DE102022119513A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Schiebezentrieren von Werkstücken - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Schiebezentrieren von Werkstücken Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Positionieren, insbesondere Schiebezentrieren, und Vermessen von Werkstücken (2) umfasst eine Werkstückhaltevorrichtung (3), insbesondere in Form eines Magnetspannfutters, eine Messvorrichtung (5), beispielsweise Laser-Messvorrichtung (5), zur Detektion einer geometrischen Eigenschaft des Werkstücks (2) gegenüber dem Magnetspannfutter (3), sowie eine zur Änderung der Position des Werkstücks (2) auf der Werkstückhaltevorrichtung (3) ausgebildete Positionskorrekturvorrichtung (6), wobei zumindest eine der beiden Komponenten Werkstückhaltevorrichtung (3) und Messvorrichtung (5) rotierbar ist, und wobei ferner eine Steuereinheit (9) vorgesehen ist, welche in Zusammenwirkung mit der Messvorrichtung (5) und der Positionskorrekturvorrichtung (6) zur automatischen Positionsänderung des Werkstücks (2) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren und zumindest punktuellen Vermessen von Werkstücken. Insbesondere kann es sich bei dem Positionieren um das Schiebezentrieren von magnetisch gespannten, spanend zu bearbeitenden Werkstücken handeln. Ferner betrifft die Erfindung eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens ausgebildete Vorrichtung.
  • Die EP 1 941 970 A1 offenbart eine Vorrichtung zum automatischen Zentrieren eines ringförmigen Werkstücks, welches sich auf einer rotierenden Oberfläche einer magnetischen Spannvorrichtung befindet. Das Werkstück wird hierbei mittels eines gabelförmigen Gegenstandes verschoben, der das Werkstück an zwei Stellen kontaktiert. An mindestens einer dieser beiden Stellen ist der Kontakt zum Werkstück durch ein rotierendes, optional antreibbares Element gegeben.
  • Eine in der DE 1 962 877 B beschriebene Vorrichtung zum Zentrieren eines Rotationskörpers umfasst einen Fühler, der zur Aufnahme einer Exzentrizität vorgesehen ist. Der Fühler ist ebenso wie ein das Werkstück, das heißt den Rotationskörper, kontaktierendes Stellglied in einen Regelkreis eingebunden. Zusätzlich zu dem das Werkstück verschiebenden Stellglied kann ein um 90° versetzter Anschlag vorhanden sein, welcher zum Vorzentrieren nutzbar ist.
  • Die DE 101 44 963 A1 beschreibt ein Verfahren, welches auf einfache Weise eine vollautomatische und gleichzeitig hochpräzise Ausrichtung von Werkstücken auf einer Haltefläche ermöglichen soll. Während des Ausrichtens ist ein punkt- oder linienförmiger Kontakt zwischen der Ausrichteinrichtung und dem Werkstück gegeben.
  • Eine in der EP 2 830 825 B1 beschriebene Magnetspannvorrichtung umfasst neben elektromagnetischen Spannmitteln zum Aufspannen eines Werkstücks eine Zentriervorrichtung zum Zentrieren des Werkstücks. Der Zentriervorrichtung ist wenigstens eine Grundspannbacke sowie eine in eine abgesenkte oder angehobene Position bewegbare Spannbacke zuzurechnen.
  • Ein aus der US 4,926,337 A bekannter automatischer Zentrierungsmechanismus soll unter anderem für magnetische Spannfutter geeignet sein. Der Zentrierungsmechanismus umfasst einen Mikroprozessor sowie pneumatisch arbeitende Stellmittel.
  • Im Fall eines in der WO 2021/080902 A1 beschriebenen Schleifverfahrens wird ein Werkstück zunächst nur grob zentriert. Verbleibende Exzentrizitäten sollen in einem späteren Bearbeitungsstadium durch Bewegung der Achse eines Schleifwerkzeugs ausgeglichen werden.
  • Aus der DE 199 07 880 A1 ist ein Laser-Messverfahren zur Bestimmung von Azimut, Elevation und Offset zweier zueinander auszurichtender Werkzeugspindeln bekannt. Im Rahmen dieses Messverfahrens wird ein Sende-/Empfangsteil, welches einen Halbleiterlaser umfassen kann und dazu ausgebildet ist, Lichtstrahlen zu senden und zu empfangen, in eine erste Werkzeugspindel, das heißt Aufnahmevorrichtung, einer Werkzeugmaschine eingespannt. Die emittierten Laserstrahlen fallen auf einen Spiegel, welcher in eine weitere Aufnahmevorrichtung derselben Werkzeugmaschine eingespannt ist. Das Messverfahren nach der DE 199 07 880 A1 soll insbesondere die vereinfachte metrologische von automatisierten Werkzeugmaschinen ermöglichen.
  • Die EP 3 747 597 A1 offenbart ein Drehwerkzeug, welches einen langgestreckten Werkzeugkörper umfasst, an dem ein Schneideinsatz befestigt ist. Darüber hinaus ist an dem Werkzeugkörper eine Messvorrichtung angebracht, welche mit einem optischen Sensor arbeitet.
  • Ein in der DE 36 22 421 A1 beschriebener Laserscanner ist zur Abtastung von Werkstücken zur Konturenerkennung vorgesehen, wobei nur relevante Stellen an einem Objekt, das heißt Werkstück, abgetastet werden sollen. Unter anderem soll es mit dem Laserscanner nach der DE 36 22 421 A1 möglich sein, durch punktuelle Abtastung Konturen wie Bohrungen zu erfassen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fortschritte gegenüber dem genannten Stand der Technik hinsichtlich der Positionierung und Vermessung von Werkstücken zu erzielen. Insbesondere soll die Zentrierung von rotierenden, mit geometrisch definierter und/oder geometrisch nicht definierter Schneide zu bearbeitenden, beispielsweise ringförmigen Werkstücken gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelt werden, wobei ein besonders günstiges Verhältnis zwischen apparativem Aufwand, Handhabbarkeit und erzielbarer geometrischer Präzision angestrebt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Positionieren und Vermessen von Werkstücken gemäß Anspruch 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Positionier- und Messverfahren gemäß Anspruch 6. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Positionieren und Messen erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die den entsprechenden Zweck erfüllende Vorrichtung und umgekehrt.
  • Die anmeldungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Werkstückhaltevorrichtung, eine Messvorrichtung zur kontaktlosen Detektion einer geometrischen Eigenschaft eines Werkstücks gegenüber der Werkstückhaltevorrichtung, sowie eine zur Änderung der Position des Werkstücks auf der Werkstückhaltevorrichtung ausgebildete Positionskorrekturvorrichtung. Zumindest eine der beiden Komponenten Werkstückhaltevorrichtung und Messvorrichtung ist rotierbar. Ferner ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche in Zusammenwirkung mit der Messvorrichtung und der Positionskorrekturvorrichtung zur automatischen Positionsänderung des Werkstücks ausgebildet ist.
  • Bei der Messvorrichtung handelt es sich insbesondere um eine Laser-Messvorrichtung. Die Messvorrichtung ist beispielsweise in einer Maschinenspindel einer Werkzeugmaschine eingespannt.
  • Das anmeldungsgemäße Verfahren zum Positionieren und Vermessen von Werkstücken umfasst allgemein folgende Schritte:
    • - Positionieren eines Werkstücks auf einer Werkstückhaltevorrichtung,
    • - Kontaktlose, laserbasierte Erfassung einer geometrischen Eigenschaft des Werkstücks gegenüber der Werkstückhaltevorrichtung in mehreren Relativpositionierungen von Werkstück und Werkstückhaltevorrichtung, wobei das Vermessen des Werkstücks die kontaktlose, per Laser erfolgende Messung zumindest eines Punktes an der Oberfläche des Werkstücks von verschiedenen Positionen aus, das heißt bei unterschiedlichen Positionierungen der Laserquelle, umfasst,
    • - automatische Korrektur der Position des Werkstücks auf oder an der Werkstückhaltevorrichtung mittels einer Positionskorrekturvorrichtung.
  • Bei der Werkstückhaltevorrichtung kann es sich beispielsweise um ein Magnetspannfutter handeln. Die Positionskorrektur des Werkstücks erfolgt, soweit erforderlich, zum Beispiel durch Schiebezentrieren.
  • Die berührungslos arbeitende, laserbasierte Messvorrichtung ermöglicht insbesondere automatisierte, zeitsparende Messungen in einer Werkzeugmaschine. Hierbei können Einzelschritte analog zur Anwendung eines Messtasters durchgeführt werden. Im Einzelnen sind das automatische Einwechseln der Messvorrichtung mit Hilfe eines herkömmlichen Werkzeugwechslers, die anschließende Durchführung der Messung und schließlich das Schreiben des Messergebnisses in die Maschinensteuerung für die weitere Verarbeitung zu nennen. Indem das Messergebnis mit der aktuellen Spindelposition verrechnet wird, kann automatisch auf die Bauteilposition geschlossen werden. Auf diese Weise werden Anfahrbewegungen der Spindel eingespart. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass auch das Vermessen von Hinterschnitten, Bohrungen oder sonstigen Vertiefungen möglich ist. Dies gilt auch für Bohrungen, welche sich seitlich an dem Werkstück befinden. Von einer seitlichen Bohrung wird gesprochen, wenn deren Achse senkrecht zur Längsachse des Werkstücks ausgerichtet ist, wobei in einem solchen Fall die Spindelachse, welche die Ausrichtung der Laser-Messvorrichtung vorgibt, parallel zur Werkstück-Längsachse angeordnet ist.
  • Zur kontaktlosen Abtastung des typischerweise metallischen Werkstücks ist insbesondere eine Laser-Messvorrichtung geeignet, welche im Laufe der Messung sowohl um ihre eigene Mittelachse verschwenkt als auch gegenüber dem Werkstück parallel verlagert wird, wobei auch hier von der Parallelität von Spindelachse, das heißt Achse der Laser-Messvorrichtung, und Werkstück-Längsachse ausgegangen wird.
  • In Fällen, in denen es sich bei der Positionierung des Werkstücks um ein Zentrieren handelt, wird die gesamte, zum Positionieren und Vermessen ausgebildete Vorrichtung kurz auch als Zentriervorrichtung bezeichnet.
  • Die Zentriervorrichtung umfasst ein Magnetspannfutter und eine Messvorrichtung, beispielsweise in Form eines Messtasters oder einer Laser-Messvorrichtung, zur Detektion einer Exzentrizität eines Werkstücks gegenüber dem Magnetspannfutter. Die Messvorrichtung ist zur Detektion der Exzentrizität des Werkstücks in mehreren diskreten Winkelpositionen ausgebildet. Damit sind zum einen zeitsparende Messungen möglich und zum anderen jegliche Einflüsse der Messung, unabhängig von deren physikalischem Prinzip, auf das Werkstück minimiert.
  • Weiter umfasst die Zentriervorrichtung eine zur Verschiebung des Werkstücks auf dem Magnetspannfutter ausgebildete Schiebevorrichtung, welche ein angetriebenes, zur Kontaktierung des Werkstücks vorgesehenes Rad umfasst, wobei ferner eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche in Zusammenwirkung mit der Messvorrichtung, beispielsweise Laser-Messvorrichtung, und der Schiebevorrichtung zur automatischen Zentrierung des Werkstücks ausgebildet ist.
  • Aufgrund der Rotation desjenigen Elementes der Schiebevorrichtung, welches das Werkstück kontaktiert, wird der Vorgang des Schiebezentrierens auch als Rollzentrieren bezeichnet. Das rotierende Element, das heißt Rad, läuft in vereinfachter Ausgestaltung frei mit. Ansonsten handelt es sich bei dem Rad um ein angetriebenes Element. Im letztgenannten Fall kann eine beliebige Art der Synchronisation, insbesondere eine elektronische Synchronisation, zwischen der Rotation des Rades der Schiebevorrichtung und der Rotation des Magnetspannfutters gegeben sein. Alternativ ist es möglich, das Rad lediglich mit einem antreibenden Drehmoment zu beaufschlagen, ohne eine bestimmte Drehzahl vorzugeben. Hierbei kann das Drehmoment derart gering sein, dass es lediglich verhindert, dass ein bremsendes Moment von dem Rad auf das Werkstück übertragen wird.
  • Es wird von der Überlegung ausgegangen, dass selbst bei schweren Werkstücken, die durch Schleifen, Honen und/oder Drehen zu bearbeiten sind, ein Zentriervorgang durch in das Werkstück eingeleitete Momente in nicht gewünschter Weise beeinflusst werden kann. Um derartige Einflüsse prinzipbedingt auszuschließen, sind im Fall der Zentriervorrichtung zwei sich ergänzende Maßnahmen vorgesehen: Zum einen wird die Lage des Werkstücks lediglich in diskreten Winkelpositionen, beispielsweise in zwölf um je 30° versetzten Positionen erfasst, wobei insbesondere eine berührungslose Erfassung mittels einer Laser-Messvorrichtung vorgesehen ist. Zum anderen wird eine Drehmomenteinleitung in das Werkstück beim Zentrieren dadurch minimiert oder vollständig vermieden, dass die Schiebevorrichtung das Werkstück ausschließlich mit einem angetriebenen Rad kontaktiert.
  • Die Anzahl der Winkelpositionen, an denen eine eventuelle Exzentrizität des Werkstücks erfasst wird, kann beispielsweise zwischen zehn und 36, entsprechend Winkelabständen von 36° beziehungsweise 10°, betragen. Das Zentrieren kann sukzessive erfolgen, das heißt mit alternierenden Mess- und Schiebevorgängen. Ein Scannen am gesamten Umfang des Werkstücks ist in keinem Fall erforderlich.
  • Bei dem Werkstück handelt es sich beispielsweise um ein ringförmiges Maschinenelement. In einem solchen Fall kann das Messen und/oder Schieben am Innenumfang des Werkstücks erfolgen. Die Messung an der Innenumfangsfläche hat insbesondere den Vorteil, dass hierfür kein Raum an der Außenumfangsfläche benötigt wird und damit die Möglichkeit gegeben ist, ohne Umpositionierung von Bearbeitungs- oder Messkomponenten verschiedene Vorgänge mit enger zeitlicher Staffelung durchzuführen. Das Schieben am Innenumfang des ringförmigen Werkstücks, das heißt Ziehen des Werkstücks, hat gegenüber einer Krafteinleitung am Außenumfang den Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit eines seitlichen Ausweichens des Werkstücks beim Schiebe- beziehungsweise Ziehvorgang minimiert ist. Der Begriff Schiebezentrieren wird unabhängig davon benutzt, an welcher Stelle Kraft in das zu zentrierende Werkstück eingeleitet wird.
  • Unabhängig von der Art des Angriffs am Werkstück beim Zentrieren können an dem zentrierten Werkstück ergänzend auch beliebige sonstige Bearbeitungsschritte, beispielsweise in Form von Bohren oder Fräsen, durchgeführt werden, bei welchen das Werkstück nicht rotiert.
  • Sofern das anmeldungsgemäße Verfahren ein Schiebezentrieren umfasst, werden folgende Schritte im Rahmen des Verfahrens ausgeführt:
    • - Positionieren eines Werkstücks auf einem Magnetspannfutter,
    • - kontaktlose Erfassung einer Exzentrizität des Werkstücks gegenüber dem Magnetspannfutter in mehreren voneinander getrennten Winkelpositionen,
    • - automatisches Zentrieren des Werkstücks auf dem Magnetspannfutter mittels einer Schiebevorrichtung, welche ein angetriebenes Rad aufweist, wobei ausschließlich dieses angetriebene Rad eine das Werkstück kontaktierende Komponente der Schiebevorrichtung darstellt.
  • Bei der spanenden Bearbeitung handelt es sich insbesondere um eine Drehbearbeitung. An das Drehen kann sich in derselben Aufspannung eine Schleifbearbeitung anschließen. Ebenso ist es möglich, das magnetisch gespannte, durch Schiebezentrieren korrekt ausgerichtete Werkstück ausschließlich durch Schleifen zu bearbeiten. Bei dem Werkstück handelt es sich insbesondere um ein ringförmiges Bauteil, beispielsweise um einen Lagerring eines Wälzlagers.
  • Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen in schematischer Darstellung:
    • 1 eine Bearbeitungsvorrichtung, welche eine Schiebevorrichtung zum Zentrieren eines Werkstücks umfasst,
    • 2 ein Detail der Schiebevorrichtung der Anordnung nach 1,
    • 3 eine Bearbeitungsvorrichtung, welche eine an einer Werkzeugspindel angebrachte Laser-Messvorrichtung umfasst,
    • 4 die Vorrichtung nach 4 in einer weiteren Ansicht.
  • Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf beide Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Bearbeitungsvorrichtung ist zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks 2 mit zylindrischer, ringförmiger oder sonstiger Grundform vorgesehen. Im Fall von 1 und 3 handelt es sich bei dem Werkstück 2 um einen Ring, der auf einem Magnetspannfutter 3, dessen Auflagefläche mit 4 bezeichnet ist, magnetisch gespannt ist. Die Mittelachse des Magnetspannfutters 3, das heißt der Werkstückhaltevorrichtung, ist in 1 mit MA bezeichnet und vertikal ausgerichtet.
  • Im Fall von 3 und 4 ist das Werkstück 2 vergleichsweise komplex geformt, wobei Komponenten 15, 16 des Werkstücks 2 voneinander unterscheidbar sind. Hierbei kontaktiert die Komponente 15 die Auflagefläche 4 der Werkstückhaltevorrichtung 3, während die Komponente 16 im Vergleich zur Komponente 15 einen breiteren Grundriss aufweist und dadurch, wie aus 3 hervorgeht, die Komponente 15 überragt. Die beiden Komponenten 15, 16 sind starr miteinander verbunden. Insbesondere handelt es sich bei den Komponenten 15, 16 um Teilvolumina ein und desselben, einstückigen Werkstücks 2. In einer Seitenfläche der in der Anordnung nach den 3 und 4 unteren Komponente 15 befindet sich eine mit 14 bezeichnete, als Sackloch ausgebildete Ausnehmung definierter Geometrie.
  • Die Positionierung des Werkstücks 2 auf der als Magnetspannfutter ausgebildeten Werkstückhaltevorrichtung 3 ist im in 1 skizzierten Fall mit Hilfe einer berührungslosen Messvorrichtung, nämlich einer Laser-Messvorrichtung 5, detektierbar. Entsprechendes gilt für das Ausführungsbeispiel nach 3. Ein von der Messvorrichtung 5 ausgehender, in den 1, 3 und 4 angedeuteter Laserstrahl LS trifft auf die zu bearbeitende Mantelfläche 10 beziehungsweise auf die mit der Ausnehmung 14 versehene Seitenfläche des Werkstücks 2. Alternativ ist ein Messtaster an sich bekannter Bauart als Messvorrichtung 5 verwendbar.
  • Im Fall von 1 ist die Messvorrichtung 5 dazu ausgebildet, Messungen in diskreten Winkelpositionen, beispielsweise in zwölf jeweils um 30° voneinander beabstandeten Positionen, durchzuführen. Im Fall von 3 kann die Messvorrichtung 5 mit Hilfe einer Maschinenspindel 13, in die sie eingespannt ist, nicht nur um ihre eigene Achse verdreht, sondern zusammen mit der Maschinenspindel 13 auch in beliebiger weise parallel zur vertikal ausgerichteten Längsachse des Werkstücks 2 verfahren werden. Die Laser-Messvorrichtung 5 ist hierbei an Stelle eines Zerspanungswerkzeugs in die Maschinenspindel 13 der nicht weiter dargestellten Werkzeugmaschine, das heißt Bearbeitungsvorrichtung 1, eingespannt.
  • Die Bearbeitungsvorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine ausschließlich in 1 angedeutete Schiebevorrichtung 6, welche allgemein als Positionskorrekturvorrichtung bezeichnet wird und dazu ausgebildet ist, das Werkstück 2 zu verschieben und damit auf dem Magnetspannfutter 3 zu zentrieren. Der Kontakt zwischen dem Werkstück 2 und der Schiebevorrichtung 6 wird hierbei ausschließlich durch ein Rad 8 hergestellt, welches an einem Haltearm 7 der Schiebevorrichtung 6 gelagert ist. Die die Mantelfläche 10 des Werkstücks 2 kontaktierende Außenumfangsfläche des Rades 8 ist mit 11 bezeichnet. Die mit RA bezeichnete Rotationsachse des Rades 8 ist parallel zur Mittelachse MA angeordnet. Die mit VR bezeichnete Verschieberichtung der Schiebevorrichtung 6 ist zumindest näherungsweise radial zum Werkstück 2 und zum Magnetspannfutter 3 ausgerichtet.
  • Die Laser-Messvorrichtung 5 ist ebenso wie die Schiebevorrichtung 6 mit einer nicht notwendigerweise in einem Gehäuse der Bearbeitungsvorrichtung 1 angeordneten, optional aus mehreren, voneinander beliebig weit voneinander beabstandeten Komponenten aufgebauten Steuereinheit 9 verknüpft, wobei die datentechnischen Verbindungen im vorliegenden Fall durch Leitungen 12 realisiert sind. Ebenso kommt eine drahtlose Übertragung von Informationen zwischen der Laser-Messvorrichtung 5, der Schiebevorrichtung 6 und der Steuereinheit 9 in Betracht. In jedem Fall ist die Steuereinheit 9 dazu ausbildet, den Zentriervorgang automatisch durchzuführen. Hierbei kann insbesondere eine sukzessive Optimierung der Zentrierung des Werkstücks 2 vorgesehen sein. In der in 1 skizzierten Konstellation fällt die Werkstückachse mit der Mittelachse MA des Magnetspannfutters 3 zusammen, was eine fehlerfreie Zentrierung des Werkstücks 2 bedeutet.
  • In der in 1 dargestellten Konstellation befindet sich die Schiebevorrichtung 6 seitlich neben dem Werkstück 2, so dass das Rad 8 am Außenumfang des Werkstücks 2 angreifen kann. Ebenso ist die Möglichkeit gegeben, mit dem Rad 8 in den Innenraum des Werkstücks 2 einzufahren, um das Rad 8 an der Innenumfangsfläche des Werkstücks 2 anzusetzen und das Werkstück 2 durch eine ziehende Bewegung zu zentrieren.
  • Auch in der Anordnung nach den 3 und 4 ist die hier nicht dargestellte Positionskorrekturvorrichtung 6 ebenso wie die Laser-Messvorrichtung 5 seitlich neben dem Werkstück 2 angeordnet, wobei der Laserstrahl LS im Wesentlichen in Radialrichtung der Mittelachsen von Laser-Messvorrichtung 5 und Werkstück 2 ausgerichtet ist. Die Verschiebbarkeit der Laser-Messvorrichtung 5 geht aus 4 hervor, in der eine erste mögliche Position der Laser-Messvorrichtung 5 mit P1 und eine zweite mögliche Position der Laser-Messvorrichtung 5 mit P2 bezeichnet ist. Zwischen den von den verschiedenen Positionen P1, P2 ausgehenden, nicht zeitgleich auftretenden Laserstrahlen LS ist ein Winkel α eingeschlossen, der beispielsweise im Bereich zwischen 15° und 45° liegen kann.
  • Wie aus 4 weiter hervorgeht, treffen die Laserstrahlen LS, welche im ersten Fall von der Position P1 und im anderen Fall von der Position P2 ausgehen, auf ein und denselben Punkt auf der Werkstückoberfläche, welcher im vorliegenden Fall innerhalb der Ausnehmung 14 liegt. Durch diese Mehrfachvermessung der Oberfläche des Werkstücks 2 wird eine hohe, mit Messtastern vergleichbare Präzision der Messung erreicht, ohne ein vorheriges Anfahren des Werkstücks 2 zu benötigen. Insgesamt ist damit die für die Messung einschließlich vorbereitender und abschließender Schritte benötigte Dauer wesentlich kürzer als bei Messungen, die mit Messtastern durchgeführt werden. Letztlich sind mittels der Laser-Messvorrichtung 5 auch Stellen an der Werkstückoberfläche, beispielsweise innerhalb der Ausnehmung 14, erreichbar, die mit einem Messtaster allenfalls mit einem hohen Aufwand abtastbar wären. Nach erfolgter Vermessung und korrekter Positionierung des Werkstücks 2 kann die Laser-Messvorrichtung 5 automatisiert gegen ein Werkzeug ausgetauscht werden, mit welchem die Zerspanung des Werkstücks 2 erfolgt. Bei Bedarf kann sich an den Zerspanungsvorgang ein weiterer Messvorgang anschließen, der wiederum kontaktlos in der beschriebenen Weise mit der Messvorrichtung 5 durchgeführt wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Bearbeitungsvorrichtung, Werkzeugmaschine
    2
    Werkstück
    3
    Magnetspannfutter, Werkstückhaltevorrichtung
    4
    Auflagefläche
    5
    Laser-Messvorrichtung
    6
    Schiebevorrichtung, Positionskorrekturvorrichtung
    7
    Haltearm
    8
    Rad
    9
    Steuereinheit
    10
    Mantelfläche
    11
    Außenumfangsfläche
    12
    Leitung
    13
    Maschinenspindel
    14
    Ausnehmung, Vertiefung
    15
    Komponente
    16
    Komponente
    α
    Winkel
    LS
    Laserstrahl
    MA
    Mittelachse
    P1, P2
    Positionen
    RA
    Rotationsachse
    VR
    Verschieberichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1941970 A1 [0002]
    • DE 1962877 B [0003]
    • DE 10144963 A1 [0004]
    • EP 2830825 B1 [0005]
    • US 4926337 A [0006]
    • WO 2021080902 A1 [0007]
    • DE 19907880 A1 [0008]
    • EP 3747597 A1 [0009]
    • DE 3622421 A1 [0010]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Positionieren und Vermessen von Werkstücken, umfassend eine Werkstückhaltevorrichtung (3), eine Messvorrichtung (5) zur kontaktlosen Detektion einer geometrischen Eigenschaft eines Werkstücks (2) gegenüber der Werkstückhaltevorrichtung (3), sowie eine zur Änderung der Position des Werkstücks (2) auf der Werkstückhaltevorrichtung (3) ausgebildete Positionskorrekturvorrichtung (6), wobei zumindest eine der beiden Komponenten Werkstückhaltevorrichtung (3) und Messvorrichtung (5) rotierbar ist, und wobei ferner eine Steuereinheit (9) vorgesehen ist, welche in Zusammenwirkung mit der Messvorrichtung (5) und der Positionskorrekturvorrichtung (6) zur automatischen Positionsänderung des Werkstücks (2) ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (5) mittels einer Maschinenspindel (13) drehbar gelagert ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) mittels einer als Magnetspannfutter ausgebildeten Werkstückhaltevorrichtung (3) drehbar gelagert ist, wobei die Messvorrichtung (5) zur Detektion einer Exzentrizität des Werkstücks (2) in mehreren diskreten Winkelpositionen vorgesehen ist, und wobei die Positionskorrekturvorrichtung (6) als Schiebevorrichtung zum Schiebezentrieren des Werkstücks (2) ausgebildet ist und ein angetriebenes, zur Kontaktierung des Werkstücks (2) vorgesehenes Rad (8) umfasst.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (5) zur Aufnahme von mindestens zehn und höchstens 36 Messwerten am Umfang des Werkstücks (2) in mehreren, gleichverteilten Winkelpositionen ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Messvorrichtung (5) eine Laser-Messvorrichtung vorgesehen ist.
  6. Verfahren zum Positionieren und Vermessen von Werkstücken, mit folgenden Schritten: - Positionieren eines Werkstücks (2) auf einer Werkstückhaltevorrichtung (3), - Kontaktlose, laserbasierte Erfassung einer geometrischen Eigenschaft des Werkstücks (2) gegenüber der Werkstückhaltevorrichtung (3) in mehreren Relativpositionierungen von Werkstück (2) und Werkstückhaltevorrichtung (3), wobei das Vermessen des Werkstücks (2) die kontaktlose, per Laser erfolgende Messung ein und desselben Punktes an der Oberfläche des Werkstücks (2) von verschiedenen Positionen (P1, P2) aus umfasst, - automatische Korrektur der Position des Werkstücks (2) auf der Werkstückhaltevorrichtung (3) mittels einer Positionskorrekturvorrichtung (6).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die laserbasierte Erfassung des Werkstücks (2) mittels einer Laser-Messvorrichtung (5) erfolgt, welche im Laufe der Messung sowohl um ihre eigene Mittelachse verschwenkt als auch gegenüber dem Werkstück (2) parallel verlagert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionskorrekturvorrichtung (6) ein angetriebenes Rad (8) aufweist, wobei ausschließlich dieses angetriebene Rad (8) das Werkstück (2) kontaktiert und hierbei zentriert, und wobei das Werkstück (2) im Anschluss an die Zentrierung spanabhebend bearbeitet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) eine Ringform hat, wobei als geometrische Eigenschaft die Exzentrizität am Werkstückinnendurchmesser erfasst wird, und wobei das Zentrieren durch Ziehen an der Innenumfangsfläche des ringförmigen Werkstücks (2) erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von verschiedenen Positionen (P1, P2) aus ein in einer Vertiefung (14) des Werkstücks (2) liegender Punkt der Werkstückoberfläche per Laser detektiert wird.
DE102022119513.9A 2021-10-04 2022-08-03 Vorrichtung und Verfahren zum Schiebezentrieren von Werkstücken Pending DE102022119513A1 (de)

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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1962877A1 (de) 1969-12-16 1971-06-24 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Verfahren zum Zentrieren eines Rotationskoerpers und Vorrichtung zur Ausuebung des Verfahrens
DE3622421A1 (de) 1986-07-03 1988-02-18 Bayern Freistaat Laserscanner zur konturerkennung und zur anwesenheitskontrolle
US4926337A (en) 1988-07-13 1990-05-15 Bryant Grinder Corporation Automatic workpart centering mechanism for a chuck
DE19907880A1 (de) 1999-02-17 2000-08-24 Busch Dieter & Co Prueftech Laser-Messverfahren zur Bestimmung von Azimut, Elevation und Offset zweier Werkzeugspindeln
DE10144963A1 (de) 2001-09-12 2003-03-27 Buderus Schleiftechnik Verfahren zum Ausrichten eines Werkstücks
EP1941970A1 (de) 2007-01-05 2008-07-09 Aktiebolaget SKF Verfahren und Vorrichtung zur Ausführung der automatischen Zentrierung eines ringförmigen Werkstücks auf einer drehenden Oberfläche
EP2830825B1 (de) 2012-03-27 2016-03-23 Wagner Magnete GmbH & Co. KG Magnetspannvorrichtung
EP3747597A1 (de) 2018-02-01 2020-12-09 Mitsubishi Materials Corporation Drehwerkzeug und drehverfahren
WO2021080902A1 (en) 2019-10-24 2021-04-29 Fives Landis Corp. Method of grinding and turning a workpiece

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1962877A1 (de) 1969-12-16 1971-06-24 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Verfahren zum Zentrieren eines Rotationskoerpers und Vorrichtung zur Ausuebung des Verfahrens
DE3622421A1 (de) 1986-07-03 1988-02-18 Bayern Freistaat Laserscanner zur konturerkennung und zur anwesenheitskontrolle
US4926337A (en) 1988-07-13 1990-05-15 Bryant Grinder Corporation Automatic workpart centering mechanism for a chuck
DE19907880A1 (de) 1999-02-17 2000-08-24 Busch Dieter & Co Prueftech Laser-Messverfahren zur Bestimmung von Azimut, Elevation und Offset zweier Werkzeugspindeln
DE10144963A1 (de) 2001-09-12 2003-03-27 Buderus Schleiftechnik Verfahren zum Ausrichten eines Werkstücks
EP1941970A1 (de) 2007-01-05 2008-07-09 Aktiebolaget SKF Verfahren und Vorrichtung zur Ausführung der automatischen Zentrierung eines ringförmigen Werkstücks auf einer drehenden Oberfläche
EP2830825B1 (de) 2012-03-27 2016-03-23 Wagner Magnete GmbH & Co. KG Magnetspannvorrichtung
EP3747597A1 (de) 2018-02-01 2020-12-09 Mitsubishi Materials Corporation Drehwerkzeug und drehverfahren
WO2021080902A1 (en) 2019-10-24 2021-04-29 Fives Landis Corp. Method of grinding and turning a workpiece

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