DE19623876A1 - Integrierte Mehrachsen-Bearbeitungsmaschinen-Vermessung mit einem Multi-Sensor und einem Multi-Reverenz-Geber - Google Patents

Description

Stand der Technik in der Vermessung von Mehrachsmaschinen ist die Ausrüstung jeder Achse mit einem Längenmeßgeber sofern es sich um eine translatorische Achse handelt, oder einem Drehge­ ber wenn es sich um eine rotatorische Achse handelt.

Die Meßwerte werden in einem Rechner für die Berechnung der ak­ tuellen Lage und die durchgeführten Bewegungen im Raum verar­ beitet.

Dabei wird es auch bleiben.

Bei dieser Erfindung sind alle Gebersignale aller Achsen in ei­ nem Multi-Reverenz-Geber, und alle Sensoren aller Achsen in ei­ nem Multi-Sensor zusammengefaßt.

Fig. 1 zeigt eine 6-achsige Glasbearbeitungsmaschine. Die 6 Ach­ sen sind aus drei Translations-Rotation-Modulen gebildet.

• 1. Modul die horizontale Glasvorschubachse in Achsrichtung des Glases, die X-Achse translatorisch und die um diese Achse ge­ bildete Glasdrehung die A-Achse rotatorisch.
• 2. Modul die ebenfalls horizontale aber rechtwinklig zur X-Achse liegende translatorische Y-Achse mit der zugeordneten B-Achse rotatorisch.
• 3. Modul die vertikale Z-Achse translatorisch mit der zugeordne­ ten C-Achse rotatorisch.

Alle drei translatorischen Achsen schneiden sich in einem Punkt in der Entfernung L ist die Mitte des Multi-Reverenz-Gebers an­ geordnet.

Der Multi-Sensor 1 besteht aus einem Peilstrahl der sich perma­ nent an der Oberfläche des Multi-Reverenz-Gebers 2 orientiert, so daß der Peilstrahl 3 die kürzeste, gerade Verbindung der Ku­ gelmitten bildet. Hierzu ist eine Laserstrahlausführung mög­ lich die die Reflexion als Steuerung benutzt, wobei mindestens diese Reflexion senkrecht auf der Geber Oberfläche stehen muß. Es muß ein Antrieb vorhanden sein, der in der Ebene des Peil­ strahls eine Schwenkung der Peiloptik bewirkt und ein weiterer Antrieb, der die Rotation bedient.

Eine Ausführung gemäß Anspruch zwei, die jedoch die Beweglich­ keit einschränkt ist auch möglich.

Am zu bearbeitenden Objekt 4 hier zum Beispiel ein Weinglas werden alle Bewegungsachsen aktiv, daher ist das Objekt eigent­ lich der Körper der als Reverenz-Geber gewählt werden müßte. Relevant zu dem Objekt o. Werkstück wird ein Körper gewählt an dem die Ablesung aller Achsbewegungen möglich ist.

Es wird eine Achse ausgewählt an der das Werkstück letztlich gespannt ist, hier im festen Abstand L an der A-Achse rotato­ risch 5 der Glasdrehachse. Im vorliegenden Fall sind Piezo- Geher als Antrieb vorgesehen, Vorschub X-Achse 6 und Drehung A- Achse 7. Die übrigen Module 8 und 9 sind gleich. Der Grundrah­ men 10 verbindet Werkstück 4 und Sensor 1.

Etwa das gleiche Maschinenkonzept ist für Bearbeitung von Tur­ binenschaufeln und anderen komplexgeformten, dreidimensionalge­ krümmten Oberflächenbearbeitungen bestimmt.

Fig. 2 verdeutlicht die Bewegungsmöglichkeiten der sechs Ach­ sen, der Winkel 11 z. B. entsteht durch einen Hub der Y-Achse translatorisch nach links auf die Fußplatte des Glases gesehen, und durch eine Rotation der C-Achse aus der Ursprungslage um mehr als 90 Grad dabei kann es sich auch noch um einen Raumwin­ kel handeln, der in der Draufsicht nicht erkennbar ist. Alles aber muß auf dem Multi-Referenz-Geber zu erkennen sein.

Fig. 3 zeigt die Kugel mit Skalierung und dem Blickpunkt 12, der identisch ist mit dem Auftreffpunkt des Verbindungsstrahls. Im Multi-Sensor ist unter dem zurückkommenden Meßstrahl mittig ein Vergleichs-Quadrat unterlegt, welches in der Größe dem Quasi­ quadrat rechts und links der längsten Umfangslinie - dem Äqua­ tor - entspricht. Das Blickfeld welches in den Multi-Sensor projiziert wird und in der Größe der "Einzelheit E" entspricht wird verglichen mit dem unterlegten Quadrat. Die möglichen Aus­ sagen sind:

• 1) Je nach Lage des Winkels der von den Pollinien gebildet wird kann gesagt werden auf welcher Seite der Kugel der Meßstrahl auftrifft, hier links!
• 2) Je nach Differenz der Länge gegenüber dem Vergleichsquadrat kann gesagt werden in welchen Kugelabschnitt sich der Blick­ punkt befindet.
• 3) Solange die imaginären Mittellinien eines angepeilten Kugel­ abschnittes deckungsgleich sind mit den Mittellinien des Ver­ glies-Quadrat, ist noch keine Rotationsachse betätigt worden. Die Winkelabweichungen müssen interpoliert werden unter Zuhil­ fenahme der Winkelmessung am Multi-Sensor die nicht aus transla­ torischen Gründen entstanden sind. In Fig. 2 ist zu erkennen, das der Multi-Sensor aus zwei Gründen eine Winkeländerung durchführt: a wenn z. B. ein Hub Y gefahren wird b wenn ein Win­ kel 11 gefahren wird.
• 4) Bei einem Glasdekor wird am Umfang ein bestimmter Teil des Dekors wiederholt dazu bedarf es einer s.g. Teilung, einer Ein­ teilung in eine polare Skalierung. Zu diesem Zweck wird eine der Pollinien zu 0-Linie erklärt und erkennbar gemacht, von der aus dann die polare Einteilung erfolgt.

Die translatorischen Bewegungen werden aus den geometrischen Figuren errechnet die sich zusammensetzen aus der Länge der Verbindungslinie und den Raumwinkeln zwischen der 0-Lage in der Draufsicht und der Horizontalen in der Seitenansicht sowie der Ortslage des Multi-Reverenz-Gebers und des Multi-Sensors.

Claims (3)

1. Integrierte Mehrachsen-Bearbeitungsmaschinen-Vermessung mit einem Multi-Sensor und einem Multi-Reverenz-Geber dadurch gekennzeichnet, daß ein Multi-Sensor, ähnlich einem Augapfel in einer kugelkalottenartigen Halterung einem Multi-Reverenz- Geber, der vorzugsweise die Form einer skalierten Kugel hat, die in einer definierten Lage zu einem zu bearbeitenden Objekt angeordnet ist und daher relevant alle Achsbewegungen mit macht die von der Mehrachsmaschine ausgeführt werden-, aktiv folgt, so daß die Mittelpunkte immer eine auch in der Länge meßbare gerade Verbindung bilden, und daß der, durch ein rechtwinklig um diese Verbindungslinie in der Multi-Sensor-Einrichtung sichtbar gemachter Oberflächenausschnitt der skalierten Kugel, eine Aussage über die durchgeführten Bewegungen der Achsen ent­ steht unter zur Hilfenahme der bereits erwähnten Längenmessung und der vom Multi-Sensor durchgeführten Nachlauf-Winkel.

2. nach 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunktlinie auch durch eine teleskopartige mechanische Verbindung gebildet werden kann, die gleichzeitig einen separaten Antrieb des Mul­ ti-Referenz-Gebers ersetzt.

3. nach 1. u. 2. dadurch gekennzeichnet, daß die kugelige Lage­ rung des Multi-Sensors auch durch eine kardanische Aufhängung mit einer Schwenkachse rechtwinklig zur Verbindungslinie und einer vertikalen Rotationsachse mit Schnittpunkt im Schnitt­ punkt beider vorgenannter Achsen gebildet werden kann.