Taster 7 mit dem Taststift in Richtung des Werkstückes 1. In Folge darauf kommt es zu einer Berührung der Kugel des Taststiftes mit dem Werkstück 1 und in der Folge zur Auslenkung des Taststiftes. Wenn ein definierter Auslenkweg erreicht ist, schaltet der automatische Taster 7 und sendet ein Signal zur Steuerung 20. In diesem Moment wird die Position der Achsen in der Steuerung 20 erfasst und auf diese Weise die Ausgangsposition ermittelt. Anstelle eines automatischen mechanischen Tasters 7 können für eine Grobmessung S1 auch andere Mittel zur Lageerfassung, beispielsweise optische Systeme mit Streifenprojektion und/oder Kameras eingesetzt werden. Eine relative Ungenauigkeit dieser Systeme stört nicht, da die anschließende Feinmessung S2 die relative Lage zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 präzisiert. Nach der Grobmessung wird der mechanische Taster 7 durch das Werkzeug 3 ersetzt. Somit erfolgt bei der Grobmessung S1 ein mechanisches Antasten des Werkstückes 1 durch einen an der Frässpindel 4 angeordneten mechanischen Taster 7, wobei der mechanische Taster 7 nach der Grobmessung S1 durch das Werkzeug 3 ersetzt wird.In an alternative embodiment of the invention, which substantially corresponds to the first embodiment, in the coarse measurement S1, the position of the workpiece 1 opposite the tool 3 by a mechanical probing of the workpiece 1 detected. In the case of coarse measurement, S1 is instead of the tool 3 a known from the prior art automatic mechanical probe 7 as a third object in the machine 2 clamped. At the button 7 there is a stylus, at the end of a ball is attached. The machine 2 moves the button 7 with the stylus in the direction of the workpiece 1 , As a result, there is a touch of the ball of the stylus with the workpiece 1 and subsequently to the deflection of the stylus. When a defined deflection distance is reached, the automatic button switches 7 and sends a signal to the controller 20 , At this moment, the position of the axes in the controller 20 recorded and determined in this way the starting position. Instead of an automatic mechanical button 7 For example, for a coarse measurement S 1, other means for position detection, for example optical systems with fringe projection and / or cameras, can also be used. A relative inaccuracy of these systems does not bother, since the subsequent fine measurement S2, the relative position between the tool 3 and workpiece 1 clarified. After the coarse measurement, the mechanical button becomes 7 through the tool 3 replaced. Thus, in the coarse measurement S1, a mechanical probing of the workpiece takes place 1 through one on the milling spindle 4 arranged mechanical buttons 7 , where the mechanical button 7 after the coarse measurement S1 by the tool 3 is replaced.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren auf Maschinen 2 eingesetzt, die mehr als nur 3 lineare Achsen X, Y und Z haben, z. B. 5-Achsmaschinen, in die eine zusätzliche Drehschwenkeinheit mit zwei rotativen Achsen A und B integriert ist. Die Rotationsachsen A und B können während der Annäherung zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 ebenfalls bewegt werden, abhängig von der Aufgabe der Positionserfassung. Grundsätzlich ist das Verfahren auf Maschinen mit beliebigen Achskombinationen einsetzbar.In an alternative embodiment of the invention, the method is applied to machines 2 used, which have more than just 3 linear axes X, Y and Z, z. B. 5-axis machines, in which an additional rotary pivot unit with two rotary axes A and B is integrated. The axes of rotation A and B can during the approach between tool 3 and workpiece 1 also be moved, depending on the task of the position detection. Basically, the method can be used on machines with any axis combinations.

5 zeigt eine beispielhafte Detektionseinheit 6 zum Erkennen eines Spannungsdurchschlags zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1. Diese umfasst eine Schaltung zur Überwachung der elektrischen Kontaktierung des Werkzeuges 3. Die Spindelwelle 25 der Frässpindel 4 in Maschine 2 ist mittels zweier keramischer Lager 23, 24 drehbar gelagert. An einem Ende der Spindelwelle 25 ist die Werkzeugaufnahme 10 angeordnet, in der das Werkzeug 3 eingespannt ist. Erfindungsgemäß ist es notwendig, eine elektrische Spannung, welche von der Spannungsquelle 8 bereitgestellt wird, zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 anzulegen. Da die keramischen Lager 23, 24 nicht leitend sind, wird die Spindelwelle 25 über ein erstes elektrisches Kontaktmittel K1 kontaktiert, das beispielsweise ein Schleifkontakt, insbesondere eine Kontaktbürste oder ein Schleifring ist. Ein erster Pol der Spannungsquelle 8 ist über einen ersten Widerstand W1 mit dem ersten elektrischen Kontaktmittel K1 verbunden. Ein zweiter Pol der Spannungsquelle 8 ist mit dem Werkstück 1 verbunden. Es wird ein Spannungsabfall über den ersten Widerstand W1 erfasst. Kommt es zu einem Spannungsdurchschlag zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1, so ändert sich ein Strom, der durch den ersten Widerstand W1 fließt, und damit die Spannung, die an dem Widerstand W1 abfällt. Auf diese Weise wird der Spannungsdurchschlag mit Hilfe eines Spannungsdetektors 18 erkannt, welcher einen Spannungsabfall über den ersten Widerstand W1 misst. 5 shows an exemplary detection unit 6 for detecting a voltage breakdown between the tool 3 and the workpiece 1 , This includes a circuit for monitoring the electrical contacting of the tool 3 , The spindle shaft 25 the milling spindle 4 in machine 2 is by means of two ceramic bearings 23 . 24 rotatably mounted. At one end of the spindle shaft 25 is the tool holder 10 arranged in which the tool 3 is clamped. According to the invention, it is necessary to provide an electrical voltage which is available from the voltage source 8th is provided between the tool 3 and the workpiece 1 to apply. Because the ceramic bearings 23 . 24 are not conductive, the spindle shaft 25 contacted via a first electrical contact means K1, which is for example a sliding contact, in particular a contact brush or a slip ring. A first pole of the voltage source 8th is connected via a first resistor W1 to the first electrical contact means K1. A second pole of the voltage source 8th is with the workpiece 1 connected. A voltage drop across the first resistor W1 is detected. If there is a voltage breakdown between the tool 3 and the workpiece 1 Thus, a current flowing through the first resistor W1 and thus the voltage dropping across the resistor W1 changes. In this way, the voltage breakdown by means of a voltage detector 18 detected, which measures a voltage drop across the first resistor W1.

Für eine verlässliche Nutzung des beschriebenen Verfahrens ist eine elektrische Kontaktierung der Spindelwelle 25, der Werkzeugaufnahme 10 oder des Werkzeuges 3 wichtig, die störungsfrei funktioniert. Um eine Überwachung zu ermöglichen, ist daher der zweite Pol der Spannungsquelle 8 ferner über einen zweiten Widerstand W2 mit einem zweiten elektrischen Kontaktmittel K2 verbunden. Das zweite elektrische Kontaktmittel K2 stellt ebenfalls eine elektrische Verbindung zu der Spindelwelle 25 her und ist beispielsweise ein weiterer Schleifkontakt, insbesondere eine Kontaktbürste oder ein Schleifring. Es wird ein Spannungsabfall über den zweiten Widerstand W2 erfasst. Besteht kein elektrischer Kontakt zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1, so fließt der gesamte Strom, welcher durch den ersten Widerstand W1 fließt, auch durch den zweiten Widerstand W2. Aus einem Vergleich der über die beiden Widerstände W1 und W2 fließenden Ströme bzw. der an diesen Widerständen abfallenden Spannungen wird festgestellt, ob die elektrischen Kontaktmittel K1 und K2 fehlerfrei arbeiten. Funktioniert eines der elektrischen Kontaktmittel K1 und K2 nicht fehlerfrei, so fließt keiner oder nur ein geringer Strom über den zweiten Widerstand W2. For a reliable use of the method described is an electrical contacting of the spindle shaft 25 , the tool holder 10 or the tool 3 important, which works trouble-free. To enable monitoring, therefore, the second pole of the voltage source 8th further connected via a second resistor W2 with a second electrical contact means K2. The second electrical contact means K2 also provides an electrical connection to the spindle shaft 25 and is, for example, another sliding contact, in particular a contact brush or a slip ring. A voltage drop across the second resistor W2 is detected. There is no electrical contact between the tool 3 and the workpiece 1 , the entire current flowing through the first resistor W1 also flows through the second resistor W2. From a comparison of the currents flowing across the two resistors W1 and W2 or the voltages dropping across these resistors, it is determined whether the electrical contact means K1 and K2 operate without errors. If one of the electrical contact means K1 and K2 does not function correctly, then no or only a small current flows via the second resistor W2.

Die elektrischen Kontaktmittel K1 und K2 zwischen Spindelwelle 25, Werkzeugaufnahme 10 oder Werkzeug 3 und der Spannungsquelle 8 werden somit überwacht. Dazu wird das zweite elektrische Kontaktmittel K2 verwendet, das die Spindelwelle 25, die Werkzeugaufnahme 10 oder das Werkzeug 3 ebenfalls elektrisch kontaktiert. Mit Hilfe dieses zweiten elektrischen Kontaktmittels K2 wird überwacht, dass das erste elektrische Kontaktmittel K1 einen kontinuierlichen elektrischen Kontakt mit der Spindelwelle 25, der Werkzeugaufnahme 10 oder dem Werkzeug 3 hat.The electrical contact means K1 and K2 between the spindle shaft 25 , Tool holder 10 or tool 3 and the voltage source 8th are thus monitored. For this purpose, the second electrical contact means K2 is used, which is the spindle shaft 25 , the tool holder 10 or the tool 3 also contacted electrically. With the aid of this second electrical contact means K2 is monitored that the first electrical contact means K1 has a continuous electrical contact with the spindle shaft 25 , the tool holder 10 or the tool 3 Has.

Wie in der 5 beispielhaft dargestellt wird die Überwachung somit über eine einfache Schaltung realisiert. Die Kontaktbürste K1 leitet elektrisch den Pluspol der Spannungsquelle 8 auf die schematisch dargestellte Spindelwelle 25. Die Spannungsquelle 8 ist eine Gleichspannungsquelle. Alternativ ist die Spannungsquelle 8 eine Wechselstromquelle. Mit Hilfe der Kontaktbürste K2 und einer einfachen Schaltung wird die Spindelwelle 25 ebenfalls elektrisch kontaktiert und damit ein Stromkreis zum Minuspol der Gleichspannungsquelle geschlossen. Der Strom fließt vom Pluspol der Spannungsquelle 8 über den Widerstand W1 und Kontaktbürste K1 in die Spindelwelle 25, von dort über Kontaktbürste K2 und Widerstand W2 zum Minuspol der Spannungsquelle 8. Sollte der Stromkreis unterbrochen sein, wird dies durch eine Änderung der elektrischen Spannung am Widerstand W2 mit einer geeigneten Schaltung wie dargestellt sofort erkannt. Die elektrische Spannung fällt ab. Die elektrische Kontaktierung der Spindelwelle 25, der Werkzeugaufnahme 10 oder des Werkzeuges 3 kann auf diese Weise kontinuierlich überwacht werden. Im Falle einer Unterbrechung des Stromkreises kann eine Fehlermeldung generiert werden.Like in the 5 shown as an example, the monitoring is thus realized via a simple circuit. The contact brush K1 electrically conducts the positive pole of the voltage source 8th on the schematically illustrated spindle shaft 25 , The voltage source 8th is a DC voltage source. Alternatively, the voltage source 8th an AC power source. With the help of the contact brush K2 and a simple circuit becomes the spindle shaft 25 also electrically contacted and thus closed a circuit to the negative pole of the DC voltage source. The current flows from the positive pole of the voltage source 8th via the resistor W1 and contact brush K1 into the spindle shaft 25 , from there via contact brush K2 and resistor W2 to the negative pole of the voltage source 8th , If the circuit is interrupted, this is detected immediately by a change in the electrical voltage across the resistor W2 with a suitable circuit as shown. The electrical voltage drops. The electrical contacting of the spindle shaft 25 , the tool holder 10 or the tool 3 can be continuously monitored in this way. In case of an interruption of the circuit an error message can be generated.

Außerdem kann über den Widerstand W1, der in Reihe mit der Spannungsquelle 8 geschaltet ist, der maximal fließende Strom auch bei hohen elektrischen Spannungen auf sehr kleine Stromstärken begrenzt werden.In addition, via the resistor W1, which is in series with the voltage source 8th is switched, the maximum current flowing be limited even at high voltages to very low currents.

Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung stören sehr kurze Unterbrechungen der elektrischen Kontaktierung (im Mikrosekundenbereich) nicht. Daher ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sinnvoll, eine Totzeit für eine maximal zulässige Dauer der elektrischen Kontaktunterbrechung vorzusehen. Erst wenn diese Totzeit überschritten wird, wird ein Fehler oder eine Störung gemeldet. Elektrische Kontaktunterbrechungen unterhalb der Totzeit werden ignoriert, da diese für die Anwendung nicht kritisch sind.In some embodiments of the invention, very short breaks in electrical contact (in the microsecond range) do not interfere. Therefore, it is useful in a further embodiment of the invention to provide a dead time for a maximum allowable duration of the electrical contact interruption. Only when this dead time is exceeded, an error or a fault is reported. Electrical contact interruptions below the dead time are ignored because they are not critical to the application.

Optional ist die Totzeit, bis zu der eine elektrische Kontaktunterbrechung ignoriert wird, einstellbar gehalten. Je nach Anwendung können unterschiedliche Totzeiten noch akzeptiert werden. Die Totzeit wird entsprechend angepasst. Weiter optional ist es möglich, die Spannung der Spannungsquelle 8 variabel zu halten und z. B. an den Verschmutzungszustand oder Verschleißzustand der elektrischen Kontaktmittel K1, K2 anzupassen. Bei Verschmutzung oder Verschleiß erhöht sich der Widerstand der elektrischen Kontaktmittel K1, K2. Entsprechend ändern sich die Spannungsdifferenzen an den Widerständen W1 und W2 sowie an den elektrischen Kontaktmitteln K1 und K2. Durch eine variable Spannungsquelle 8 kann auf solche Veränderungen reagiert werden.Optionally, the dead time to which an electrical contact break is ignored is kept adjustable. Depending on the application, different idle times can still be accepted. The dead time is adjusted accordingly. Next optional, it is possible the voltage of the voltage source 8th variable and z. B. to the contamination state or state of wear of the electrical contact means K1, K2 adapt. If dirty or worn, the resistance of the electrical contact means K1, K2 increases. Accordingly, the voltage differences at the resistors W1 and W2 and at the electrical contact means K1 and K2 change. Through a variable voltage source 8th can be responded to such changes.

Wenn die Spannung an den Widerständen W1 und W2 gleichzeitig ausgewertet wird, kann bei bekannter Spannungshöhe der Spannungsquelle 8 darauf geschlossen werden, welche Spannung in Summe an den beiden elektrischen Kontaktmitteln K1 und K2 abfällt. Entsprechend dem Spannungsabfall an den elektrischen Kontaktmitteln K1 und K2 kann die Spannung der Spannungsquelle 8 erhöht oder gesenkt werden, um eine für das gewünschte Verfahren geeignete Spannung einzustellen. Bei einem zu hohen Spannungsabfall an den elektrischen Kontaktmitteln K1 und K2 kann eine Fehlermeldung generiert werden.If the voltage at the resistors W1 and W2 is evaluated simultaneously, at known voltage level of the voltage source 8th be closed, which voltage in total drops at the two electrical contact means K1 and K2. According to the voltage drop across the electrical contact means K1 and K2, the voltage of the voltage source 8th be increased or decreased to set a suitable voltage for the desired process. If the voltage drop at the electrical contact means K1 and K2 is too high, an error message can be generated.

Nachfolgend wird eine weitere Möglichkeit der elektrischen Kontaktierung der Spindelwelle 25, alternativ zu den bereits oben beschriebenen Lösungen mit der Kontaktbürste oder dem Kondensatorprinzip, aufgezeigt. Es wird dabei ein weiteres Hilfskugellager 13 auf die Spindelwelle 25 montiert, das statt elektrisch isolierender Keramikkugeln mit Stahlkugeln ausgeführt ist und dadurch elektrisch leitend ist. Durch die Stahlkugeln erreicht das Hilfskugellager nur dann die gleichen Drehzahlen wie die Hauptlager 13 der Spindelwelle 25, wenn der Durchmesser des Stahlkugellagers deutlich kleiner ist. Es muss daher an einer schlanken Stelle, z. B. am Ende der Spindelwelle 25 montiert werden. Es hat lediglich die Funktion, einen elektrischen Kontakt zur Spindelwelle 25 herzustellen und muss die Spindelwelle 25 nicht zusätzlich mechanisch abstützen. Es kann also z. B. ein einfach ausgeführtes Rillenkugellager sein. Der Außenring des Lagers wird in einem elektrisch isolierenden Material, z. B. Kunststoff, aufgenommen und so gegen das Spindelgehäuse der Frässpindel 4 elektrisch isoliert. Gleichzeitig wird ein Kabel mit dem Außenring des Hilfskugellagers 13 elektrisch verbunden und aus der Frässpindel 4 herausgeführt. Dieses Kabel kann an einen Pol der Spannungsquelle 8 angeschlossen werden. Auf diese Weise wird die Spindelwelle 25, wie für das erfindungsgemäße Verfahren erforderlich, mit einem Pol der Spannungsquelle 8 mit Hilfe des elektrisch leitenden Hilfskugellagers 13 verbunden. Der Vorteil dieser elektrischen Kontaktierung besteht darin, dass weiterhin mit der elektrisch einfacheren Gleichspannung gearbeitet werden kann und dass das Hilfskugellager eine längere Lebensdauer als die Kontaktbürsten hat, die durch die ständige Reibung einem Verschleiß unterliegen.Below is another way of electrical contacting of the spindle shaft 25 , alternatively to the above-described solutions with the contact brush or the capacitor principle shown. There will be another auxiliary ball bearing 13 on the spindle shaft 25 mounted, which is performed instead of electrically insulating ceramic balls with steel balls and thus electrically conductive is. Due to the steel balls, the auxiliary ball bearing only reaches the same speeds as the main bearings 13 the spindle shaft 25 if the diameter of the steel ball bearing is significantly smaller. It must therefore be in a slim position, z. B. at the end of the spindle shaft 25 to be assembled. It only has the function of making electrical contact with the spindle shaft 25 manufacture and must the spindle shaft 25 not additionally supported mechanically. It can therefore z. B. be a simple executed deep groove ball bearings. The outer ring of the bearing is in an electrically insulating material, for. As plastic, added and so against the spindle housing of the milling spindle 4 electrically isolated. At the same time a cable with the outer ring of the auxiliary ball bearing 13 electrically connected and from the milling spindle 4 led out. This cable can be connected to one pole of the voltage source 8th be connected. In this way, the spindle shaft 25 as required for the method according to the invention, with one pole of the voltage source 8th with the help of the electrically conductive auxiliary ball bearing 13 connected. The advantage of this electrical contacting is that it can continue to work with the electrically simpler DC voltage and that the auxiliary ball bearing has a longer life than the contact brushes, which are subject to wear due to the constant friction.

Die 6 zeigt diese weitere Möglichkeit zur elektrischen Kontaktierung der Spindelwelle 25. An einem Bereich der Spindelwelle 25, bevorzugt am oberen Endbereich der Spindelwelle 25 ist das Hilfskugellager 13 montiert, welches elektrisch leitende Stahlkugeln 17 umfasst, welche zwischen einem Innenring 14 und einem Außenring 15 angeordnet sind. Der Außenring 15 ist mittels eines bevorzugt ebenfalls ringförmigen elektrischen Isolierelements 16 an der Außenhülse der Frässpindel 4 gelagert, die sich in der Maschine 2 befindet. Wie gezeigt, ist der Außenring 15 mit der Spannungsquelle 8 elektrisch verbunden, analog dem Aufbau der 2 und/oder 5. Der Minus-Pol der Spannungsquelle 8 führt zum nicht weiter dargestellten Werkstück 1. Die Spannungsquelle 8 ist als Gleichspannungsquelle ausgebildet.The 6 shows this further possibility for electrical contacting of the spindle shaft 25 , At an area of the spindle shaft 25 , preferably at the upper end of the spindle shaft 25 is the auxiliary ball bearing 13 mounted, which electrically conductive steel balls 17 includes, which between an inner ring 14 and an outer ring 15 are arranged. The outer ring 15 is by means of a preferably also annular electrical insulating element 16 on the outer sleeve of the milling spindle 4 stored in the machine 2 located. As shown, the outer ring 15 with the voltage source 8th electrically connected, analogous to the structure of 2 and or 5 , The negative pole of the voltage source 8th leads to the workpiece not shown 1 , The voltage source 8th is designed as a DC voltage source.

Bei Werkstücken 1 mit komplexen Oberflächen muss die Bearbeitung häufig mit unterschiedlich großen Werkzeugen 3 durchgeführt werden. Aus Zeitgründen werden möglichst viele Bereiche der Werkstückoberfläche mit großen Werkzeugen 3 bearbeitet. In konkaven Bereichen des Werkstückes 1 mit kleinen Innenradien kann die Bearbeitung mit den großen Werkzeugen 3 nicht beendet werden. Es bleibt Restmaterial stehen. Daher wird eine Restmaterialbearbeitung mit einem deutlich kleineren Werkzeug 3 durchgeführt. Wenn die Positionierung der Restmaterialbearbeitung mit dem kleinen Werkzeug 3 nicht genau passt, entstehen zwischen dem Bereich, der mit einem größeren Werkzeug 3 bearbeitet wurde, und dem Bereich, der für die Restmaterialbearbeitung mit einem kleineren Werkzeug 3 bearbeitet wird, unerwünschte Absätze in der hergestellten Werkstückoberfläche. Erfindungsgemäß ist es möglich, vor Beginn der Restmaterialbearbeitung mit dem kleinen Werkzeug 3 die bereits mit einem großen Werkzeug 3 fertiggestellte Werkstückoberfläche des Werkstückes 1 in direkter Umgebung der vorzunehmenden Restmaterialbearbeitung mit dem rotierenden kleinen Werkzeug 3 elektrisch zu kontaktieren und die Restmaterialbearbeitung mit dem kleinen Werkzeug 3 an der mit einem großen Werkzeug 3 hergestellten Werkstückoberfläche mit Hilfe der Messergebnisse der elektrischen Kontaktierungen in direkter Umgebung der Restmaterialbearbeitung exakt auszurichten. Dabei ist es in der Regel lediglich notwendig, die Feinmessung S2 auszuführen, da eine grobe Lage des Werkstückes 1 gegenüber dem Werkzeug 3 zu diesem Zeitpunkt bereits aus einer früher ausgeführten Grobmessung S1 bekannt ist, ebenso das kleine Werkzeug 3 aus einer Werkzeugvermessung, z. B. in einem Messlaser, oder einer vorherigen Bearbeitung. Die Ausrichtung ist dabei nicht nur durch translatorische Verschiebung möglich, sondern gegebenenfalls kann zusätzlich eine Verdrehung im Raum vorgenommen werden, so dass die Restmaterialbearbeitung möglichst perfekt zu der bereits hergestellten Oberfläche passt. Derartige Ausrichtevorgänge sind aus dem Stand der Technik als sogenannte „Best-Fit-Verfahren” bekannt.For workpieces 1 With complex surfaces, machining often has to work with different sized tools 3 be performed. For time reasons as many areas of the workpiece surface with large tools 3 processed. In concave areas of the workpiece 1 With small inner radii, machining can be done with the big tools 3 not finished. Remaining material remains. Therefore, a Restmaterialbearbeitung with a much smaller tool 3 carried out. If the positioning of the rest material processing with the small tool 3 does not fit exactly, arise between the area, with a larger tool 3 was edited, and the area responsible for rest machining with a smaller tool 3 is processed, unwanted paragraphs in the manufactured workpiece surface. According to the invention, it is possible to start with the small tool before starting the rest material processing 3 already with a great tool 3 finished workpiece surface of the workpiece 1 in the immediate vicinity of the rest material processing to be carried out with the rotating small tool 3 to contact electrically and the rest material processing with the small tool 3 at the with a great tool 3 manufactured workpiece surface with the help of the measurement results of the electrical contacts in the immediate vicinity of the Restmaterialbearbeitung align exactly. It is usually only necessary to perform the fine measurement S2, as a coarse position of the workpiece 1 opposite the tool 3 at this time already known from a previously performed coarse measurement S1, as well as the small tool 3 from a tool measurement, z. B. in a measuring laser, or a previous processing. The alignment is not only possible by translational displacement, but optionally, in addition, a rotation in the room can be made so that the Restmaterialbearbeitung fits as perfectly as possible to the already produced surface. Such alignment processes are known from the prior art as so-called "best-fit processes".

Die 7 stellt das verbleibende Restmaterial 12 bei Bearbeitung einer konkaven Werkstückoberfläche dar, wenn der Werkzeugradius des Werkzeuges 3 deutlich größer als der Innenradius des herzustellenden Werkstückes 1 ist.The 7 Represents the remaining material 12 when machining a concave workpiece surface, when the tool radius of the tool 3 significantly larger than the inner radius of the workpiece to be produced 1 is.

Die 8 zeigt den entstehenden Absatz auf der Werkstückoberfläche des Wersktückes 1, wenn eine Restmaterialbearbeitung mit einem kleinen Werkzeug 3 in einem Teilbereich des Werkstückes 1 etwas zu tief durchgeführt wurde. Es entsteht ein unerwünschter Absatz „A” auf der Oberfläche.The 8th shows the resulting paragraph on the workpiece surface of Wersktückes 1 if a residual material processing with a small tool 3 in a partial area of the workpiece 1 something was done too deeply. The result is an undesirable paragraph "A" on the surface.

Die 9 zeigt die bereits durch ein nicht dargestelltes größeres Werkzeug 3 hergestellte Werkstückoberfläche des Werkstückes 1, bei der ein Restmaterial 12 analog zu 7 in einem Teilbereich stehen geblieben ist, weil der Innenradius der herzustellenden, teilweise konkaven Werkstückoberfläche kleiner als der Radius des bis dahin verwendeten, nicht dargestellten größeren Werkzeuges ist. Daher muss in dem konkaven Bereich des Werkstückes 1 mit dem relativ kleinen Innenradius das Restmaterial 12 mit dem dargestellten kleineren Werkzeug 3 entfernt werden. Um diese Restmaterialbearbeitung mit dem kleineren Werkzeug 3 in die bereits hergestellte Werkstückoberfläche genau einzupassen, wird in der Umgebung der erforderlichen Bearbeitung des Restmaterials 12 die relative Lage der Werkstückoberfläche des Werkstückes 1 zu dem an der Frässpindel 4 gelagerten kleineren Werkzeug 3 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren exakt ermittelt. Diese relative Lageerfassung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann an mehreren Positionen der Werkstückoberfläche zwischen dem kleineren Werkzeug 3 und Werkstück 1 durchgeführt werden. Dabei können auch verschiedene Anfahrrichtungen zwischen kleinerem Werkzeug 3 und Werkstück 1 für die relative Lageerfassung verwendet werden, je nachdem ob diese in einem steileren Bereich wie in 9 dargestellt oder in einem eher flachen Bereich der Werkstückoberfläche erfolgt, z. B. links des Restmaterials 12 in 9. Mit Hilfe der so gewonnenen Daten kann die Position der Restmaterialbearbeitung auf unterschiedliche Weise optimal in die bereits vorhandene Werkstückoberfläche eingepasst werden, durch eine translatorische Verschiebung des Nullpunktes und/oder durch eine leichte Verdrehung um eine oder mehrere Achsen. Wenn eine ausreichende Anzahl von relativen Lageerfassungen zwischen kleinerem Werkzeug 3 und Werkstück 1 an unterschiedlichen Positionen durchgeführt wurde, können auch aus der Messtechnik bekannte „Best-Fit-Verfahren” eingesetzt werden, um die Bearbeitung des Restmaterials 12 mit dem kleineren Werkzeug 3 optimal in die bereits hergestellte Werkstückoberfläche einzupassen. Dabei wird die Restmaterialbearbeitung für das kleinere Werkzeug 3 so in die in ihrer relativen Lage mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmte, bereits vorhandene Werkstückoberfläche eingepasst, d. h. in Position und Drehung im Raum positioniert, dass die verbleibenden Abweichungen für alle für die Einpassung durchgeführten relativen Lageerfassungen zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 minimiert wird.The 9 shows the already by a not shown larger tool 3 produced workpiece surface of the workpiece 1 in which a residual material 12 analogous to 7 has remained in a partial area, because the inner radius of the produced, partially concave workpiece surface is smaller than the radius of the hitherto used, not shown larger tool. Therefore, in the concave area of the workpiece 1 with the relatively small inner radius, the residual material 12 with the illustrated smaller tool 3 be removed. For this rest material processing with the smaller tool 3 to fit precisely into the already produced workpiece surface, is in the vicinity of the required processing of residual material 12 the relative position of the workpiece surface of the workpiece 1 to the at the milling spindle 4 stored smaller tool 3 exactly determined by the method according to the invention. This relative position detection with the method according to the invention can take place at several positions of the workpiece surface between the smaller tool 3 and workpiece 1 be performed. It can also different starting directions between smaller tool 3 and workpiece 1 be used for the relative position detection, depending on whether this in a steeper area as in 9 represented or takes place in a rather flat area of the workpiece surface, z. B. left of the residual material 12 in 9 , With the help of the data thus obtained, the position of the rest material processing can be optimally fitted in different ways in the already existing workpiece surface, by a translational displacement of the zero point and / or by a slight rotation about one or more axes. If a sufficient number of relative position detections between smaller tool 3 and workpiece 1 was carried out at different positions, well-known from the measurement technique "best-fit" can be used to the processing of the residual material 12 with the smaller tool 3 optimally fit into the already produced workpiece surface. Here, the rest material processing for the smaller tool 3 as in the determined in their relative position with the inventive method, already existing workpiece surface fitted, ie positioned in position and rotation in space, that the remaining deviations for all performed for the fitting relative position detection between tool 3 and workpiece 1 is minimized.

Allgemein ist es nach einem Austausch des in der Werkzeugaufnahme 10 angeordneten Werkzeuges 3 nicht zwingend notwendig die Grobmessung S1 erneut auszuführen, wenn diese bereits vor dem Austausch anhand eines vorherigen Werkzeuges 3 oder eines anderen Hilfsmittels wie einem automatischen mechanischen Taster durchgeführt wurde. Das Werkzeug 3 wird in diesem Falle basierend auf der früheren Grobmessung S1 an das Werkstück 1 angenähert. Die grobe Länge des Werkzeuges 3 kann zuvor in einem Messlaser oder ähnlichem ermittelt werden. Dennoch ist es vorteilhaft, die Feinmessung S1 nach einem Werkzeugwechsel oder einer Bearbeitungspause erneut auszuführen. So können Ungenauigkeiten kompensiert werden, die beispielsweise entstehen, wenn das Werkstück 1 oder die Maschine 2 abkühlt und dabei seine bzw. ihre Form geringfügig ändert. Dies kann beispielsweise in einem Zeitraum geschehen, während dem das Werkstück 1 für einen Werkzeugwechsel geschwenkt wird. Auch können auf diese Weise Ungenauigkeiten kompensiert werden, die sich dadurch ergeben, dass Werkzeuge 3 bei einem Austausch nicht immer exakt in der gleichen Position in der Werkzeugaufnahme 10 oder an der Spindelwelle 25 positioniert werden. 10 zeigt das Werkzeug 3 der Maschine 2 kurz vor einer mechanischen Berührung des Werkstücks 1. Der Abstand d ist die kürzeste Distanz zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1. Das Werkzeug 3 steht kurz vor mechanischer Berührung des Werkstücks 1 im Abstand „d”, bei dem es zu einem Spannungsdurchschlag kommt. Es befindet sich in der Kontaktposition, bei der erstmals ein elektrischer Kontakt detektiert wird. Dieser ist wohl zu unterscheiden von einem mechanischen Kontakt, der auf Grund des Abstandes „d” noch nicht stattfindet.It is generally after an exchange of the tool holder 10 arranged tool 3 it is not absolutely necessary to re-execute the coarse measurement S1, if this is already done prior to the replacement using a previous tool 3 or other means such as an automatic mechanical button. The tool 3 is in this case based on the earlier coarse measurement S1 to the workpiece 1 approximated. The rough length of the tool 3 can be determined beforehand in a measuring laser or similar. Nevertheless, it is advantageous to perform the fine measurement S1 again after a tool change or a processing break. Thus, inaccuracies can be compensated, for example, arise when the workpiece 1 or the machine 2 cools and thereby slightly changes its or their shape. This can be done, for example, in a period during which the workpiece 1 is pivoted for a tool change. Also inaccuracies can be compensated in this way, resulting from the fact that tools 3 when replacing, not always exactly in the same position in the tool holder 10 or on the spindle shaft 25 be positioned. 10 shows the tool 3 the machine 2 just before a mechanical touch of the workpiece 1 , The distance d is the shortest distance between tools 3 and workpiece 1 , The tool 3 is close to mechanical contact of the workpiece 1 at a distance "d" at which there is a voltage breakdown. It is in the contact position at which an electrical contact is detected for the first time. This is probably to be distinguished from a mechanical contact, which does not yet take place due to the distance "d".

Oben stehend wurde das erfindungsgemäße Verfahren zunächst im Hinblick darauf beschrieben, dass durch das Antasten eine Zuordnung der relativen Lage zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 erfolgt und der exakte Ort dieser Zuordnung durch elektrischen Kontaktierung in dem Bearbeitungsprogramm für die weitere Bearbeitung des Werkstücks 1 gespeichert und berücksichtigt wird.Above, the method according to the invention was first described with regard to the fact that by the probing an assignment of the relative position between the tool 3 and the workpiece 1 takes place and the exact location of this assignment by electrical contacting in the machining program for further processing of the workpiece 1 stored and taken into account.

Die während der Zerspanung z. B. durch Fräsen oder Schleifen abgetragenen Späne 19 verteilen sich prozessbedingt im Arbeitsraum. Ein Teil der Späne 19 bleibt auch auf dem Werkstück 1 haften. In einigen Anwendungen versucht man durch eine Spülung mit einem Schmierstoff bzw. Kühlschmierstoff, z. B. Emulsion oder Öl, die Späne vom Werkstück 1 fern zu halten beziehungsweise zu entfernen. Das gelingt jedoch nie vollständig. Abhängig von der Geometrie der Werkstücke 1, der Bearbeitung und der daraus resultierenden Flugrichtung der Späne 19 kommt es immer wieder zu Späneansammlungen am Werkstück 1. Wenn mit einem Schmierstoff oder Kühlschmierstoff gearbeitet wird, wird das Anhaften der Späne 19 am Werkstück 1 noch begünstigt. Die Späne 19 kleben am Werkstück 1. Ebenfalls wird das Anhaften von Spänen 19 am Werkstück 1 begünstigt, wenn das Werkstück 1 aus einem eisenhaltigen Werkstoff besteht und mit einer Magnetplatte gespannt wird. Die Feldlinien der Magnetplatte dringen in das Werkstück 1 ein und führen zu einem magnetischen Anhaften der abgetragenen Späne 19.During the machining z. B. removed by milling or grinding chips 19 Distributed by the process in the work space. Part of the chips 19 also stays on the workpiece 1 be liable. In some applications, attempts are made by flushing with a lubricant or cooling lubricant, for. As emulsion or oil, the chips from the workpiece 1 keep away or remove. However, this never succeeds completely. Depending on the geometry of the workpieces 1 , the processing and the resulting direction of flight of the chips 19 it comes again and again to chip accumulation on the workpiece 1 , When working with a lubricant or cooling lubricant, the chips become stuck 19 on the workpiece 1 still favored. The chips 19 stick to the workpiece 1 , Also, the adhesion of chips 19 on the workpiece 1 favors when the workpiece 1 consists of a ferrous material and is tensioned with a magnetic disk. The field lines of the magnetic disk penetrate into the workpiece 1 and lead to a magnetic adhesion of the removed chips 19 ,

Die am Werkstück 1 anhaftenden Späne 19 können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren des elektrischen Kontaktierens des Werkstückes 1 mit einem rotierenden Werkzeug 3 über einen zu detektierenden elektrischen Stromkontakt stören. Bereits bevor es zwischen rotierendem Werkzeug 3 und eigentlichem Werkstück 1 zum Spannungsdurchschlag kommt und so ein elektrischer Stromkontakt entsteht, kann durch am Werkstück 1 anhaftende Späne es vorzeitig zu einem Spannungsdurchschlag zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3 kommen. Die anhaftenden Späne 19 werden dann zu einem das Werkstück 1 und das Werkzeug 3 elektrisch verbindenden Leiter.The on the workpiece 1 adhering chips 19 can in the inventive method of electrical contacting of the workpiece 1 with a rotating tool 3 interfere with an electrical current contact to be detected. Already before it is between rotating tool 3 and actual workpiece 1 comes to the voltage breakdown and so an electrical current contact is formed, by the workpiece 1 adhering chips it prematurely to a voltage breakdown between the workpiece 1 and tool 3 come. The adhesive chips 19 then become one the workpiece 1 and the tool 3 electrically connecting conductor.

Die Folge ist eine Falschmessung, da die eigentliche Position für den elektrischen Kontakt durch Spannungsdurchschlag direkt zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3 noch nicht erreicht ist. Es wird gemäß der oben beschriebenen Vorgehensweise möglicherweise eine falsche Position mit der elektrischen Kontaktierung ermittelt und die nachfolgenden Bearbeitungsschritte folgen mit falsch ermittelten Daten, was zu erheblichen Beschädigungen bis hin zur Zerstörung des Werkstückes 1 führen kann.The consequence is a false measurement, since the actual position for the electrical contact by voltage breakdown directly between the workpiece 1 and tool 3 not yet reached. It may be determined according to the procedure described above, a wrong position with the electrical contact and follow the subsequent processing steps with incorrectly determined data, resulting in significant damage to the destruction of the workpiece 1 can lead.

Leider lässt sich das Anhaften von Spänen 19 an Werkstücken 1 in der Praxis, wie oben beschrieben, nie ganz vermeiden. Um eine verlässliche elektrische Kontaktierung durchzuführen, müsste das Werkstück 1 vor jeder Messung von Hand gereinigt und auf Sauberkeit geprüft werden. Das ist insbesondere für automatisierte Bearbeitungsabläufe ein unerwünschter manueller Eingriff.Unfortunately, the adhesion of chips can be 19 on workpieces 1 in practice, as described above, never completely avoid it. To perform a reliable electrical contact, the workpiece would have to 1 cleaned by hand before each measurement and checked for cleanliness. This is an unwanted manual intervention, especially for automated machining processes.

Erfindungsgemäß ist daher vorteilhaft, für eine anzutastende Kontaktposition zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3 eine Mehrfachmessung, mindestens eine zweimalige Messung, insbesondere eine mehrfache Feinmessung S2, durchzuführen. Wenn, wie oben beschrieben, sich bei der elektrischen Kontaktierung Späne als leitende Elemente zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 befinden, dann erhalten im Moment des elektrischen Kontaktes, d. h. bei dem in sehr geringem Abstand zwischen am Werkstück 1 anhaftenden Spänen und Werkzeug 3 erfolgenden Spannungsdurchschlag, die Späne durch die Rotation des Werkzeuges 3 einen Impuls, der deren Lage wesentlich verändert und diese in der Regel vom Werkstück 1 wegschleudert.According to the invention is therefore advantageous for a contact position to be scanned between the workpiece 1 and tool 3 a multiple measurement, at least a two-time measurement, in particular a multiple fine measurement S2, perform. When, as described above, in the electrical contacting chips as conductive elements between the tool 3 and workpiece 1 located, then obtained at the moment of electrical contact, ie at the very small distance between the workpiece 1 adhering chips and tools 3 resulting voltage breakdown, the chips by the rotation of the tool 3 a pulse that changes their position significantly and these usually from the workpiece 1 wegschleudert.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verfahrrichtung 27 des Werkzeuges 3 relativ zum Werkstück 1, mit der diese aufeinander zubewegt werden, im Moment des elektrischen Kontaktes (Spannungsdurchschlages) sofort umgekehrt wird, um eine Beschädigung des Werkstückes 1 zu vermeiden. Das Werkzeug 3 wird wieder vom Werkstück 1 entfernt. Die Bahn, auf der das Werkzeug 3 vom Werkstück 1 auf diese Weise entfernt wird, in eine sichere Abstandsposition hinein, kann beliebig vorgegeben werden.According to the invention, it is provided that the travel direction 27 of the tool 3 relative to the workpiece 1 with which these are moved towards each other, at the moment of electrical contact (voltage breakdown) is immediately reversed to damage the workpiece 1 to avoid. The tool 3 gets back from the workpiece 1 away. The track on which the tool 3 from the workpiece 1 is removed in this way, in a safe distance position, can be arbitrarily specified.

Aus der sicheren Abstandsposition heraus kann erfindungsgemäß sofort eine weitere (zweite) elektrische Kontaktierung durchgeführt werden, indem das Werkzeug 3 exakt auf der gleichen Bahn, auf der es zuvor vom Werkstück 1 entfernt wurde, wieder auf das Werkstück 1 zubewegt wird, bis es wieder einen Spannungsdurchschlag gibt. Sollte das Werkzeug 3 bei der ersten elektrischen Kontaktierung bereits eine korrekte Messung durchgeführt haben, so wird bei der zweiten elektrischen Kontaktierung mit der Genauigkeit der Messtoleranz des Messverfahrens die gleiche Kontaktposition für das Werkzeug 3 relativ zum Werkstück 1 ermittelt werden.From the safe distance position out according to the invention, a further (second) electrical contacting can be performed immediately by the tool 3 exactly on the same track on which it was previously from the workpiece 1 was removed, back to the workpiece 1 is moved until there is a voltage breakdown again. Should the tool 3 have already performed a correct measurement at the first electrical contact, so in the second electrical contact with the accuracy of the measurement tolerance of the measuring method, the same contact position for the tool 3 relative to the workpiece 1 be determined.

Sollten sich dagegen bei der ersten elektrischen Kontaktierung Späne 19 als elektrische Leiter zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 befunden haben, so wird sich bei der zweiten elektrischen Kontaktierung eine andere Kontaktposition für das Werkzeug 3 relativ zum Werkstück 1 ergeben, da die Späne 19 durch das rotierende Werkzeug 3 bei der ersten elektrischen Kontaktierung in ihrer Lage verändert wurden. In der Folge wird sich eine größere Differenz zwischen den Kontaktpositionen der ersten elektrischen Kontaktierung und der zweiten elektrischen Kontaktierung ergeben. Aus dieser größeren Differenz kann die die Ergebnisse der elektrischen Kontaktierungen verarbeitende Steuerung 20 erkennen, dass es sich bei der ersten Messung um eine Fehlmessung gehandelt haben muss.On the other hand, should shavings occur during the first electrical contact 19 as an electrical conductor between tools 3 and workpiece 1 have found so in the second electrical contact another contact position for the tool 3 relative to the workpiece 1 yield, as the chips 19 through the rotating tool 3 were changed in their position at the first electrical contact. As a result, a larger difference between the contact positions of the first electrical contact and the second electrical contact will result. From this larger difference can the processing of the results of the electrical contacts control 20 recognize that the first measurement must have been an incorrect measurement.

Wenn somit die Differenz der beiden elektrischen Kontaktierungen einen vorgegebenen (vom Bediener oder in der Steuerung fest hinterlegt) Toleranzwert überschreitet, besteht die Möglichkeit, nur die zweite elektrische Kontaktierung in der Steuerung 20 als richtig zu bewerten und die erste zu verwerfen, da diese durch die anhaftenden Späne fehlerhaft war.Thus, if the difference of the two electrical contacts exceeds a predetermined (fixed by the operator or in the controller firmly) tolerance value, there is the possibility of only the second electrical contact in the controller 20 to judge as correct and to discard the first, as this was faulty due to the adhering chips.

Um die Verlässlichkeit der elektrischen Kontaktierung weiter zu erhöhen, ist es aber auch möglich, bei Überschreiten des vorgegebenen Toleranzwertes eine weitere (dritte) elektrische Kontaktierung in oben beschriebener Weise durchzuführen. Wieder kann im Anschluss die Differenz jetzt zwischen der zweiten und der dritten elektrischen Kontaktierung mit einem vorgegebenen Toleranzwert verglichen werden und daraus geschlossen werden, ob diese beiden Messungen beide durch den gewünschten direkten elektrischen Kontakt zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3 zustande gekommen sind oder ob erneut anhaftende Späne die Messung gestört haben. Im letzteren Fall können weitere elektrische Kontaktierungen durchgeführt werden, bis zwei aufeinanderfolgende elektrische Kontaktierungen innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegen.In order to further increase the reliability of the electrical contacting, it is also possible to carry out a further (third) electrical contacting in the manner described above when the predetermined tolerance value is exceeded. Again, the difference between the second and the third electrical contact can now be compared with a predetermined tolerance value and it can be concluded from this whether both of these measurements are both due to the desired direct electrical contact between the workpiece 1 and tool 3 have come about or whether again adhering chips have disturbed the measurement. In the latter case, further electrical contacts can be carried out until two successive electrical contacts lie within the predetermined tolerance.

Auf diese Weise ist es erfindungsgemäß möglich, auch bei größeren Späneansammlungen eine verlässliche Messung der relativen Lage zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3 mit Hilfe des Spannungsdurchschlags durchzuführen.In this way, it is possible according to the invention, even with larger chip accumulations a reliable measurement of the relative position between the workpiece 1 and tool 3 with the help of the voltage breakdown.

Bei sehr kleinen Spänen kann es vorteilhaft sein, die vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden elektrischen Kontaktierungen an einer Stelle, die innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen müssen, auf mehr als zwei elektrische Kontaktierungen zu erhöhen. Das gibt dem Verfahren eine noch höhere Verlässlichkeit, allerdings auf Kosten der Messzeit.For very small chips, it may be advantageous to increase the predetermined number of successive electrical contacts at one location, which must be within a predetermined tolerance, to more than two electrical contacts. That gives the procedure an even higher reliability, but at the expense of the measuring time.

Es versteht sich, dass diese erfindungsgemäße Vorgehensweise für beliebige Antastrichtungen für die elektrische Kontaktierung funktioniert. Späne 19 können auf ebenen, geneigten oder auch senkrechten Bereichen des Werkstückes 1 anhaften.It is understood that this inventive approach works for any Antastrichtungen for electrical contacting. shavings 19 can be on flat, inclined or even vertical areas of the workpiece 1 adhere.

Außerdem kann es sinnvoll sein, größere Späneansammlungen vorab mit Hilfe von in der Maschine 2 vorhandenen Medien zu beseitigen, z. B. kräftigen Luftdüsen, aber auch Schmierstoffen oder Kühlschmierstoffen. Dadurch wird die Anzahl der erforderlichen elektrischen Kontaktierungen, bis zwei aufeinanderfolgende Messungen innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegen, verringert. Es dauert nicht so lange, bis sämtliche Späne entfernt werden. Die Reinigung mit den Medien kann dabei gezielt an den für die elektrische Kontaktierung vorgesehenen Stellen vorgenommen werden.In addition, it may be useful to advance larger chips accumulation with the help of in the machine 2 eliminate existing media, eg. B. powerful air nozzles, but also lubricants or coolants. This reduces the number of electrical contacts required until two consecutive measurements are within the specified tolerance. It does not take that long for all the chips to be removed. The cleaning with the media can be made specifically at the intended locations for electrical contacting.

Bei Arbeitsgängen mir sehr kleinen Drehzahlen kann es vorteilhaft sein, die Drehzahl für die elektrische Kontaktierung etwas zu erhöhen, damit im Falle eines elektrischen Kontaktes über einen Span 19 (Fehlmessung) sichergestellt ist, dass dieser einen ausreichend hohen Impuls bekommt, um weggeschleudert zu werden.For operations with very low speeds, it may be advantageous to increase the speed for the electrical contact something, so in the case of electrical contact via a chip 19 (Missing measurement) is ensured that this gets a sufficiently high impulse to be thrown off.

Dabei muss es nicht zwingend zu einem mechanischen Kontakt zwischen Spänen 19 und Werkzeug 3 kommen, um diese zu entfernen. Zumeist ist es ausreichend, wenn ein Span 19 von einer von dem Werkzeug 3 verursachten Luftbewegung erfasst wird. Dieser Effekt kann durch ein Einbringen einer Flüssigkeit zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3 weiter verstärkt werden.It does not necessarily have to be a mechanical contact between chips 19 and tool 3 come to remove them. In most cases, it is sufficient if a Span 19 from one of the tool 3 caused air movement is detected. This effect can be achieved by introducing a liquid between the workpiece 1 and tool 3 be further strengthened.

11 zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform. Dabei zeigt 11 ein Flussdiagramm für ein zweistufiges erfindungsgemäßes Antastverfahren, das durch Mehrfachfeinmessung (Mehrfachfeinantastung durch elektrische Kontaktierung) überprüft, ob sich Späne 19 auf die elektrische Kontaktierung bzw. den Spannungsdurchschlag ausgewirkt haben. 11 shows a flowchart of the method according to the invention in a second embodiment. It shows 11 a flow chart for a two-stage scanning method according to the invention, which checks by multi-fine measurement (multiple fine detection by electrical contacting), whether chips 19 have affected the electrical contact or voltage breakdown.

Die zweite Ausführungsform entspricht den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wobei die Feinmessung S2 jedoch bedarfsweise wiederholt ausgeführt wird. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein Material bearbeitet wird, welches bei einer Bearbeitung zu elektrisch leitenden Spänen auf dem Werkzeug 3 oder dem Werkstück 1 führen kann und diese auf dem Werkstück 1 oder dem Werkzeug 3 anhaften.The second embodiment corresponds to the embodiments described above, but the fine measurement S2 is repeatedly executed as required. This is particularly advantageous when a material is processed, which when processed into electrically conductive chips on the tool 3 or the workpiece 1 can lead and this on the workpiece 1 or the tool 3 adhere.

In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Feinmessung S2 zunächst zweimal in Folge ausgeführt. Nach jedem der beiden Durchläufe wird die präzisierte Position als Koordinateninformation gespeichert. Nach dem zweiten Durchlauf werden diese Koordinateninformationen verglichen. Stimmen diese, unter Berücksichtigung einer Toleranz, nicht miteinander überein, so wird darauf geschlossen, dass es bei der Feinmessung S2 zu einem Messfehler gekommen ist. Ist ein Messfehler aufgetreten, so wird die Feinmessung S2 nochmals widerholt und die Koordinateninformationen der beiden letzten Wiederholungen werden verglichen. Diese Schleife wird so lange widerholt, bis die Koordinateninformationen, unter Berücksichtigung der Toleranz, übereinstimmen, oder bis eine maximale Widerholungszahl erreicht ist. Stimmen die Koordinateninformationen überein, ist das Verfahren abgeschlossen und die präzisierte Position wird als korrekt angenommen.In this second embodiment of the invention, the fine measurement S2 is first executed twice in succession. After each of the two passes, the specified position is stored as coordinate information. After the second pass, this coordinate information is compared. If these do not agree with one another, taking into account a tolerance, then it is concluded that a measurement error occurred during the fine measurement S2. If a measurement error has occurred, the fine measurement S2 is repeated again and the coordinate information of the last two repetitions are compared. This loop is repeated until the coordinate information, taking into account the tolerance, or until a maximum number of times has been reached. If the coordinate information matches, the procedure is completed and the specified position is assumed to be correct.

Es werden somit nur noch die Feinmessungen S2 durchgeführt, bis sichergestellt ist, dass sich keine Späne störend auf den Spannungsdurchschlag auswirken. Wenn wie vorgesehen zwei oder mehr Feinmessungen S2 innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen, wurden in den vorherigen Feinmessungen S2 durch das rotierende Werkzeug 3 alle Späne weggeschleudert und die elektrische Kontaktierung nur noch zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 durchgeführt. Somit wird die Feinmessung S2 so lange widerholt, bis die in zwei aufeinanderfolgenden Wiederholungen der Feinmessung S2 erfassten präzisierten Positionen weniger voneinander abweichen, als durch einen Toleranzbereich vorgegeben ist.Thus, only the fine measurements S2 are carried out until it is ensured that no chips have a disruptive effect on the voltage breakdown. If, as provided, two or more fine measurements S2 are within a predetermined tolerance, in the previous fine measurements S2 were taken by the rotating tool 3 All chips are thrown away and the electrical contact only between tools 3 and workpiece 1 carried out. Thus, the fine measurement S2 is repeated until the precise positions detected in two successive repetitions of the fine measurement S2 deviate less from one another than predetermined by a tolerance range.

Es reicht somit, zunächst eine Grobmessung durchzuführen (1. Stufe) und im Anschluss nur noch Feinmessungen S2 durchzuführen, bis sichergestellt ist, dass sich keine Späne 19 störend auf die elektrische Kontaktierung auswirken. Wenn wie vorgesehen zwei oder mehr Feinmessungen innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen, wurden in den vorherigen Feinmessungen durch das rotierende Werkzeug 3 alle Späne weggeschleudert und die elektrische Kontaktierung nur noch zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 durchgeführt.It is therefore sufficient first to carry out a rough measurement (1st stage) and then to carry out only fine measurements S2, until it is ensured that no chips are present 19 interfere with the electrical contact. If, as intended, two or more fine measurements are within a given tolerance, the previous fine measurements were taken by the rotating tool 3 All chips are thrown away and the electrical contact only between tools 3 and workpiece 1 carried out.

Auch hierbei wird das Werkzeug 3 bei der Feinmessung relativ zum Werkstück 1 in einer Startposition vorpositioniert. Anschließend wird das Werkzeug 3 in Richtung auf das Werkstück 1 mit einem kleinen definierten Vorschub verfahren. Die Spannung wird überwacht. Bei einem Stromkontakt oder bei einem Spannungsabfall erfolgt eine sofortige Aktion, nämlich die Erfassung aller Achspositionen mittels der Steuerung 20, ein Anhalten aller Achsen der Maschine 2 und eine anschließende Umkehr der Verfahrrichtung 27 des Werkzeugs 3 relativ zum Werkstück 1 in den jeweiligen Achsen, um das Werkstück 1 von dem Werkzeug 3 zu beabstanden. Bei Erreichen der Ausgangsposition oder Startposition des Werkzeugs 3 relativ zum Werkstück 1 für die Feinmessung S2 ist die elektrische Kontaktmessung abgeschlossen. Bis zu diesem Verfahrensschritt entspricht die in 11 beschriebene Feinmessung der in 4 beschriebenen Feinmessung S2. Anschließend wird gemäß 11 das Werkzeug 3 nochmals mit einem kleinen definierten Vorschub in Richtung auf das Werkstück 1 verfahren. Bei einem Stromkontakt erfolgt nochmals eine sofortige Aktion, nämlich die Erfassung der Achspositionen und die Umkehr der Verfahrrichtung 27 des Werkzeugs 3 relativ zum Werkstück 1, so wie dies oben beschrieben ist. Das Werkzeug 3 wird relativ zum Werkstück 1 wiederum in seine Startposition für die Feinmessung S2 verfahren. Danach werden dann die Ergebnisse der beiden Messungen, nämlich die bei der elektrischen Kontaktierung erfassten Achspositionen der Achsen der Maschine 2 verglichen. Dabei wird festgestellt, ob sich Unterschiede ergeben und ob diese kleiner sind als eine vorgegebene Toleranz. Falls sie kleiner sind als eine vorgegebene Toleranz, wurde die Feinmessung S2 erfolgreich beendet, wobei z. B. ein Mittelwert der bei den zwei Feinmessungen S2 erfassten beiden Achspositionen jeder Achse als endgültiger Messwert berücksichtigt werden kann. Sind die Unterschiede der Achspositionen der Achsen aus den beiden Feinmessungen S2 größer als die vorgegebene Toleranz, so wird überprüft, ob die Anzahl der Feinmessungen S2, die bisher durchgeführt wurden, größer ist als eine maximal zugelassene Anzahl. Ist sie größer, wird die Feinmessung S2 mit einer Fehlermeldung abgebrochen. Ist sie kleiner, so geht das Programm auf eine nochmalige zweite Feinmessung S2 zurück. Die erfindungsgemäße Feinmessung S2 wird somit von vorneherein zweimal durchgeführt und am Ende der zweiten Feinmessung S2 wird entschieden, ob die Ergebnisse der beiden Feinmessungen S2 innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen. Ist das der Fall, ist die Messung insgesamt abgeschlossen und in Ordnung (Ja). Ist das nicht der Fall (Nein), dann wird geprüft, wie viele Feinmessungen S2 an der Stelle schon durchgeführt worden sind. Ist die Anzahl kleiner/gleich der vorgegebenen maximal zugelassenen Anzahl, wird eine erneute Feinmessung S2 an der Stelle durchgeführt. Ist die Anzahl der bereits durchgeführten Feinmessungen S2 an der Stelle bereits größer als die vorgegebene maximal zugelassene Anzahl, wird die Feinmessung S2 an der Stelle mit einem Fehler abgebrochen. So wird verhindert, dass eine unendliche Folge von Messungen an einer Stelle erfolgt, vielleicht weil irgendein anderer Fehler vorliegt. Die 12 bis 14 zeigen die Vorgehensweise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei welcher zwischen dem Werkstück 1 und dem um eine Drehachse 9 rotierenden Werkzeug 3 Späne 19 vorhanden sind, welche an dem Werkstück 1 anhaften. Die 12 bis 14 bilden dabei den Zeitpunkt ab, zu dem es zu dem Spannungsdurchschlag kommt. Das Werkzeug 3 wurde zuvor in der Verfahrrichtung 27 auf das Werkstück 1 zu bewegt. Die 12 und 13 erläutern, dass ein Spannungsdurchschlag zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 über die Späne 19 erfolgen kann. Diese elektrische Kontaktierung ist fehlerhaft, weil der Spannungsdurchschlag in der Realität nicht zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 erfolgt, sondern ein zusätzlicher Abstand zwischen diesen besteht, der der Dicke der Späne 19 entspricht. Die Steuerung 20 empfängt somit ein falsches Signal. Dieses führt zu einer Falschmessung. Um derartige Falschmessungen und Fehler zu vermeiden, ist, wie oben stehend beschrieben, erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Werkstück 1 mittels des Werkzeugs 3 mindestens zweimal elektrisch kontaktiert wird. Eine derartige zweite elektrische Kontaktierung ist in 14 dargestellt. Im Gegensatz zu der elektrischen Kontaktierung gemäß 13 haften in 14 keine störenden Späne 19 mehr am Werkstück 1 an, weil diese bei der elektrischen Kontaktierung gemäß 13 durch die Rotation des Werkzeuges 3 weggeschleudert wurden. Bei dieser zweiten elektrischen Kontaktierung gemäß 14 erfolgt der Spannungsdurchschlag in korrekter Weise zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1, wodurch ein elektrischer Strom fließen kann oder ein Spannungsabfall auftritt, sowie dies oben stehend erläutert wurde. Dieser Effekt wie in 14 wird von der Steuerung ebenso registriert wie das fälschliche elektrische Kontaktieren mittels der Späne 19 in 12 oder 13. Wie beschrieben, berücksichtigt die Steuerung 20 die sich im Abstand zwischen dem Werkzeug 3 und der Werkstück 1 ergebende Differenz aus den beiden Feinmessungen gemäß 13 und 14 und führt nachfolgend nochmals eine elektrische Kontaktierungs-Messung (Feinmessung) durch. Sofern diese die gleichen Ergebnisse wie bei der in 14 gezeigten Situation ergibt, werden diese Werte zugrunde gelegt und die Werte aus den Mess-Situationen der 13 verworfen.Again, the tool becomes 3 during fine measurement relative to the workpiece 1 pre-positioned in a starting position. Then the tool becomes 3 in the direction of the workpiece 1 proceed with a small defined feed. The voltage is monitored. When a current contact or a voltage drop takes place an immediate action, namely the detection of all axis positions by means of the controller 20 , stopping all axes of the machine 2 and a subsequent reversal of the travel direction 27 of the tool 3 relative to workpiece 1 in the respective axes to the workpiece 1 from the tool 3 to space. When the home position or starting position of the tool is reached 3 relative to the workpiece 1 for the fine measurement S2, the electrical contact measurement is completed. Up to this process step corresponds to the in 11 described fine measurement of in 4 described fine measurement S2. Subsequently, according to 11 the tool 3 again with a small defined feed in the direction of the workpiece 1 method. When there is a current contact, an immediate action takes place again, namely the detection of the axle positions and the reversal of the travel direction 27 of the tool 3 relative to the workpiece 1 as described above. The tool 3 becomes relative to the workpiece 1 in turn moved to its starting position for the fine measurement S2. Then the results of the two measurements, namely the axis positions of the axes of the machine detected during the electrical contacting, then become 2 compared. It is determined whether there are differences and whether they are smaller than a predetermined tolerance. If they are smaller than a predetermined tolerance, the fine measurement S2 has been successfully completed, wherein z. B. an average of the detected in the two fine measurements S2 two axis positions of each axis can be considered as the final measurement. If the differences of the axis positions of the axes from the two fine measurements S2 are greater than the predetermined tolerance, then it is checked whether the number of fine measurements S2, which were previously carried out, is greater than a maximum number admitted. If it is larger, the fine measurement S2 is aborted with an error message. If it is smaller, the program returns to a second second fine measurement S2. The fine measurement S2 according to the invention is thus carried out twice from the outset and at the end of the second fine measurement S2 it is decided whether the results of the two fine measurements S2 are within a predetermined tolerance. If this is the case, the measurement is complete and OK (Yes). If this is not the case (No), then it is checked how many fine measurements S2 have already been carried out at the location. If the number is smaller than or equal to the predetermined maximum permitted number, a new fine measurement S2 is performed at the location. If the number of fine measurements S2 already carried out at the location is already greater than the predetermined maximum permitted number, the fine measurement S2 is aborted at the location with an error. This prevents an infinite series of measurements from being taken in one place, perhaps because there is some other error. The 12 to 14 show the procedure according to the inventive method, in which between the workpiece 1 and around a rotation axis 9 rotating tool 3 shavings 19 are present, which on the workpiece 1 adhere. The 12 to 14 In doing so, they represent the time at which voltage breakdown occurs. The tool 3 was previously in the travel direction 27 on the workpiece 1 too moved. The 12 and 13 explain that a voltage breakdown between the tool 3 and the workpiece 1 over the chips 19 can be done. This electrical contact is faulty because the voltage breakdown in reality is not between the workpiece 1 and the tool 3 but there is an additional distance between them, the thickness of the chips 19 equivalent. The control 20 thus receives a wrong signal. This leads to a wrong measurement. To avoid such incorrect measurements and errors, as described above, the invention provides that the workpiece 1 by means of the tool 3 contacted at least twice electrically. Such a second electrical contact is in 14 shown. In contrast to the electrical contact according to 13 stick in 14 no disturbing chips 19 more on the workpiece 1 because, in the electrical contacting according to 13 through the rotation of the tool 3 were thrown off. In this second electrical contact according to 14 the voltage breakdown occurs correctly between the tool 3 and the workpiece 1 , whereby an electric current can flow or a voltage drop occurs, as has been explained above. This effect as in 14 is registered by the controller as well as the erroneous electrical contacting by means of the chips 19 in 12 or 13 , As described, the controller takes into account 20 extending in the distance between the tool 3 and the workpiece 1 resulting difference from the two fine measurements according to 13 and 14 and subsequently performs another electrical contacting measurement (fine measurement). If these have the same results as in the 14 shown, these values are based and the values from the measurement situations of 13 discarded.

Das wiederholte Ausführen der Feinmessung ist in jedem Falle vorteilhaft, da die Ergebnisse mehrerer Feinmessungen S2 herangezogen werden können, um die Messgenauigkeit, mit der die präzisierte Position erfasst wird, weiter zu erhöhen. So kann beispielsweise ein Mittelwert über die in mehreren Feinmessungen S2 ermittelten präzisierten Positionen gebildet werden, um eine finale präzisierte Position zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann eine Gewichtung einzelner Feinmessungen S2 erfolgen.The repeated execution of the fine measurement is in any case advantageous because the results of a plurality of fine measurements S2 can be used to further increase the measurement accuracy with which the precise position is detected. Thus, for example, an average value can be formed over the more precisely determined positions determined in a plurality of fine measurements S2 in order to determine a final, more precisely specified position. Alternatively or additionally, a weighting of individual fine measurements S2 can take place.

Für das Ermitteln mehrerer finaler präzisierter Positionen aus mehreren Feinmessungen an verschiedenen Stellen des Werkstückes 1 können alle aus der Messtechnik bekannten Auswertungsverfahren genutzt werden, beispielsweise kann eine sogenannte Ausgleichsrechnung (best-fit) mit Hilfe kleinster Fehlerquadrate für die einzelnen Messstellen erfolgen. Dabei können unterschiedliche Freiheitsgrade für das Ausgleichsverfahren vorgesehen werden, nur translatorische Verschiebungen und/oder Verdrehungen um eine oder mehr Achsen. Aus diesem Verfahren ergibt sich die präzisierte Lage des Werkstücks 1 insgesamt relativ zum Werkzeug 3 in der Maschine 2 auf Basis aller mit Feinmessungen S2 präzisierter Positionen.For determining several finalized positions from several fine measurements at different points of the workpiece 1 All known from the measurement technique evaluation can be used, for example, a so-called equalization calculation (best-fit) with the help smallest error squares for the individual measuring points. In this case, different degrees of freedom for the compensation process can be provided, only translational displacements and / or rotations about one or more axes. This process results in the precise position of the workpiece 1 overall relative to the tool 3 in the machine 2 based on all positions specified with fine measurements S2.

In den 13 und 14 ist ferner die X-Achse der Maschine 2 symbolisch dargestellt. Wie zuvor beschrieben wird die präzisierte Position als Koordinateninformation erfasst, wobei bei der gegebenen Verfahrrichtung 27, welche hier entlang der X-Achse gerichtet ist, eine Koordinatenposition der X-Achse erfasst wird. So wird in der 13 bei einer Feinmessung S2 eine erste präzisierte Position P1 erfasst, die jedoch aufgrund eines Spans 19 nicht korrekt ist. In 14 wird eine zweite präzisierte Position P2 erfasst und bei einer folgenden Feinmessung wird eine dritte präzisierte Position P3 erfasst. Es ist ersichtlich, dass die zweite und die dritte präzisierte Position P2 und P3 nahe aneinander liegen. Somit kann gefolgert werden, dass sich kein Span mehr zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 befindet. Ferner kann ein Mittelwert, welcher im Zentrum zwischen der zweiten und der dritten präzisierte Position P2 und P3 liegt als die finale präzisierte Position ermittelt werden.In the 13 and 14 is also the X-axis of the machine 2 symbolically represented. As described above, the specified position is detected as coordinate information, wherein at the given direction of travel 27 , which is directed along the X-axis here, a coordinate position of the X-axis is detected. So will in the 13 in a fine measurement S2 detects a first precise position P1, but due to a chip 19 is not correct. In 14 a second specified position P2 is detected, and in a subsequent fine measurement, a third precise position P3 is detected. It can be seen that the second and third specified positions P2 and P3 are close to each other. Thus, it can be concluded that no more chip between the tool 3 and the workpiece 1 located. Further, an average value which is located at the center between the second and third specified positions P2 and P3 may be determined as the final specified position.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf rotierende Werkzeuge beschränkt. Es kann auch mit stehenden Werkzeugen durchgeführt werden. Es können anstelle von Bearbeitungswerkzeugen auch beliebige andere Geometrien als „Antastelemente” an der Spindelwelle 25 gelagert werden. Ein beispielhaftes Antastelement 26 ist dazu in 15 gezeigt. 15 zeigt dabei die Frässpindel 4 mit Werkzeugaufnahme 10 und in dieser gespanntem nicht rotationssymmetrischen Antastelement 26 für besondere Messaufgaben. Das Antastelement 26 kann sehr filigran ausgebildet sein. Es ist ein Sonderfall für das Werkzeug 3, weil es keine Bearbeitung am Werkstück 1 durchführen kann, sondern nur ein Werkzeug 3 für reine Messaufgaben ist. Solche Antastelemente 26 sind besonders gut geeignet für den Einsatz des Verfahrens in Koordinatenmessmaschinen, die nur der reinen Vermessung von Werkstücken dienen.The inventive method is not limited to rotating tools. It can also be done with standing tools. Instead of machining tools, it is also possible to use any other geometries than "probing elements" on the spindle shaft 25 be stored. An exemplary probe 26 is in to 15 shown. 15 shows the milling spindle 4 with tool holder 10 and in this tensioned non-rotationally symmetrical probing element 26 for special measuring tasks. The touch element 26 can be very filigree. It is a special case for the tool 3 because there is no machining on the workpiece 1 can perform, but only a tool 3 for pure measuring tasks. Such probes 26 are particularly well suited for the use of the method in coordinate measuring machines, which serve only the pure measurement of workpieces.

16 zeigt eine Darstellung einer zweiten beispielhaften Maschine 2 mit einer Detektionseinheit 6 zum Erkennen eines Spannungsdurchschlags zwischen einem Werkzeug 3 und einem Werkstück 1. Bei der in 2 gezeigten Maschine 2 muss die Steuerung 20 ein von der Detektionseinheit 6 erfasstes Signal erst verarbeiten und dann über das Bussystem, mit dem die Umrichter für die Motoren angeschlossen sind, das kürzest mögliche Anhalten der einzelnen Achsen der Maschine 2 umzusetzen. Durch diese Signalkette geht unnötige Totzeit verloren. Totzeit ist die Zeit, welche zwischen dem Spannungsdurchschlag und dem Beginn des Anhaltens der Bewegung des Werkstücks 1 und/oder des Werkzeugs 3 vergeht. Bei der in 16 gezeigten Ausführungsform der Maschine 2 gibt die Detektionseinheit 6 daher direkt ein Signal über eine zusätzliche Leitung an die einzelnen Umrichter der Achsen X, Y, Z im Moment des elektrischen Kontaktes, also im Moment des Spannungsdurchschlags. Es leuchtet ein, dass die Zeit zum Anhalten der Bewegung der Achsen dadurch erheblich verkürzt werden kann. Natürlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, das Signal der Detektionseinheit 6 nur auf die Umrichter der Achsen X, Y und Z zu geben und die Verbindung zur Steuerung 20 wegzulassen. In diesem Fall müssen die Umrichter das Signal, dass es zu einem elektrischen Kontakt gekommen ist, selber über den Bus zur Steuerung 20 weitergeben, was aber für ein schnelles Anhalten der Bewegung der Achsen nicht relevant ist, da dieses durch die Umrichter selber ausgeführt wird. 16 shows a representation of a second exemplary machine 2 with a detection unit 6 for detecting a voltage breakdown between a tool 3 and a workpiece 1 , At the in 2 shown machine 2 must the controller 20 one from the detection unit 6 First process the detected signal and then, via the bus system with which the inverters are connected to the motors, the shortest possible stopping of the individual axes of the machine 2 implement. Through this signal chain unnecessary dead time is lost. Dead time is the time between the voltage breakdown and the beginning of stopping the movement of the workpiece 1 and / or the tool 3 passes. At the in 16 shown embodiment of the machine 2 gives the detection unit 6 therefore directly a signal via an additional line to the individual converters of the axes X, Y, Z at the moment of electrical contact, ie at the moment of voltage breakdown. It is obvious that the time for stopping the movement of the axles can thereby be considerably shortened. Of course, it is also possible according to the invention, the signal of the detection unit 6 only to the inverters of the axes X, Y and Z to give and the connection to the controller 20 omit. In this case, the inverters themselves have to control the signal that they have come into electrical contact via the bus 20 pass, but this is not relevant for a quick stopping of the movement of the axes, as this is done by the inverter itself.

Die 17 zeigt, wie das Werkzeug 3 längs der Zeilen 21 relativ zu der Oberfläche des Werkstücks 1 bewegt wird, um eine Bearbeitung des Werkstücks 1 durchzuführen.The 17 shows how the tool 3 along the lines 21 relative to the surface of the workpiece 1 is moved to a machining of the workpiece 1 perform.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die elektrische Spannung eine Wechselspannung ist und die Wechselspannung mittels einer kapazitiven Kopplung von der Spannungsquelle 8 zu dem Werkzeug 3 übertragen wird. Dabei ist ein erster Pol der Spannungsquelle 8 mit dem Werkstück 1 gekoppelt und ein zweiter Pol der Spannungsquelle 8 über die kapazitive Kopplung mit dem Werkzeug 3 gekoppelt. Auf diese Weise wird eine mechanische Kontaktierung, beispielsweise durch Schleifkontakte, zwischen den in Rotation versetzten Elementen und der Spannungsquelle 8 vermieden. Somit werden die für eine solche mechanische Kontaktierung bekannten Nachteile, wie z. B. Abnutzungserscheinungen, unterbunden. An Stelle der mechanischen Kontaktierung erfolgt eine kapazitive Kopplung, wobei zumindest eines der in Rotation versetzten Elemente, Spindelwelle 25, Werkzeugaufnahme 10 oder Werkzeug 3, als eine Seite eines Kondensators und ein Kopplungselement auf Seiten der Spannungsquelle 8, beispielsweise eine Metallplatte, die dicht an einem der rotierenden Elemente mit einem definierten Spalt angeordnet ist, als eine zweite Seite dieses Kondensators wirkt. Je höher die Frequenz der angelegten Wechselspannung ist, desto geringer ist der Widerstand des so realisierten Kondensators. Außerdem kann durch entsprechende Anordnung, z. B. Wahl einer ausreichend großen Metallplatte und eines kleinen Abstandes zur Spindelwelle 25, dafür gesorgt werden, dass die Kapazität entsprechend groß und damit der elektrische Widerstand für die gewählte Wechselspannung entsprechend klein ist.It is particularly advantageous if the electrical voltage is an AC voltage and the AC voltage by means of a capacitive coupling of the voltage source 8th to the tool 3 is transmitted. In this case, a first pole of the voltage source 8th with the workpiece 1 coupled and a second pole of the voltage source 8th about the capacitive coupling with the tool 3 coupled. In this way, a mechanical contact, for example by sliding contacts, between the elements rotated in rotation and the voltage source 8th avoided. Thus, the known for such a mechanical contacting disadvantages such. B. wear, prevented. Instead of the mechanical contacting takes place a capacitive coupling, wherein at least one of the rotated elements, spindle shaft 25 , Tool holder 10 or tool 3 , as a side of a capacitor and a coupling element on the side of the voltage source 8th For example, a metal plate, which is arranged close to one of the rotating elements with a defined gap, acts as a second side of this capacitor. The higher the frequency of the applied AC voltage, the lower the resistance of the thus realized capacitor. In addition, by appropriate arrangement, for. B. Choice of a sufficiently large metal plate and a small distance to the spindle shaft 25 Care must be taken to ensure that the capacity is correspondingly large and that the electrical resistance for the selected AC voltage is correspondingly low.

In 18 ist ein Ausführungsbeispiel einer kapazitiven Kopplung zwischen der Spannungsquelle 8 und dem Werkzeug 3 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Dazu ist die Spannungsquelle 8 als eine Wechselspannungsquelle ausgeführt. Das Werkzeug 3 ist über die Werkzeugaufnahme 10 elektrisch leitfähig mit der Spindelwelle 25 verbunden. Entlang einer Oberfläche der Spindelwelle 25 ist eine metallische Platte 11 angeordnet, deren Oberfläche derart entlang der Oberfläche der Spindelwelle 25 angeordnet ist, dass sich zwischen der Spindelwelle 25 und der metallischen Platte 11 ein Spalt kleiner Breite ergibt. So entsteht eine elektrische kapazitive Kopplung zwischen Spindelwelle 25 und metallischer Platte 11. Die metallische Platte 11 ist mit einem ersten Pol der Spannungsquelle 8 elektrisch leitfähig verbunden. Ein zweiter Pol der der Spannungsquelle 8 ist, wie zuvor beschrieben, mit dem Werkstück 1 elektrisch leitfähig verbunden. In 18 is an embodiment of a capacitive coupling between the voltage source 8th and the tool 3 illustrated according to another embodiment. This is the voltage source 8th as an AC voltage source. The tool 3 is about the tool holder 10 electrically conductive with the spindle shaft 25 connected. Along a surface of the spindle shaft 25 is a metallic plate 11 arranged, the surface thereof along the surface of the spindle shaft 25 is arranged that is between the spindle shaft 25 and the metallic plate 11 gives a gap of small width. This creates an electrical capacitive coupling between the spindle shaft 25 and metallic plate 11 , The metallic plate 11 is with a first pole of the voltage source 8th connected electrically conductive. A second pole of the voltage source 8th is, as previously described, with the workpiece 1 connected electrically conductive.

Die metallische Platte 11 bildet mit der Spindelwelle 25 einen Kondensator und ermöglicht somit einen Stromfluß, wenn eine Wechselspannung durch die Spannungsquelle 8 bereitgestellt wird und ein elektrischer Kontakt (Spannungsdurchschlag) zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 auftritt. Dieser Stromfluß führt wiederum zu einem Spannungsabfall an dem ersten Widerstand W1, welcher wiederum mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Schaltung in dem Moment des Spannungsdurchschlags detektiert werden kann.The metallic plate 11 forms with the spindle shaft 25 a capacitor and thus allows a current flow when an AC voltage through the voltage source 8th is provided and an electrical contact (voltage breakdown) between the workpiece 1 and the tool 3 occurs. This current flow in turn leads to a voltage drop across the first resistor W1, which in turn can be detected with a circuit known from the prior art at the moment of voltage breakdown.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung führt ein Erkennen eines Spanungsdurchschlags zu einer sofortigen Aktion, nämlich einer Erfassung der Achspositionen aller Achsen der Maschine 2 in der Steuerung 20, einem Anhalten aller Achsen der Maschine 2 sowie anschließend einer Umkehr der Verfahrrichtung 27 des Werkzeugs 3 und/oder des Werkstückes 1 in den Achsen. Das Werkzeug 3 kann dabei in nur einer Achse, beispielsweise der vertikalen Z-Achse verfahren werden, es ist jedoch auch möglich, das Werkzeug 3 in allen drei Achsen oder mehr Achsen der Maschine 2, also auch in der horizontalen x-Achse und y-Achse und/oder den Rotationsachsen, zu verfahren. Wenn das Werkzeug 3 seine ursprüngliche Startposition wieder erreicht hat, ist die elektrische Kontaktmessung abgeschlossen.In all embodiments of the invention, a detection of a voltage breakdown leads to an immediate action, namely a detection of the axis positions of all axes of the machine 2 in the controller 20 , stopping all axes of the machine 2 and then a reversal of the travel direction 27 of the tool 3 and / or the workpiece 1 in the axes. The tool 3 can be moved in only one axis, for example, the vertical Z-axis, but it is also possible, the tool 3 in all three axes or more axes of the machine 2 , So also in the horizontal x-axis and y-axis and / or the axes of rotation, to proceed. When the tool 3 has reached its original starting position again, the electrical contact measurement is complete.

In den beschriebenen Ausführungsformen ist das Werkzeug 3 über die metallische Werkzeugaufnahme 10, in dem dieses gehalten wird, direkt mit der Spindelwelle 25 elektrisch leitend verbunden. Wenn es nun durch einen Spannungsdurchschlag zu einem elektrischen Kontakt zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 kommt, fließt ein Strom und es kann dieser leicht mit Hilfe einer einfachen Schaltung auf Grund der sich verändernden elektrischen Spannung festgestellt werden. Auch bei extrem kurzen elektrischen Kontakt zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 ist eine solche Veränderung der Spannung bereits feststellbar. Wenn in dem Moment der durch den elektrischen Kontakt zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 verursachten Spannungsänderung ein Signal an die Steuerung gesendet wird, um die Maschine 2 sofort anzuhalten oder zurückzuziehen, kann ein signifikanter Eingriff, d. h. eine Beschädigung am Werkstück 1, sicher vermieden werden. Damit eignet sich das beschriebene Verfahren für ein beschädigungsfreies elektrisches Kontaktieren von Werkstücken 1 direkt mit dem Werkzeug 3, das für die Bearbeitung eingesetzt werden soll. Mögliche Ungenauigkeiten, die durch Einsatz eines Hilfsmittels wie eines automatischen mechanischen Tasters 7 entstehen, werden vermieden.In the described embodiments, the tool is 3 over the metallic tool holder 10 , in which this is held, directly with the spindle shaft 25 electrically connected. If it is now due to a voltage breakdown to an electrical contact between the tool 3 and the workpiece 1 a current flows and it can easily be detected by means of a simple circuit due to the changing electrical voltage. Even with extremely short electrical contact between the workpiece 1 and the tool 3 is such a change in tension already detectable. If at the moment of the electrical contact between the tool 3 and the workpiece 1 Voltage change caused a signal is sent to the controller to the machine 2 Immediately stop or retract can be a significant intervention, ie damage to the workpiece 1 , sure to be avoided. Thus, the described method is suitable for a damage-free electrical contacting of workpieces 1 directly with the tool 3 to be used for editing. Possible inaccuracies caused by the use of an auxiliary device such as an automatic mechanical button 7 arise are avoided.

Das Verfahren kann sowohl für Bearbeitungswerkzeuge mit geometrisch bestimmter Schneide, z. B. Fräswerkzeuge, als auch mit geometrisch unbestimmter Schneide, z. B. Schleifwerkzeuge, eingesetzt werden. Einzige Voraussetzung für das Verfahren ist, dass auch das Werkzeug 3 elektrisch leitend ist.The method can be used both for processing tools with geometrically defined cutting edge, z. As milling tools, as well as geometrically indefinite cutting edge, z. As grinding tools used. The only requirement for the procedure is that even the tool 3 is electrically conductive.

Ein weiterer großer Vorteil des erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktierens direkt mit dem Werkzeug 3 besteht darin, dass dieses jederzeit während der Bearbeitung durchgeführt werden kann. In der Praxis sind Maschinen 2 insbesondere bei längeren Bearbeitungen häufig nicht nullpunktstabil, d. h. die Lage des Nullpunktes verändert sich leicht. Meist wird die Veränderung des Nullpunktes durch thermische Effekte verursacht, entweder in der Maschine 2, z. B. durch Erwärmung bestimmter Komponenten, oder durch die Umgebung, z. B. bei Temperaturschwankungen der die Maschine 2 umgebenden Luft. Die Veränderung des Nullpunktes während der Bearbeitung führt zu unerwünschten Abweichungen und Ungenauigkeiten.Another great advantage of the invention electrical contacting directly with the tool 3 is that this can be done at any time during processing. In practice, machines are 2 especially for longer processing often not zero point stable, ie the position of the zero point changes slightly. Usually the change of the zero point is caused by thermal effects, either in the machine 2 , z. B. by heating certain components, or by the environment, eg. B. with temperature fluctuations of the machine 2 surrounding air. The change of the zero point during machining leads to undesirable deviations and inaccuracies.

Um diese zu minimieren ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, während der Bearbeitung den Antastvorgang mit Hilfe der elektrischen Kontaktierung an vorgegebenen Geometrieelementen jederzeit zu wiederholen. Dabei wird entweder die Grobmessung S1 und die Feinmessung S2 ausgeführt, oder es wird lediglich die Feinmessung S2 erneut ausgeführt. Diese vorgegebenen Geometrieelemente können feste Referenzelmente in der Maschine 2 sein, z. B. eine oder mehrere maßlich bekannte Kugeln, die im Arbeitsraum installiert sind und angetastet werden. Es können aber auch Teilbereiche des Werkstückes 1 selber sein, z. B. Zentrierbohrungen oder eine Trennfläche, die bereits fertiggestellt sind. Dabei ist es von großem Vorteil, dass das Werkzeug 3 nicht ausgewechselt werden muss, sondern die elektrische Kontaktierung direkt mit diesem durchgeführt werden kann. Dadurch wird das elektrische Kontaktierung im Vergleich zum automatischen mechanischen Taster sehr zeiteffektiv. Es versteht sich, dass es vorteilhaft ist, die anzutastenden Geometrieelemente vor dem elektrischen Kontaktieren zu reinigen sind, z. B. mit in der Maschine 2 vorhandenem Kühlmittel, um Fehlmessungen durch an den Geometrieelementen anhaftende Späne zu vermeiden. Alternativ kann die Feinmessung zur Vermeidung von Fehlmessungen mehrfach durchgeführt werden, wie in 11 beschrieben. Dieser nullpunktkorrigierende Antastvorgang durch elektrisches Kontaktieren kann in beliebigen Zeitintervallen ausgeführt werden, je nachdem, wie nullpunktstabil die Maschine 2 ist und welche Genauigkeiten gefordert sind.In order to minimize this, it is possible with the method according to the invention to repeat the probing process with the aid of the electrical contacting at predetermined geometric elements at any time during the processing. In this case, either the coarse measurement S1 and the fine measurement S2 are executed, or only the fine measurement S2 is executed again. These predetermined geometry elements can be fixed reference elements in the machine 2 be, z. B. one or more dimensionally known balls that are installed in the workspace and are touched. But it can also parts of the workpiece 1 be yourself, z. As center holes or a parting surface that are already completed. It is of great advantage that the tool 3 does not need to be replaced, but the electrical contact can be carried out directly with this. As a result, the electrical contact compared to automatic mechanical button very time-effective. It is understood that it is advantageous to clean the geometrical elements to be touched before the electrical contact, for. B. in the machine 2 existing coolant to avoid incorrect measurements by adhering to the geometric elements chips. Alternatively, the fine measurement can be performed several times to avoid false measurements, as in 11 described. This zero point corrective probing operation by electrical contacting may be performed at arbitrary time intervals, depending on how zero point stable the machine is 2 is and what accuracies are required.

Es versteht sich, dass die Erfindung sowohl für Schleif- als auch für Fräswerkzeuge, also Werkzeuge mit bestimmter und unbestimmter Schneide geeignet ist.It is understood that the invention is suitable both for grinding and for milling tools, ie tools with specific and undetermined cutting edge.

Erfindungsgemäß ist es außerdem möglich, eine Redundanz der elektrischen Kontaktierungen zu schaffen, indem das Werkstück 1 an mehreren unterschiedlichen Stellen einmal oder wie beschreiben zur Vermeidung von Fehlmessungen mehrfach mit dem Werkzeug 3 elektrisch kontaktiert wird und die Ergebnisse dieser Messungen mit einander verglichen werden. Sollten die Messergebnisse der elektrischen Kontaktierung an einer Stelle des Werkstückes 1 nicht zu den anderen Messungen passen, beispielsweise eine vorgegebene Toleranz/Abweichung überschreiten, so können die Ergebnisse der elektrischen Kontaktierung(en) an dieser einen Stelle als ungültig verworfen werden und von der Berücksichtigung für die weitere Bearbeitung ausgeschlossen werden.According to the invention it is also possible to provide a redundancy of the electrical contacts by the workpiece 1 at several different points once or as described to avoid incorrect measurements several times with the tool 3 is electrically contacted and the results of these measurements are compared with each other. Should the measurement results of the electrical contact at one point of the workpiece 1 do not match the other measurements, for example exceeding a predetermined tolerance / deviation, the results of the electrical contacting (s) at that one location may be rejected as invalid and excluded from consideration for further processing.

Dieses Vorgehen kann auch angewandt werden, wenn zunächst mehrere elektrische Kontaktierungen an verschiedenen Stellen des Werkstückes 1 erforderlich sind, um, wie zuvor beschrieben, eine Messung überhaupt durchzuführen, z. B. um die Lage und Orientierung des Werkstückes 1 relativ zum Werkzeug 3 in der Maschine 2 zu bestimmen. Durch eine entsprechend erhöhte Anzahl der elektrischen Kontaktierungen ist es immer möglich, eine Redundanz zu schaffen, über die z. B. spanbedingte Fehlmessungen erkannt und von der Berücksichtigung ausgeschlossen werden.This procedure can also be used if initially several electrical contacts at different points of the workpiece 1 are required, as described above, to perform a measurement at all, z. B. the position and orientation of the workpiece 1 relative to the tool 3 in the machine 2 to determine. By a correspondingly increased number of electrical contacts, it is always possible to provide a redundancy over the z. B. spanbedingte incorrect measurements are detected and excluded from the consideration.

Bei einer spanbedingten Fehlmessung wird ein elektrischer Kontakt (Spannungsdurchschlag) grundsätzlich zu früh, also vor Erreichen der gesuchten Kontaktposition zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3, ermittelt. Die anhaftenden Späne stellen den elektrischen Kontakt bereits vorher her. Dieser Umstand kann zur Erkennung von spanbedingten Fehlmessungen genutzt werden. Das rotierende Werkzeug 3 hat in solchen Fällen immer einen zusätzlichen Abstand zum eigentlichen Werkstück 1.In the case of a span-related measurement error electrical contact (voltage breakdown) is generally too early, so before reaching the desired contact position between the workpiece 1 and tool 3 , determined. The adhering chips already make the electrical contact before. This circumstance can be used to detect span-related incorrect measurements. The rotating tool 3 in such cases always has an additional distance to the actual workpiece 1 ,

Das elektrische Kontaktieren mit dem rotierenden Werkzeug 3 am Werkstück 1 kann auch zur indirekten Geometrievermessung des Werkzeuges 3 verwendet werden, durch elektrisches Kontaktieren bereits fertiggestellter, maßlich bekannter Geometrieelemente am Werkstück 1, z. B. der hochgenauen Werkstückoberfläche oder einer hochgenauen Führungsbohrung, die vorher auf z. B. einer Messmaschine vermessen wurden. Wenn eine Führungsbohrung mit einem ähnlichen Verfahren wie bei dem Vermessen der Bohrung mit einem automatischen mechanischen Taster 7 mit dem Werkzeug 3 mehrfach, beispielsweise an in der Bohrung liegenden, sich gegenüberliegenden Messpunkten, elektrisch kontaktiert wird, kann bei bekanntem Bohrungsdurchmesser mit Hilfe der ermittelten Kontaktpositionen auf den Wirkdurchmesser des Werkzeuges 3 zurückgerechnet werden. Durch elektrische Kontaktierung der bekannten Werkstückoberfläche kann die Werkzeuglänge ermittelt werden.The electrical contact with the rotating tool 3 on the workpiece 1 can also be used for indirect geometry measurement of the tool 3 be used by electrically contacting already finished, dimensionally known geometry elements on the workpiece 1 , z. B. the high-precision workpiece surface or a high-precision guide hole previously on z. B. a measuring machine were measured. If a pilot hole with a similar procedure as when measuring the hole with an automatic mechanical button 7 with the tool 3 repeatedly, for example, lying in the hole, opposite measuring points, is electrically contacted, with known bore diameter using the determined contact positions on the effective diameter of the tool 3 be recalculated. By electrical contacting of the known workpiece surface, the tool length can be determined.

Außerdem kann durch das erfindungsgemäße Verfahren der elektrischen Kontaktierung zwischen Werkzeug 3 und Werkstück 1 auf eine Werkzeugvermessung, wie diese sonst vor einer Bearbeitung mit Hilfe eines Messlasers oder anderer Hilfsmittel durchgeführt wird, ganz verzichtet werden. Es reicht, wenn wie in 19 dargestellt, an Stelle eines Messlasers eine Messkugel 28, wie diese zum Kalibrieren von automatischen mechanischen Tastern bekannt ist, im Verfahrbereich der Maschine 2 installiert wird. Ähnlich wie bei einer Kalibrierkugel für einen automatischen mechanischen Taster müssen die Position der Messkugel 28 in der Maschine 2 und der Durchmesser der Messkugel 28 bekannt und in der Steuerung 20 hinterlegt sein. Wenn nun ein unbekanntes Werkzeug 3 an der Spindelwelle 25, ev. mit Hilfe der Werkzeugaufnahme 10, gelagert wird, wird nach Einschalten der Frässpindel 4 auf Drehzahl zunächst eine Grobmessung S1 zwischen dem rotierendem Werkzeug 3 und der Messkugel 28 durchgeführt, um die ungefähren Abmessungen des Werkzeuges 3 zu bestimmen. Nach der Grobmessung S1 werden die genauen Abmessungen des Werkzeuges 3 mit einer Feinmessung S2 zwischen der Messkugel 28 und dem Werkzeug 3 präzisiert. Dabei können an der Messkugel 28 sowohl die Länge des Werkzeuges 3, wenn die Messkugel 28 für die elektrische Kontaktierung mit dem Werkzeug 3 von oben angefahren wird, als auch der Durchmesser des Werkzeuges 3 ermittelt werden, wenn die Messkugel 28 mit dem Werkzeug 3 von einer Seite angefahren wird. Wird die Messkugel 28 von mehreren Seiten angefahren, können die gemessenen Ergebnisse vermittelt werden. Es lassen sich, wie aus der Messtechnik bekannt, die genaue relative Lage von Messkugel 28 zu Werkzeug 3 in Maschine 2 und der Durchmesser des Werkzeuges 3 aus den Messungen von mehreren Seiten bestimmen. In 19 ist dargestellt, wie die auf dem Maschinentisch 5 befestigte Messkugel 28 von der Seite mit Verfahrrichtung 27 vom Werkzeug 3 zur elektrischen Kontaktierung angefahren wird. Natürlich ist es auch möglich, mit beliebigen anderen Verfahrrichtungen 27, z. B. unter 45°, die Messkugel 28 mit dem Werkzeug 3 elektrisch zu kontaktieren. So kann bei Bedarf die gesamte Geometrie des Werkzeuges 3 stützpunktweise ermittelt werden, beispielsweise bei einem kugelförmigen Werkzeug 3 der Verlauf des Werkzeugradius R. In 20 ist die elektrische Kontaktierung mit einer schrägen Verfahrrichtung 27 dargestellt. Weiterhin werden beispielhaft einige Verfahrrichtungen 27 durch gestrichelte Pfeile angedeutet. Durch mehrfaches Anfahren mit der gleichen Verfahrrichtung 27 an der gleichen Messstelle auf der Messkugel 28 kann analog zu den 12, 13 und 14 vermieden werden, dass eventuell an der Messkugel 28 anhaftende Späne 19 oder Dreck die Messergebnisse verfälschen.In addition, by the inventive method of electrical contact between tool 3 and workpiece 1 on a tool measurement, as otherwise performed before processing using a measuring laser or other aids are completely dispensed with. It is enough if as in 19 represented, instead of a measuring laser, a measuring ball 28 , as it is known for calibrating automatic mechanical buttons, in the travel range of the machine 2 will be installed. Similar to a calibration ball for an automatic mechanical probe, the position of the measuring ball 28 in the machine 2 and the diameter of the measuring ball 28 known and in control 20 be deposited. If now an unknown tool 3 at the spindle shaft 25 , possibly with the help of the tool holder 10 , is stored, after switching on the milling spindle 4 on speed first a coarse measurement S1 between the rotating tool 3 and the measuring ball 28 performed to the approximate dimensions of the tool 3 to determine. After the coarse measurement S1, the exact dimensions of the tool 3 with a fine measurement S2 between the measuring sphere 28 and the tool 3 clarified. It can be done on the measuring ball 28 both the length of the tool 3 if the measuring ball 28 for electrical contact with the tool 3 is approached from above, as well as the diameter of the tool 3 be determined when the measuring ball 28 with the tool 3 approached from one side. Will the measuring ball 28 approached from several sides, the measured results can be conveyed. It is possible, as known from metrology, the exact relative position of the measuring ball 28 to tool 3 in machine 2 and the diameter of the tool 3 from the measurements of several pages. In 19 is shown as the on the machine table 5 fortified measuring ball 28 from the side with travel direction 27 from the tool 3 is approached for electrical contact. Of course it is also possible with any other traversing directions 27 , z. B. below 45 °, the measuring ball 28 with the tool 3 to contact electrically. Thus, if necessary, the entire geometry of the tool 3 be determined point by point, for example, in a spherical tool 3 the course of the tool radius R. In 20 is the electrical contact with an oblique direction of travel 27 shown. Furthermore, as an example, some traversing directions 27 indicated by dashed arrows. By repeated approach with the same travel direction 27 at the same measuring point on the measuring ball 28 can be analogous to the 12 . 13 and 14 be avoided that possibly on the measuring ball 28 adhesive chips 19 or dirt distort the measurement results.

Natürlich ist es auch möglich, an der Messkugel 28 nur eine Grobmessung S1 mit dem Werkzeug 3 durchzuführen und eine folgende Feinmessung S2 statt an der Messkugel 28 direkt zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3 an am Werkstück 1 geometrisch bekannten Geometrieelementen wie einer Führungsbohrung oder der Werkstückoberfläche oder Außenkante durchzuführen. Auf diese Weise erfolgt direkt die relative Lagebestimmung zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3 in hoher Präzision, was für die Bearbeitung des Werkstücks 1 am wichtigsten ist. Alternativ ist es auch möglich, für die Grobmessung S1 des Werkzeugs 3 statt der Messkugel 28 technisch sehr einfache Messmittel in der Maschine 2 vorzusehen, z. B. eine einfache Lichtschranke, die erheblich kostengünstiger als ein aus der Technik bekannter hochgenauer Messlaser ist. Da bei der Grobmessung S1 nur eine ungefähre Messung erforderlich ist, reicht ein relativ einfaches Messmittel.Of course it is also possible on the measuring ball 28 only a coarse measurement S1 with the tool 3 Perform a subsequent fine measurement S2 instead of the measuring ball 28 directly between the workpiece 1 and tool 3 on on the workpiece 1 geometrically known geometric elements such as a guide bore or the workpiece surface or outer edge perform. In this way, the relative position determination between workpiece takes place directly 1 and tool 3 in high precision, whatever the machining of the workpiece 1 most important is. Alternatively, it is also possible for the coarse measurement S1 of the tool 3 instead of the measuring ball 28 technically very simple measuring equipment in the machine 2 to provide, for. As a simple photocell, which is considerably cheaper than a well-known from the art high-precision measuring laser. Since only an approximate measurement is required for coarse measurement S1, a relatively simple measuring device is sufficient.

In der Praxis gibt es auch Werkzeuge 3, die im Zentrum zurückstehen, z. B. torische Werkzeuge, die mit Wendeplatten 30 bestückt sind, wie in einem Schnitt in 21 dargestellt. Wenn mit so einem Werkzeug 3 die Messkugel 28 von oben mit Verfahrrichtung 27 zur elektrischen Kontaktierung angefahren wird, dann wird nicht der unterste Punkt der Schneiden der Wendeplatten 30 erfasst, sondern eine falsche Position im Zentrum des Werkzeugs 3. Das Werkzeug 3 erscheint dadurch kürzer als es tatsächlich ist. Daher ist es für solche Werkzeuge 3 erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn statt einer Messkugel 28 ein Messzylinder 29 zur elektrischen Kontaktierung angefahren wird. Dabei ist der Messzylinder 29 so in der Maschine 2 angeordnet, dass die Achse 31 des Messzylinders 29 in einem 90°-Winkel zu einer Drehachse 9 des Werkzeugs 3 steht. In 22 werden ein Messzylinder 29 und ein Werkzeug 3 mit Drehachse 9 und Achse 31 des Messzylinders 29 entsprechend dargestellt. Ein Messzylinder 29 hat gegenüber einer ebenen Fläche, die grundsätzlich für eine Messung der relativen Länge des Werkzeugs 3 ausreichend wäre, den Vorteil, dass auch bei einem Messzylinder 29 eine stützpunktweise Vermessung der Geometrie des Werkzeugs 3, z. B. des Eckenradius eines torischen Werkzeugs 3, durch Anfahren mit verschiedenen Verfahrrichtungen 27 grundsätzlich von zwei Seiten des Messzylinders 29 möglich ist, ganz analog zu der Darstellung in 20 für die Messkugel 28.In practice, there are also tools 3 , which stand in the center, z. B. toric tools with inserts 30 are equipped as in a cut in 21 shown. If with such a tool 3 the measuring ball 28 from above with travel direction 27 is approached for electrical contact, then is not the lowest point of cutting the inserts 30 but a wrong position in the center of the tool 3 , The tool 3 appears shorter than it actually is. Therefore it is for such tools 3 According to the invention advantageous if instead of a measuring ball 28 a measuring cylinder 29 is approached for electrical contact. Here is the measuring cylinder 29 so in the machine 2 arranged that the axis 31 of the measuring cylinder 29 at a 90 ° angle to a rotation axis 9 of the tool 3 stands. In 22 become a measuring cylinder 29 and a tool 3 with rotary axis 9 and axis 31 of the measuring cylinder 29 shown accordingly. A measuring cylinder 29 has a flat surface, which is basically for a measurement of the relative length of the tool 3 sufficient would be the advantage that even with a graduated cylinder 29 a support point by point measurement of the geometry of the tool 3 , z. B. the corner radius of a toric tool 3 , by approaching with different traversing directions 27 basically from two sides of the measuring cylinder 29 is possible, quite analogous to the representation in 20 for the measuring ball 28 ,

Erfindungsgemäß kann eine Vermessung des Werkzeugs 3 gemäß der 19 bis 22 auch dazu verwendet werden, den Verschleiß des Werkzeugs 3 während, auch in Intervallen, oder nach einer Bearbeitung zu erfassen. Dazu kann die gemessene Geometrie des Werkzeugs 3 aus den zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführten Messungen mit einander verglichen oder mit der ursprünglichen Sollgeometrie des Werkzeugs 3 verglichen werden.According to the invention, a measurement of the tool 3 according to the 19 to 22 Also used to reduce the wear of the tool 3 during, even at intervals, or after processing to capture. This may be the measured geometry of the tool 3 from the measurements taken at different times compared with each other or with the original desired geometry of the tool 3 be compared.

Die elektrische Kontaktierung erfolgt mit der für die nachfolgende Bearbeitung mit Werkzeug 3 vorgesehenen Bearbeitungsdrehzahl. Vor dem elektrischen Kontaktieren des Werkstückes 1 kann eine Warmlaufphase abgewartet werden, bis sich die Maschine 2 für die gewählte Bearbeitungsdrehzahl in einem thermisch stabilen Zustand befindet. Thermisch bedingte Ungenauigkeiten durch Antasten mit einem stehenden automatischen mechanischen Taster 7 gemäß dem Stand der Technik und nachfolgender Bearbeitung mit einem rotierenden Werkzeug 3 werden so vermieden.The electrical contact is made with the for subsequent machining with tools 3 intended processing speed. Before electrically contacting the workpiece 1 A warm-up phase can be awaited until the machine 2 is in a thermally stable state for the selected machining speed. Thermal inaccuracies caused by probing with a standing automatic mechanical button 7 according to the prior art and subsequent machining with a rotating tool 3 are avoided.

Während der Bearbeitung sind durch erneute elektrische Kontaktierung jederzeit Kontrollmessungen möglich, um durch Veränderung der Umgebungstemperatur der Maschine 2 oder andere Einflüsse bedingte Verlagerungen zwischen Werkstück 1 und Werkzeug 3 zu erfassen und mit Hilfe der Ergebnisse der erneuten elektrischen Kontaktierungen zu kompensieren. Dabei ist kein Einwechseln eines automatischen mechanischen Tasters 7 erforderlich. Das Werkzeug 3 bleibt unter Drehzahl an der Frässpindel 4. Die Maschine 2 bleibt thermisch stabil.During machining, control measurements are possible at any time by renewed electrical contacting in order to change the ambient temperature of the machine 2 or other influences caused displacements between the workpiece 1 and tool 3 to capture and compensate with the help of the results of the renewed electrical contacts. There is no replacement of an automatic mechanical button 7 required. The tool 3 remains under speed at the milling spindle 4 , The machine 2 remains thermally stable.

Durch wiederholte elektrische Kontaktierung des rotierenden Werkzeuges 3 am Werkstück 1 an definierten maßlich bekannten Geometrieelementen kann während der Bearbeitung der Verschleiß des Werkzeuges 3 ermittelt werden. Wenn beispielsweise in einer Führungsbohrung immer wieder gegenüberliegende Messpunkte mit Werkzeug 3 elektrisch kontaktiert werden, werden die ermittelten Kontaktpositionen bei auf Grund von durch Verschleiß verkleinertem Durchmesser des Werkzeuges 1 abhängig vom Verschleiß immer weiter auseinander liegen. Wenn die so ermittelten Kontaktpositionen mit den Werten der ermittelten Kontaktpositionen der ersten elektrischen Kontaktierungen mit neuem Werkzeug in der Führungsbohrung verglichen werden, kann auf den Verschleiß des Werkzeuges 3 geschlossen werden. Gleiches gilt für die Länge des Werkzeuges 3 oder auch den Radius.By repeated electrical contacting of the rotating tool 3 on the workpiece 1 At defined dimensionally known geometric elements can during machining of the wear of the tool 3 be determined. If, for example, in a guide bore repeatedly opposing measuring points with tools 3 electrically contacted, the determined contact positions are due to reduced by wear diameter of the tool 1 depending on the wear always further apart. When the thus determined contact positions are compared with the values of the determined contact positions of the first electrical contacts with new tool in the guide bore, can the wear of the tool 3 getting closed. The same applies to the length of the tool 3 or the radius.

Nach Beendigung eines Arbeitsganges kann die gerade bearbeitete Geometrie am Werkstück 1 direkt mit dem Werkzeug 3 geprüft werden. Dazu kann zuvor das Werkzeug 3 erneut an maßlich bekannten Geometrieelementen am Werkstück 1, die in dem Arbeitsgang nicht bearbeitet wurden, referenziert werden, also der Verschleiß des Werkzeuges 3 ermittelt werden. Mit Hilfe der folgenden elektrischen Kontaktierungen zwischen Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 an Messpunkten in dem gerade bearbeiteten Bereich kann beispielsweise erkannt werden, ob die hergestellte Geometrie am Werkstück 1 innerhalb der gewünschten Toleranzen liegt. Dabei kann der zuvor ermittelte Verschleiß am Werkzeug 3 rechnerisch berücksichtigt werden. So wird auch festgesellt, ob sich das Werkzeug 3, insbesondere bei längeren Werkzeuglängen, während der Bearbeitung auf Grund von Zerspankräften weggedrückt hat oder auf Grund ungünstiger Schneidengeometrie in das Werkstück 1 hineingezogen hat und es somit zu unerwünschten Abweichungen bei der Bearbeitung gekommen ist.After completion of a work cycle, the currently machined geometry on the workpiece 1 directly with the tool 3 being checked. This can be done before the tool 3 again dimensionally known geometry elements on the workpiece 1 , which were not processed in the operation, be referenced, so the wear of the tool 3 be determined. With the help of the following electrical contacts between tools 3 and the workpiece 1 For example, it can be recognized at measuring points in the area which is being processed whether the geometry produced on the workpiece 1 within the desired tolerances. In this case, the previously determined wear on the tool 3 be considered mathematically. So it is also festgesellt whether the tool 3 , especially at longer tool lengths, during machining has pushed away due to Zerspankräften or due to unfavorable cutting geometry in the workpiece 1 has drawn in and thus it has come to unwanted deviations in the processing.

Auch ist es möglich, eine elektrische Kontaktierung an fest am Maschinentisch 5 installierten extra Referenzelementen vorzunehmen, wie aus DE 10 2009 037 593 A1 bekannt. Statt diese mit einem automatischen mechanischen Taster 7 anzutasten, können elektrische Kontaktierungen an den in DE 10 2009 037 593 A1 beschriebenen Referenzelementen erfindungsgemäß mit dem rotierenden Werkzeug 3 durchgeführt werden. Solche maßlich, insbesondere auch in ihrer Position, bekannten Referenzelemente in der Maschine 2 können auch dazu verwendet werden, die Geometrie des rotierenden Werkzeuges 3 durch elektrische Kontaktierung zu vermessen. Sollte das erfindungsgemäße elektrische Kontaktieren nicht vollständig verschleißfrei erfolgen können, beispielsweise, weil die Maschine 2 nicht schnell genug reagiert und es doch zu einer mechanischen Berührung zwischen Werkzeug 3 und Referenzelement kommt, können die fest installierten Referenzelemente auch austauschbar vorgesehen werden.It is also possible to make an electrical contact firmly on the machine table 5 Install installed extra reference elements, such as DE 10 2009 037 593 A1 known. Instead of these with an automatic mechanical button 7 can contact, electrical contacts to the in DE 10 2009 037 593 A1 described reference elements according to the invention with the rotating tool 3 be performed. Such dimensional, especially in their position, known reference elements in the machine 2 You can also use the geometry of the rotating tool 3 to be measured by electrical contact. If the electrical contact according to the invention can not be completely wear-free, for example, because the machine 2 does not react fast enough and yet it leads to a mechanical contact between tools 3 and reference element comes, the fixed reference elements can also be provided interchangeable.

Zum Kalibrieren eines automatischen mechanischen Tasters 7 wird gemäß dem Stand der Technik beispielsweise eine hochpräzise, maßlich bekannte Messkugel 28 verwendet. Diese wird mit dem Taster 7 mehrfach angetastet und so die Schaltcharakteristik des Tasters 7 bestimmt. Solche bekannten Messkugeln 28 können auch als feste Referenzelemente für das erfindungsgemäße Verfahren der elektrischen Kontaktierung durch Spannungsdurchschlag mit Werkzeug 3 in der Maschine 2 genutzt werden. Eventuell anhaftende Späne werden durch die Rotation des Werkzeuges 3 bei mehrfacher elektrischer Kontaktierung an der gleichen Stelle der Messkugel 28 weggeschleudert, wie zuvor beschrieben. So können Messfehler vermieden werden. Damit ist die elektrische Kontaktierung der Messkugel 28 mit dem Werkzeug 3 sogar schmutzunempfindlich im Unterschied zum Antasten mit dem automatischen mechanischen Taster 7.For calibrating an automatic mechanical button 7 For example, according to the prior art, a high-precision, dimensionally known measuring ball 28 used. This will be done with the button 7 repeatedly touched and so the switching characteristics of the button 7 certainly. Such known measuring balls 28 can also be used as fixed reference elements for the inventive method of electrical contacting by voltage breakdown with tools 3 in the machine 2 be used. Any adhering chips are caused by the rotation of the tool 3 with multiple electrical contacting at the same point of the measuring ball 28 thrown away, as previously described. So measurement errors can be avoided. This is the electrical contact of the measuring ball 28 with the tool 3 even insensitive to dirt as opposed to touching with the automatic mechanical button 7 ,

Das erste Objekt wurde beispielhaft als ein Werkstück 1 gewählt. Das zweite Objekt wurde beispielhaft als ein Werkzeug 3 gewählt. Es wird darauf hingewiesen, dass das erste Objekt, das zweite Objekt und das dritte Objekt insbesondere aus einer beliebige Kombination aus Werkzeugen, Werkstücken, Referenzelementen und Antastelementen gewählt sein kann. Alle diese Elemente können rotierende oder stehende Elemente sein. Dabei können auch zwei Objekte gleichartige dieser Elemente sein.The first object became exemplary as a workpiece 1 selected. The second object was exemplified as a tool 3 selected. It should be noted that the first object, the second object and the third object may in particular be selected from any combination of tools, workpieces, reference elements and probing elements. All of these elements can be rotating or standing elements. In this case, two objects may be similar to these elements.

Es ergibt sich, dass es sowohl bei der Grobmessung S1 als auch bei der Feinmessung S2 vorteilhaft ist, ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Werkstücks 1 und/oder eines Werkzeugs 3 in einer Maschine 2 auszuführen, bei welchem ein Werkstück 1 an der Maschine 2 gespannt wird, bei welchem nachfolgend das Werkzeug 3 mit Hilfe der Werkzeugaufnahme 10 oder direkt in die rotierbare Spindelwelle 25 eingesetzt und die Spindelwelle 25 in Rotation versetzt wird, bei welchem zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 eine elektrische Spannung angelegt wird, bei welchem das Werkzeug 3 und das Werkstück 1 gegeneinander verfahren werden, und bei welchem bei einem elektrischen Kontakt zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 1 eine Änderung der angelegten elektrischen Spannung oder der entstehende Stromfluss ermittelt und die jeweilige Position des Werkstücks 1 und/oder des Werkzeugs 3 ermittelt und in einem Rechenprogramm zur Steuerung/Regelung der Bearbeitung des Werkstücks 1 hinterlegt wird. Dabei wird der elektrische Kontakt durch einen Spannungsdurchschlag hergestellt.It follows that it is advantageous both in the coarse measurement S1 and in the fine measurement S2, a method for determining the position of a workpiece 1 and / or a tool 3 in a machine 2 execute, in which a workpiece 1 at the machine 2 is tense, in which subsequently the tool 3 with the help of the tool holder 10 or directly into the rotatable spindle shaft 25 used and the spindle shaft 25 is set in rotation, wherein between the workpiece 1 and the tool 3 an electrical voltage is applied at which the tool 3 and the workpiece 1 be moved against each other, and in which at an electrical contact between the tool 3 and the workpiece 1 a change in the applied voltage or the resulting current flow determines and the respective position of the workpiece 1 and / or the tool 3 determined and in a computer program for controlling the processing of the workpiece 1 is deposited. The electrical contact is produced by a voltage breakdown.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Spindelwelle 25 und/oder das Werkstück 1 elektrisch isoliert gelagert werden. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Relativbewegung zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 bei Erreichen eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 gestoppt wird. Zudem ist es vorteilhaft, wenn bei Erreichen eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 und nach Ermitteln der Position des Werkstücks 1 und/oder des Werkzeugs 3 das Werkstück 1 von dem Werkzeug 3 wegbewegt wird. Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren zu Beginn einer Bearbeitung eines Werkstücks 1 durchgeführt wird. Auch ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren in Zeitintervallen während einer Bearbeitung eines Werkstücks 1 oder nach der Bearbeitung des Werkstücks 1 durchgeführt wird.It is advantageous if the spindle shaft 25 and / or the workpiece 1 be stored electrically insulated. It is also advantageous if the relative movement between the workpiece 1 and the tool 3 upon reaching an electrical contact between the workpiece 1 and the tool 3 is stopped. In addition, it is advantageous if upon reaching an electrical contact between the workpiece 1 and the tool 3 and after determining the position of the workpiece 1 and / or the tool 3 the workpiece 1 from the tool 3 is moved away. Further, it is advantageous if the method at the beginning of a machining of a workpiece 1 is carried out. It is also advantageous if the method at time intervals during machining of a workpiece 1 or after machining the workpiece 1 is carried out.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Werkstück 1 beschädigungsfrei in elektrischen Kontakt mit dem Werkzeug 3 gebracht wird. Zudem ist es vorteilhaft, wenn der mit dem Werkzeug 3 elektrisch zu kontaktierende Bereich des Werkstücks 1 vor der elektrischen Kontaktierung gereinigt wird. Auch ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren automatisch durchgeführt wird. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Spannung eine Wechselspannung ist und die Wechselspannung mittels einer kapazitiven Kopplung von einer Spannungsquelle 8 zu dem Werkzeug 3 übertragen wird. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn mit dem rotierenden Werkzeug 3 maßlich bekannte Geometrieelemente des Werkstücks 1 oder in der Maschine 2 installierte Referenzelemente elektrisch kontaktiert werden, um die Geometrie und/oder den Verschleiß des Werkzeugs 3 zu ermitteln. It is advantageous if the workpiece 1 damage-free in electrical contact with the tool 3 is brought. In addition, it is advantageous when using the tool 3 electrically contacted area of the workpiece 1 is cleaned before electrical contact. It is also advantageous if the method is carried out automatically. Further, it is advantageous if the electrical voltage is an AC voltage and the AC voltage by means of a capacitive coupling of a voltage source 8th to the tool 3 is transmitted. It is equally advantageous if with the rotating tool 3 dimensionally known geometric elements of the workpiece 1 or in the machine 2 installed reference elements are electrically contacted to the geometry and / or wear of the tool 3 to investigate.

Es ist vorteilhaft, wenn vor dem elektrischen Kontaktieren des Werkstücks 1 mit dem rotierenden Werkzeug 3 eine Warmlaufphase abgewartet wird, bis die Maschine 2 thermisch stabil ist. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Kontaktierung des Werkstücks 1 mit Werkzeug 3 nach einer Bearbeitung an den mit dem Werkzeug 3 hergestellten Oberflächen erfolgt, um eine maßliche Kontrolle der mit dem Werkzeug 3 hergestellten Oberflächen an Werkstück 1 durchzuführen. Weiter ist es vorteilhaft, wenn eine Restmaterialbearbeitung mit einem Werkzeug 3 genau in die an dem Werkstück 1 bereits hergestellten Oberflächen eingepasst wird, indem in der Umgebung der durchzuführenden Restmaterialbearbeitung bereits fertiggestellte Oberflächen des Werkstücks 1 mit dem Werkzeug 3 vor Durchführung der Restmaterialbearbeitung elektrisch kontaktiert werden.It is advantageous if, prior to the electrical contacting of the workpiece 1 with the rotating tool 3 a warm-up phase is awaited until the machine 2 is thermally stable. In addition, it is advantageous if the electrical contacting of the workpiece 1 with tools 3 after processing with the tool 3 made surfaces to a dimensional control of the tool 3 produced surfaces on workpiece 1 perform. Further, it is advantageous if a Restmaterialbearbeitung with a tool 3 exactly in the on the workpiece 1 already produced surfaces is fitted by already finished surfaces of the workpiece in the environment of the rest material processing to be performed 1 with the tool 3 be contacted electrically before performing the Restmaterialbearbeitung.

Im Rahmen der Erfindung ist es ferner vorteilhaft, wenn das Werkstück 1 mittels des Werkzeugs 3 mindestens zweimal elektrisch kontaktiert wird, wobei die detektierten Positionswerte der ermittelten Kontaktpositionen verglichen werden und bei Vorliegen einer Differenz der Positionswerte eine nochmalige elektrische Kontaktierung durchgeführt wird. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Differenz mit einem vorgegebenen Toleranzwert verglichen wird und bei Überschreiten des Toleranzwerts die elektrische Kontaktierung wiederholt wird. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Gesamtzahl der elektrischen Kontaktierungen ermittelt wird und bei Überschreiten einer maximalen Anzahl eine Fehlermeldung ausgegeben wird.In the context of the invention, it is also advantageous if the workpiece 1 by means of the tool 3 is electrically contacted at least twice, wherein the detected position values of the determined contact positions are compared and in the presence of a difference of the position values, a repeated electrical contacting is performed. It is also advantageous if the difference is compared with a predetermined tolerance value and the electrical contact is repeated when the tolerance value is exceeded. Furthermore, it is advantageous if the total number of electrical contacts is determined and an error message is output when a maximum number is exceeded.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn bei laufender Bearbeitung des Werkstücks 1 durch das Werkzeug 3 eine laufende Folge von elektrischen Kontaktierungen überprüft und überwacht wird, wobei die Anzahl der elektrischen Kontaktierungen exakt mit der Anzahl der Schneideneingriffe des Werkzeugs 3, die sich pro Umdrehung des Werkzeugs 3 auf Grund der Anzahl der Schneiden des Werkzeugs 3 ergeben muss, übereinstimmen muss und bei einer geringeren Anzahl von elektrischen Kontaktierungen darauf geschlossen wird, dass einzelne Schneiden des Werkzeuges 3 nicht in Eingriff sind, also z. B. ausgebrochen oder verschlissen sind. Auch ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Kontaktierung zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 über ein elektrisch leitendes Lager 13 oder über eine metallische Platte 11, welche zu der Spindelwelle 25 einen Spalt kleiner Breite aufweist oder über einen Schleifkontakt erfolgt.In addition, it is advantageous if during ongoing machining of the workpiece 1 through the tool 3 a running sequence of electrical contacts is checked and monitored, wherein the number of electrical contacts exactly with the number of cutting operations of the tool 3 , per revolution of the tool 3 due to the number of cutting edges of the tool 3 must match, and it is concluded with a smaller number of electrical contacts that individual cutting the tool 3 are not engaged, so z. B. broken or worn. It is also advantageous if the electrical contact between the workpiece 1 and the tool 3 via an electrically conductive bearing 13 or over a metallic plate 11 leading to the spindle shaft 25 has a gap of small width or via a sliding contact.

Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den 1 bis 22 Bezug genommen.In addition to the above written description of the invention is to the additional disclosure hereby explicitly to the drawings of the invention in the 1 to 22 Referenced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Werkstückworkpiece
22
Maschinemachine
33
WerkzeugTool
44
Frässpindelmilling spindle
55
Maschinentischmachine table
66
Detektionseinheitdetection unit
77
Tasterbutton
88th
Spannungsquellevoltage source
99
Drehachseaxis of rotation
1010
Werkzeugaufnahmetool holder
1111
metallische Plattemetallic plate
1212
Restmaterialresidual material
1313
HilfskugellagerAuxiliary bearings
1414
Innenringinner ring
1515
Außenringouter ring
1616
Isolierelementinsulating
1717
Stahlkugelsteel ball
1818
Spannungsdetektorvoltage detector
1919
Spanchip
2020
Steuerungcontrol
2121
Zeilerow
2222
Signalkabelsignal cable
2323
keramisches Lagerceramic bearing
2424
keramisches Lagerceramic bearing
2525
Spindelwellespindle shaft
2626
Antastelementprobe contact
2727
Verfahrrichtungtraversing
2828
Messkugelmeasuring ball
2929
Messzylindermeasuring cylinders
3030
Wendeplatteinsert
3131
Achse des MesszylindersAxis of the measuring cylinder
K1K1
erstes elektrisches Kontaktmittelfirst electrical contact means
K2K2
zweites elektrisches Kontaktmittelsecond electrical contact means
W1W1
erster Widerstandfirst resistance
W2W2
zweiter Widerstandsecond resistance
P1P1
erste Präzisierte Positionfirst precise position
P2P2
zweite Präzisierte Positionsecond precise position
P3P3
dritte Präzisierte Positionthird precise position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009037593 A1 [0154, 0154] DE 102009037593 A1 [0154, 0154]

Claims (17)

Verfahren zur automatischen relativen Positionsbestimmung eines an einer ersten Baugruppe (5) einer Maschine (2) angeordneten ersten Objektes (1) und eines an einer zweiten Baugruppe (4) der Maschine (2) angeordneten zweiten Objektes (3), wobei die erste und die zweite Baugruppe (4, 5) relativ zueinander bewegt werden, umfassend: eine Grobmessung (S1), in der eine Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt (3) mit einer ersten Messgenauigkeit erfasst wird, eine Feinmessung (S2), welche nach der Grobmessung (S1) ausgeführt wird, in der eine präzisierte Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt (3) berührungslos mit einer zweiten Messgenauigkeit erfasst wird, welche höher ist, als die erste Messgenauigkeit, wobei: • zwischen dem ersten Objekt (1) und dem zweiten Objekt (3) eine elektrische Spannung angelegt wird, • das erste Objekt (1) und das zweite Objekt (3) durch eine relative Bewegung der Baugruppen (4, 5) gegeneinander bewegt werden, • die präzisierte Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt (3) erfasst wird, wenn ein Spannungsdurchschlag zwischen dem zweiten Objekt (3) und dem ersten Objekt (1) erfolgt, und • die relative Bewegung der Baugruppen (4, 5) in Reaktion auf den Spannungsdurchschlag gestoppt wird, und eine Auswertung, bei der die präzisierte Position in einem Rechenprogramm der Maschine (2) zur Steuerung/Regelung der Bearbeitung oder der Vermessung des ersten Objektes (1) und/oder des zweiten Objektes (3) mittels der Maschine (2) hinterlegt wird.Method for automatic relative position determination of a first assembly ( 5 ) of a machine ( 2 ) arranged first object ( 1 ) and one at a second assembly ( 4 ) the machine ( 2 ) arranged second object ( 3 ), the first and second assemblies ( 4 . 5 ) are moved relative to each other, comprising: a coarse measurement (S1) in which a position of the first object ( 1 ) opposite the second object ( 3 ) is detected with a first measurement accuracy, a fine measurement (S2), which is carried out after the coarse measurement (S1), in which a precise position of the first object ( 1 ) opposite the second object ( 3 ) is detected without contact with a second measurement accuracy, which is higher than the first measurement accuracy, wherein: between the first object ( 1 ) and the second object ( 3 ) an electrical voltage is applied, • the first object ( 1 ) and the second object ( 3 ) by a relative movement of the assemblies ( 4 . 5 ) are moved against each other, • the precise position of the first object ( 1 ) opposite the second object ( 3 ) is detected when a voltage breakdown between the second object ( 3 ) and the first object ( 1 ), and • the relative movement of the assemblies ( 4 . 5 ) is stopped in response to the voltage breakdown, and an evaluation in which the precise position in a computer program of the machine ( 2 ) for controlling the processing or the measurement of the first object ( 1 ) and / or the second object ( 3 ) by means of the machine ( 2 ) is deposited. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt (1) ein Werkstück oder ein Referenzelement ist.Method according to claim 1, characterized in that the first object ( 1 ) is a workpiece or a reference element. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Objekt (3) ein Werkzeug oder ein Antastelement ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second object ( 3 ) is a tool or a probing element. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt (1) und/oder das zweite Objekt (3) elektrisch isoliert gelagert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first object ( 1 ) and / or the second object ( 3 ) are stored electrically insulated. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Grobmessung (S1) die Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt (3) durch ein gegenseitiges mechanisches Antasten erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the coarse measurement (S1) the position of the first object (S1) 1 ) opposite the second object ( 3 ) is detected by a mutual mechanical probing. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Grobmessung (S1) die Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt durch ein mechanisches Antasten des ersten Objektes (1) durch ein an der zweiten Baugruppe (4) angeordnetes drittes Objektes erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the coarse measurement (S1) the position of the first object (S1) 1 ) relative to the second object by a mechanical probing of the first object ( 1 ) by a on the second module ( 4 ) arranged third object is detected. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Grobmessung (S1): – zwischen dem ersten Objekt (1) und dem zweiten Objekt (3) eine elektrische Spannung angelegt wird, wobei die elektrische Spannung höher ist, als die bei der Feinmessung (S2) angelegte elektrische Spannung, – das ersten Objekt (1) und das zweite Objekt (3) durch eine relative Bewegung der Baugruppen (4, 5) gegeneinander bewegt werden, und – die Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt (3) erfasst wird, wenn ein Spannungsdurchschlag zwischen dem ersten Objekt (1) und dem zweiten Objekt (3) erfolgt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the coarse measurement (S1): - between the first object ( 1 ) and the second object ( 3 ) an electrical voltage is applied, the electrical voltage being higher than the voltage applied during the fine measurement (S2), the first object ( 1 ) and the second object ( 3 ) by a relative movement of the assemblies ( 4 . 5 ) are moved against each other, and - the position of the first object ( 1 ) opposite the second object ( 3 ) is detected when a voltage breakdown between the first object ( 1 ) and the second object ( 3 ) he follows. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ersten Objekt (1) und/oder das zweite Objekt (3) bei der Grobmessung (S1) mit einer höheren Geschwindigkeit gegeneinander verfahren werden, als bei der Feinmessung (S2).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first object ( 1 ) and / or the second object ( 3 ) are moved at a higher speed with the coarse measurement (S1) than with the fine measurement (S2). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Strom, welcher bei einem Spannungsdurchschlag durch das zweite Objekt (3) fließt, begrenzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a maximum current, which at a voltage breakdown by the second object ( 3 ) flows, is limited. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Grobmessung (S1) und der Feinmessung (S2) ein Abstand zwischen dem zweiten Objekt (3) und dem ersten Objekt (1) durch eine relative Bewegung der Baugruppen (4, 5) vergrößert wird, insbesondere so weit vergrößert wird, dass zu Beginn der Feinmessung (S2) kein unmittelbarer Spannungsdurchschlag zwischen dem ersten Objekt (1) und dem zweiten Objekt (3) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that between the coarse measurement (S1) and the fine measurement (S2) a distance between the second object (S1) 3 ) and the first object ( 1 ) by a relative movement of the assemblies ( 4 . 5 ) is increased, in particular so far increased that at the beginning of the fine measurement (S2) no direct voltage breakdown between the first object ( 1 ) and the second object ( 3 ) he follows. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinmessung (S2) wiederholt ausgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fine measurement (S2) is carried out repeatedly. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinmessung (S2) so lange wiederholt wird, bis die in zwei aufeinanderfolgenden Wiederholungen der Feinmessung (S2) erfassten präzisierten Positionen weniger voneinander abweichen, als durch einen Toleranzbereich vorgegeben ist.A method according to claim 11, characterized in that the fine measurement (S2) is repeated until the precise positions detected in two successive repetitions of the fine measurement (S2) deviate less from one another than predetermined by a tolerance range. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Grobmessung (S1) eine Bewegung des zweiten Objektes (3) und/oder des ersten Objektes (1) in Reaktion auf das Erfassen der Position des ersten Objektes (1) gegenüber dem zweiten Objekt (3) oder ein Erkennen des Spannungsdurchschlags gestoppt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the coarse measurement (S1) a movement of the second object (S1) 3 ) and / or the first object ( 1 ) in Reaction to the detection of the position of the first object ( 1 ) opposite the second object ( 3 ) or a detection of the voltage breakdown is stopped. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Grobmessung (S1) und/oder der Feinmessung (S2) das erste Objekt (1) ein Referenzelement, insbesondere eine Messkugel (28) oder ein Messzylinder (29), ist, welches in einer festen Position gegenüber der Maschine (2) angeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the coarse measurement (S1) and / or the fine measurement (S2) the first object ( 1 ) a reference element, in particular a measuring ball ( 28 ) or a measuring cylinder ( 29 ), which is in a fixed position opposite the machine ( 2 ) is arranged. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Genauigkeit und/oder die erreichten Maße einer in der Maschine (2) durchgeführten Bearbeitung durch eine Grobmessung (S1) und/oder eine Feinmessung (S2) geprüft wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the accuracy and / or the dimensions achieved in the machine ( 2 ) performed by a coarse measurement (S1) and / or a fine measurement (S2) is checked. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ergebnisse einer oder mehrerer Grobmessungen (S1) und/oder Feinmessungen (S2) dazu verwendet werden, um eine mit einem nachfolgenden Werkzeug (3) durchzuführende Bearbeitung an einer mit einem vorherigen Werkzeug (3) hergestellten Oberfläche des ersten Objektes (1) auszurichten.Method according to one of the preceding claims, in which the results of one or more coarse measurements (S1) and / or fine measurements (S2) are used to determine a result with a subsequent tool (S1). 3 ) to be performed on a with a previous tool ( 3 ) produced surface of the first object ( 1 ). Maschine, die dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 auszuführen.Machine adapted to carry out the method according to one of claims 1 to 17.
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