DE102016200466A1 - Verfahren zur relativen Positionsbestimmung eines Werkstücks und eines Werkzeugs in einer Maschine mittels UV-Licht - Google Patents

Verfahren zur relativen Positionsbestimmung eines Werkstücks und eines Werkzeugs in einer Maschine mittels UV-Licht Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen relativen Positionsbestimmung eines ersten Objekts 4 und eines zweiten Objekts 12, wobei das erste Objekt 4 an einer ersten Baugruppe 3 einer Maschine 1 und das zweite Objekt 12 an einer zweiten Baugruppe 7 der Maschine 1 befestigt ist, wobei eine der Baugruppen 3, 7 relativ zu der anderen Baugruppe 3, 7 bewegt wird, wobei zwischen dem ersten Objekt 4 und dem zweiten Objekt 12 eine elektrische Spannung angelegt wird, und wobei bei einem Gasdurchschlag zwischen den Objekten 4, 12 die relative Bewegung gestoppt und die Positionen der Objekte 4, 12 ermittelt und gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Bereich zwischen den Objekten 4, 12 mit UV-Licht 24 beleuchtet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Werkstücks und eines Werkzeugs in einer Maschine, insbesondere einer Mehrachswerkzeugmaschine.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zur automatischen relativen Positionsbestimmung eines ersten Objekts und eines zweiten Objekts vorgesehen, wobei das erste Objekt an einer ersten Baugruppe einer Maschine und das zweite Objekt an einer zweiten Baugruppe der Maschine befestigt ist. Zumindest eine der Baugruppen wird bei dem Verfahren relativ zu der anderen Baugruppe bewegt, wobei zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt eine elektrische Spannung angelegt wird und wobei bei einem Gasdurchschlag zwischen den Objekten die relative Bewegung gestoppt und die Position der Objekte ermittelt und gespeichert wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zumindest der Bereich zwischen den Objekten mit UV-Licht beleuchtet wird.
  • Der Erfindung liegt somit zugrunde ein Verfahren zugrunde, bei dem die Position eines an einer ersten Baugruppe gelagerten ersten Objektes relativ zu einem an einer zweiten Baugruppe gelagerten zweiten Objekt ermittelt wird. Dazu wird zwischen den beiden Objekten eine elektrische Spannung angelegt. Die beiden Baugruppen werden relativ so zueinander verfahren, dass sich die beiden Objekte auf einander zubewegen. Im Moment eines elektrischen Kontaktes zwischen den beiden Objekten wird dieser mit einer geeigneten Schaltung detektiert, die Baugruppen angehalten und so die relative Position der beiden Objekte zueinander erfasst.
  • Für das Verfahren ist beispielsweise vorgesehen, dass ein Objekt ein Werkstück und das andere Objekt ein rotierendes Werkzeug, wie es für die Zerspanung eingesetzt wird, sein kann. Die elektrische Kontaktierung zwischen den beiden Objekten soll möglichst beschädigungsfrei verlaufen. Dazu wird der physikalische Effekt eines Spannungsdurchschlags genutzt. Bei kleinen angelegten Spannungen von z. B. einigen 10 V ist ein Gasdurchschlag nicht möglich. Es kommt erst kurz vor einer mechanischen Berührung zu einem Vakuumdurchschlag (auch unter normalem Luftdruck). Um die Maschine bei Auftreten des Spannungsdurchschlags noch vor einer mechanischen Berührung zwischen Werkstück und Werkzeug anhalten zu können, sind nur sehr kleine Relativgeschwindigkeiten bei der Annäherung von dem ersten Objekt an das zweite Objekt, bzw. dem Werkstück an das Werkzeug möglich.
  • Um den Ablauf der relativen Positionsbestimmung zu beschleunigen wird ein zweistufiges Verfahren vorgeschlagen. Es wird dabei zwischen einer Grob- und einer Feinmessung unterschieden. Bei der Grobmessung wird unter anderem zwischen den beiden Objekten eine deutlich höhere Spannung angelegt. Damit soll erreicht werden, dass der Spannungsdurschlag schon bei größeren Abständen zwischen den Objekten auftritt, so dass der Restweg zum Anhalten der Baugruppen, ehe es zu einer mechanischen Berührung zwischen dem ersten und zweiten Objekt kommt, größer ist. Durch den längeren Restweg zum Anhalten der Baugruppen sind dann grundsätzlich höhere Relativgeschwindigkeiten möglich, was das Verfahren schneller macht. Wenn die angelegte Spannung zwischen den Objekten über 350 V liegt, ist auch ein Gasdurchschlag statt eines Vakuumdurschlags möglich. Der Gasdurschlag oder Spannungsgasdurchschlag hat den Vorteil, dass er bereits bei geringeren Feldstärken als ein Vakuumdurchschlag auftritt. In der Folge vergrößert sich der Abstand der beiden Objekte, bei dem ein Spannungsdurchschlag auftritt, wenn eine Spannung von über 350 V angelegt wird, die einen Gasdurchschlag ermöglicht. Dabei spielt es keine Rolle, ob eine Gleich- oder Wechselspannung verwendet wird. Mit einem Gasdurchschlag lassen sich somit erheblich größere Abstände zwischen den beiden Objekten im Moment der elektrischen Kontaktierung durch Spannungsdurchschlag realisieren. In der Folge sind höhere Relativgeschwindigkeiten der beiden Objekte zueinander möglich, ohne dass es zu einer mechanischen Berührung zwischen beiden Objekten kommt.
  • Der im Moment des detektierten Spannungsdurchschlags zwischen dem ersten und zweiten Objekt vorhandene Abstand ist ausreichend groß, um die Baugruppen noch anzuhalten.
  • Versuche in der Praxis zeigen, dass bei elektrischen Spannungen unter 2000 V ein Gasdurschlag nur eingeschränkt erfolgt. Bei normalem Luftdruck ergäbe sich theoretisch für einen Gasdurchschlag bei 1000 V elektrischer Spannung zwischen den Objekten ein Abstand der beiden Objekte von ca. 0,1 mm, bei 2000 V ein Abstand von ungefähr 0,3 mm, bei dem ein Gasdurchschlag auftreten sollte. Auch wenn die Objekte mit relativ kleiner Relativgeschwindigkeit auf einander zubewegt werden, zeigt sich jedoch in der Praxis, dass der Spannungsdurchschlag in diesem Spannungsbereich meist erst bei erheblich kleineren Abständen auftritt. Außerdem kommt es zu einer relativ starken Schwankung der Abstände, bei denen der Spannungsdurchschlag (Gasdurchschlag) auftritt.
  • Erfindungsgemäß wird das Verfahren der elektrischen Kontaktierung zwischen zwei Objekten mittels Gasdurschlag dadurch optimiert, dass ultraviolettes Licht in den Abstand zwischen erstem und zweitem Objekt direkt oder indirekt eingestrahlt wird. Wenn die beiden Objekte mittels der Baugruppen, wie zuvor beschrieben, auf einander zubewegt werden und eine ultraviolette Lichtquelle diese beleuchtet, tritt ein Gasdurchschlag erheblich früher auf. Die Schwankungen des Abstandes, bei denen ein Gasdurchschlag auftritt, verringern sich erheblich. Die Reproduzierbarkeit verbessert sich deutlich. Somit verbessert sich die Genauigkeit des Verfahrens bei Spannungen über 350 V, ab denen ein Gasdurchschlag in der Luft unter normalem Luftdruck auftritt, ganz erheblich. In einigen Fällen kann auf eine nachfolgende Feinmessung für die relative Positionsbestimmung zwischen erstem und zweitem Objekt verzichtet werden.
  • Weil sich durch das ultraviolette Licht der Abstand, bei dem ein Gasdurchschlag auftritt, vergrößert, vergrößert sich auch der im Moment des Gasdurchschlags noch vorhandene Restweg zwischen den Objekten, der zum Anhalten der Baugruppen genutzt werden kann, ehe es zu einer mechanischen Berührung zwischen den Objekten kommt. In der Folge können höhere Relativgeschwindigkeiten für die relative Positionsbestimmung zwischen den Objekten genutzt werden, ohne dass eine mechanische Berührung auftritt. Das Verfahren wird dadurch auch deutlich schneller.
  • Die ultraviolette Lichtquelle kann so im Arbeitsbereich einer Maschine angebracht werden, dass diese für beliebige Geometrien eines ersten und zweiten Objektes beide Objekte immer ausreichend ausleuchtet. Bei Bedarf können auch mehrere ultraviolette Lichtquellen angebracht werden.
  • Um den Maschinenbediener vor gesundheitlich belastender ultravioletter Bestrahlung zu schützen, kann es sachdienlich sein, die ultraviolette Lichtquelle nur dann einzuschalten, wenn eine erfindungsgemäße relative Positionsbestimmung zwischen erstem und zweiten Objekt durchgeführt werden soll.
  • Ergänzend können die Scheiben der Maschine so beschichtet oder ausgeführt werden, dass eine ultraviolette Strahlung von dieser zurückgehalten wird und nicht aus dem Arbeitsraum der Maschine austreten kann.
  • Die ultraviolette Lichtquelle führt sowohl bei Verwendung einer elektrischen Gleichspannung als auch bei einer elektrischen Wechselspannung zu den erfindungsgemäßen Resultaten.
  • Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die ultraviolette Lichtquelle oder die ultravioletten Lichtquellen in der Nähe eines der Objekte angebracht ist bzw. sind. Bei einer Fräsmaschine kann eine ultraviolette Bestrahlung beispielsweise durch unter den Z-Schieber (vertikale Bewegungsrichtung) neben der Spindel befestigte Leuchtdioden oder Lampen realisiert werden, die ultraviolettes Licht in den Bereich eines Werkzeuges abstrahlen.
  • Als ultraviolettes Licht werden im Rahmen der Erfindung Wellenlängen von 100 nm bis 380 nm gemäß DIN 5031 verstanden.
  • Die erfindungsgemäß zur Positionsbestimmung eingesetzte elektrische Spannung beträgt bevorzugterweise zwischen 400 Volt und 1000 Volt.
  • Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführte Positionsbestimmung kann in unterschiedlicher Weise modifiziert werden. Es ist dabei möglich, zunächst eine Grobmessung mit einer höheren Relativgeschwindigkeit und einer höheren Spannung durchzuführen. Nachdem die Relativpositionen auf diese Weise grob bestimmt wurden, kann eine anschließende Feinmessung dazu dienen, eine noch exaktere Positionsbestimmung durchzuführen. Hierbei ist es möglich, eine geringere Spannung zu verwenden sowie die Relativbewegung mit einer geringeren Geschwindigkeit auszuführen. Die Entscheidung, ob eine nochmalige Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder eine zusätzliche Feinmessung erfolgen soll, kann automatisch getroffen werden, insbesondere wenn sich der bei der Messung ergebende Ist-Abstand von einem vorgegebenen Soll-Abstand unterscheidet, beispielsweise größer ist, als der Soll-Abstand.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugterweise bei einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Mehrachs-Fräsmaschine verwendet. Die Durchführung des Verfahrens kann vollautomatisch erfolgen, sei es zu Beginn einer Bearbeitung mit einem zuvor eingesetzten Werkzeug oder automatisch während der Bearbeitung, um Fehler festzustellen und zu kompensieren, die sich beispielsweise aus Verschleiß des Werkzeugs oder aus thermischen Gründen ergeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit sowohl bei rotierenden Werkzeugen einsetzbar, als ganz allgemein bei der Abstandsbestimmung oder Positionsbestimmung zweier Objekte, beispielsweise eines Werkstücks und eines Messtasters bzw. Messobjektes in einer Werkzeugmaschine oder einer Messmaschine.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist,
  • 2 eine vereinfachte Darstellung, analog 1, in Modifikation der UV-Beleuchtung, und
  • 3 eine grafische Darstellung von Messwerten zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die 1 zweigt eine vereinfachte Darstellung einer Mehrachsenwerkzeugmaschine, welche allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Die Maschine umfasst ein Gestell 2, an welchem ein Tisch 3 gelagert ist, welcher in einer ersten Bewegungsrichtung X verfahrbar ist. Auf dem Tisch 3 ist ein Werkstück 4 befestigt, beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Spannvorrichtung. An dem Gestell 2 ist ein Portal 5 befestigt, an welchem mittels horizontaler Schienen 6 ein Z-Schieber 7 gelagert ist. Der Z-Schieber 7 ist somit mittels der Schienen 6 in einer Bewegungsrichtung Y relativ zu dem Portal 5 und damit zu dem Gestell 2 der Maschine 1 verfahrbar. Weiterhin sind Schienen 8 vorgesehen, um den Z-Schieber 7 in vertikaler Richtung (Z-Richtung) verfahren zu können. Dieser Aufbau ist aus dem Stand der Technik bekannt und bedarf deshalb an dieser Stelle keiner weiteren detaillierten Beschreibung.
  • In dem Z-Schieber 7 ist eine Spindel 9 gelagert. In der Spindel 9 befindet sich eine nicht dargestellte Spindelwelle, die um eine Drehachse 10 drehbar gelagert ist. Die Lagerung der Spindelwelle erfolgt mittels nicht dargestellter elektrisch isolierender Lager, beispielsweise mittels Keramiklagern. An der Spindelwelle ist in bekannter Weise eine Werkzeugaufnahme 11 befestigt, in welche ein Werkzeug 12 eingesetzt ist.
  • Im Rahmen der Beschreibung der Erfindung bildet das Werkstück 4 ein erstes Objekt, während das Werkzeug 12 ein zweites Objekt darstellt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, die relativen Positionen zwischen dem ersten Objekt (Werkstück 4) und dem zweiten Objekt (Werkzeug 12) zu bestimmen, um auf diese Weise eine präzise Bearbeitung des Werkstücks 4 durch das Werkzeug 12 zu ermöglichen.
  • Die jeweiligen Positionen der oben beschriebenen Baugruppen der Maschine 1, welche in den Richtungen X, Y und Z bewegbar sind, werden mittels nicht dargestellter geeigneter Detektionsmittel, beispielsweise Glasmaßstäben oder ähnlichem bestimmt. Eine Steuerung 17 steuert, wie in 1 schematisch dargestellt, mit Hilfe von Achsumrichtern 25 die einzelnen Achsen X, Y und Z der Maschine 1. Die Steuerung 17 und die Achsumrichter 25 sind über Leitungen 13, 14, 15, 16 mit der Maschine 1 verbunden, welche sowohl Motorleitungen zu den nicht dargestellten Motoren als auch Geberleitungen zu den nicht dargestellten Glasmaßstäben sind. Diese Steuerung oder Regelung ist aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, sodass auf eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden kann. Weiterhin ist eine Spannungsquelle 18 vorgesehen, welche als Gleichspannungsquelle oder Wechselspannungsquelle ausgebildet sein kann und einen Spannungsdetektor 19 sowie einen Widerstand 20 umfasst, so wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Minuspol der Spannungsquelle 18 über eine elektrische Leitung 21 mit dem Werkstück 4 verbunden, während der positive Pol über eine elektrische Leitung 22 mit der Werkzeugaufnahme 11 oder der nicht dargestellten Spindelwelle verbunden ist. Diese elektrische Verbindung erfolgt beispielsweise über Schleifkontakte oder ähnliches.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin eine UV-Lichtquelle 23 vorgesehen, welche UV-Licht 24 ausstrahlt, welches den Bereich zwischen dem Werkzeug 12 (zweites Objekt) und dem Werkstück 4 (erstes Objekt) beleuchtet. Die UV-Lichtquelle 23 kann beispielsweise nur während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingeschaltet werden.
  • Die Durchführung des Verfahrens mittels der in 1 dargestellten Maschine 1 erfolgt so, dass zunächst das erste Objekt (Werkstück 4) auf dem Tisch 3 fixiert wird. Zugleich erfolgt ein Einsetzen des Werkzeugs 12 (zweites Objekt) in die Werkzeugaufnahme 11 und der Werkzeugaufnahme 11 in die Spindelwelle der Spindel 9. Nach Einschalten der Spannungsquelle 18 (in 1 sind diesbezügliche Schalter nicht dargestellt) werden das erste Objekt (Werkstück 4) und das zweite Objekt (Werkzeug 12) in den Bewegungsrichtungen X, Y und/oder Z mit einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit zueinander bewegt. Es versteht sich, dass nicht beide Objekte gleichzeitig bewegt werden müssen. Vielmehr kann es auch ausreichend sein, nur eines der Objekte zu bewegen, während das andere Objekt während der Durchführung des Verfahrens stillsteht. Es erfolgt somit eine Annäherung der beiden Objekte an einer geeigneten Position. Dies kann beispielsweise eine Referenzposition, d. h. eine am ersten Objekt (Werkstück 4) genau definierte Fläche sein. Auf diese Weise kann festgestellt werden, wo das erste Objekt relativ zu der Maschine 1 und relativ zum zweiten Objekt (Werkzeug 12) auf dem Maschinentisch befestigt wurde. Es ist jedoch auch möglich, das zweite Objekt zu bewegen. Auch kann so die Dimensionierung und/oder Position des zweiten Objekts, beispielsweise relativ zur Spindel 9 ermittelt werden.
  • Die UV-Lichtquelle 23 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, welches nur eine schematische Darstellung bildet, so angeordnet, dass sie den gesamten Arbeitsbereich der Maschine 1 mit UV-Licht 24 beleuchten kann. In der in 2 gezeigten alternativen Ausgestaltung ist die UV-Lichtquelle 23 direkt der Spindel 9 und damit dem Werkzeug 12 zugeordnet und beleuchtet nur den direkten Bereich des Werkzeugs 12, wenn das Werkzeug 12 dem Werkstück 4 angenähert wird. Die 2 ist eine vereinfachte Darstellung des Aufbaus der 1, sodass auf die Darstellung und Beschreibung der weiteren Baugruppen und Komponenten verzichtet werden kann.
  • Die 3 zeigt eine grafische Darstellung, aus welcher sich der Effekt der erfindungsgemäßen Verwendung von UV-Licht ergibt. Dabei sind auf der Ordinate die Abstände, bei denen ein Spannungsdurchschlag (elektrischer Kontakt) bei Annäherung der beiden Objekte zueinander auftritt, in Millimeter dargestellt, während die Abszisse einzelne Messpunkte wiedergibt. Die Messpunkte auf der Abszisse sind dabei in vier Gruppen unterteilt. Die erste Gruppe I zeigt die Verwendung einer Spannung von 1000 Volt zwischen den Objekten ohne UV-Licht, die zweite Gruppe II zeigt die Verwendung einer Spannung von 1000 Volt mit UV-Licht, in der dritten Gruppe III ist die Verwendung einer Spannung von 22 Volt ohne UV-Licht dargestellt, während die vierte Gruppe IV eine Spannung von 22 Volt mit UV-Licht zeigt. Es ergibt sich, dass bei den Messpunkten der ersten Gruppe I eine starke Streuung der jeweiligen Abstände, bei denen ein Gasdurchschlag auftritt, vorkommt. Diese starke Streuung ist für eine sichere Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht brauchbar, da zum einen die exakte Relativposition zwischen den beiden Objekten nicht zuverlässig messbar ist und da zum anderen der Abstand beim Spannungsdurchschlag eventuell zu gering ist, um ein beschädigungsfreies Abbremsen der Relativbewegung der Baugruppen sicherzustellen. Demgegenüber ergibt sich gemäß der Messpunkte der Gruppe II bei der Verwendung von UV-Licht zum einen ein wesentlich größerer Abstand, bei welchem der Gasdurchschlag auftritt. Zum anderen ist die Streuung wesentlich geringer, sodass das erfindungsgemäße Verfahren mit großer Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit durchgeführt werden kann.
  • Die dritte und die vierte Gruppe (III und IV) zeigen, dass bei einer sehr geringen Spannung kein wesentlicher Unterschied zwischen den Messungen mit Verwendung von UV-Licht und den Messungen ohne UV-Licht auftritt. In beiden Fällen erfolgt der Spannungsdurchschlag in einem sehr geringen Abstand der beiden Objekte zueinander, sodass eine Messung der Relativpositionen zwischen den beiden Objekten beschädigungsfrei nur mit einer äußerst geringen relativen Bewegungsgeschwindigkeit erfolgen kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Maschine
    2
    Gestell
    3
    Tisch (zweite Baugruppe)
    4
    Werkstück/erstes Objekt
    5
    Portal
    6
    Schiene
    7
    Z-Schieber (erste Baugruppe)
    8
    Schiene
    9
    Spindel
    10
    Drehachse
    11
    Werkzeugaufnahme
    12
    Werkzeug/zweites Objekt
    13
    Leitung
    14
    Leitung
    15
    Leitung
    16
    Leitung
    17
    Steuerung
    18
    Spannungsquelle
    19
    Spannungsdetektor
    20
    Widerstand
    21
    Leitung
    22
    Leitung
    23
    UV-Lichtquelle
    24
    UV-Licht
    25
    Achsumrichter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 5031 [0021]

Claims (10)

  1. Verfahren zur automatischen relativen Positionsbestimmung eines ersten Objekts (4) und eines zweiten Objekts (12), wobei das erste Objekt (4) an einer ersten Baugruppe (3) einer Maschine (1) und das zweite Objekt (12) an einer zweiten Baugruppe (7) der Maschine (1) befestigt ist, wobei eine der Baugruppen (3, 7) relativ zu der anderen Baugruppe (3, 7) bewegt wird, wobei zwischen dem ersten Objekt (4) und dem zweiten Objekt (12) eine elektrische Spannung angelegt wird, und wobei bei einem Gasdurchschlag zwischen den Objekten (4, 12) die relative Bewegung gestoppt und die Positionen der Objekte (4, 12) ermittelt und gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Bereich zwischen den Objekten (4, 12) mit UV-Licht (24) beleuchtet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das UV-Licht (24) nur während der Durchführung des Verfahrens eingeschaltet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Spannung zwischen 300 Volt und 1000 Volt zwischen dem ersten Objekt (4) und dem zweiten Objekt (12) angelegt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Spannung eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung angelegt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das UV-Licht (24) durch zumindest eine UV-Lichtquelle (23) ausgesendet wird, welche zumindest eines der Objekte (4, 12) direkt beleuchtet.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als UV-Lichtquelle (23) Leuchtdioden verwendet werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die relativen Positionen beim Gasdurchschlag ermittelte Ist-Abstand zwischen dem ersten Objekt (4) und dem zweiten Objekt (12) mit einem vorgegebenen Soll-Abstand verglichen wird und dass bei Ist-Abstand > Soll-Abstand die Positionsbestimmung wiederholt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholung mit geänderter Spannung und/oder mit geänderter Bewegungsgeschwindigkeit zumindest eines der Objekte (4, 12) durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Maschine (1) eine Werkzeugmaschine verwendet wird.
  10. Werkzeugmaschine mit einer UV-Beleuchtung (23, 24) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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