-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückdickenmessvorrichtung des Ultraschallwellentyps, die die Dicke eines Werkstücks auf einer Bearbeitungsmaschine misst, und eine Bearbeitungsmaschine, die diese Werkstückdickenmessvorrichtung aufweist.
-
Allgemeiner Stand der Technik
-
In Patentdokument 1 ist eine Ultraschallwellendickenmessvorrichtung offenbart, die einen verjüngten Schaft, der an einer Hauptwelle einer Bearbeitungsmaschine angebracht ist, und einen Ultraschallwellendickenmessabschnitt aufweist, der eine Ultraschallwellensonde am vorderen Ende des Schafts einer Werkstückoberfläche annähert und dabei Ultraschallwellen aussendet, die reflektierten Schallwellen erfasst und die Dicke des Werkstücks misst und diese Messdaten drahtlos an einen Steuerabschnitt sendet, wobei aus einer an der Hauptwelle vorgesehenen Hauptwellensprühdüse und einer an der Ultraschallwellendickenmessvorrichtung vorgesehenen Messungssprühdüse Kühlmittel ausgesprüht wird, wodurch bei der Dickenmessung der Kontaktzustand zwischen der Ultraschallwellensonde und der Werkstückoberfläche verbessert wird.
-
Dokumente des Stands der Technik
-
Patentschriften
-
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
-
Bei der Ultraschallwellendickenmessvorrichtung aus Patentdokument 1 wird als Kontaktmedium Kühlmittel verwendet, das beim Zerspanen des Werkstücks zugeführt wird, doch da die Viskosität von Kühlmittel normalerweise gering ist, fließt das auf die Oberfläche des Werkstücks aufgebrachte Kühlmittel für den Fall, dass die Messstelle des Werkstücks eine schräge oder senkrechte Fläche ist, daran herab, sodass sich das Problem ergibt, dass nicht genügend Kühlmittel an der Werkstückoberfläche verbleibt, um die Werkstückdicke mittels Ultraschallwellen zu messen.
-
Auch ist die Ultraschallwellendickenmessvorrichtung aus Patentdokument 1 nur auf eine Bearbeitungsmaschine mit einer Kühlmittelzuführvorrichtung des so genannten Through-Spindle-Typs anwendbar, bei der das Kühlmittel in Axialrichtung durch die Hauptwelle hindurch dem Bearbeitungsbereich zugeführt wird, sodass ein Problem hinsichtlich der allgemeinen Anwendbarkeit vorliegt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, diese Probleme des Stands der Technik zu lösen und eine Werkstückdickenmessvorrichtung, bei der auf eine Messstelle an der Oberfläche eines Werkstücks ein gelförmiges Kontaktmedium mit vergleichsweise hoher Viskosität aufgebracht werden kann und die sich leicht auf existierende Bearbeitungsmaschinen anwenden lässt, und eine Bearbeitungsmaschine bereitzustellen, die eine solche Werkstückdickenmessvorrichtung aufweist.
-
Mittel zum Lösen der Aufgabe
-
Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, weist eine Bearbeitungsmaschine mit einer Bewegungsvorrichtung, die wenigstens drei orthogonale Achsen, nämlich eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse, aufweist, um eine Hauptwelle und ein Werkstück relativ zueinander zu bewegen, eine Druckluftquelle, eine Spindelluftleitung, die mit der Druckluftquelle in Verbindung steht und sich durch die Hauptwelle verlaufend erstreckt, und eine Werkstückdickenmessvorrichtung auf, die lösbar an einem Werkzeugbefestigungsabschnitt der Hauptwelle anbringbar ist, wobei die Werkstückdickenmessvorrichtung einen Messvorrichtungshauptkörper, der bei Anbringung am Vorderendabschnitt der Hauptwelle eine der Hauptwelle zugewandte basisendseitige Wand und eine gegenüber der basisendseitigen Wand vorgesehene vorderendseitige Wand aufweist, die einem Werkstück zugewandt werden kann, einen Schaftabschnitt, der von der basisendseitigen Wand vorspringt und lösbar am Vorderendabschnitt der Hauptwelle anbringbar ist, ein Messelement, das derart an der vorderendseitigen Wand des Messvorrichtungshauptkörper vorgesehen ist, dass es in Kontakt mit einer Oberfläche des Werkstücks gelangen kann, und die Ultraschallwellen sendet und empfängt, einen Steuerabschnitt, der am Messvorrichtungshauptkörper vorgesehen ist und in einem Zustand des Kontakts des Messelements mit der Oberfläche des Werkstücks durch das Messelement Ultraschallwellen sendet und empfängt und anhand der Zeitdifferenz zwischen dem Senden und Empfangen der Ultraschallwellen die Dicke des Werkstücks berechnet und die Messdaten drahtlos aussendet, einen Mediumbehälter, der am Messvorrichtungshauptkörper vorgesehen ist und in dem ein gelförmiges Kontaktmedium gespeichert ist, das zwischen dem Messelement und der Werkstückoberfläche aufgebracht wird, und ein Dosierungszuführgerät aufweist, das während der Anbringung des Messvorrichtungshauptkörpers an der Hauptwelle mithilfe von Druckluft aus der Spindelluftleitung der Bearbeitungsmaschine eine bestimmte Menge Kontaktmedium an die Werkstückoberfläche ausgibt.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Werkstückdickenmessvorrichtung bereitgestellt, die mit einer Oberfläche eines Werkstücks auf einer Bearbeitungsmaschine, die die wenigstens drei orthogonale Achsen, nämlich eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse, aufweist, um eine Hauptwelle und ein Werkstück relativ zueinander zu bewegen, in Kontakt tritt und anhand der Zeitdifferenz zwischen dem Senden und Empfangen von Ultraschallwellen die Dicke des Werkstücks misst, umfassend: einen Messvorrichtungshauptkörper, der bei Anbringung am Vorderendabschnitt der Hauptwelle eine der Hauptwelle zugewandte basisendseitige Wand und eine gegenüber der basisendseitigen Wand vorgesehene vorderendseitige Wand aufweist, die einem Werkstück zugewandt werden kann, einen Schaftabschnitt, der von der basisendseitigen Wand vorspringt und lösbar am Vorderendabschnitt der Hauptwelle anbringbar ist, ein Messelement, das derart an der vorderendseitigen Wand des Messvorrichtungshauptkörper vorgesehen ist, dass es in Kontakt mit einer Oberfläche des Werkstücks gelangen kann, und die Ultraschallwellen sendet und empfängt, einen Steuerabschnitt, der am Messvorrichtungshauptkörper vorgesehen ist und in einem Zustand des Kontakts des Messelements mit der Oberfläche des Werkstücks durch das Messelement Ultraschallwellen sendet und empfängt und anhand der Zeitdifferenz zwischen dem Senden und Empfangen der Ultraschallwellen die Dicke des Werkstücks berechnet und die Messdaten drahtlos aussendet, einen Mediumbehälter, der am Messvorrichtungshauptkörper vorgesehen ist und in dem ein gelförmiges Kontaktmedium gespeichert ist, das zwischen dem Messelement und der Werkstückoberfläche aufgebracht wird, und ein Dosierungszuführgerät, das während der Anbringung des Messvorrichtungshauptkörpers an der Hauptwelle mithilfe von Druckluft aus einer Spindelluftleitung, die mit einer Druckluftquelle der Bearbeitungsmaschine in Verbindung steht und sich durch die Hauptwelle verlaufend erstreckt, eine bestimmte Menge Kontaktmedium an die Werkstückoberfläche ausgibt.
-
Wirkung der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch das Dosierungszuführgerät unter Verwendung von Spindelluft der Bearbeitungsmaschine eine festgelegte Menge gelförmiges Kontaktmedium zum Werkstück ausgegeben, wodurch es zuverlässig auf die Messstelle aufgebracht wird. Da die Werkstückdickenmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung den Schaftabschnitt aufweist, der lösbar am Vorderendabschnitt der Hauptwelle anbringbar ist, ist eine Anbringung an verschiedenen Bearbeitungsmaschinen und auch an existierenden Bearbeitungsmaschinen möglich.
-
Kurzbeschreibung der Figuren
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Bearbeitungsmaschine der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Ansicht einer Werkstückdickenmessvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 3 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Messen der Dicke eines Werkstücks unter Verwendung der Werkstückdickenmessvorrichtung veranschaulicht.
-
Ausführungsform der Erfindung
-
Im Folgenden soll unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Bearbeitungsmaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bearbeitungsmaschine 100 weist eine Hauptwellenvorrichtung 110 mit einer Hauptwelle 114 und einem Gehäuse 112, das die Hauptwelle 114 um eine Drehachse O drehbar lagert, und einen Tisch 122 auf, der vor der Hauptwellenvorrichtung 110 entlang einer Bettführungsfläche 120 in Z-Achsenrichtung (in 1 in Links-rechts-Richtung) hin und her bewegbar vorgesehen ist.
-
Die Bearbeitungsmaschine 100 weist außerdem eine X-Achsenvorschubvorrichtung (nicht dargestellt) und Y-Achsenvorschubvorrichtung (nicht dargestellt), um die Hauptwellenvorrichtung 110 in X-Achsenrichtung (Richtung vertikal zur Papierebene in 1) und Y-Achsenrichtung (Oben-unten-Richtung in 1) zu bewegen, sowie eine Z-Achsenvorschubvorrichtung (nicht dargestellt) auf, um den Tisch 122 in der zur Hauptdrehwelle O parallelen Z-Achsenrichtung zu bewegen. Die X-Achsenvorschubvorrichtung, die Y-Achsenvorschubvorrichtung und die Z-Achsenvorschubvorrichtung können Kugelgewindespindeln (nicht dargestellt), die sich in X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsenrichtung erstrecken, und Servomotoren (nicht dargestellt) aufweisen, die die Kugelgewindespindeln der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse antreiben.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist auf der Oberseitenfläche des Tisches 122 ein Drehtisch 124 vorgesehen, der um eine Achse parallel zur Y-Achse in B-Achsenrichtung drehend bewegbar ist. Ein zu bearbeitendes Werkstück W ist über ein an der Oberseitenfläche des Drehtisches 124 angebrachtes Winkelblech 126 fixiert, sodass es dem Vorderende der Hauptwelle 114 zugewandt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Winkelblech 126 ein zweiflächiges Winkelblech, das Werkstückanbringungsflächen 126a, 126b zum Anbringen des Werkstücks W aufweist.
-
Die Servomotoren, die die Vorschubvorrichtungen für die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse antreiben, und der Servomotor, der den Drehtisch 124 in B-Achsenrichtung antreibt (nicht dargestellt), sind jeweils mit einer Steuervorrichtung (NC-Vorrichtung) 140 der Bearbeitungsmaschine 100 verbunden, und die Servomotoren der X-Achse, Y-Achse, Z-Achse und B-Achse werden jeweils von der Steuervorrichtung 140 gesteuert. Die Steuervorrichtung 140 kann in einer Bedienungskonsole der Bearbeitungsmaschine 100 untergebracht sein, und die Bedienungskonsole weist ein Display 142 auf, das verschiedene Betriebszustände der Bearbeitungsmaschine 100, Bearbeitungsprogramme, die an die Steuervorrichtungen 140 gesendet werden, und einen Eingabebildschirm anzeigt, an dem der Bediener verschiedene Parameter für die Bedienung der Bearbeitungsmaschine 100 eingibt.
-
Am Vorderendabschnitt der Hauptwelle 114 ist ein Werkzeuganbringungsloch 114a zum Anbringen eines Werkzeugs (nicht dargestellt) gebildet, und das Werkzeug wird am Vorderendabschnitt der Hauptwelle 114 angebracht, indem ein Schaftabschnitt eines Werkzeughalters (nicht dargestellt), an dem das Werkzeug befestigt ist, in das Werkzeuganbringungsloch 114a eingeführt wird. Zum Anbringen des Werkzeugs am Vorderendabschnitt der Hauptwelle 114 und Lösen davon kann beispielsweise eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung 130 verwendet werden. Auch die automatische Werkzeugwechselvorrichtung 130 wird durch die Steuervorrichtung 140 gesteuert.
-
Die Hauptwelle 114 kann eine sich an der Achse O erstreckende Spindelluftleitung 114b aufweisen. Die Spindelluftleitung 114b ist über eine externe Druckluftleitung 106 mit einer Druckluftquelle 102 verbunden. An der externen Druckluftleitung 106 ist als Druckluftregelventil ein Sperrventil 106a des Solenoidtyps angeordnet.
-
Das Sperrventil 106a ist zwischen einer ersten Stellung (siehe 2), in der die Spindelluftleitung 114b von der Druckluftquelle 102 getrennt und zur Außenatmosphäre offen ist, und einer zweiten Stellung betätigbar, in der die Spindelluftleitung 114b mit der Druckluftquelle 102 in Verbindung steht. Am Sperrventil 106a kann ein Dämpfer 106b angeordnet sein, der in der ersten Stellung Abluftgeräusche von der Spindelluftleitung 114b reduziert. Das Solenoid des Sperrventils 106a ist mit der Steuervorrichtung 140 verbunden, und der Betrieb des Sperrventils 106a wird durch die Steuervorrichtung 140 gesteuert.
-
Die Druckluftquelle 102 kann Betriebsluft des Werks sein, die an der Bearbeitungsmaschine 100 angeschlossen ist. Allerdings kann die Druckluftquelle 102 auch ein gesondert von der Betriebsluft vorgesehener Kompressor (nicht dargestellt) und Tank (nicht dargestellt) sein und kann außerdem eine Druckluftquelle mit einem Trockner (nicht dargestellt) oder dergleichen sein.
-
Am Gehäuse 112 der Hauptwellenvorrichtung 110 ist ein Kühlmittelkanal 112a gebildet, und der Kühlmittelkanal 112a ist über eine Kühlmittelleitung 108 mit einer externen Kühlmittelquelle 104 verbunden. Der Kühlmittelkanal 112a erstreckt sich durch ein Aufnahmeelement 116, das am Endabschnitt des Gehäuses 112 vorgesehen ist. Der Kühlmittelkanal 112a ist vorzugsweise durch die Seitenwand des Gehäuses 112 verlaufend gebildet, kann jedoch auch durch ein Rohr oder einen Schlauch gebildet sein, der sich ins Innere oder zur Außenseite des Gehäuses 112 erstreckt.
-
Die Kühlmittelquelle 104 kann beispielsweise einen Tank (nicht dargestellt), in dem Kühlmittel gespeichert ist, und eine Pumpe (nicht dargestellt) aufweisen, die Kühlmittel zur Kühlmittelleitung 108 fördert. An der Kühlmittelleitung 108 ist als Kühlmittelregelventil ein Sperrventil 108a des Solenoidtyps angeordnet. Das Sperrventil 108a ist zwischen einer ersten Stellung (siehe 2), in der der Kühlmittelkanal 112a von der Kühlmittelquelle 104 getrennt ist (siehe 2), und einer zweiten Stellung betätigbar, in der der Kühlmittelkanal 112a mit der Kühlmittelquelle 104 in Verbindung steht. Das Solenoid des Sperrventils 108a ist mit der Steuervorrichtung 140 verbunden, und der Betrieb des Sperrventils 108a wird durch die Steuervorrichtung 140 gesteuert.
-
Am Gehäuse 112 der Hauptwellenvorrichtung 110 kann außerdem eine Sende-/Empfangsvorrichtung 80 angebracht sein, die mit einem Sende-/Empfangsabschnitt 36 einer nachstehend beschriebenen Werkstückdickenmessvorrichtung 10 kommuniziert. Die Sende-/Empfangsvorrichtung 80 ist mit der Steuervorrichtung 140 verbunden. Außerdem ist am Gehäuse 112 ein nachstehend beschriebenes Aufnahmeelement 116 angebracht.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 am Vorderendabschnitt der Hauptwelle 114 befestigt. Die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 weist einen hohlen Hauptkörper 12 auf, und der Hauptkörper 12 weist eine basisendseitige Wand 12a, die bei Befestigung am Vorderendabschnitt der Hauptwelle 114 der Hauptwelle 114 zugewandt ist, und eine dem Werkstück W zugewandte vorderendseitige Wand 12b auf. Ein Wellenabschnitt 76 mit einem Schaftabschnitt 76a, der in das am Vorderendabschnitt der Hauptwelle 114 gebildete Werkzeuganbringungsloch 114a passt, und einer V-Nut 7b, die mit einem Wechselarm 132 der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung 130 in Eingriff steht und sich in Umfangsrichtung erstreckt, springt von der basisendseitigen Wand 12a nach außen vor.
-
Am Wellenabschnitt 76 ist ein Druckluftkanal 76c gebildet, und wenn der Schaftabschnitt 76a am Werkzeuganbringungsloch 114a befestigt ist, steht der Druckluftkanal 76c mit der in Axialrichtung durch die Hauptwelle 114 verlaufenden Spindelluftleitung 114b in Verbindung. Der Druckluftkanal 76c steht auch mit einer nachstehend beschriebenen internen Druckluftleitung 52 in Verbindung.
-
Am Wellenabschnitt 76 ist außerdem ein Drehsicherungselement 78 vorgesehen. Wenn die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 am Vorderendabschnitt der Hauptwelle 114 befestigt ist, steht das Drehsicherungselement 78 mit einem am Gehäuse 112 der Hauptwellenvorrichtung 110 vorgesehenen Aufnahmeelement 116 in Eingriff und verhindert eine Drehung der Werkstückdickenmessvorrichtung 10. Wenn das Drehsicherungselement 78 mit dem Aufnahmeelement 116 in Eingriff steht, stehen der Kühlmittelkanal 112a und der Kühlmittelkanal 2 im Inneren des Hauptkörpers 12 in Verbindung, und wenn das Sperrventil 108a geöffnet ist, drückt Reinigungskühlmittel aus der Kühlmittelquelle 104 das Rückschlagventil 74 auf und wird aus der Reinigungskühlmitteldüse 40 ausgegeben.
-
Die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 weist außerdem einen Messabschnitt 14 und eine Mediumdüse 38 auf, die von der vorderendseitigen Wand 12b des Hauptkörpers 12 nach außen vorspringen. Darüber hinaus weist die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 eine Reinigungskühlmitteldüse 40 auf. Der Messabschnitt 14 kann einen zylinderförmigen Messabschnitthauptkörper 16, einen in Axialrichtung verschiebbar im Messabschnitthauptkörper 16 angeordneten Schieber 18, ein am Vorderende des Schiebers 18 vorgesehenes Messelement 26, eine das Hinterende des Hauptkörpers 16 verschließende hintere Endwand 20, eine Feder 22, die im Inneren des Hauptkörpers 16 zwischen dem Schieber 18 und der hinteren Endwand 20 angeordnet ist und den Schieber 18 zum Vorderende hin vorspannt, und einen als Dichtungselement dienenden O-Ring 24 aufweisen, der zwischen dem Hauptkörper 16 und dem Schieber 18 angeordnet ist.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist am Vorderendabschnitt des Schiebers 18 eine zylindrische Vertiefung 18a gebildet, und das Messelement 26 ist in der Vertiefung 18a angeordnet. Bei dem Messelement 26 kann es sich um einen Ultraschallwellenmesswandler handeln, der Ultraschallwellen sendet und empfängt. Von der Vertiefung 18a des Schiebers 18 erstreckt sich ein Zentralloch 18b zu einer hinteren Endfläche. Um ein Herabfallen des Schiebers 18 vom Vorderende des Hauptkörpers 16 zu verhindern, ist am hinteren Endabschnitt des Schiebers 18 ein Flanschabschnitt 18c gebildet, und an der Innenumfangsfläche des Hauptkörpers 16 ist ein Schulterabschnitt 16a gebildet, an dem der Flanschabschnitt 18c anliegen kann. In der hinteren Endwand 20 ist ein Zentralloch 20a gebildet.
-
Das Messelement 26 ist über einen Draht 28 mit einem Steuerabschnitt 30 verbunden. Der Steuerabschnitt 30 weist einen Rechenabschnitt 32, der über den Draht 28 Signale vom Messelement 26 empfängt und einer Rechenverarbeitung unterzieht, um die Dicke des Werkstücks W zu berechnen, einen Ein/Aus-Schalter 34 der Werkstückdickenmessvorrichtung 10 und einen Sende-/Empfangsabschnitt 36 auf, der mit der externen Sende-/Empfangsvorrichtung 80 kommuniziert. Im Steuerabschnitt 30 kann eine Batterie 39 untergebracht sein.
-
Die Mediumdüse 38 springt vorzugsweise von der vorderendseitigen Wand 12b schräg zur Mitte vor, derart, dass sie Medium zur Vorderseite des Messelements 26 ausgeben kann. Die Mediumdüse 38 ist über eine Mediumausgabeleitung 42 mit einem als Dosierungszuführgerät dienenden Zylinder 44 verbunden. Der Zylinder 44 weist eine koaxial angeordnete Druckluftkammer 48, eine Mediumkammer 46 und zwei Kolben 50 auf. Die zwei Kolben 50 weist einen ersten Kolbenabschnitt 50a mit großem Durchmesser, der in der Druckluftkammer 48 angeordnet ist, und einen zweiten Kolbenabschnitt 50b mit kleinem Durchmesser auf, der in der Mediumkammer 46 angeordnet ist.
-
Die Druckluftkammer 48 ist über die interne Druckluftleitung 52, den Druckluftkanal 76c, die Spindelluftleitung 114b und die externe Druckluftleitung 106 mit der externen Druckluftquelle 102 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform bilden die interne Druckluftleitung 52, der Druckluftkanal 76c, die Spindelluftleitung 114b und die externe Druckluftleitung 106 ein Druckluftzuführsystem.
-
Die Mediumkammer 46 steht über eine Mediumausgabeleitung 42 mit der Mediumdüse 38 in Verbindung. An der Mediumausgabeleitung 42 ist ein Rückschlagventil 56 angeordnet, das den Strom von der Mediumkammer 46 zur Mediumdüse 38 unterbricht. Das Rückschlagventil 56 ist ein Rückschlagventil mit Pilotregelung, das durch Pilotdruckluft betätigt wird, die von einer Pilotleitung 54 zugeführt wird, die von der internen Druckluftleitung 52 abzweigt. Wenn die Pilotdruckluft an das Rückschlagventil 56 zunimmt, öffnet sich das Rückschlagventil 56, die Mediumdüse 38 wird mit der Mediumkammer 46 verbunden und die Mediumdüse 38 kann Medium ausgeben. Wenn die Pilotdruckluft wegfällt, schließt sich das Rückschlagventil 56, und der Strom von der Mediumkammer 46 zur Mediumdüse 38 wird unterbrochen.
-
Die Mediumkammer 46 steht außerdem über eine Mediumzuführleitung 68 mit einem als Mediumzufuhrquelle dienenden Mediumbehälter 58 in Verbindung. Der Mediumbehälter speichert ein gelförmiges Kontaktmedium. Bei dem gelförmigen Kontaktmedium kann es sich um verschiedene Arten von gelförmigen Stoffen handeln, vorzugsweise um einen Stoff, der eine geeignete Viskosität aufweist und beim Aufbringen auf eine vertikale Fläche des Werkstücks W, wie in 1 gezeigt, nicht sofort herabfließt. An der Mediumzuführleitung 68 ist ein Rückschlagventil 70 angeordnet, das den Strom von Medium aus dem Mediumbehälter 58 zur Mediumkammer 46 unterbricht. Im Mediumbehälter 58 sind ein Kolben 60 und eine Feder 62 angeordnet, die den Kolben 60 im Mediumbehälter 58 in einer Richtung des Herausdrückens des Mediums vorspannt.
-
Der Mediumbehälter 58 ist außerdem über eine Mediumnachfüllleitung 64 mit einem Nippel 66 verbunden. Der Nippel 66 ist eine Verbindungsstelle, die ein Lecken von Medium aus dem Mediumbehälter 58 verhindert. Der Bediener kann über den Nippel 66 mittels eines Injektionsgeräts Medium im Mediumbehälter 58 nachfüllen. Die Mediumnachfüllleitung 64 öffnet sich im Mediumbehälter 58 in der Nähe einer Stelle an einer Bodenwand, an der die Mediumzuführleitung 68 verbunden ist.
-
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 3 die Wirkungsweise der Werkstückdickenmessvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
-
Zunächst wird die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 am Vorderende der Hauptwelle 114 angebracht (Schritt S10). Dies kann unter Steuerung durch die Steuervorrichtung 140 von der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung 130 durchgeführt werden. Die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 kann auch manuell durch einen Bediener am Vorderende der Hauptwelle 114 angebracht werden. Als Nächstes betätigt der Bediener manuell den Ein/Aus-Schalter 34, der am Hauptkörper der Werkstückdickenmessvorrichtung 10 vorgesehen ist, wodurch die Stromversorgung der Werkstückdickenmessvorrichtung 10 eingeschaltet wird (Schritt S12). Alternativ kann der Ein/Aus-Schalter 34 eingeschaltet werden, indem durch die Steuervorrichtung 140 von der Sende-/Empfangsvorrichtung 80 ein Einschaltbefehl an den Steuerabschnitt 30 gesendet wird.
-
Als Nächstes beurteilt die Steuervorrichtung 140 der Bearbeitungsmaschine 100, ob im Mediumbehälter 58 mindestens eine festgelegte Menge Medium gespeichert ist, und wenn im Mediumbehälter 58 weniger als die festgelegte Menge Medium gespeichert ist, wird auf dem Display 142 an der Bedienungskonsole der Bearbeitungsmaschine 100 eine Warnung angezeigt, dass Medium nachzufüllen ist („Ja“ in Schritt S14). Wenn im Mediumbehälter 58 die festgelegte Menge Medium gespeichert ist („Nein“ in Schritt S14), oder wenn der Bediener gemäß der Warnung Medium nachgefüllt hat (Schritt S16), bewegt die Steuervorrichtung 140 unter Verwendung der Vorschubvorrichtungen der Bearbeitungsmaschine 100 die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 an die zu messende Stelle des Werkstücks W (Schritt S18).
-
Als Nächstes wird das Sperrventil 108a der Kühlmittelleitung 108 für eine festgelegte Zeit geöffnet, Reinigungskühlmittel aus der Kühlmittelquelle 104 wird aus der Reinigungskühlmitteldüse 40 zum Werkstück W gesprüht und die zu messende Stelle wird gereinigt (Schritt S20). Als Nächstes wird das Sperrventil 106a der externen Druckluftleitung 106 geöffnet, und über das Druckluftzuführsystem wird Druckluft aus der Druckluftquelle 102 an die Druckluftkammer 48 des Zylinders 44 angelegt. Dabei wird Druckluft über die Pilotleitung 54 an das Rückschlagventil 56 mit Pilotregelung angelegt und das Rückschlagventil 56 geöffnet.
-
Dadurch treibt die Druckluft den Kolben 50 in der Druckluftkammer 48 an, und das Kontaktmedium in der Mediumkammer 46 wird über die Mediumausgabeleitung 42 aus der Mediumdüse 38 ausgegeben. Während der Kolben 50 angetrieben wird, wird die Luft in der Druckluftkammer 48 über eine Abluftleitung 47 nach außen abgelassen. Der Kolben 50 wird durch die Druckluft bis zum Hubende in der Druckluftkammer 48 angetrieben, wodurch ein jeweiliges Volumen an Kontaktmedium, das dem Volumen entspricht, das durch die Fläche des zweiten Kolbenabschnitts 50b mit kleinem Durchmesser des Kolbens 50 und den Hub bestimmt wird, aus der Mediumdüse 38 ausgegeben wird und auf die Oberfläche der zu messenden Stelle des Werkstücks W aufgebracht wird (Schritt S22). Dabei zählt die Steuervorrichtung 140, um die wievielte Ausgabe von Kontaktmedium seit dem Nachfüllen von Kontaktmedium im Mediumbehälter 58 es sich handelt, und speichert dies.
-
Wenn die Steuervorrichtung 140 das Sperrventil 106a der externen Druckluftleitung 106 in die erste Stellung bewegt, wird die Druckluftkammer 48 über das Druckluftzuführsystem und das Sperrventil 106a mit der Außenatmosphäre in Verbindung gesetzt, und die Druckluft in der Druckluftkammer 48 wird über das Druckluftzuführsystem aus dem Sperrventil 106a ausgelassen. Dabei sinkt der Druck in der Pilotleitung 54, sodass sich das Rückschlagventil 56 schließt. Durch den Druck des Mediumbehälters 58 wird außerdem im Mediumbehälter 58 gespeichertes Kontaktmedium durch die Mediumzuführleitung 68 in die Mediumkammer 46 des Zylinders 44 geleitet.
-
Als Nächstes wird mittels der Z-Achsenvorschubvorrichtung der Bearbeitungsmaschine 100 die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 zusammen mit der Hauptwellenvorrichtung 110 an das Werkstück W angenähert und das Messelement 26 mit der Oberfläche der zu messenden Stelle des Werkstücks W in Kontakt gebracht (Schritt S24). Als Nächstes sendet das Messelement 26 Ultraschallwellen aus, deren Reflexionen vom Messelement 26 erfasst werden. Ultraschallwellen werden an Grenzen zwischen Objekten reflektiert und werden in diesem Fall an der Grenzfläche zwischen dem Werkstück W und dem Winkelblech 126, also an der Werkstückanbringungsfläche 126a, reflektiert. Der Rechenabschnitt 32 ermittelt anhand der Zeit zwischen dem Senden und dem Empfangen der Ultraschallwellen die Dicke des Werkstücks W. Das auf diese Weise erlangte Messergebnis wird über den Sende-/Empfangsabschnitt 36 und die Sende-/Empfangsvorrichtung 80 an die Steuervorrichtung 140 gesendet und in einem festgelegten Speicher der Steuervorrichtung 140 gespeichert. Das Messergebnis kann auch auf dem Display 142 angezeigt werden (Schritt S28).
-
Als Nächstes ermittelt die Steuervorrichtung 140 durch Berechnung anhand des gespeicherten Zählwerts die im Mediumbehälter 58 verbleibende Menge Kontaktmedium und speichert sie (Schritt S30). Die Steuervorrichtung 140 beurteilt aus dem Messprogramm, ob alle zu messenden Stellen des Werkstücks W abgeschlossen wurden. Wenn noch eine zu messende Stelle übrig ist („Ja“ in Schritt S32), führt die Steuervorrichtung 140 den Messablauf ab Schritt S14 erneut aus. Wenn die Messung aller zu messenden Stellen des Werkstücks W abgeschlossen wurde („Nein“ in Schritt S32), betätigt der Bediener den Ein/Aus-Schalter 34 und schaltet die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 aus (Schritt S34). Alternativ kann der Ein/Aus-Schalter 34 ausgeschaltet werden, indem durch die Steuervorrichtung 140 von der Sende-/Empfangsvorrichtung 80 ein Ausschaltbefehl an den Steuerabschnitt 30 gesendet wird. Als Nächstes wird die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 durch die automatische Werkzeugwechselvorrichtung 130 vom Vorderendabschnitt der Hauptwelle 114 gelöst (Schritt S36), womit der Messprozess für das Werkstück W endet. Die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 kann auch manuell durch einen Bediener vom Vorderende der Hauptwelle 114 gelöst werden.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 den Schaftabschnitt 76a auf, der zum Werkzeuganbringungsloch 114a des Vorderendabschnitts der Hauptwelle 114 passt, weshalb eine leichte Befestigung an verschiedenen Bearbeitungsmaschinen möglich ist.
-
Außerdem wird von dem Dosierungszuführgerät unter Verwendung von Spindelluft der Bearbeitungsmaschine 100 eine festgelegte Menge Kontaktmedium aus der Mediumdüse 38 zum Werkstück W ausgegeben. Da ferner die Werkstückdickenmessvorrichtung 10 mittels der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung 130 lösbar am Vorderendabschnitt der Hauptwelle 114 befestigt werden kann, ist eine Automatisierung des Ablaufs von der Reinigung der Oberfläche des Werkstücks W über die Ausgabe von Kontaktmedium bis hin zur Messung der Dicke des Werkstücks W mittels Programmierung möglich.
-
Die Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform erfolgt anhand einer vierachsigen Bearbeitungsmaschine mit den drei linear angetriebenen Achsen X-Achse, Y-Achse und Z-Achse und der Drehachse B-Achse, doch ist die vorliegende Erfindung auch auf eine dreiachsige Bearbeitungsmaschine, auf eine fünfachsige Bearbeitungsmaschine oder dergleichen anwendbar. Auch ist die vorliegende Erfindung sowohl auf aufrecht stehende als auch liegend angeordnete Bearbeitungsmaschine anwendbar.
-
Erläuterung der Bezugszeichen
-
- 10
- Messvorrichtung
- 12
- Hauptkörper
- 12a
- basisendseitige Wand
- 12b
- vorderendseitige Wand
- 26
- Messelement
- 30
- Steuerabschnitt
- 32
- Rechenabschnitt
- 36
- Sende-/Empfangsabschnitt
- 38
- Mediumdüse
- 40
- Reinigungskühlmitteldüse
- 44
- Zylinder
- 58
- Mediumbehälter
- 76a
- Schaftabschnitt
- 76b
- V-Nut
- 80
- Sende-/Empfangsvorrichtung
- 100
- Bearbeitungsmaschine
- 114
- Hauptwelle
- 114b
- Spindelluftleitung
- 140
- Steuervorrichtung (NC-Vorrichtung)
