DE112005002399B4 - Vorrichtung und Verfahren für Messungen in Werkzeugmaschinen - Google Patents

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Abstract

Messvorrichtung (12) zum Messen von Winkeln in einer Werkzeugmaschine (1), wobei die Messvorrichtung (12) einen Stein (13) aufweist, der mindestens eine erste ebene Oberfläche (14) hat, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Spannvorrichtung (17) aufweist, die zum Befestigen der Messvorrichtung (12) in der Werkzeugmaschine (1) angeordnet ist, und dass der Stein (13) im Verhältnis zu der Spannvorrichtung (17) ausrichtbar ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff ds Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff der Ansprüche 13 oder 14 zum Messen von Winkeln in Werkzeugmaschinen.
  • Stand der Technik
  • Werkzeugmaschinen ist ein allgemeiner Begriff für Maschinen, die Maschinen zur Schneidebearbeitung mit einem sich drehenden Werkzeug, wie Bohrer, Drehmaschinen und Fräsen, umfassen. Bei Werkzeugmaschinen mit einem sich drehenden Werkzeug dreht sich das Werkzeug um eine Drehachse. Bei Werkzeugmaschinen, welche ein sich drehendes Werkzeug aufweisen, ist es oft notwendig, dass man das sich drehende Werkzeug im Verhältnis zu einem zu bearbeitenden Werkstück geradlinig bewegen kann. Es ist notwendig sicherstellen zu können, dass die geradlinige Bewegung wirklich parallel zu der Drehachse verläuft. Dabei besteht auch die Notwendigkeit, die zwischen anderen Winkeln und Bewegungsrichtungen in Werkzeugmaschinen vorhanden Winkel messen zu können. Beispielsweise ist es bei Fräsen üblich, dass das sich drehende Werkzeug in einer Ebene, die senkrecht zu der Rotationsachse des Werkzeugs ist, bewegt werden kann.
  • Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Methoden zum Messen von Winkeln in Werkzeugmaschinen. Manche Methoden basieren auf dem Vergleich zwischen einem rechtwinkligen Stein mit den Bewegungen der Werkzeugmaschine. Steine wurden benutzt, da sie weniger als Metalle von der Temperatur beeinflusst werden. Es gibt viele unterschiedliche Arten von Steinen, die als Messsteine verwendet werden können. Oft wird ein Diabase-Stein verwendet, der als Messstein sehr gute Eigenschaften aufweist. Seit einigen Jahrzehnten haben jedoch optische Messverfahren einen zunehmenden Einfluss gehabt. Vorteilhaft bei auf die Benutzung von rechtwinkligen Steinen basierenden Verfahren ist jedoch, dass die Messungen manchmal einfacher werden, da die Tatsache berücksichtigt werden kann, dass der Stein ebene Oberflächen aufweist.
  • Ein Problem bei der Benutzung von rechtwinkligen Steinen zum Messen von Winkeln zwischen Achsen ist jedoch, dass eine ebene Oberfläche notwendig ist, auf die der Stein platziert werden kann, so dass die Messung ausgeführt werden kann. Bei manchen Werkzeugmaschinen gibt es jedoch keine ebene Oberfläche, auf der der Stein angeordnet werden kann. Ein Beispiel für solche Werkzeugmaschinen sind manche Maschinen, die eine Arbeitsstrasse aufweisen, in der eine Reihe von Maschinen der Strasse zum Ausführen nachfolgender Arbeitsschritte vorgesehen sind. Jede der Maschinen der Strasse führt einen oder mehr Arbeitsschritte an einem Werkstück aus, welches entlang der Maschinen der Strasse bewegt wird. Das Werkstück wird oft an einer Aufspannvorrichtung befestigt, die an das Werkstück angepasst ist. In solchen Werkzeugmaschinen gibt es für einen Stein keine ebene Oberfläche. Um in solchen Maschinen mit einem herkömmlichen Stein eine Messung durchführen zu können, ist es deshalb notwendig, durch Demontieren der Aufspannvorrichtung eine ebene Oberfläche für den Stein bereitzustellen, und nach der Messung die Aufspannvorrichtung wieder zu montieren. Dabei handelt es sich jedoch um zeitaufwendige Vorkehrungen, die vermieden werden sollten. Um diese zeitaufwendigen Vorkehrungen zu vermeiden, muss eine andere Messmethode, die keine ebene Oberfläche benötigt, benutzt werden.
  • Weiterhin ist aus dem Stand der Technik, dem Dokument US 4,784,541 eine Anordnung bekannt, mit der bei einer Werkzeugmaschine eine vorbestimmte Bearbeitungstiefe, d. h. eine vorbestimmte Vorschubbewegung bei einem Schneidvorgang, eingestellt werden kann. Hierbei wird anstelle eines üblichen Messverfahrens vor dem Ausführen der Bearbeitung eine Messvorrichtung eingesetzt, die während der Bearbeitung die relative Stellung des Bearbeitungswerkzeugs, bzw. der Spindel, bezüglich dem Werkstück misst. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung ein Kontaktelement auf, das mit dem zu bearbeitenden Werkstück oder dessen Aufnahme in Kontakt gebracht wird, um während der Vorschubbewegung der Spindel eine in Vorschubrichtung relative Stellung der Spindel gegenüber dem Werkstück zu ermitteln. An dem Kontaktelement ist ein magnetoelektrisches Konverterelement angebracht, das einem Magneten an der Spindel gegenüberliegt und darüber die Relativstellung in Richtung der Vorschubbewegung bestimmt.
  • Aus dem Dokument JP 2000-334637 A ist eine Positionskontrolle für einen Bearbeitungskopf in einer Werkzeugmaschine bekannt, die einen Messrahmen um den Bearbeitungskopf aufweist, der mit Hilfe eines Sensors eine relative Stellung des Bearbeitungskopfes während der Bearbeitung ermittelt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermöglichen der Messung von Winkeln in einer Werkzeugmaschine unter Benutzung eines Steines mit ebener Oberfläche bereitzustellen, sogar für den Fall, dass die Werkzeugmaschine keine ausreichend große ebene Oberfläche zum Aufsetzen eines Steines in einer gewöhnlichen Weise aufweist.
  • Gelöst wir die Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmale der Ansprüche 13 oder 14.
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Messvorrichtung zum Messen von Winkeln in einer Werkzeugmaschine vorgesehen, wobei die Messvorrichtung einen Stein aufweist, der mindestens zwei ebene Oberflächen, die in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Die Messvorrichtung ist charakterisiert durch das, was in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 offenbart ist.
  • Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung kann zum Messen von Winkeln in einer Werkzeugmaschine verwendet werden. Nach der Messung kann die Werkzeugmaschine in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Messung eingestellt werden.
  • Durch Bereitstellung einer Messvorrichtung, bei welcher es möglich ist, den Stein relativ zu der Spannvorrichtung auszurichten, ist es möglich, sogar dann, wenn es keine ebene Oberfläche zum Platzieren eines gewöhnlichen Messsteins darauf gibt, eine der ebenen Oberflächen in einem rechten Winkel zu einer der Bewegungsrichtungen der Maschine auszurichten. Dies spart eine Menge Zeit, da man keine Aufspannvorrichtung oder ähnliches abmontieren muss. Zusätzlich zu der Zeitersparnis ist ein weiterer Vorteil, dass mit der „geladenen" (bestückten) Werkzeugmaschine in gleicher Weise Messungen durchgeführt werden können, wie dann, wenn sie in der Produktion benutzt wird, Messungen durchgeführt werden können. Wenn man eine Aufspannvorrichtung aus der Werkzeugmaschine ausbaut, so besteht das Risiko, dass sich die Geometrie der Werkzeugmaschine ändert.
  • Bei dem Stein kann es sich um jede Art von Stein handeln, der hinsichtlich der thermischen Ausdehnung und Beanspruchbarkeit passenden Eigenschaften aufweist. Ein Beispiel für eine passende Art von Stein ist ein Diabase.
  • Es ist möglich, den Stein um zwei Drehachsen relativ zu der Spannvorrichtung auszurichten, wobei die Drehachsen einen Winkel miteinander bilden. Dadurch, dass der Stein auf diese Weise ausgerichtet werden kann, wird ein größerer Freiraum hinsichtlich des Platzierens der Spannmittel an der Werkzeugmaschine ermöglicht.
  • Die Werkzeugmaschine kann eine Stein-Halte-Vorrichtung aufweisen, die im Verhältnis zu dem Stein fest angeordnet ist, und die beweglich mit der Spannvorrichtung verbunden ist, aufweisen. Dadurch dass die Messvorrichtung die Stein-Halte-Vorrichtung aufweist, wird es auf einfachere Weise ermöglicht, den Stein im Verhältnis zu der Spannvorrichtung auszurichten. Die Stein-Halte-Vorrichtung besteht aus einem anderen Material als der Stein, beispielsweise aus Metall, Plastik oder irgendeinem Verbundwerkstoff. Die Stein-Halte-Vorrichtung kann auf eine Vielzahl unterschiedlicher Weisen an dem Stein befestigt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Klebers oder durch mechanische Befestigungsmittel.
  • Die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung können jeweils eine Hauptoberfläche definieren, wobei die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung mit den Hauptoberflächen einander zugewandt und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Falls die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung in dieser Weise angeordnet sind, ist es möglich, die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung in kompakter Größe auszubilden.
  • Die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung können eine einer Vielzahl verschiedener Ausgestaltungen aufweisen. Beispielsweise kann jede der Stein-Halte-Vorrichtung und der Spannvorrichtung im Wesentlichen die Form einer Platte aufweisen. Bei einer solchen Ausgestaltung haben sie eine kompakte Größe.
  • Die Hauptoberfläche der Stein-Halte-Vorrrichtung kann parallel zu einer der ebenen Oberflächen des Steines sein. Durch die Anordnung der ebenen Oberflächen des Steines auf diese Weise werden beste Möglichkeiten geschaffen, den Stein auf korrekte Weise im Verhältnis zu der Werkzeugmaschine auszurichten.
  • Es können Federmittel angeordnet werden, um gegeneinander mit einer Kraft auf die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung zu wirken. Mit Hilfe der Federvorrichtung können die Stein-Halte-Vorrichtung und die Spannvorrichtung gegeneinander gepresst werden. Auf diese Weise wird eine stabile Konstruktion bereitgestellt, bei welcher es hinsichtlich der Platzierung eine große Freiheit gibt. Beispielsweise ist es möglich, eine Messvorrichtung bereitzustellen, bei der der Stein hängt, ohne dass die Funktion der Messvorrichtung verloren geht.
  • Die Stein-Halte-Vorrichtung kann mit Hilfe eines Kugelgelenks mit der Spannvorrichtung verbunden sein. Dadurch, dass die Stein-Haltevorrichtung durch ein Kugelgelenkt mit der Spannvorrichtung verbunden ist, ist es möglich, mit nur einer Verbindung um die oben erwähnten beiden Drehachsen zu drehen. Dies ist somit eine raumeffiziente Ausführung, ein Drehen um zwei Drehachsen zu ermöglichen.
  • Die Messvorrichtung kann zwei Abstands-Einstell-Mittel aufweisen, die in einem Abstand von dem Kugelgelenk angeordnet sind, wobei jedes der Abstands-Einstell-Mittel zum Anpassen des Abstandes der Stein-Halte-Vorrichtung mit der Spannvorrichtung, und so auch des Winkels zwischen der Stein-Halte-Vorrichtung und der Spannvorrichtung, angeordnet ist. Mit solchen Abstands-Einstell-Mitteln und dem Kugelgelenk kann der Winkel zwischen der Stein-Halte-Vorrichtung und der Spannvorrichtung auf einfache Weise eingestellt werden. Bei den Abstands-Einstell-Mitteln kann es sich um irgendeine einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen han deln. Bei den Abstands-Einstell-Mitteln kann es sich z. B. um Einstellschrauben handeln, die in eine der Spannvorrichtung oder der Stein-Halte-Vorrichtung eingeschraubt werden und die gegen die andere der Spannvorrichtung oder der Stein-Halte-Vorrichtung wirken. Die Abstands-Einstell-Vorrichtung kann mechanisch oder elektrisch betrieben sein. Bei der Abstands-Einstell-Vorrichtung kann es sich beispielsweise um mit einem piezoelektrischen Effekt angetriebene Mittel handeln.
  • Die Spannvorrichtung kann Mittel zum Festspannen in der Werkzeugmaschine aufweisen. Bei diesen Mitteln kann es sich beispielsweise um Löcher in der Spannvorrichtung handeln, durch welche die Spannvorrichtung auf die Werkzeugmaschine geschraubt werden kann.
  • Wie oben erwähnt ist es oft notwendig, eine Komponente in einer Werkzeugmaschine geradlinig bewegen zu können. Bei der geradlinigen Bewegung kann es sich beispielsweise um die geradlinige Bewegung einer Halterung für ein Werkstück im Verhältnis zu einem sich drehenden Werkzeug handeln. Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Messen der Bewegung einer Komponente einer Werkzeugmaschine bereitgestellt, wobei die Komponente in eine erste und eine zweite Richtung bewegt werden kann. Das Verfahren wird charakterisiert durch das, was in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 13 offenbart ist.
  • Ein solches Verfahren ist insbesondere nützlich um zu Kontrollieren, dass zwei getrennte Bewegungen parallel zueinander ablaufen und somit dass die zwei Bewegungsrichtungen somit parallel zueinander sind. Solche parallelen Bewegungen können in einer Werkzeugmaschine vorkommen, in welcher eine der Bewegungen für eine grobe Bewegung einer Komponente und die zweite Bewegung für eine genaue Bewegung der Komponente benutzt wird.
  • Es besteht auch eine Notwendigkeit, Winkel zwischen weiteren Achsen und Bewegungsrichtungen in Werkzeugmaschinen messen zu können. Beispielsweise ist es in Fräsen üblich, dass das sich drehende Werkzeug in einer Ebene bewegt werden kann, die senkrecht zu der Rotationsachse des Werkzeugs ist, bewegt werden kann. Gemäß eines dritten Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Messen der Bewegung einer Komponente in einer Werkzeugmaschine bereitgestellt, wobei die Komponente in eine erste und eine zweite Richtung, die einen Win kel miteinander bilden, bewegt werden kann. Das Verfahren ist charakterisiert durch das, was in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 14 offenbar ist.
  • Bei der ersten Richtung kann es sich beispielsweise um eine horizontale Richtung und bei der zweiten Richtung um eine senkrechte Richtung handeln.
  • Als Komponente ist der Teil gemeint, der im Verhältnis zu einem beweglichen Teil in der Werkzeugmaschine fest ist, und der Teil der Werkzeugmaschine oder der eine Komponente sein kann, die dazu benutzt wird, um die Messung auszuführen.
  • Mit dem Verfahren gemäß dem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu messen, dass zwei Richtungen einen gewünschten Winkel miteinander einschließen. Bevorzugt wird der Stein so ausgerichtet, so dass seine beiden ebenen Oberflächen den gewünschten Winkel miteinander einschließen.
  • Es ist oft wünschenswert, eine Komponente in einer Werkzeugmaschine in zwei senkrecht aufeinander stehende Richtungen bewegen zu können. In solchen Fällen wird der Stein passend ausgerichtet, so dass die ebenen Oberflächen des Steines senkrecht aufeinander stehen.
  • Der Abstand zwischen dem Stein und der Komponente kann mechanisch gemessen werden. Durch mechanisches Messen des Abstandes ist es nicht notwendig, elektrische Energie der Messvorrichtung zuzuführen. Natürlich umfasst der Schutzbereich der Erfindung, den Abstand zwischen dem Stein und der Komponente auf andere Weise als mechanisch zu messen.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch eine Werkzeugmaschine mit einer Vielzahl von Maschinen einer Strasse.
  • 2 zeigt schematisch die Spannvorrichtung und eine der Maschinen der Strasse gemäß 1, wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist.
  • 3 zeigt schematisch die Aufspannvorrichtung und eine andere der Maschinen der Strasse gemäß 1, wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist.
  • 4 zeigt detaillierter einen Teil der in 2 gezeigten Messvorrichtung.
  • 5 zeigt schematisch die Aufspannvorrichtung und eine andere der Maschinen der Strasse gemäß 1, wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist.
  • 6 zeigt schematisch die Aufspannvorrichtung und eine andere der Maschinen der Strasse gemäß 1, wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist.
  • Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • In der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden in den unterschiedlichen Figuren gleiche Merkmale durch die selben Bezugszeichen bezeichnet.
  • 1 zeigt schematisch eine Werkzeugmaschine 1 mit einer Transportschiene 2, auf welcher die Aufspannvorrichtung 3 angeordnet ist. Die Aufspannvorrichtung ist so zur Aufnahme eines Werkstücks 4 angeordnet, dass sie während der Bearbeitung des Werkstücks 4 genau an einer Stelle gehalten wird. Die Werkzeugmaschine 1 weist auch eine Vielzahl von Maschinen einer Strasse 5 auf, die jeweils auf einer einzelnen Maschinenschiene 6, die zu der Transportschiene 2 führen, angeordnet sind.
  • Die Werkzeugmaschine 1 ist so angeordnet, dass die Aufspannvorrichtung wiederum zu jeder der Maschinen der Strasse 5 bewegt wird. Falls die Aufspannvorrichtung 3 mit dem Werkstück 4 zu einer Maschine der Strasse 5 bewegt wurde, so wird die Maschine der Strasse 5 auf ihrer Maschinenschiene 6 zu dem Werkstück 4 bewegt und führt eine oder mehrere Bearbeitungsschritte an dem Werkstück 4 aus. Die Werkzeugmaschine 1 weist eine Arbeitsstrasse auf.
  • Nachfolgend wird der Fall beschrieben, wenn in der Werkzeugmaschine eine Messvorrichtung zum Messen von Winkeln in der Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Nach den Messungen mit der Messvorrichtung kann die Maschine in Abhängigkeit von den Messungen so angepasst werden, dass die gewünschten Winkel in der Werkzeugmaschine erhalten werden.
  • 2 zeigt eine seitliche Ansicht einer Maschine der Strasse gemäß 1 zusammen mit der Aufspannvorrichtung 3 und einer Messvorrichtung 12 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Aufspannvorrichtung 3 ist auf der Transportschiene 2 angeordnet. Die Maschine der Strasse 5 befindet sich auf einer Maschinenschiene 6, auf welcher die Maschine der Strasse 5 in horizontaler Richtung 39 zu oder von der Aufspannvorrichtung 3, die auf der Transportschiene 2 angeordnet ist, bewegt werden kann. Die Maschine der Strasse 5 weist eine sich drehende Spindel 7 auf, die zur Befestigung einer Arbeitsmaschine, wie einer Fräse, angeordnet ist. Die Spindel 7 ist in senkrechter Richtung 40 auf der senkrechten Schiene 8 beweglich. Während der Messung ist auf der Spindel 7 eine Komponente 9 angeordnet, auf der sich eine Messuhr 10 mit einem Messausleger 11 befindet. Eine Messvorrichtung 12 ist auf der Aufspannvorrichtung 3 angeordnet. Die Messvorrichtung 12 weist einen Stein 13 auf, der eine erste ebene Oberfläche 14 und eine zweite ebene Oberfläche 15 aufweist, dessen Oberflächen senkrecht zueinander angeordnet sind. Der Stein 13 ist in einer Stein-Halte-Vorrichtung 16 befestigt, die wiederum beweglich mit einer Spannvorrichtung 17 verbunden ist. Die Spannvorrichtung 17 ist während der Messung fest in der Aufspannvorrichtung 3 montiert. Die Messuhr 10 ist in 2 mit dem Messausleger 11 gegen die zweite ebene Oberfläche 15 angeordnet. Wenn die Maschine der Strasse 5 entlang der Maschinenschiene 6 bewegt wird, ändert sich, falls die Maschinenschiene 6 nicht parallel zu der zweiten ebenen Oberfläche 15 ist, der Messwert auf der Messuhr 10.
  • Während der erfindungsgemäßen Messung mit der Messvorrichtung 12 ist die Messuhr 10 auf der ersten ebenen Oberfläche 14 des Steins 13 angeordnet, wie in 2 gezeigt, angeordnet. Nachdem die Messuhr 10 abgefragt wurde, wird die Maschine der Strasse 5 entlang der Maschinenschiene 6 bewegt, und anschließend wird die Messuhr 10 wieder abgefragt. Die Stein-Halte-Vorrichtung 16, und somit der Stein 13, werden entsprechend eingestellt, so dass der Stein 13 im Verhältnis zu der Spannvorrichtung 17 wieder im Winkel ausgerichtet wird, so dass die erste ebene Oberfläche 14 parallel zu der Maschinenschiene 6 wird. Die Einstellung kann iterativ vorgenommen werden; wobei der Messwert der Messuhr 10 nach jeder Anpassung der Stein-Halte-Vorrichtung 16 während der Bewegung der Maschine der Strasse 5 entlang der Maschinenschiene 6 abgefragt wird. Nachdem der Stein 13 eingestellt wurde, so dass seine erste ebene Oberfläche 14 parallel zu der Maschineschiene 6 ist, wird die Messuhr 10 mit ihrem Messausleger 11 gegen die zweite ebene Oberfläche 15 ausgerichtet. Danach wird dann, wenn die Spindel 7 senkrecht entlang der senkrechten Schiene 8 bewegt wird, die Änderung des Messwertes der Messuhr 10 abgefragt. Mit dem Wissen über die Änderung des Messwertes der Messuhr 10 und der Größe der Bewegung der Spindel 7 entlang der senkrechten Schiene 8 ist es möglich, den Winkel zwischen der Maschinenschiene 6 und der senkrechten Schiene 8 zu berechnen.
  • 3 zeigt schematisch die Aufspannvorrichtung 3 und eine andere der Maschinen der Strasse 5 aus 1, wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung auf der Aufspannvorrichtung 3 angeordnet ist. In 3 ist dargestellt, wie der Winkel der Spindel 7 relativ zu der Maschinenschiene 6, im Fall, dass es der Spindel 7 nicht möglich ist, senkrecht bewegt zu werden, gemessen werde kann. Es werden nur die Teile beschrieben, die sich in 3 im Vergleich zu 2 unterscheiden. Der Stein 13 ist eingestellt, so dass seine erste ebene Oberfläche 14 parallel zu der Maschinenschiene 6 verläuft, auf gleiche Weise, wie oben in Bezug auf 2 beschrieben. Danach wird die Messuhr 10 exzentrisch auf die Spindel 7 montiert, wobei die Messuhr mit einem bekannten Abstand von dem Mittelpunkt 18 der Spindel 7 gegen die zweite ebene Oberfläche 15 angeordnet ist. Die Messuhr 10 wird bei einer ersten Position der Spindel 7 abgefragt. Danach wird die Spindel 7 um eine halbe Umdrehung zu einer zweiten Position gedreht, wie dies durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, bevor die Messuhr 10 ein zweites Mal abgefragt wird. Mit der Kenntnis der Änderung des Messwertes der Messuhr 10 und dem Abstand zwischen dem Befestigungspunkt der Messuhr 10 und der Mitte 18 der Spindel 7 kann der Winkel der Spindel 7 im Verhältnis zu der Maschinenschiene 6 berechnet werden.
  • 4 gezeigt detaillierter einen Teil der in den 2 und 3 gezeigten Messvorrichtung. In 4 wird die Messvorrichtung von einem anderen Winkel und in einem anderen Maßstab als in den 2 und 3 gezeigt. In 4 hat der Stein 13 im Verhältnis zu der Spannvorrichtung 17 eine andere Größe als in den 2 und 3. 4 zeigt, wie die Messvorrichtung 12 angeordnet ist, so dass es dem Stein 13 möglich ist, sich im Verhältnis zu der Spannvorrichtung 17 auszurichten. Der Stein 13 ist fest auf einer Stein-Halte-Vorrichtung 16 angeordnet, die die Form einer Platte 16 hat, die wiederum um ein Kugelgelenk 20 im Verhältnis zu der Spannvorrichtung 17, die auch die Form einer Platte aufweist, drehbar angeordnet ist. Die Hauptoberfläche 33 der Spannvorrichtung 17 wird gegen die Hauptoberfläche 34 der Stein-Halte-Vorrichtung 16 gedreht. Eine Schraube 21 ist fest in der Stein-Halte-Vorrichtung 16 befestigt und geht durch eine Kugel 22 und die Spannvorrichtung 17. Federn in der Form von Dichtungsringen 23 sind zwischen der Schraube 21 und der Spannvorrichtung 17 angeordnet, so dass die Spannvorrichtung 17 gegen die Kugel 22 gepresst wird. Eine erste Einstellvorrichtung, die als erste Einstellschraube 24 ausgebildet ist und eine zweite Einstellvorrichtung, die als zweite Einstellschraube 25, ausgebildet ist, sind in die Spannvorrichtung eingezogen angeordnet und drücken gegen die Stein-Halte-Vorrichtung 16, so dass sich der Abstand zwischen der Stein-Halte-Vorrichtung 16 und der Spannvorrichtung 17 ändert, wenn man entweder die erste Einstellschraube 24 oder die zweite Einstellschraube 25 dreht. Neben der ersten Einstellschraube 24 und der zweiten Einstellschraube 25 ist jeweils ein erstes Federmittel 26 und ein zweites Federmittel 27 angeordnet. Jedes der Federmittel 26, 27 umfasst Stützmittel 28, 29, die fest in der Stein-Halte-Vorrichtung 16 angeordnet sind und die durch die Spannvorrichtung 17 laufen, und Federdichtungsringe 30, 31, die zwischen jeder der Stützmittel 28, 29 und der Spannvorrichtung 17 angeordnet sind. Die Federmittel 25, 26 gewährleisten, dass die Stein-Halte-Vorrichtung 16 gegen die Spannvorrichtung 17 gepresst werden. Wenn die erste Einstellschraube 24 eingestellt wird, wird die Spannvorrichtung 17 um eine erste Drehachse 37, die durch die Kugel 22 läuft, gedreht. Wenn die zweite Einstellschraube 25 angepasst wird, wird die Spannvorrichtung um eine zweite Drehachse 38, die durch die Kugel 22 läuft, gedreht. Während der Einstellung der ersten Einstellschraube 24 und der Einstellschraube 25 ändert sich der Abstand 41 und dabei auch der Winkel 42 zwischen der Stein-Halte-Vorrichtung 16 und der Spannvorrichtung 17. In der Spannvorrichtung 17 sind auch Mittel zur Befestigung in der Werkzeugmaschine 1 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind diese Mittel als Löcher mit Gewinden 32 ausgeführt. Andere Befestigungsmittel sind jedoch auch möglich, wie beispielsweise unterschiedliche Arten von Klemmmitteln.
  • 5 zeigt schematisch die Aufspannvorrichtung 3 und eine andere der Maschinen der Strasse 5 aus 1, wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung an der Aufspannvorrichtung angeordnet ist. In 5 wird gezeigt, wie der Winkel der Spindel 7 relativ zu der Maschinenschiene 6 in dem Fall gemessen werden kann, dass die Spindel 7 nur horizontal bewegt werden kann, was bei den Maschinen der Strasse 5 in 5 der Fall ist. Es werden nur die Teile, die im Vergleich von 5 mit 2 unterschiedlich sind, beschrieben. Der Stein 13 hat nur eine erste ebene Messwertes der Messuhr 10 und der Größe der Bewegung unter Benutzung der Oberschiene 35, kann der Winkel zwischen der Oberschiene 35 und der Maschinenschiene 6 berechnet werden. Die oben beschriebene Messung wird oft dazu benutzt, um sicherzustellen, ob die Oberschiene 35 parallel zu der Maschinenschiene 6 ist.
  • 6 zeigt schematisch die Aufspannvorrichtung 3 und eine andere der Maschinen der Strasse 5 aus 1, wobei eine erfindungsgemäße Messvorrichtung auf der Aufspannvorrichtung angeordnet ist. Die Maschinen der Strasse 5 weist eine senkrechte Schiene 8 auf. In 6 ist dargestellt, wie der Winkel der Spindel 7 im Verhältnis zu der senkrechten Schiene 8 gemessen werden kann. Es werden nur Teile, die in 6 im Vergleich zu den 2 und 3 unterschiedlich sind, beschrieben. Der Stein 13 hat nur eine ebene Oberfläche 14 und weist eine langgezogene Form auf. Der Stein 13 ist eingestellt, so dass seine erste ebene Oberfläche 14 in folgender Weise parallel zu der senkrechten Schiene 8 angepasst ist. Die Messuhr 10 ist auf der ersten ebenen Oberfläche 14 auf dem Stein 13 angeordnet. Nachdem die Messuhr 10 abgefragt wurde, wird die Spindel 7 entlang der senkrechten Schiene 8 bewegt und danach wird die Messuhr 10 erneut abgefragt. Die Stein-Halte-Vorrichtung 16, und somit der Stein 13, ist entsprechend eingestellt, so dass der Stein 13 im Verhältnis zu der Spannvorrichtung 17 im Winkel neu ausgerichtet wird, so dass die erste ebene Oberfläche 14 parallel zu der senkrechten Schiene 8 wird. Danach wird die Messuhr 10 exzentrisch auf der Spindel angeordnet, wobei die Messuhr gegen die zweite ebene Oberfläche 15 in einem bekannten Abstand von dem Mittelpunkt 18 der Spindel 7 angeordnet ist. Die Messuhr 10 wird in einer ersten Position der Spindel 7 abgefragt. Danach wird die Spindel 7, bevor die Messuhr 10 ein zweites Mal abgefragt wird, um eine halbe Umdrehung, wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist, zu einer zweiten Position gedreht. Mit der Kenntnis über die Änderung des Messwertes der Messuhr 10 und dem Abstand der Befestigungsposition der Messuhr 10 und dem Mittelpunkt 18 der Spindel 7, kann der Winkel der Spindel 7 im Verhältnis zu der senkrechten Schiene 8 berechnet werden.
  • Beispielsweise ist es für die Federmittel nicht notwendig, dass sie den gezeigten Aufbau aufweisen. Die Federmittel 26, 27 können beispielsweise Zugfedern umfassen, die in der Stein-Halte-Vorrichtung 16 und der Befestigungsvorrichtung 17 befestigt sind.

Claims (16)

  1. Messvorrichtung (12) zum Messen von Winkeln in einer Werkzeugmaschine (1), wobei die Messvorrichtung (12) einen Stein (13) aufweist, der mindestens eine erste ebene Oberfläche (14) hat, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Spannvorrichtung (17) aufweist, die zum Befestigen der Messvorrichtung (12) in der Werkzeugmaschine (1) angeordnet ist, und dass der Stein (13) im Verhältnis zu der Spannvorrichtung (17) ausrichtbar ist.
  2. Messvorrichtung (12) nach Anspruch 1, wobei der Stein (13) um zwei Drehachsen (37, 38) relativ zu der Spannvorrichtung (17) ausrichtbar ist, wobei die Drehachsen (37, 38) miteinander einen Winkel einschließen.
  3. Messvorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Stein-Halte-Vorrichtung (16), die relativ zu dem Stein (13) fest angeordnet ist und die mit der Spannvorrichtung (17) beweglich verbunden ist.
  4. Messvorrichtung (12) nach Anspruch 3, wobei die Stein-Halte-Vorrichtung (16) und die Spannvorrichtung (17) jeweils eine Hauptoberfläche (33, 34) definieren und wobei die Stein-Halte-Vorrichtung (16) und die Spannvorrichtung (17) so angeordnet sind, dass die Hauptoberflächen (33, 34) einander zugewandt und im Wesentlichen parallel zueinander sind.
  5. Messvorrichtung (12) nach Anspruch 4, wobei die Hauptoberfläche (33, 34) der Stein-Halte-Vorrichtung (16) parallel zu einer der zumindest einen ebenen Oberfläche (14) des Steines (13) ist.
  6. Messvorrichtung (12) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Federmittel (26, 27) so angeordnet sind, dass sie eine Kraft bereitstellen, die die Stein-Halte-Vorrichtung (16) und die Spannvorrichtung (17) aneinander zieht oder drückt.
  7. Messvorrichtung (12) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Stein-Halte-Vorrichtung (16) mit der Spannvorrichtung (17) mit einem Kugelgelenk (20) verbunden ist.
  8. Messvorrichtung (12) nach Anspruch 7, mit zwei Einstellmitteln (24, 25), die in einem Abstand von dem Kugelgelenk (20) angeordnet sind, wobei jedes Einstellmittel (24, 25) zum Einstellen des Abstandes (41) zwischen der Stein-Halte-Vorrichtung (16) und der Spannvorrichtung (17) und dabei auch des Winkels (42) zwischen der Stein-Halte-Vorrichtung (16) und der Spannvorrichtung (17) angeordnet ist.
  9. Messvorrichtung (12) nach Anspruch 8, wobei es sich bei beiden Einstellmitteln (24, 25) um Einstellschrauben handelt, die in eine der Spannvorrichtung (17) und der Stein-Halte-Vorrichtung (16) eingeschraubt sind, und die gegen die andere der Spannvorrichtung (17) und der Stein-Halte-Vorrichtung (16) wirken.
  10. Messvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannvorrichtung (17) Mittel zu montierbaren Befestigen in der Werkzeugmaschine (1) aufweist.
  11. Messvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stein eine zweite ebene Oberfläche (15) aufweist.
  12. Messvorrichtung (12) nach Anspruch 11, wobei die zweite ebene Oberfläche (15) senkrecht zu der ersten ebenen Oberfläche (14) angeordnet ist.
  13. Verfahren zum Messen der Bewegung einer Komponente in einer Werkzeugmaschine (1), wobei die Komponente (9) in eine erste und in eine zweite Richtung bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: Anordnen eines Steines (13), der mindestens eine ebene Oberfläche (14) aufweist, an der Werkzeugmaschine (1), Bewegen der Komponente (9) in die erste Richtung und Messen der Änderung des Abstandes zwischen der ersten ebenen Oberfläche (14) auf dem Stein (13) und der Komponente (9), Ausrichten des Steines (13), so dass die erste Oberfläche (14) parallel zu der ersten Richtung ist, und Bewegen der Komponente (9) in die zweite Richtung und Messen der Änderung des Abstandes zwischen der Komponente (9) und der ersten Oberfläche (15) des Steines (13).
  14. Verfahren zum Messen der Bewegung einer Komponente in einer Werkzeugmaschine (1), wobei die Komponente (9) in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung bewegt werden kann, welche einen Winkel miteinander bilden, dadurch Gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: Anordnen eines Steines (13) auf die Werkzeugmaschine (1), wobei der Stein eine erste ebene Oberfläche (14) und eine zweite ebene Oberfläche (15) aufweist, wobei die Oberflächen (14, 15) miteinander einen Winkel bilden, Bewegen der Komponente in die erste Richtung und Messen der Änderung des Abstandes zwischen der ersten Oberfläche (14) auf dem Stein (13) und der Komponente (9), Ausrichten des Steines (13), so dass die erste Oberfläche (14) parallel zu der ersten Richtung ist, und Messen des Abstandes zwischen der Komponente (9) und der zweiten Oberfläche (15) des Steines (13), wenn die Komponente (9) in eine zweite Richtung (9) bewegt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Abstand zwischen dem Stein (13) und der Komponente (9) mechanisch gemessen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die erste ebene Oberfläche (14) senkrecht zu der zweiten ebenen Oberfläche (15) ist.
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