DE102019127052A1

DE102019127052A1 - Verfahren zum Bestimmen von zumindest einer Übergabeposition in einer Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102019127052A1
Application number: DE102019127052.9A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Kormann
Original assignee: Grob Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Grob Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2021-04-08
Also published as: CN112621324B; CN112621324A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von zumindest einer Übergabeposition in einer Werkzeugmaschine, welche ein die zumindest eine Übergabeposition bestimmendes Messsystem, eine Werkzeugprobe (10) und eine Greifeinrichtung (20) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Werkzeugprobe (10) zu greifen, wobei die Werkzeugprobe (10) zumindest eine Referenzfläche (14), aufweist, wobei das Messsystem eine Erfassungseinrichtung aufweist, welche mehrere an der Werkzeugprobe (10) angeordnete Erfassungselemente (18) umfasst, wobei die Erfassungselemente (18) derart an der Werkzeugprobe (10) angeordnet sind, dass Erfassungspunkte der Erfassungselemente (18) zumindest eine Teilfläche (14a) der zumindest einen Referenzfläche (14) abbilden. Bei dem Verfahren werden zunächst die Erfassungselemente (18) angefahren. Anschließend werden die Positionen der den angefahrenen Erfassungselementen (18) zugeordneten Erfassungspunkte mittels des Messsystems erfasst und die den Erfassungspunkten zugeordneten erfassten Positionen als die zumindest eine Übergabeposition der Greifeinrichtung (20) festgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von zumindest einer Übergabeposition in einer Werkzeugmaschine und eine Werkzeugmaschine.
Eine Übergabeposition eines Greifers einer Werkzeugmaschine, welcher auch als Angreifer oder Greifeinrichtung bezeichnet werden kann, bei einem Werkzeugwechsel ist möglichst genau einzustellen, damit das Werkzeug sicher von einer Spindel in den Greifer oder von dem Greifer in ein Magazin übergeben werden kann. Bei dem „Magazin“, welches auch als Werkzeugmagazin bezeichnet werden kann, handelt es sich insbesondere um ein Lager oder einen Aufbewahrungsort für Werkzeuge. Mit „Spindel“ ist insbesondere eine Motorspindel, welche auch als Haupt- oder Arbeitsspindel bezeichnet werden kann, gemeint, welche einen motorbetriebenen Teil einer Werkzeugmaschine bezeichnet, welcher das sich drehende Werkzeug, wie zum Beispiel einen Bohrer oder einen Fräser oder einen Gewindeschneider oder einen Schleifkörper umfasst, oder auch das sich drehende Werkstück hält.
Fehlstellungen am Greifer und/oder in der Werkzeugmaschine verursachen ein Klemmen oder Fallenlassen des Werkzeugs.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind verschiedene Ausführungsformen zum Einrichten einer Übergabeposition in einem Werkzeugwechsler einer Bearbeitungsmaschine bekannt.
So beschreibt beispielsweise die CN105372091A ein Verfahren zum automatisierten Ermitteln der Übergabeposition zu einer Spindel sowie zu einem Magazin beispielsweise mittels eines Messtasters.
In der KR20130009433A wird eine Position eines Übergabepunktes eines Werkzeugwechslers überwacht und ein Korrekturwert, der aus einer Differenz aus einer Ist- und einer Soll-Position gebildet wird, durch die Maschinensteuerung berücksichtigt.
In der DE 102010054393 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Ist-Position der Hauptspindel und ein Vergleichen mit einer Soll-Position, um einen Korrekturwert für die Spindelposition zu berechnen, beschrieben, der von der Maschinensteuerung berücksichtigt wird.
Aus der DE 102005039075 und der JP 11028634A2 geht ein Verfahren zur automatisierten Ermittlung der Speicherplatzposition in einem Werkzeugmagazin mittels taktiler Messvorrichtungen hervor. Weicht eine Speicherplatzposition von ihrer Soll-Position ab, wird dies durch die taktile Messvorrichtung ermittelt und es werden Korrektursignale errechnet und in einer Korrekturtabelle gespeichert.
Aus der WO 10037552 A1 geht ein Verfahren zur automatisierten Kalibrierung und Ausrichtung einer Handhabungsvorrichtung, insbesondere eines Roboters, hervor.
Die DE 4302530 A1 beschreibt eine Überwachungsvorrichtung für den Spannzustand eines Werkzeughalters, bei der ein Sensor, zum Beispiel ein Tastsensor, vor und nach jedem Wechselvorgang die Position des Werkzeughalters in der Arbeitsspindel erfasst und Istwerte mit Sollwerten abgleicht.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Bestimmen von zumindest einer Übergabeposition in einer Werkzeugmaschine und eine Werkzeugmaschine derart zu verbessern, dass die Übergabeposition besonders einfach, genau und zuverlässig bestimmt werden kann.
Zum Lösen dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen von zumindest einer Übergabeposition in einer Werkzeugmaschine und eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Bestimmen von zumindest einer Übergabeposition in einer Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Werkzeugwechsel, wobei die Werkzeugmaschine ein die zumindest eine Übergabeposition bestimmendes Messsystem, eine Werkzeugprobe und eine Greifeinrichtung umfasst. Bei der Werkzeugprobe handelt es sich um ein Messwerkzeug, an dem Teile eines realen Werkzeugs ausgebildet sind, insbesondere die Teile eines realen Werkzeugs, die zum Greifen, Halten und Positionieren durch eine Greifeinrichtung, ein Werkzeugmagazin und/oder eine Spindel erforderlich sind, beispielsweise zumindest Abschnitte einer kegelförmigen Aufnahme, insbesondere eines Hohlschaftkegels, und/oder einer Greifrille.
Bei der Greifeinrichtung handelt es sich bevorzugt um einen Greifer oder ein Greifsystem, beispielsweise einen bekannten Werkzeugwechsler, wie nachfolgend noch detaillierter erläutert. Auch die Werkzeugaufnahmen in einer Spindel oder in einem Werkzeugmagazin können jedoch als Greifeinrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden werden. So gibt es beispielsweise auch Werkzeugmaschinen, bei denen die Werkzeuge ohne Verwendung von separaten Werkzeugwechslern als Greifeinrichtungen direkt zwischen Werkzeugmagazin und Spindel übergeben werden, beispielsweise durch die Verwendung sog. Pick-Up-Magazine.
Insbesondere weist die Werkzeugmaschine einen Werkzeugwechsler auf. Bei einem Werkzeugwechsler handelt es sich bevorzugt um eine mechanische Einrichtung zum automatischen Einwechseln von Werkzeugen. Mit Hilfe des Werkzeugwechslers werden insbesondere Werkzeuge aus einem Magazin oder Werkzeugmagazin in eine Spindel oder Bearbeitungsspindel und/oder umgekehrt gewechselt. Hierzu weist die Werkzeugmaschine bevorzugt die Greifeinrichtung auf. Die Greifeinrichtung ist dazu eingerichtet, die Werkzeugprobe zu greifen. Mit anderen Worten ist die Greifeinrichtung dazu eingerichtet, die Werkzeugprobe aufzunehmen oder zu fassen oder zu halten. Die Werkzeugprobe weist zumindest eine Referenzfläche, insbesondere an der die Werkzeugprobe an der zumindest einen Übergabeposition gehalten wird, auf. Mit Referenzfläche ist insbesondere eine Fläche oder Greiffläche an der Werkzeugprobe gemeint. Hierbei kann es sich um die Teile eines realen Werkzeugs handeln, die zum Greifen, Halten und Positionieren durch eine Greifeinrichtung, ein Werkzeugmagazin und/oder eine Spindel erforderlich sind, beispielsweise zumindest Abschnitte einer kegelförmigen Aufnahme, insbesondere eines Hohlschaftkegels, und/oder einer Greifrille. Bevorzugt ist die Greifeinrichtung dazu eingerichtet, die Werkzeugprobe an der zumindest einen Übergabeposition und/oder während eines Wechselvorgangs der Werkzeugprobe zu greifen oder zu halten.
Das Messsystem weist eine Erfassungseinrichtung auf, welche mehrere an der Werkzeugprobe angeordnete Erfassungselemente umfasst, wobei die Erfassungselemente derart an der Werkzeugprobe angeordnet sind, dass Erfassungspunkte der Erfassungselemente zumindest eine Teilfläche der zumindest einen Referenzfläche abbilden. Die Erfassungspunkte können auch als Antastpunkte oder Messpunkte bezeichnet werden. Die Erfassungselemente können beispielsweise als Taster ausgebildet sein. Insbesondere können Tastköpfe oder Tastspitzen der Erfassungselemente so angeordnet sein, dass deren Tastpunkte auf der Referenzfläche liegen.
Ferner sind eine Anzahl und/oder eine Anordnung der Erfassungspunkte der Erfassungselemente so gewählt, dass trotz eingeschränkter Bewegungs-Freiheitsgrade der Greifeinrichtung alle für eine Bestimmung der zumindest einen Übergabeposition relevanten Positionen erfasst werden. Mit anderen Worten können durch eine vorbestimmte Anzahl und/oder eine vorbestimmte Anordnung der Erfassungselemente durch die Greifeinrichtung, welche insbesondere eine vorbestimmte Anzahl von Freiheitsgraden aufweist, Positionen der Erfassungselemente oder der Erfassungspunkte erfasst oder angefahren werden. Mit „eingeschränkter Bewegungs-Freiheitsgrade“ ist insbesondere gemeint, dass die Greifeinrichtung nicht in alle Richtungen, insbesondere Raumrichtungen, oder in vorbestimmte Richtungen beweglich oder bewegbar ist. Eine Verwendung mehrerer Erfassungselemente an der Werkzeugprobe ermöglicht es insbesondere trotz eingeschränkter Bewegungsfreiheitsgrade der Greifeinrichtung, alle für eine Vermessung der Übergabeposition relevanten Punkte, insbesondere Messpunkte, oder Positionen anzutasten. Insbesondere ergibt sich oder bildet sich die Übergabeposition durch die Positionen der Erfassungselemente oder der Erfassungspunkte.
Bei dem Verfahren werden in einem Verfahrensschritt die Erfassungselemente angefahren. Mit anderen Worten werden die Erfassungselemente angetastet. Bevorzugt kann jeder der Erfassungspunkte individuell angetastet werden. Hierdurch kann insbesondere mit einer Werkzeug-Wechselbewegung jeder benötigte Punkt angetastet werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Positionen der den angefahrenen Erfassungselementen zugeordneten Erfassungspunkt mittels des Messsystems erfasst. Insbesondere wird ein Erfassungspunkt eines zugehörigen Erfassungselements erfasst, sobald das Erfassungselement beim Antasten berührt wurde. Mit anderen Worten werden die Positionen der den angefahrenen Erfassungselementen zugeordneten Erfassungspunkte vermessen. Den jeweiligen Positionen sind insbesondere Koordinaten, bevorzugt Raumkoordinaten, zugeordnet.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt werden die den Erfassungspunkten zugeordneten erfassten Positionen als die zumindest eine Übergabeposition der Greifeinrichtung, insbesondere durch das Messsystem, festgelegt. Insbesondere werden durch die den Erfassungspunkten zugeordnete Positionen Achspositionen der Greifeinrichtung eingestellt. Insbesondere bilden die erfassten Positionen die Achspositionen der Greifeinrichtung, wobei die Achspositionen die zumindest eine Übergabeposition bilden. Mit anderen Worten weiß die Greifeinrichtung durch die Achsposition, an welcher Position die Werkzeugprobe zu greifen oder zu übergeben ist. Mit Übergabeposition ist insbesondere eine Wechselposition, also eine Position oder eine Stelle oder ein Ort gemeint, an welcher das Werkzeug, beispielsweise von der Greifeinrichtung in das Magazin oder von dem Magazin in die Greifeinrichtung oder von der Greifeinrichtung in die Spindel oder von der Spindel in die Greifeinrichtung, gewechselt wird.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren automatisch und dadurch schneller ablaufen kann, wodurch eine Wirtschaftlichkeit erhöht werden kann. Durch die automatisierte Handhabung ist kein Bediener erforderlich, wodurch eine Sicherheit im Betrieb der Werkzeugmaschine erhöht werden kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass beim Anfahren der Erfassungselemente zum Einrichten einer ersten Übergabeposition die Erfassungselemente von der Greifeinrichtung angefahren werden. Mit anderen Worten werden die Erfassungselemente von der Greifeinrichtung angetastet. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass beim Anfahren der Erfassungselemente die Werkzeugprobe in einer Spindel der Werkzeugmaschine gehalten ist und die Spindel zusammen mit der Werkzeugprobe zu der Greifeinrichtung zum Einrichten der ersten Übergabeposition bewegt wird. Hierdurch können die Positionen der Erfassungspunkte besonders zuverlässig bestimmt werden.
In vorteilhafter Weise weist die Werkzeugmaschine eine Spindel auf, wobei beim Anfahren der Erfassungselemente die Werkzeugprobe in der Spindel gehalten ist und die Greifeinrichtung relativ zu der in der Spindel gehaltenen Werkzeugprobe zum Festlegen der ersten Übergabeposition bewegt wird. Zum Beispiel wird insbesondere die Greifeinrichtung, welche die Werkzeugprobe aus der Spindel entnehmen möchte, zu den Erfassungselementen, welche eine Teilfläche der Referenzfläche abbilden, bewegt. Die Greifeinrichtung fährt, insbesondere mit ihrer Innenfläche oder Greiffläche, die Erfassungselemente an der Werkzeugprobe einzeln an. Alternativ kann beim Anfahren der Erfassungselemente die Werkzeugprobe in der Spindel gehalten sein und die Spindel zusammen mit der Werkzeugprobe zu der Greifeinrichtung zum Festlegen der ersten Übergabeposition bewegt werden. Die Spindel fährt bevorzugt zusammen mit der Werkzeugprobe die Greifeinrichtung, insbesondere an deren Innenfläche oder Greiffläche, an. Hierbei sind die Erfassungselemente bevorzugt der Greifeinrichtung, insbesondere der Innenfläche oder Greiffläche der Greifeinrichtung, zugewandt. Die Relativbewegung kann bevorzugt durch eine Bewegung der Greifeinrichtung und/oder durch eine Bewegung der Spindel und/oder durch eine Bewegung der Greifeinrichtung und der Spindel bewirkt oder durchgeführt werden. Die erste Übergabeposition ist insbesondere der Position, insbesondere Achsposition der Greifeinrichtung, zugeordnet, an der die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe aus der Spindel entnimmt und/oder an die Spindel übergibt oder in der Spindel ablegt. Durch die flexible Ausgestaltung der Werkzeugmaschine können die Erfassungselemente auf besonders einfache, schnelle und zuverlässige Art und Weise angefahren und damit die erste Übergabeposition bestimmt oder eingerichtet werden.
In vorteilhafter Weise greift die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe an der festgelegten ersten Übergabeposition an einer von der abgebildeten Teilfläche verschiedenen Teilfläche der zumindest einen Referenzfläche. Insbesondere greift die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe an dem Bereich der Referenzfläche, an dem die Erfassungselemente nicht angeordnet sind. Insbesondere ist die Referenzfläche der Werkzeugprobe zweigeteilt oder aufgeteilt in eine durch die Greifeinrichtung greifbare Fläche und Erfassungspunkte, welche durch die Erfassungselemente gebildet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass beim Anfahren oder Antasten der Erfassungselemente zum Bestimmen einer zweiten Übergabeposition die Erfassungselemente an oder durch eine Magazinaufnahme eines Magazins der Werkzeugmaschine angefahren werden. Besonders bevorzugt bewegt die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe zu der Magazinaufnahme zum Anfahren der Erfassungselemente oder die Magazinaufnahme bewegt sich zum Anfahren der Erfassungselemente zu der von der Greifeinrichtung gehaltenen Werkzeugprobe. Zum Beispiel hält die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe an dem Bereich der Referenzfläche, an dem die Erfassungselemente nicht angeordnet sind, und die Erfassungselemente liegen frei. Insbesondere sind die Erfassungselemente der Magazinaufnahme zugewandt. Beim Anfahren der Erfassungselemente zum Bestimmen der zweiten Übergabeposition fährt die Greifeinrichtung zusammen mit der Werkzeugprobe in die Magazinaufnahme. Hierbei bewegt sich die Greifeinrichtung so, dass die einzelnen Erfassungselemente in der Magazinaufnahme, insbesondere in einer Aufnahmefläche der Magazinaufnahme, die Magazinaufnahme einzeln antasten. Die zweite Übergabeposition ist insbesondere der Position, insbesondere Achsposition der Greifeinrichtung, zugeordnet, an der die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe aus der Magazinaufnahme entnimmt und/oder an die Magazinaufnahme übergibt oder in der Magazinaufnahme ablegt. Durch die flexible Ausgestaltung der Werkzeugmaschine können die Erfassungselemente auf besonders einfache, schnelle und zuverlässige Art und Weise angefahren und damit die zweite Übergabeposition bestimmt oder eingerichtet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass nach dem Festlegen der zumindest einen Übergabeposition, insbesondere der ersten Übergabeposition und/oder der zweiten Übergabeposition, das Messsystem im Betrieb der Werkzeugmaschine eine Position der Greifeinrichtung erfasst und bei einer Abweichung der Position der Greifeinrichtung von der zumindest einen Übergabeposition die Greifeinrichtung zum Ausrichten der Greifeinrichtung ansteuert. Mit anderen Worten ist das Messsystem dazu eingerichtet, bei einer Abweichung der Position der Greifeinrichtung von der zumindest einen Übergabeposition eine Achsposition der Greifeinrichtung automatisch anzupassen. Mit anderen Worten kann das Messsystem dazu eingerichtet sein, einen Wechselpunkt selbst zu ermitteln und/oder selbstständig zu korrigieren. Hierzu kann die Werkzeugmaschine eine Steuereinrichtung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, ein IST-Position, also insbesondere eine aktuelle Achsposition der Greifeinrichtung, mit einer Sollposition, welcher der ersten Übergabeposition und/oder der zweiten Übergabeposition entspricht, zu vergleichen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Werkzeugmaschine besonders zuverlässig betrieben werden kann.
Zusätzlich oder alternativ kann das Messsystem bevorzugt dazu eingerichtet sein, bei einer Abweichung der Position der Greifeinrichtung von der zumindest einen Übergabeposition zumindest einen Messwert der erfassten aktuellen Position der Greifeinrichtung auszugeben. Liegen beispielsweise Freiheitsgrade vor, die nicht automatisch korrigierbar sind, so können durch das Messsystem diese Freiheitsgrade als Messwerte ausgegeben werden. Besonders bevorzugt kann der Messwert oder können die Messwerte durch eine Ausgabeeinrichtung, wie zum Beispiel einen Bildschirm, der Werkzeugmaschine ausgeben werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Messsystem dazu eingerichtet sein, bei einer Abweichung der Position der Greifeinrichtung von der zumindest einen Übergabeposition eine Korrekturmaßnahme zum Ausrichten der Greifeinrichtung auszugeben. Beispielsweise können mechanische Korrekturen angegeben und/oder eine Position sofort durch ein Ändern der Achsposition eingestellt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Werkzeugmaschine besonders zuverlässig betrieben werden kann.
In vorteilhafter Weise wird das Messsystem, insbesondere die Erfassungselemente des Messsystems, vor dem Anfahren der Erfassungselemente mittels einer Kalibrierkugel kalibriert, wobei zum Kalibrieren die Erfassungselemente einzeln durch die Kalibrierkugel angefahren werden und eine Erfassung der Kalibrierkugel, insbesondere der Erfassungspunkte, durch die Erfassungselemente registriert wird. Besonders bevorzugt werden bei der Kalibrierung die Koordinaten der Erfassungspunkte der Erfassungselemente erfasst. Hierdurch kann die Werkzeugmaschine, insbesondere die Greifeinrichtung, besonders genau eingestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass die Erfassungselemente über einen Schalteingang oder einen Eingang durch das Messsystem, insbesondere die Erfassungseinrichtung, beim Anfahren der Erfassungselemente auf eine Erfassung hin abfragt werden. Beispielsweise kann eine Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine dazu eingerichtet sein, eine Erfassung beim Anfahren der Erfassungselemente abzufragen.
In vorteilhafter Weise werden in einem Betriebsmodus des Messsystems die Erfassungselemente der Reihe nach abgefragt. Beispielsweise kann die Werkzeugprobe sechs Schaltmesstaster aufweisen, die bei einer Berührung ein Schaltsignal ausgeben, damit das Messsystem, insbesondere eine CNC-Steuerung, die Achsposition dazu abspeichern kann. Auf diesen sechs Schaltmesstastern, welche auch als Tastmodule bezeichnet werden können, sind acht Tastspitzen befestigt. Die Schaltmesstaster können von dem Messsystem einzeln über den Schalteingang abgefragt werden. Dadurch kann für jeden Schaltmesstaster der individuelle Schaltpunkt ermittelt werden. In diesem Betriebsmodus werden zum Beispiel alle Taster, also Erfassungselemente, in Reihe geschaltet, sodass die Werkzeugmaschine ein Schaltsignal bekommt, wenn der erste Schaltmesstaster der mehreren Schaltmesstaster Kontakt hat. Dieser Betriebsmodus kommt insbesondere zum Einsatz, wenn die noch nicht eingerichtete Greifeinrichtung auf die Erfassungselemente, insbesondere die Tastspitzen, gefahren wird, um die Werkzeugmaschine beim ersten Kontakt zu stoppen.
Zusätzlich oder alternativ können in einem weiteren Betriebsmodus des Messsystems die Erfassungselemente gleichzeitig abgefragt werden. Mit anderen Worten ist die Werkzeugmaschine bevorzugt dazu eingerichtet, alle Schaltmesstaster gleichzeitig über mehrere Messeingänge gleichzeitig abzufragen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Messzeit reduziert werden kann, da die Punkte, insbesondere die Erfassungspunkte, alle gleichzeitig aufgenommen werden können und nicht nacheinander mit jeweils einer separaten Bewegung aufzunehmen sind.
Zu der Erfindung gehört auch eine Werkzeugmaschine, welche ein zumindest eine Übergabeposition bestimmendes Messsystem umfasst. Ferner weist die Werkzeugmaschine eine Werkzeugprobe auf, welche zumindest eine Referenzfläche aufweist, wobei insbesondere die Werkzeugprobe an der zumindest einen Übergabeposition an der Referenzfläche gehalten wird. Des Weiteren umfasst die Werkzeugmaschine eine Greifeinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Werkzeugprobe zu greifen. Das Messsystem umfasst eine Erfassungseinrichtung, welche mehrere Erfassungselemente aufweist, welche an der Werkzeugprobe angeordnet sind. Dabei sind die Erfassungselemente derart an der Werkzeugprobe angeordnet, dass Erfassungspunkte der Erfassungselemente zumindest eine Teilfläche der zumindest einen Referenzfläche abbilden. Eine Anzahl und/oder eine Anordnung der Erfassungspunkte der Erfassungselemente ist so gewählt, dass trotz eingeschränkter Bewegungs-Freiheitsgrade der Greifeinrichtung alle für die Bestimmung der zumindest einen Übergabeposition relevanten Positionen erfassbar sind. Die Erfassungselemente werden zum Bestimmen der Übergabeposition angefahren, wobei das Messsystem dazu eingerichtet ist, die angefahrenen Positionen der den Erfassungselementen zugeordneten Erfassungspunkte zu erfassen und die den Erfassungspunkten zugeordneten erfassten Positionen als die zumindest eine Übergabeposition der Greifeinrichtung festzu legen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung zumindest einen Sensor aufweist, welcher insbesondere als ein Schaltmesstaster oder als ein taktil scannender Sensor oder als ein optisch scannender Sensor ausgebildet ist. Bevorzugt weist die Werkzeugmaschine mehrere Erfassungseinrichtungen auf.
In vorteilhafter Weise sind der zumindest eine Sensor als Schaltmesstaster und die Erfassungselemente jeweils als mindestens eine Tastspitze ausgebildet. An dem Sensor oder den Sensoren kann eine Tastspitze oder können mehrere Tastspitzen angeordnet sein. Besonders bevorzugt weist die Werkzeugmaschine sechs Schaltmesstaster und acht Tastspitzen auf.
In vorteilhafter Weise ist die Referenzfläche als eine Fläche einer Rille der Werkzeugprobe oder eine Fläche eines Kegels der Werkzeugprobe ausgebildet.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Werkzeugprobe, in einer Perspektivansicht, welche eine Referenzfläche aufweist, wobei Erfassungspunkte der Erfassungselemente, welche an der Werkzeugprobe angeordnet sind, zumindest eine Teilfläche der Referenzfläche abbilden;
2 eine schematische Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts A der Werkzeugprobe von 1;
3 eine schematische Darstellung der Werkzeugprobe von 1 und einer Greifeinrichtung, welche die Werkzeugprobe an der Referenzfläche greift, in einer Seitenansicht;
4 eine schematische Darstellung der Werkzeugprobe mit der daran angeordneten Greifeinrichtung von 3 in einer Perspektivansicht;
5 eine schematische Darstellung der Werkzeugprobe mit der daran angeordneten Greifeinrichtung von 3 in einer Schnittansicht B-B;
6 eine schematische Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts C aus der Werkzeugprobe mit der daran angeordneten Greifeinrichtung von 5 im Bereich der Referenzfläche;
7 eine schematische Darstellung der Werkzeugprobe mit der daran angeordneten Greifeinrichtung von 3 in einer weiteren Schnittansicht A-A; und
8 eine schematische Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts D von 7 im Bereich der Referenzfläche.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Werkzeugprobe 10 in einer Perspektivansicht dargestellt. Hierbei handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein Messwerkzeug, das die Teile eines realen Werkzeugs aufweist, die zum Greifen, Halten und Positionieren durch eine Greifeinrichtung, ein Werkzeugmagazin und/oder eine Spindel erforderlich sind, vorliegend einen Hohlschaftkegel sowie Abschnitte einer Greifrille. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt A der Werkzeugprobe 10 von 1. Im Zusammenhang von 1 und 2 soll der Aufbau der Werkzeugprobe 10 im Folgenden genauer erläutert werden.
Die Werkzeugprobe 10 weist an einem Ende einen Kegel 12 auf. Über oder mittels des Kegels 12 wird die Werkzeugprobe 10 in einer Werkzeugmaschine gehalten oder fixiert. Mit anderen Worten wird der Kegel 12 in die Werkzeugmaschine eingesetzt, wodurch die Werkzeugprobe 10 in der Werkzeugmaschine gehalten ist. Beispielsweise wird die Werkzeugprobe 10 an dem Kegel 12 in einer Spindel (in den Figuren nicht dargestellt) der Werkzeugmaschine gehalten. Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Kegel 12 ist als normierter Hohlschaftkegel ausgebildet.
Bei der Werkzeugmaschine handelt es sich insbesondere um eine Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugwechsler. Der Werkzeugwechsler ist dazu eingerichtet, die Werkzeuge der Werkzeugmaschine zu wechseln. Hierzu weist die Werkzeugmaschine eine Greifeinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die Werkzeuge bzw. bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Werkzeugprobe 10 von der Spindel der Werkzeugmaschine in oder an ein Magazin und/oder von dem Magazin in oder an die Spindel der Werkzeugmaschine einzusetzen oder zu übergeben. Mit „Magazin“ ist insbesondere ein Lager oder eine Aufbewahrungseinrichtung gemeint, in dem die Werkzeuge gelagert werden. Auf die Greifeinrichtung wird im Zusammenhang der Figuren 3 bis 8 näher eingegangen.
Damit die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 aus dem Magazin und/oder der Werkzeugmaschine entnehmen kann, weist die Werkzeugprobe 10 eine Referenzfläche 14 auf. Allgemeiner dient die Referenzfläche 14 zum Halten der Probe (Messtaster) durch Greifer, Magazin oder Spindel. Die Greifeinrichtung ist dazu eingerichtet, die Werkzeugprobe 10 an der Referenzfläche 10 zu greifen. Die Referenzfläche 14 kann auch als Greiffläche oder Greifferfläche bezeichnet werden. Wie 2 zu entnehmen ist, ist die Referenzfläche 14 als eine Fläche einer Rille oder Nut oder Vertiefung der Werkzeugprobe 10 ausgebildet. Entsprechend kann die Greiffläche auch als Greifrille oder Greiferrille bezeichnet werden. Dabei ist die Referenzfläche 14 in einem vorbestimmten Abstand zu dem Kegel 12 an der Werkzeugprobe 10 angeordnet. Die Referenzfläche 14 erstreckt sich in eine Umfangsrichtung um die Werkzeugprobe 10. Mit anderen Worten ist die Referenzfläche 14 ringförmig ausgebildet.
Die Greifeinrichtung ist dazu eingerichtet, die Werkzeugprobe 10 an der Referenzfläche 14 zu greifen. Hierbei greift die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 an der Referenzfläche 14, wenn die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 aus einer Halterung der Werkzeugmaschine, insbesondere der Spindel, oder aus dem Magazin nimmt. Diese Positionen, an denen die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 aus der Spindel oder aus dem Magazin nimmt, werden als Übergabepositionen bezeichnet. Da die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 aus der Spindel und aus dem Magazin greifen kann, greift die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 an zwei Übergabepositionen. Die erste Übergabeposition ist an der Stelle oder Position, an der die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 greift, wenn sich die Werkzeugprobe 10 in der Spindel der Werkzeugmaschine befindet oder darin angeordnet ist oder die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 an die Spindel der Werkzeugmaschine übergibt oder darin angeordnet. Die zweite Übergabeposition ist an der Stelle oder der Position, an der die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 greift, wenn sich die Werkzeugprobe 10 in dem Magazin befindet oder darin angeordnet ist oder die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 an das Magazin übergibt oder darin angeordnet. Dies entspricht dadurch, dass die Werkzeugprobe zumindest teilweise in den seine Position relativ zum Magazin, zur Spindel und zum Werkzeugwechsler festlegenden Geometrien einem realen Werkzeug nachgebildet ist, den Positionen, an denen im realen Betrieb auch die realen Werkzeuge übergeben werden.
Um die Übergabepositionen - erste Übergabeposition und zweite Übergabeposition - einzurichten, um im realen Betrieb fehlerfrei Werkzeuge wechseln zu können, sind Achspositionen der Greifeinrichtung einzustellen.
Hierzu weist die Werkzeugmaschine ein Messsystem auf, welches eine Erfassungseinrichtung umfasst. Die Erfassungseinrichtung weist mehrere Sensoren 16 auf, welche jeweils als Schaltmesstaster ausgebildet sind. An den Sensoren 16 ist ein Erfassungselement 18 oder sind mehrere Erfassungselemente 18 angeordnet. Wie 2 zu entnehmen ist, sind an vier der Sensoren jeweils ein Erfassungselement 18 und an zwei der Sensoren 16 zwei Erfassungselemente 18 angeordnet. Die Erfassungselemente 18 sind als Tastspitzen ausgebildet. Insgesamt weist das Messsystem sechs Sensoren 16, insbesondere Schaltmesstaster, und acht Tastspitzen auf. Die Erfassungselemente 18 erstrecken sich senkrecht zu den Sensoren 16 in Richtung der Referenzfläche 14. Zur Anordnung der Sensoren 16 und der zugehörigen Erfassungselemente 18 weist die Werkzeugprobe 10 eine Aufnahme oder einen Aufnahmebereich 19 auf, in dem die Sensoren 16 und die zugehörigen Erfassungselemente 18 angeordnet oder aufgenommen sind. Der Aufnahmebereich 19 ist in einem vorbestimmten Bereich der Werkzeugprobe 10, insbesondere in einem vorbestimmten Abstand zu dem Kegel 12, angeordnet.
Die Erfassungselemente 18 sind entlang oder an der Referenzfläche 14 angeordnet. Die Erfassungselemente 18 bilden jeweils einen Erfassungspunkt oder weisen einen Erfassungspunkt auf, welcher auch als Messpunkt bezeichnet werden kann. Die Erfassungselemente 18 sind dabei derart an der Werkzeugprobe 10 angeordnet, dass die Erfassungspunkte der Erfassungselemente 18 eine Teilfläche 14a der Referenzfläche 14 abbilden. Mit anderen Worten sind die Erfassungselemente 18 so angeordnet, dass die Erfassungspunkte auf der Referenzfläche 14 liegen oder daran anliegen. Würde die Greifeinrichtung die Werkzeugprobe 10 im Bereich der Erfassungselemente 18, insbesondere an der Teilfläche 14a, angreifen, so würde eine Innenfläche der Greifeinrichtung an der Referenzfläche 14 anliegen oder aufliegen oder diese berühren. Die andere Teilfläche 14b ist als Fläche, bevorzugt als eine Greifrille, ausgebildet. Die Referenzfläche 14 setzt sich also aus zwei Teilflächen zusammen, von denen die Teilfläche 14a Erfassungspunkte und die Teilfläche 14b die eigentliche Greiffläche aufweist.
In den Figuren 3 bis 8 ist die Werkzeugprobe 10 mit der daran angeordneten Greifeinrichtung 20 gezeigt. 3 zeigt die Werkzeugprobe 10 mit der daran angeordneten Greifeinrichtung 20 in einer Seitenansicht. 4 zeigt die Werkzeugprobe 10 mit der daran angeordnete Greifeinrichtung 20 in einer Perspektivansicht. 5 zeigt die Werkzeugprobe 10 mit der daran angeordneten Greifeinrichtung 20 in einer Schnittansicht B-B von 3. 6 zeigt eine Anordnung und Ausrichtung der Erfassungselemente 18 der Werkzeugprobe 10 in einer vergrößerten Darstellung in einem Ausschnitt C von 5. 7 zeigt eine weitere Schnittdarstellung A-A der Greifeinrichtung 20, welche an den Erfassungselementen 18 und/oder der Referenzfläche 14 der Werkzeugprobe 10 anliegt. 8 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt D von 7 im Bereich der Referenzfläche 14, welcher eine Ausrichtung der Erfassungselemente 18 und das Anliegen der Greifeinrichtung 20 an den Erfassungselementen 18 oder der Referenzfläche 14 verdeutlicht.
Die Greifeinrichtung 20 ist als ein Greifer oder ein Greifarm ausgebildet. Die Greifeinrichtung 20 greift die Werkzeugprobe 10 an der Referenzfläche 14. In 3 und 5 sind ferner Dimensionierungen der Greifeinrichtung 20 und der Werkzeugprobe 10 gezeigt. Die Werkzeugprobe 10 kann von dem Kegel 12 bis nach der Referenzfläche 14 eine Länge L zwischen 150 mm und 200 mm, bevorzugt von 176,75 mm aufweisen. Die Werkzeugprobe 10 kann eine Gesamtlänge L_WP zwischen 205 mm und 210 mm, bevorzugt von 208,75 mm, aufweisen. Die Länge L und die Länge L_WP erstrecken sich insbesondere in eine Haupterstreckungsrichtung der Werkzeugprobe 10. Ferner kann die Greifeinrichtung 20, insbesondere ein vorbestimmter Abschnitt oder ein Greifarm der Greifeinrichtung 20, welcher an der Werkzeugprobe 10 angeordnet ist und sich senkrecht zur Werkzeugprobe 10 erstreckt, eine Länge L_G zwischen 180 mm und 200 mm, bevorzugt von 186,18 mm aufweisen. Die Länge L_G erstreckt sich insbesondere in eine Haupterstreckungsrichtung der Greifeinrichtung 20. Ferner kann ein Abschnitt der Werkzeugprobe 10, welcher an den Kegel 12 angrenzt, eine Breite B_HSK eines standardisierten Hohlschaftkegels HSK 63 aufweisen.
In den Figuren 3 bis 5 ist gezeigt, wie die Greifeinrichtung 20 zum Greifen der Werkzeugprobe 10 an der Übergabeposition - erste Übergabeposition oder zweite Übergabeposition - eingestellt oder eingerichtet wird.
Im Folgenden soll das Verfahren zum Kalibrieren des Messsystems oder der Werkzeugmaschine und das Einstellen der Übergabeposition, insbesondere wenn die Greifeinrichtung 20 die Werkzeugprobe 10 an der Referenzfläche 14, insbesondere an der Greifrille, aufnimmt, beschrieben werden:

Vor dem Einrichten der Übergabeposition wird das Messsystem zunächst kalibriert. Hierzu wird eine Kalibrierkugel verwendet. Zum Kalibrieren des Messsystems werden die Erfassungselemente 18 einzeln durch die Kalibrierkugel angefahren. Sobald die Kalibrierkugel die Erfassungselemente 18 berührt, wird durch die Erfassungselemente 18 die Kalibrierkugel, insbesondere die Erfassungspunkte, registriert. Bei der Kalibrierung werden die Koordinaten der Erfassungspunkte der Erfassungselemente 18 durch das Messsystem erfasst.

Ist das Messsystem kalibriert, so können die Erfassungselemente 18 zum Einstellen oder Einrichten der Übergabeposition von der Erfassungseinrichtung angefahren werden.
Zum Einstellen oder Einrichten der Übergabeposition der Greifeinrichtung 20 fährt die Greifeinrichtung 20 mit einer Greiffläche 22 oder Innenfläche, insbesondere ein Greifarm mit der Greiffläche 22, an die Teilfläche 14a, an welcher die Erfassungspunkte der Erfassungselemente 18 einen Teil der Referenzfläche 14 abbilden. Hierbei tastet die Greifeinrichtung 20 mit der Greiffläche 22 die einzelnen Erfassungselemente 18 ab oder an. Die Greiffläche 22 wird also auf die Erfassungselemente 18 zugefahren, bis die Erfassungselemente 18 die Greiffläche 22 berühren. Die Greifeinrichtung 20 wird beim Antasten relativ zu der Werkzeugprobe 10 bewegt. Insbesondere ist dabei die Werkzeugprobe 10 stationär. Dabei berührt die Greiffläche 22, bevorzugt zeitlich nacheinander, die jeweiligen Erfassungselemente 18. Hierdurch werden die Erfassungspunkte, insbesondere durch das Messsystem, registriert. Dabei sind den Erfassungspunkten Koordinaten, also eine Position zugeordnet. Den Erfassungspunkten werden Achspositionen der Greifeinrichtung 20 zugeordnet oder zugewiesen oder zugeteilt. Diese Achspositionen der Greifeinrichtung 20, an denen die Greifeinrichtung 20, insbesondere die Greiffläche 22 an den Erfassungselementen 18 beziehungsweise der Referenzfläche 14 anliegt, bildet dann die Übergabeposition. An dieser Position greift die Greifeinrichtung 20 die Werkzeugprobe 10 an der Referenzfläche 14.
Wie 7 und 8 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Erfassungselemente 18 radial nach außen in Richtung der Referenzfläche 14 beziehungsweise der Teilfläche 14a. Hierbei sind die Erfassungselemente 18 in Umfangsrichtung nebeneinander, insbesondere sternförmig, angeordnet. Eine Anzahl und/oder eine Anordnung der Erfassungspunkte der Erfassungselemente 18 ist so gewählt, dass trotz einer eingeschränkten Bewegungsfreiheit der Greifeinrichtung 20, also eingeschränkter Bewegung-Freiheitsgrade, alle für die Bestimmung oder Einrichtung der Übergabeposition relevanten Positionen erfasst werden.
In den Figuren 3 bis 8 ist gezeigt, wie die Greifeinrichtung 20 zum Einrichten der Übergabeposition die Erfassungselemente 18 der Werkzeugprobe 10 anfährt. Alternativ kann aber auch die Werkzeugprobe 10, welche in der Werkzeugmaschine, insbesondere einer Spindel, oder einem Magazin gehalten ist, die Greifeinrichtung 20 zum Einrichten der Übergabeposition anfahren. Hierbei wird die Werkzeugprobe 10 relativ zu der Greifeinrichtung 20 bewegt. Dabei ist die Greifeinrichtung 20 stationär, bewegt sich also nicht. Beispielsweise wird die Werkzeugprobe 10, je nachdem wo die Werkzeugprobe 10 angeordnet ist, zusammen mit dem Magazin oder der Spindel bewegt.
Hierbei hält die Greifeinrichtung 20 die Werkzeugprobe 10 an dem Bereich der Referenzfläche 14, an dem die Erfassungselemente 18 nicht angeordnet sind, also an der Teilfläche 14b. Die Erfassungselemente 18 liegen frei. Dabei sind die Erfassungselemente 18 der Greiffläche 22 der Greifeinrichtung 20 zugewandt. Beim Anfahren der Erfassungselemente 18 zum Bestimmen der Übergabeposition fährt die Werkzeugprobe 10, besonders bevorzugt die Spindel oder das Magazin mit der Werkzeugprobe 10, auf die Greiffläche 22 zu. Hierbei bewegt sich Werkzeugprobe 10 so, dass die einzelnen Erfassungselemente 18 die Greiffläche 22 einzeln antasten.
Zum Einrichten der Übergabeposition wird das Messsystem in einem Betriebsmodus betrieben, in dem die Erfassungselemente 18 der Reihe nach abgefragt werden. In diesem Betriebsmodus werden zum Beispiel alle Erfassungselemente 18 in Reihe geschaltet, sodass die Werkzeugmaschine ein Schaltsignal bekommt, wenn ein erster Sensor der mehreren Sensoren 16 Kontakt hat. Dieser Betriebsmodus kommt insbesondere zum Einsatz, wenn die noch nicht eingerichtete Greifeinrichtung 20 auf die Erfassungselemente 18, insbesondere die Tastspitzen, gefahren wird, um die Werkzeugmaschine beim ersten Kontakt zu stoppen. Bei einer Berührung geben die Sensoren 16 ein Schaltsignal aus, damit das Messsystem, insbesondere eine CNC-Steuerung, die Achsposition dazu abspeichern kann.
Zusätzlich oder alternativ können in einem weiteren Betriebsmodus des Messsystems die Erfassungselemente 18 gleichzeitig abgefragt werden. Mit anderen Worten ist die Werkzeugmaschine bevorzugt dazu eingerichtet, alle Sensoren gleichzeitig über mehrere Messeingänge gleichzeitig abzufragen.
Insgesamt ist durch die Erfindung eine Werkzeugmaschine und/oder ein Prozess zum automatisierten Vermessen und/oder Ausrichten und/oder Einstellen und/oder Einrichten der Werkzeugwechselposition oder -positionen beschrieben.
Die Antastpunkte werden jeder mit einem individuellen Taster angetastet. Dadurch kann mit der Werkzeugwechsel-Bewegung jeder benötigte Punkt angetastet werden. Die Verwendung mehrerer Tastspitzen an einem Werkzeug ermöglicht es trotz eingeschränkter Bewegungs-Freiheitsgrade des Werkzeugwechsel-Greifarms, alle für die Vermessung der Übergabeposition relevanten Punkte anzutasten. Es kann dabei das Werkzeug in der Spindel und/oder dem Magazin sein und den Greifer antasten und/oder umgekehrt.
Dabei werden sechs Schaltmesstaster verwendet, die bei Berührung ein Schaltsignal ausgeben, damit eine CNC-Steuerung eine Achsposition dazu abspeichern kann. Auf diesen sechs Tast-Modulen sind acht Tastspitzen befestigt. Die Tastmodule können von der CNC-Steuerung einzeln über den Schalteingang abgefragt werden. Dadurch kann für jeden Taster der individuelle Schaltpunkt ermittelt werden. In einem Modus sind alle Taster in Reihe geschaltet, sodass die Maschine ein Schaltsignal bekommt, wenn der erste Taster Kontakt hat. Dieser Modus kommt zum Einsatz, wenn der noch nicht eingerichtete Greifer auf die Tastspitzen gefahren wird, um die Maschine beim ersten Kontakt zu stoppen. Wenn nur ein bestimmter Taster das Signal an die Steuerung liefert, besteht die Gefahr, dass die anderen Taster abbrechen, bevor der aktive Taster geschaltet hat.
Anstelle von Schaltmesstastern können scannende Sensoren verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Maschine alle Taster gleichzeitig über mehrere Messeingänge gleichzeitig abfragen. Das kann eine Messzeit reduzieren, da die Punkte alle gleichzeitig aufgenommen werden können und nicht nacheinander mit jeweils einer separaten Bewegung.
Das Werkzeug wird beim Werkzeugwechsel von der Spindel am Kegel gehalten und an den Greifarm übergeben, der es an der Greifrille oder Greiferrille hält. Bei der Übergabe an das Magazin wird es vom Greifarm an der Greifrille gehalten und an das Magazin übergeben, das das Werkzeug ebenfalls an der Greifrille hält. Sowohl Greifarm als auch Magazin belegen nur die Hälfte der Greifrille. Es gibt also die beiden Situationen Kegel auf Rille und Rille auf Rille. Da in beiden Situationen die Rille vorkommt, ist diese mit Tastern präpariert.
Bei einem anderen Magazin kann von dem Kegel auf die Rille und von der Rille wieder auf den Kegel übergeben, weil in dem Magazin die Werkzeuge nicht an der Greifrille, sondern an dem Kegel gehalten werden. Hier ist in beiden Situationen der Kegel im Spiel und es kann der Kegel mit Tastspitzen präpariert sein.
Jeder Handlings-Vorgang kann den Übergang von einem Satz Referenzflächen, insbesondere eines Kegels oder einer Greifrille, auf einen anderen Satz von Referenzflächen aufweisen. Um Fehler der Übergabeposition zu bestimmen, kann ein Satz von Referenzflächen durch mehrere Tastspitzen ersetzt sein. Somit können Fehlstellungen der Greifer zueinander bestimmt werden.
Bezugszeichenliste

10: Werkzeugprobe
12: Kegel
14: Referenzfläche
14a: Teilfläche
14b: Teilfläche
16: Sensoren
18: Erfassungselement
19: Aufnahmebereich
20: Greifeinrichtung
22: Greiffläche
B: Breite
L: Länge
LG: Länge Greifarm
LWP: Länge Werkzeugprobe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 105372091 A [0005]
KR 20130009433 A [0006]
DE 102010054393 A1 [0007]
DE 102005039075 [0008]
JP 11028634 A2 [0008]
WO 10037552 A1 [0009]
DE 4302530 A1 [0010]

Claims

Verfahren zum Bestimmen von zumindest einer Übergabeposition in einer Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Werkzeugwechsel, wobei die Werkzeugmaschine ein die zumindest eine Übergabeposition bestimmendes Messsystem, eine Werkzeugprobe (10) und eine Greifeinrichtung (20) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Werkzeugprobe (10) zu greifen, wobei die Werkzeugprobe (10) zumindest eine Referenzfläche (14), insbesondere an der die Werkzeugprobe (10) an der zumindest einen Übergabeposition gehalten wird, aufweist, wobei das Messsystem eine Erfassungseinrichtung aufweist, welche mehrere an der Werkzeugprobe (10) angeordnete Erfassungselemente (18) umfasst, wobei die Erfassungselemente (18) derart an der Werkzeugprobe (10) angeordnet sind, dass Erfassungspunkte der Erfassungselemente (18) zumindest eine Teilfläche (14a) der zumindest einen Referenzfläche (14) abbilden, und eine Anzahl und/oder Anordnung der Erfassungspunkte der Erfassungselemente (18) so gewählt sind, dass trotz eingeschränkter Bewegungs-Freiheitsgrade der Greifeinrichtung (20) alle für die Bestimmung der zumindest einen Übergabeposition relevanten Positionen erfasst werden, umfassend die Schritte: - Anfahren der Erfassungselemente (18); - Erfassen der Positionen der den angefahrenen Erfassungselementen (18) zugeordneten Erfassungspunkte mittels des Messsystems und - Festlegen der den Erfassungspunkten zugeordneten erfassten Positionen als die zumindest eine Übergabeposition der Greifeinrichtung (20).
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren der Erfassungselemente (18) zum Einrichten einer ersten Übergabeposition die Erfassungselemente (18) von der Greifeinrichtung (20) angefahren werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine eine Spindel aufweist, wobei beim Anfahren der Erfassungselemente (18) die Werkzeugprobe (10) in der Spindel gehalten ist und die Greifeinrichtung (20) relativ zu der in der Spindel gehaltenen Werkzeugprobe (10) zum Festlegen der zumindest einen Übergabeposition bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinrichtung (20) die Werkzeugprobe (10) an der festgelegten ersten Übergabeposition an einer von der abgebildeten Teilfläche (14a) verschiedenen Teilfläche (14b) der zumindest einen Referenzfläche (14) greift.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Antasten der Erfassungselemente (18) zum Bestimmen einer zweiten Übergabeposition die Erfassungselemente (18) an oder durch eine Magazinaufnahme eines Magazins der Werkzeugmaschine angefahren werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinrichtung (20) die Werkzeugprobe (10) zu der Magazinaufnahme zum Anfahren der Erfassungselemente (18) oder sich die Magazinaufnahme zum Anfahren der Erfassungselemente (18) zu der von der Greifeinrichtung (20) gehaltenen Werkzeugprobe (10) bewegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Festlegen der zumindest einen Übergabeposition das Messsystem im Betrieb der Werkzeugmaschine eine Position der Greifeinrichtung (20) erfasst und bei einer Abweichung der Position der Greifeinrichtung (20) von der zumindest einen Übergabeposition die Greifeinrichtung (20) zum Ausrichten der Greifeinrichtung (20) ansteuert oder zumindest einen Messwert der erfassten aktuellen Position der Greifeinrichtung (20) oder eine Korrekturmaßnahme zum Ausrichten der Greifeinrichtung (20) ausgibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem, insbesondere die Erfassungselemente (18) des Messsystems, vor dem Anfahren der Erfassungselemente (18) mittels einer Kalibrierkugel kalibriert wird, wobei zum Kalibrieren die Erfassungselemente (18) einzeln durch die Kalibrierkugel angefahren werden und eine Erfassung der Kalibrierkugel, insbesondere der Erfassungspunkte, durch die Erfassungselemente (18) registriert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungselemente (18) über einen Schalteingang durch das Messsystem, insbesondere die Erfassungseinrichtung, beim Anfahren der Erfassungselemente (18) auf eine Erfassung hin abfragt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebsmodus des Messsystems die Erfassungselemente (18) der Reihe nach abgefragt werden und/oder in einem weiteren Betriebsmodus des Messsystems die Erfassungselemente (18) gleichzeitig abgefragt werden.
Werkzeugmaschine umfassend: - ein zumindest eine Übergabeposition bestimmendes Messsystem; - eine Werkzeugprobe (10), welche zumindest eine Referenzfläche (14) aufweist, wobei insbesondere die Werkzeugprobe (10) an der zumindest einen Übergabeposition an der Referenzfläche (14) gehalten wird, und - eine Greifeinrichtung (20), welche dazu eingerichtet ist, die Werkzeugprobe (10) zu greifen, wobei - das Messsystem eine Erfassungseinrichtung umfasst, welche mehrere Erfassungselemente (18) aufweist, welche an der Werkzeugprobe (10) angeordnet sind, wobei - die Erfassungselemente (18) derart an der Werkzeugprobe (10) angeordnet sind, dass Erfassungspunkte der Erfassungselemente (18) zumindest eine Teilfläche (14a) der zumindest einen Referenzfläche (14) abbilden, und wobei eine Anzahl und/oder eine Anordnung der Erfassungspunkte der Erfassungselemente (18) so gewählt sind, dass trotz eingeschränkter Bewegungs-Freiheitsgrade der Greifeinrichtung (20) alle für die Bestimmung der zumindest einen Übergabeposition relevanten Positionen erfassbar sind, wobei - die Erfassungselemente (18) zum Bestimmen der Übergabeposition angefahren werden, wobei - das Messsystem dazu eingerichtet ist, die angefahrenen Positionen der den Erfassungselementen (18) zugeordneten Erfassungspunkte zu erfassen und die den Erfassungspunkten zugeordneten erfassten Positionen als die zumindest eine Übergabeposition der Greifeinrichtung (20) festzulegen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung zumindest einen Sensor (16), welcher insbesondere als ein Schaltmesstaster oder als ein taktil scannender Sensor oder als ein optisch scannender Sensor ausgebildet ist, aufweist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (16) als Schaltmesstaster und die Erfassungselemente (18) jeweils als mindestens eine Tastspitze ausgebildet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine sechs Schaltmesstaster und acht Tastspitzen aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzfläche (14) als eine Fläche einer Rille der Werkzeugprobe (10) oder eine Fläche eines Kegels der Werkzeugprobe (10) ausgebildet ist.