DE1602914A1 - Werkzeugmaschinensteuerung - Google Patents

Description

Patentanwälte

Wpt-Ing .R. BeauMU. _Q 26.10.1967

Dipl.-Ing. Ismprecht ^

München 22, Steinsdorfetr. 10 16029T4

Minister of Technology in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland,

London (Großbritannien)

Werkzeugmaschinensteuerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschinen-Steuerung zur Bearbeitung eines Werkstückes mit einem Werkzeug. .

In den letzten Jahren wurden verschiedene Systeme zur numerischen Steuerung von Werkzeugmaschinen bekannt: Sehr selten, wenn überhaupt, enthielten sie eine tatsächlich geschlossene Schleifensteuerung, z.B. eine Steuerung mit Servoschlelfen, welche das Umrißprogramm des Werkstückes enthalten«

Das wesentliche Merkmal der geschlossenen Schleifensteuerung in der Anwendung auf die Bearbeitung ist die kontinuierliche und automatische Steuerung des Schneidwerkzeuges durch Servoantriebe, die durch Fehlersignale angetrieben werden* die von einem kontinuierlichen Vergleich des erforderlichen Umrisses mit dem schon durch Bearbeitung erzielten Umriß abgeleitet werden.

25*6/06J-tfpB-t7):

Das System ist grundsätzlich verschieden von einer numerischen Kontrolle und anderen Arbeitsmitteln, welche entweder von der unterbrochenen Aufmerksamkeit eines Facharbeiters oder der mechanischen Starrheit des Maschinenwerkzeugs für seine höchste Genauigkeit abhängen· Diese Nachteile können nur als ernst und grundsätzlich betrachtet werden.

Die brit. Patentanmeldung 5290/65 sieht indessen ein wirklich geschlossenes Werkzeugmaschinen-Steuerungssystem vor, bei welchem die relative Stellung des Werkstückes und eines Schneidwerkzeuges dauernd überwacht und die erhaltene Information verwendet wird, um die Stellung des Schneidwerkzeuges durch einen Steuermechanismus von angemessen schnellem Ansprechvermögen zu korrigieren» Die vorliegende Erfindung ist eine Weiterentwicklung dieses Vorschlages.

Die Werkzeugmaschinensteuerung zur Bearbeitung eines Werkstückes mit einem Werkzeug gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine erste Markiervorrichtung ohne Berührung mit dem Werkstück zur Nachführung bezüglich eines ersten Profils des Werkstückes an der Bückseite des Werkzeuges, eine Vorrichtung zum Messen der Stellung der ersten Marklervorrichtung, eine Vorrichtung zum Vergleichen der gesessenen Stellung der ersten Marklervorrichtung mit ihrer Sollstellung zwecks Steuerung ihrer Stellung und eine Vorrichtung zur Steuerung des Werkzeugs

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zwecks seiner Nachführung bezüglich der Stellung der ersten Marklervorrichtung.

Mit "Bearbeiten" ist eines der Verfahren gemeint, welches mit Werkzeugmaschinen ausgeführt wird, wie z.B. Schneiden, Bohren, Schleifen, Fräsen, Hobeln, Glätten, Nutenanbringen usw.

Die Markiervorrichtung kann ein Vagen sein, der mechanisch mit der Vorrichtung zum Balten des Werkzeuges verbunden 1st, und ihre Stellung kann bezüglich eines Bezugspunktes oder einer Bezugslinie auf der !faschine gesteuert werden.. Die Markiervorrichtung kann abwechselnd oder zusätzlich in Verbindung mit einer weiteren Markiervorrichtung arbeiten, welche mit der Vor- ' richtung zum Halten des Werkzeuges zwecks paralleler Bewegung in der umgekehrten Hlchtung verbunden 1st.

(Zum Beispiel kann bei einer Drehbank ein Vorderwagen angebracht sein, um ejine parallele Bewegung in der gleichen Hlchtung wie der Drehbankquerschlitten auszuführen, und ein rückwärtiger Wagen kann angeschlossen sein, um sich zu beiden parallel, aber in der umgekehrten Hlchtung zu bewegen. Der Abstand zwischen Bezugspunkten an dem Vorder- und dem Hinterwagen kann gemessen und mit der erforderlichen Entfernung verglichen werden; ein Fehler signal kann benutzt werden, um den Abstand einzustellen, und das Werkzeug kann gesteuert werden, um dem Vorderwagen zu folgen.)

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Eine weitere Servoschleife kaiin zur Korrektur der Zentrierfehler dienen. Die Kraft des Werkzeuges gegenüber dem Werkstück tendiert dazu, die Werkzeugmaschine in einem gewissen (wenn auch geringen) Grade zu verwerfen und auch das Werkstück selbst etwas zu -verformen; die durch diese Verformungen eingeführten Fehler können durch Messen der tatsächlichen Abmessungen des Werkstückes während der Bearbeitung unterbunden werden.

Eine weitere Servoschleife kann zur Korrektur der Werkzeugabnutzungsfehler dienen. Während der Abnutzung des Werkzeuges verringert sich der Abstand zwischen seiner Arbeitskante und seinem Bezugspunkt oder dem Teil, durch welchen er kontrolliert wird, und eine gegebene Stellung des Werkzeuges bedeutet nicht mehr die gleiche Stellung der Arbeitsoberfläche des Werkstückes. Der durch diese Abnutzung eingeführte Pehler kann durch Messung der tatsächlichen Abmessungen des Werkstückes während der Bearbeitung unterbunden werden.

Ein Ausftihrungsbelsplel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein teilweise im Schnitt dargestelltes Schema des Umrisses einer Drehbank gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung des zugehörigen Steuerungssystems·

Um eine tatsächlich geschlossene Schleifensteuerung bei 009834/0364

einer Drehbank (oder ähnlichen Maschine) anzuwenden, ist es erwünscht, den Radius des Werkstückes an einem Punkt auf der Oberfläche unter dem Bearbeitungswerkzeug zu messen. Eine geschlossene Schleifensteuerung aufeinanderfolgender Radien bedeutet im Idealfall die kontinuierliche Messung des Abstandes zwischen einem Punkt auf der Rotationsachse (welche in Bewegung sein kann) und einem zugehörigen Punkt der Oberfläche, wo die Spitze des Schneidwerkzeuges angreift. Keiner dieser Punkte ist dem optischen Abtastmessungstyp, welcher in dem Ausführungsbeispiel verwendet wird, zugänglich. Nichtsdestoweniger ist es möglich, diesen Abstand abzuleiten, indem man zwei Messungen in der Nähe ausführt, einerseits die des Abstandes zwischen dem Werkzeug und dem Maschinenmittelpunkt und andererseits die des Durchmessers des Werkstückes nach Vorbeiführung des Werkzeuges,

Es ist zweckmäßig, zwei Arbeitsweisen einzusetzen· Die erste Arbeltsweise 1st die rohe und Annäherungsarbeitsweise, bei welcher wegen der Menge des abgetragenen Metalls nur die erste Messung durchgeführt wird. Die zweite Arbeitsweise ist eine Präzisionsarbeitsweise, bei welcher Präzision-Optik-Mittel verwendet werden, um die zweite- Messung gleichzeitig mit der ersten durchzuführen· Das Werkstück wird daher typisch zweimal bearbeitet, wobei die Arbeitsweise der Drehbank zwischen den beiden Schnitten geändert wird» Der erste Schnitt ist ein Metallabtragungsschnitt, bei dem die Drehbank in der rohen

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und Annäherungsarbeitsweise arbeitet· Der zweite Schnitt ist ein Endbearbeitungsschnitt, bei dem die Drehbank in der Präzisionsarbeitsweise arbeitet.

In der rohen und Annäherungsarbeitsweise wird das Schneidwerkzeug nur von einer Markierung auf dem Werkzeug oder einer Markierungseinrichtung im Zusammenhang mit dem Werkzeug gesteuert. Die Messung des Werkstück-Durchmessers und seiner Länge an einem Punkt unter dem Schneidwerkzeug, wie sie von der Stellung der Werkzeug-Markierung abgeleitet wird, betätigt eine sehr schnelle Hauptkontrolle bezüglich der Schneidwerkzeugstellung und vermeidet die meisten der Fehler, die auf üngenaulgkeiten oder Nachgeben der Basismaschine beruhen. Bei der Präzisionsarbeitsweise messen optische Mittel den tatsächlichen Durchmesser des Werkstückes etwa 6 mm nach dem Schneidwerkzeug. Obwohl dies einen Zeltverzug bedeutet, der für die Hauptschleife unannehmbar wäre, ist die Messung sowohl zum Herstellen einer gedruckten Prüfungsaufnahme des endbearbeiteten Maschinenwerkstückes als auch zum Kompensieren der Hauptsteuerschleife für Irgendwelche Fehler aufgrund der Anfangseinsteilung des Werkzeuges oder der anschließenden Werkzeugabnutzung sehr annehmbar.

Die Verwendung zweier versohl edener Arbeitsweisen hat einen weiteren Vorteil. Bin praktisches Masohinenwerkzeug muß robust und gegenüber Sohlt if «taub und Kühlmittel unempfindlich

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sein. Dies wird in der rohen und Annäherungsarbeitsweise durch Rücknahme dieser Präzisionsoptikmittel erreicht, die unter dem Werkstück sind und nur bei Anwendung der Präzisionsarbeitsweise verwendet werden. Der Lichtweg, durch welchen die Stellung der Werkzeugmarkierung gemessen wird, ist völlig eingeschlossen, wie noch beschrieben wird. Wenn die Maschine zur Präzisionsarbeitswelse übergeht, werden die Präzisionsoptikmittel unter dem Werkstück automatisch hervorgeholt und werfen irgendwelchen angesammelten Schleif- und Spänesohmutz ab. Während des Betriebs in der Präzisionsarbeitsweise 1st das Schmutzproblem weniger schwierig, die pptisehen Mittel werden frei von Kühlmittel gehalten und der wenige Schmutz, der während der Bearbeitung entsteht, wird durch kleine Stöße von Druckluft entfernt.

Rohe AnnäherungaarbeltBwelse

Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Ansicht einer Drehbank, auf welcher ein Werkstück 11 durch ein Schneidwerkzeug 13 bearbeitet wird. Das Werkzeug 13 wird von einem Werkzeugträger Ik getragen, der auf einem Block 15 unter der Steuerung eines Felnwerkzeugkontrollservoantriebs 1? gleitbar 1st. Der Block ist auf einem Kreuzschlitten 19 an einem Drehbank-Werkzeugschlitten 21 angebracht, der auf dem Drehbankfundament 23 aufliegt. Die Stellung des Kreuzschlittens 19 auf ά·Μ Werkzeugschlitten 21 wird durch einen Werkzeugsteuer-••rroeatrieb 25 gesteuert.

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Ein Vorderwagen 27 ist angeordnet, um parallel zum Kreuz-λ schlitten 19 auf einer Vorrichtung 29 zu gleiten, die von dem Werkzeugschlitten 21 getragen wird. Die Vorrichtung 29 kann z.B. aus präzislonsgeechllffenen Stäben bestehen. Ein herkömmlicher Hechanismus, wie z.B. ein Bollen- und Stahlbandsystem 31 sorgt dafür, daß der Vorderwagen gezwungen wird, sich in der gleichen Richtung wie der Kreuzschlitten 19 zu bewegen. Ein rückwärtiger Wagen 33 1st ebenfalls angeordnet, um auf der Vorrichtung 29 zu gleiten, und wird durch den Mechanismus wie 31 gezwungen, sich in der umgekehrten Sichtung bezüglich des Vorderwagens 27 und des KreuzSchlittens 19 zu bewegen.

Es ist zweckmäßig, an dieser Stelle die Wirkungsweise des Steuerungssystems zu beschreiben, welches in Flg. 2 dargestellt 1st. Bestandteile von Fig. 2, die mit Beetandteilen in Fig. identisch sind, tragen die gleichen Bezügezeichen.

Das Schneidwerkzeug 13 trägt eine Markierung 35, wovon ein Bild 37 auf die Fhotokathode 39 einer Fernsehkamera über eine Linse kl und herkömmliches optisches System geworfen wird. Die Photokathode 39 tragt eine I-föraige Maske 43, welche zwei Rechtecköffnungen aufweist, eine rechte Öffnung *t3B und eine linke öffnung kjL. Da« Bild 37 wird «of dl· link· öffnung hJL der Maake kj geworfen, und die Stellung de· Werkzeuge· 13 bezüglich de· Vorderwagen· 27 wird durchfeile vertikale Stellung

λ*

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des Bildes 37 in der Öffnung 43L wiedergegeben. Tatsächlich ist der Abstand der Markierung 35 von der optischen Achse der Linse 41 proportional zu Tj-Tp* ^{wobei T}i ^der Abstand zwischen der Oberkante der Öffnung 43L und der Oberkante des Bildes 37 und T₂ der Abstand zwischen der unteren Kante der Öffnung 43L und der Unterkante des Bildes 37 ist.

Die Photokathode 39 wird über das I der Haske 43 abgetastet, d.hc in einer Richtung senkrecht zur Bewegung des Bildes 37 unter Relativbewegung zwischen dem Werkzeug 13 und dem Vorderwagen 27· Die Abstände T* und T« werden daher exakt durch Zählen von Linien zwischen den betroffenen Kanten gemessen} diese Zählungen werden aus der Photokathodenwellenform in einer herkömmlichen Weise entnommen.

Der Abstand T₁-T₉ als Maß des Abstandes der Markierung 35 von der optischen Achse der Linse 41 wird zur Feinwerkzeugkontrollservostufe 17 über einen Kanal 45 eingespeist, um das Werkzeug 13 so zu steuern, daß die Markierung 35 auf der optischen Aehse der Linse 4l gehalten wird.

Der Vorderwagen 27 trägt eine weitere Linse 47, und der Hinterwagen 33 trägt eine Linse 49. Die Punktion der Linse 4? ist e«, dem gewünschten Profil der Vorderkante 51 des Werkstücks 11 zu folgen, und die Punktion der Linse 49 let es, dem gewünschten Profil der Hinterkante 53 dee Werkstückes 11 zu folgen? doch

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werden sie während der rohen und Annäherungsarbeitsweise nicht •als Linsen benutzt, sondern nur als Markierungen, deren Abstand in einer Linearmeßstufe 55 gemessen wird· Eine geeignete Einheit ist in der brit. Anmeldung 48 567/65 beschrieben.

Der Ausgang der Linearmeßstufe 55 ist ein Signal, welches D^ wiedergibt, den Abstand zwischen der optischen Achse der Linse 47 und der optischen Achse der Linse 49· Die Linse 47 ist so eingestellt, daß ihre optische Achse normalerweise von der Vorderkante 51 des Werkstückes 11 um einen geringen Abstand 1/4 G einwärts gerichtet ist, und die Linse 49 ist so eingestellt, daß ihre optische Achse gewöhnlich von der Hinterkante 53 des Werkstückes 11. um den gleichen geringen Abstand 1/4 G einwärts gerichtet ist. Um am besten den wirklichen Durchmesser D. des Werkstückes 11 abzuschätzen, nimmt man Π. + 1/2 G. Der Wert 1/2 G wird daher zu D^ in einem Addierer 57 addiert·

Das Erfordernis, d.h· der Durchmesser, auf den das Werkstück 11 abgearbeitet werden soll, wird von einem Eingang 59 in Gestalt einer Größe Dg, dem gewünschten Durchmesser des Werkstückes, verfügbar gemacht. Die Größe Dg wird von dem geschätzten wahren Durchmesser E^ + 1/2 G in einer Abziehstufe 6l abgezogen, und die Differenz E wird einer Auswertstufe 63 zugeführt.

Die Funktion der Auswertstufe 63 1st, die Größe der Differenz B auszuwerten· Wenn die Differenz B über 0,1 mm

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1st« dann wird ein Signal Über einen Kanal 65 zum Basissteuerungsservoantrieb 25 geleitet; wenn die Differenz E 0,1 mm nicht übersteigt, wird Indessen ein Signal zu einem anderen Kanal 6? geführt. Der Kanal 67 ist mit einem Digital-Analog-Wandler 69 verbunden, dessen Ausgang mit einem Linsenservoantrieb 71 verbunden ist.

Der Linsenservoantrieb 71 ist angebracht, um die Relativstellung des Vorderwagens 27 und des Hinterwagens 33 zu justieren· Das geht so lange vor sich, bis das Fehlersignal von der Hauptabziehstufe 61 Null ist.

Die Wirkungsweise der Drehbank bei der rohen und Annäherungsarbeitsweise 1st folgende. Das Erfordernis, spezifiziert al« Durchmesser D₉₁, wird der Hauptabziehstufe 6i vom Eingang zugeführt. Inzwischen wird der Abstand D^ zwischen der optischen Achse der Linse 4-7 und der der Linse ^9 durch die Linearmeßein-

heit 55 gemessen, und zu dem Wert i/2 G in dem Addiergerät 57 addiert. Die Abziehstufe 61 rechnet die Differenz E zwischen dieser Größe D^ + 1/2 G und dem erforderlichen Wert Dg aus, und die Auswertestufe 63 sendet ein Signal zum Kanal 65 (falls E 0,1 na. übersteigt) und bewirkt, daß der Basieeervoantrieb den Kreuzschlitten 19 bewegt. Das bewegt den Vorder- und den filnterwagen 27 bzw* 33, und der neue Wert von E^ wird durch

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die Linearmeßeinrichtung 55 gemessen und auf die Hauptabziehstufe 61 über den Addierer 57 übertragen. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis E 0,1 mm nicht mehr übersteigt.

Wenn E 0,1 mm oder weniger beträgt, sendet die Auswertestufe 63 ein Signal zum Kanal 67, was zur Folge hat, daß die Linsenservoeinrichtung 71 die Stellungen des Vorder- und Hinter ^ wagens 27 bzw. 33 Justiert, bis der Wert von D^, gemessen durch die Linearmeßeinheit 55t ^s° ist, daß

+ 1/2 G

Inzwischen wird die Markierung 35 auf dem Werkzeug 13 durch das optische System, die Fernsehkamera 39 und das Kontrollsignal, welches den Kanal k5 zur Felnwerkzeugkontrollservolenkung 17 entlanggesandt wird, auf der optischen Achse der Linse kl gehalten·

Wenn ein plötzlicher Wechsel im Durchmesser nach Maßgabe des Eingangs 59 vorkommt, z.B. wenn eine Abstufung in das Werkstück 11 einzuarbeiten ist, ergibt sich ein plötzlicher Wechsel in dem Wert von E. Das hat eine plötzliche Steuerung der Maschinenschlittenservolenkung 25 zur Folge, und die Steuerschleifen funktionieren, wie bereits beschrieben wurde.

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Präzisionsarbeitsweise

In der Präzisionsarbeitsweise werden zwei weitere Llehtwege herangezogen. Der bei der Präzisionsarbeitsweise erzeugte Schmutz ist nur gering und kann die optischen Systeme kaum beeinträchtigen·

Die Vorderkante 51 und die Rückkante 53 des Werkstückes 11 werden mit noch zu beschreibenden Mitteln beleuchtet. Ein Bild der Vorderkante 51 des Werkstückes 11 wird auf die Photokathode 39 in der unteren Hälfte der Öffnung 43R der Maske 43 geworfen· In gleicher Welse wird ein Bild 89 der Rückkante 53 ^des Werkstückes 11 auf die Photokathode 39 in der oberen Hälfte der Öffnung 4jR der Maske 43 geworfen· Die optischen Achsen der Linsen 47 und 49 sind so angeordnet, daß sie die gleichen Horizontaldurchmesser des Werkstückes 11 etwa 6 mm hinter dem Werkzeug 13, d.h. angrenzend an einen Teil des Werkstückes 11 kreuzen, welches schon die Endbearbeitung hinter sich hat·

Die optische Achse der Linse 4? 1st von der Vorderkante 51 des Werkstückes Ii, wie oben erwähnt, um einen Abstand 1/4 G einwärts gerichtet, und die optische Achse der Linse 49 ist in gleicher Welse von der Rückkante 53 des Werkstückes 11 um ·1η·η Abstand 1/4 G einwärts gerichtet.

'. Wenn da· Steuerungssystem richtig eingestellt i*t, eind dl·

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Bilder 8? und 89 der Vorder- und Hinterkanten 51 und 53 des Werkstückes 11 derart beschaffen, daß die Lichtfläche und die Dunkelfläche im Bild 87 gleich sind; das gleiche gilt für das Bild Der Flächenunterschied zwischen dem Lichtteil des Bildes 87 und dem Lichtteil des Bildes 89 in der Öffnung bj& der Maske ^3 wird elektronisch als Steuerungssignal zu einem Digital-Analog-Wandler 91 übertragen, dessen Ausgang einem Zentrierservoantrieb 93 zugeführt wird. Der Ausgang des Zentrierservoantriebs 93 wird zur Linse 4-9 übertragen, um sie relativ zum unterwagen zu justieren.

Die völlige Flächendifferenz zwischen dem Liehtteil der Bilder 87 und 89 in der Öffnung 43B der Maske 4>3 und ihren dunklen Teilen wird als elektronisches Signal einem Musterregister 95 zugeführt, welches mit einem Werkzeugabnutzungsservoantrieb 97 verbunden ist, der deshalb vorhanden ist, um die Stellung der Linse kl bezüglich des Vorderwagens 27 zu justieren. Dieser Unterschied wird ebenfalls einem Protokolldrucker 99 zugeführt·

Die Wirkungswelse der Werkzeugmaschine bei der Präzision·- arbeitaweiae 1st folgend·· Das Werkstück, welohea während der rohen und Annäherungsarbeitaweiae sohon ziemlich genau «bgearbeltet wurde1 weist noch drei Probleme auf. Da« erste Problem iat, eine Feinbearbeitung de· Werkstücke· zu errβlohen, und die

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anderen beiden sind, Zentrler- und Werkzeugabnutzungsfehler auszugleichen»

Das erste Problem wird dadurch gelöst, daß Werkzeug und Verarbeitungsgeschwindigkeit passend gewählt werden, was nicht Sache der Erfindung ist.

Zentrierfehler treten allgemein bei jeder Werkzeugmaschine auf. Bei herkömmlichen Hochgenauigkeitswerkzeugmaschinen sind sie genügend klein, um in den Toleranzen des fertig bearbeiteten Werkstückes zu liegen, aber es ist wünschenswert, sie zu messen und sie während der Bearbeitung zu kompensieren. Die Fehler können durch Ungenaulgkelten in der Haschine als solcher, mangels Festigkeit der ganzen Maschine, mangels Festigkeit im Werkstück, durch thermische Verwerfungen oder andere Gründe auftreten, lassen sich aber kompensieren, wenn die Stellung des Vorderwagens 27 und die Stellung des Hinterwagens 33 beide Justiert werden, bis die optischen Achsen der Linsen k? und ^9 einen gleichen Abstand iron der Rotationsachse des Werkstückes haben·

Daher wird die Breite B der weißen Zone des Bildes 89 mit der Breite F der weißen Fläche des Bildes 8? verglichen, indem automatisch die Linien auf der Photokathode 39 gezählt werden, wobei die Zählungen aus der Kathodenwellenform in herkömmlicher

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Weise abgeleitet werden. Der Unterschied F-B wird dem Zentrlerservoantrieb 93 über den Antriebsverstärker 91 zugeführt. Der Zentrierservoantrieb 93 justiert die Stellung der Linse 49, bis die optischen Achsen der Linsen 47 und 49 einen gleichen Abstand von der Rotationsachse des Werkstückes 11 aufweisen. Obwohl es auf den ersten Blick so aussieht, als würde es die Messungen des Werkstückes 11 stören, wird trotzdem, da die Messungen an den Linsen 4? und 49 durch die Längenmeßeinheit vorgenommen werden, der wahre Durchmesser des Werkstückes 11 konstant überprüft. Wenn die Justierung der Stellung der Linse» 49 relativ zum Hinterwagen 33 eine Diskrepanz zwischen dem gemessenen Durchmesser des Werkstückes 11 und der Eingangsforderung Dp einführt, wird der Ausgang 67 von dem Filter 63 zum Linsenservoantrieb 71 geleitet, um die relative Stellung des Vorder- und des Hinterwagens 27 bzw. 33 zu Justieren und so ) die Dinge in Ordnung zu bringen ο

Der zweite Fehler, der eine Kompensation verlangt, ist der Abnutzungseffekt des Schneidwerkzeuges 13 oder eine mögliche ungenaue Einstellung der Markierung 35 bezüglich der Schnittkante des Schneidwerkzeuges 13. Bei Vorliegen von Abnutzung nimmt der Abstand X zwischen der Markierung 35 und der Schneidkante des Schneidwerkzeuges 13 ab, und das Werkstück 11 wird auf etwas zu großen Durchmesser abgearbeitet. Daher sind die

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Bilder 87 und 89 nicht mehr halb Arbeitsstück und halb Baum, sondern mehr Arbeitsstück als Raum. Ein Steuersignal proportional der Flächendifferenz zwischen Baum und Werkstück der Bilder in der rechten Öffnung des I der Maske ^3 wird durch herkömmliche Mittel erzeugt. Diese Fläche ist proportional zu F + B - (f + b), wobei f die Breite der Dunkelzone des Bildes 87 und b die Breite der Dunkelzone des Bildes 89 ist.

Das Steuersignal ist wegen des Abstandes entlang dem Werkstück 11 zwischen dem Werkzeug 13 und dem inspizierten Durchmesser, d.hc dem Durchmesser, wo die optischen Achsen der Linsen 4-7 und ^9 die Fläche kreuzen, In welcher das Werkzeug und die Rotationsachse liegen, beträchtlichem Übertragungsverzug unterworfen. Irgendeine Korrektur von Werkzeugabnutzungsfehlern, die auf das Werkzeug 13 übertragen werden, hat keinen Effekt auf den tiberwachten Durchmesser, bis das Bearbeiten entlang dem Werkzeug i um in etwa 6 mm weitergegangen 1st, die das Werkzeug 13 von dem überwachten Durchmesser trennen₀

Daher wird der Wert des Steuersignals in einem bestimmten Augenblick in dem Musterregister 95 gespeichert, und die W zeugabnutzungsservoeinriehtung 97 wird durch die Speleh des Mueterregieters 95 gesteuert. Wenn sich der WerkzeugabnutEungs- eervoantrleb 97 bewegt, sendet er ein Signal su dem Musterregister 95 zurück und entnimmt ihm das gespeicherte Signal. Wann sieh

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der Werkzeugabnutzungsservoantrieb 97 um den erforderlichen Betrag bewegt hat, ist das Musterregister 95 leer. Das Steuersignal proportional zu P + B - (f + b) kann wieder als Muster für irgendeinen späteren Zeitpunkt dienen· Tatsächlich wird es In Augenblicken gespeichert, die zeitlich nicht näher als die Zeit liegen, die es für den erneut bearbeiteten Teil des Werkstückes 11 dauert, um ihn durch die Linsen 47 und ^9 und die damit verbundenen optischen Systeme zu überprüfen.

Diese Art von Steuerung ist hier zulässig, weil das Steuerungssignal proportional zuP + B- (f + b) ein sich sehr langsam bewegendes Fehlersignal ist, welches in einer Richtung verläuft, da X niemals wächst.

Der Wert des Kontrollsignals proportional zu P + B - (f+b) ergibt den absoluten Wert der Fehler in dem wirklichen Durchmesser des Werkstückes 11. Es wird daher dem Protokolldrucker zugeführt, der daraufhin eine Kontrollkarte jedes einzelnen Werkstückes fertigt.

Wenn es erwünscht ist, ist es möglich, fertige Werkstücke durch optische Abtaster zu führen, die von der Drehbank bezüglich eines spezifischen Erfordernisses vorgesehen sind. Solch eine Arbeitsweisekann ala eine Zusatzarbeitsweise, nämlich Inspektionsarbeitsweise angesehen werden. \

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Inspektionsarbeitsweise

In der Inspektionsarbeitsweise wird keine Bearbeitung des Werkstückes vorgenommen, und daher werden kein Werkzeug wie das Werkzeug 13 und auch keine Linse M verwendet. Der Vorderwagen 27 und der Hinterwagen 33 werden bewegt, um den Kanten des Werkstückes 11 zu folgen. Daher wird der Linsenservoantrieb ?1 durch das Kontrollsignal proportional zu P + B - (f + b) über den Digital-Analog-Wandler 69 gesteuert. Der Servoantrieb 93 irird noch zum Zentrieren benutzt.

Der Ausgang der Auswerteeinrichtung 63 zum Kanal 67 ergibt nun eine verläßliche Anzeige des Unterschiedes zwischen dem Erfordernis D_n und dem wirklichen Durchmesser D. des bearbeite-

Ji ü.

ten Werkstückes 11 und kann daher direkt zum Inspekti ons drucker 99 geleitet werden, um eine gedruckte Inspektionskarte herzustellen.

Fig. 1 zeigt einen möglichen praktischen Weg der Ausführung der Wirkungsweise nach Flg. 2.

Während der Vorgänge im Zuge der rohen und Annäherungsarbeitsweise kann eine große Menge schweren Schmutzes erzeugt werden. Die einzige Art und Weise, bei welcher ein solcher Schmutz das Maschinenwerkzeug in diesem Arbeitsgang beeinträchtigen würde, wäre ein Unterbrechen des Lichtpfades zwischen der

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Markierung 35 und der Linse 4-1. Dieser Lichtpfad 1st daher völlig durch eine Röhre 73 eingeschlossen. Die Röhre 73 kann flexibel oder starr mit flexiblen Enden sein; sie sollte derart beschaffen sein, daß ein Bild der Werkzeugmarkierung 35 auf die Linse *U fällt.

Es 1st für das obere Ende des Werkzeugträgers I^ ausreichend genau, als so fest wie das Werkzeug 13 betrachtet zu werden, und für die Markierung 35t in der Tat ein Kreuzdraht auf einem Lampengehäuse 36 zu sein, welches auf dem Werkzeugträger I^ angebracht ist.

Die Vorrichtungen, durch welche die Vorderkante 51 und die Hinterkante 53 des Werkstückes 13 passend beleuchtet werden, umfassen Lampen 75 und 77* die In Gehäusen 79 und 81 aus dem Bereich des Schmutzes und des Kühlmittels zurückziehbar sind. Wenn die Lampen 75 und 77 herausgezogen sind, neigt der Schmutz dazu, aus dem Wege geschleudert zu werden.

Komprimierte Luft kann dazu dienen, die Lampen 75 und 77 herauszuziehen, und sie kann auch als Kühlmittel und Mittel zum Freihalten der Lampen 75 und 77 von Schmutz dienen.

Der Linsenservoantrieb 71 wirkt auf das Bandsystem 31 und ist so in der Verbindung zwischen dem Querschlitten 19 und dem Bandsystem 3I passend angeordnet.

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Claims (5)

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1. Werkzeugmaschinensteuerung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug, gekennzeichnet durch eine erste Markiervorrichtung (35»36) ohne Berührung mit dem Werkstück (11) zur Nachführung bezüglich eines ersten Profils (51) des Werkstückes an der Bückseite des Werkzeuges (13)» eine Vorrichtung (if-1) zum Messen der Stellung der ersten Markiervorrichtung, eine Vorrichtung (39»^3) zum Vergleichen der gemessenen Stellung der ersten Markiervorrichtung mit ihrer Sollstellung zwecks Steuerung ihrer Stellung und eine Vorrichtung (17) zur Steuerung des Werkzeugs zwecks seiner Nachführung bezüglich der Stellung der ersten Markiervorrichtung.

2. Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Messen der Relativstellung zwischen dem ersten Profil und der ersten Markiervorrichtung und eine durch die Meßvorrichtung gesteuerte Vorrichtung zum Einstellen der Heiativstellung zwischen der ersten Markiervorrichtung und dem Werkzeug·

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2. gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung in Verbindung mit der ersten Meßvorrlohtung, eine mit dem Werkzeug fest verbundene Werkzeugmeßvorrichtung, eine Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes der Werkzeugmeß-Vorrichtung auf die Anzeigevorrichtung und eine vom Ausgang der

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Anzeigevorrichtung gesteuerte Vorrichtung zur Steuerung der Stellung des Werkzeuges bezüglich der ersten Meßvorrichtung.

4. Steuerung nach Anspruch 1, 2 oder 3» gekennzeichnet durch eine zweite Markiervorrichtung ohne Berührung mit dem Werkstück und eine Vorrichtung zur Bewegung der zweiten Markiervorrichtung

" in entgegengesetzter Richtung zur ersten Markiervorrichtung, wobei die Vorrichtung zum Messen der Stellung der ersten Markiervorrichtung dem Messen dieser Stellung relativ zu der der zweiten Markiervorrichtung dient.

5. Steuerung nach Anspruch ^, gekennzeichnet durch eine erste Vorrichtung zum Messen der Relativstellung zwischen dem ersten Profil und der ersten Markiervorrichtung, eine zweite Vorrichtung zum Messen der Relativstellung zwischen dem zweiten Profil und der zweiten Markiervorrichtung, eine durch die erste und die zweite Meßvorrichtung gesteuerte Vorrichtung zur Einstellung der Relativstellung zwischen der ersten Markiervorrichtung und dem Werkzeug sowie eine durch die erste und die zweite Meßvorriohtung gesteuerte Vorrichtung zur Einstellung des Abstandsverhältnisses zwisohen der ersten Markiervorrichtung und der zweiten Markiervorrichtung bei ihrer gesteuerten Gegenbewegung·

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