DE19822773A1 - Schneidkantenmeßvorrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schneid­ kantenmeßvorrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug oder eine Werkzeugmaschine, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Schneidkantenmeßvorrichtung, die ver­ wendet werden kann zum Messen der Schneidkantenposition von Werkzeugen, während ein Werkstück durch eine Ein­ spannvorrichtung oder ein -futter in einer Hauptspindel oder Welle des Bearbeitungswerkzeugs gegriffen wird.

Ausgangspunkt

Bisher gab es erhöhte Anforderungen an die Verbesserung der Genauigkeit von bearbeiteten bzw. endbearbeiteten Produkten. Beim Verbessern der Genauigkeit der Produkte bestehen jedoch unterschiedliche Probleme, wie zum Bei­ spiel thermische Verwerfung bzw. Verformung in Folge der bei Schneid- und Bearbeitungsvorgängen erzeugten Wärme eines herzustellenden Werkstücks und Abrieb bzw. Abnut­ zung des Werkzeugs. Aus diesem Grund muß die Schneidkan­ tenposition des Werkzeugs, welches durch thermische Ver­ formung oder Werkzeugabrieb versetzt ist, genau detek­ tiert werden, und dann muß eine Kompensation durchgeführt werden zur genauen Positionierung der Schneidkante.

Unterschiedliche Schneidkantenmeßvorrichtungen wurden vorgeschlagen, wie zum Beispiel in der japanischen of­ fengelegten Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 5-9804 und der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 6-39686 gezeigt ist. Diese Vorrichtungen stellen eine Messung der Schneidkante von Werkzeugen sicher, ohne ein Werkstück, das in die Hauptspindel der Werkzeugmaschine eingespannt ist, zu stören.

Die in der japanischen offengelegten Gebrauchsmusterver­ öffentlichung Nr. 5-9804 gezeigte Schneidkantenmeßvor­ richtung besitzt jedoch mehrere Nachteile dahingehend, daß die Arbeits- bzw. Betriebsleistung der Vorrichtung ungenügend ist, und daß die Messung der Schneidkantenpo­ sition nicht akkurat bzw. genau ist. Infolge der Posi­ tion, in der die Schneidkantenmeßvorrichtung vorgesehen ist, und der Hubbewegung (numerisch gesteuert) des Werkzeugs zu der X-Achsrichtung an dem Verarbeitungspunkt wird bei dieser Meßvorrichtung die Messung einer Schneidkantenposition für das Werkzeug (das über ein Türmchen oder Element auf einer Werkzeugauflage vorgese­ hen ist) entgegengesetzt zu dem Arbeitswerkzeug und weg von der Schneid- und Verarbeitungsposition durchgeführt. Bei dieser Anordnung ist es auch für einen Bediener schwierig, die Meßposition zu beobachten, in der der De­ tektierkopf der Schneidkantenmeßvorrichtung die Schneid­ kante des Werkzeugs kontaktiert, was zu einer verschlech­ terten Handhabung führt.

Die in der japanischen offengelegten Patentveröffentli­ chung Nr. 6-39686 gezeigte Schneidkantenmeßvorrichtung umfaßt einen Berührungssensor, der sich um die Einspann­ vorrichtung dreht. Daher besitzt die Meßvorrichtung einen großen und komplizierten bzw. aufwendigen Aufbau, was zu Schwierigkeiten bei der Wartung führt. Bei dieser Meßvor­ richtung ist es auch wahrscheinlich, daß der Berührungs­ sensor durch Späne oder Kühlmittelspritzer, die während der Bearbeitung auftreten, leidet.

In Anbetracht der vorhergehenden Nachteile des Standes der Technik versucht die vorliegende Erfindung eine ein­ fache und kleine Meßvorrichtung für eine Schneidkante des Werkzeugs, das an der Werkzeugauflage vorgesehen ist, vorzusehen, und die eine Messung der Schneidkante sicher­ stellt, während ein Werkstück in die Hauptspindel einge­ spannt ist. Die vorliegende Erfindung versucht auch eine Schneidkantenmeßvorrichtung für eine Werkzeugmaschine vorzusehen, welche die Betriebsleistung, die Meßgenauig­ keit und die Handhabung verbessert, und die während des Bearbeitungsvorgangs keinen Spänen bzw. Absplitterungen oder Kühlmittelspritzern ausgesetzt ist.

Die Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Schneidkanten­ meßvorrichtung zur Verwendung in einer Werkzeugmaschine vorgesehen, wobei die Werkzeugmaschine folgendes auf­ weist: Eine Hauptspindel, die senkrecht zu der Horizonta­ lebene steht oder mit vorbestimmten Winkeln dazu geneigt ist; einen Spindelkasten oder -stock, der drehbar die Hauptspindel anbringt und auf einem Bett entlang der Achse der Hauptspindel bewegbar ist, wobei die Achse senkrecht dazu ist; eine Einspannvorrichtung, die an dem unteren Ende der Hauptspindel vorgesehen ist, um ein Werkstück zu greifen; und eine Werkzeugauflage, die auf dem Bett unterhalb der Einspannvorrichtung vorgesehen ist und Werkzeuge daran angebracht besitzt zum Schneiden und Bearbeiten des durch die Einspannvorrichtung gegriffenen Werkstücks. Die Schneidkantenmeßvorrichtung weist folgendes auf: Einen Arm, der an dem Spindelstock vorge­ sehen ist und bewegbar ist zwischen einer zurückgezogenen Position, in der der Arm das Werkstück und das Ar­ beitswerkzeug nicht stört und einer Meßposition, in der eine Messung für die Schneidkante des Werkzeugs durchge­ führt wird; Detektiermittel, die an dem Arm angebracht sind, und die Schneidkante des Werkzeugs an einer Posi­ tion entfernt von der Achse der Hauptspindel detektieren, und zwar in einer kontaktierenden oder nicht-kontaktie­ renden Art und Weise, um Detektionssignale zu übertragen; und Positionierungsmittel zum Positionieren und Halten des Arms in der Meßposition.

Es ist eine Schneidkantenmeßvorrichtung, wie oben be­ schrieben, vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Arm an dem Spindelstock getragen wird, um um die Achse, die senkrecht zu der Hauptspindel ist, bewegbar zu sein, und daß damit die zurückgezogene Position in der Nähe des Spindelstocks ist, und daß die Meßposition in der Nähe der Werkzeugauflage ist.

Es ist ferner eine Schneidkantenmeßvorrichtung der oben beschriebenen Art vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Detektiermittel in der Meßposition innerhalb der Vertikalebene angeordnet sind, die sowohl die Achse der Hauptspindel als auch die dazu senkrechte Achse um­ faßt, und die von der Achse der Hauptspindel mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist.

Zusätzlich wird gemäß der Erfindung eine Schneidkanten­ meßvorrichtung für die oben beschriebene Werkzeugmaschine verwendet, wobei die Meßvorrichtung folgendes aufweist: ein Armbefestigungsglied, das an dem Spindelstock in einer Position versetzt von der Achse der Hauptspindel in Richtung der Werkzeugauflage vorgesehen ist; einen Arm, der an dem Armbefestigungsglied befestigt ist, und bewegbar ist zwischen einer zurückgezogenen Position, in der der Arm das Werkstück und das Werkzeug nicht stört, und einer Meßposition, in der Nähe der Werkzeugauflage, in der die Messung für die Schneidkante des Werkzeugs ausgeführt wird; und Detektiermittel, die an dem Arm an dem entfernten Ende bezüglich des Armbefestigungsgliedes vorgesehen ist und die die Schneidkante des Werkzeugs an einer Position weg von der Achse der Hauptspindel detek­ tieren, und zwar in einer kontaktierenden oder nicht­ kontaktierenden Art und Weise, um Detektiersignale zu übertragen.

Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschrei­ bung in Verbindung mit der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenaufrißansicht einer Werkzeugmaschine, die mit einer Schneidkantenmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist;

Fig. 2 ein vergrößertes Detail aus Fig. 1, das eine Sei­ tenaufrißansicht zeigt, welche den Aufbau der Schneidkantenmeßvorrichtung erklärt;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in Fig. 2.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Gemäß Fig. 1 besitzt ein Bearbeitungswerkzeug bzw. eine Werkzeugmaschine, bei der die Schneidkantenmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ein Bett 1 und ein hinteres Bett 2, das senkrecht zu der Horizontalebene des Betts 1 (linke Seite der Zeichnung) vorgesehen ist. Zwei parallele Führungsschienen 2a, 2a sind an dem oberen Ende des hinteren Betts 2 entlang der X-Achse (Querrichtung zur Ebene des Papiers) vorgesehen, wobei die Achse senkrecht zu der Achse der Hauptspindel c (nachfolgend beschrieben) ist. An den Führungsschienen 2a, 2a sind zwei Gleitkörper 2b, 2b gleitbar angebracht, durch die ein Sattel 4 befestigt ist, um eine Hin- und Herbewegung des Sattels 4 in der X-Achsrichtung zu ermög­ lichen. In diesem Ausführungsbeispiel bilden die Füh­ rungsschienen 2a, 2a und die Gleitkörper 2b, 2b eine li­ neare Lagerführung. Eine Schraubenwelle 3 ist zwischen den Führungsschienen 2a, 2a vorgesehen, wobei beide Enden drehbar an dem oberen Ende des hinteren Betts 2 getragen sind durch ein Tragglied (nicht gezeigt). An einem Ende der Schraubenwelle 3 ist eine gezahnte Riemenscheibe bzw. eine Zahnrolle 3a vorgesehen, die mit einer anderen gezahnten Riemenscheibe 9 mittels eines gezahnten Riemens 3b in Eingriff steht. Die gezahnte Riemenscheibe 9 ist an der Ausgangswelle von Antriebsmitteln M3 befestigt. Die Antriebsmittel M3 können ein Motor, wie zum Beispiel ein Servomotor, sein. Der Sattel 4 ist mit einer nicht gezeigten Mutter versehen, die schraubgewindemäßig mit der Schraubenwelle 3 in Eingriff steht, wobei ein Ku­ gelumlaufspindel- bzw. Kugelschraubenmechanismus vorge­ sehen wird. Bei dieser Anordnung führt, wenn der Motor M3 betätigt und die Schraubenwelle 3 gedreht wird, der Sat­ tel 4 zusammen mit der Mutter nach vorne und nach hinten entlang der Führungsschienen 2a, 2a in der X-Achsrich­ tung.

Eine Gleitbasis 5 ist integral an dem oberen Ende des Sattels 4 befestigt. An einer Seite der Gleitbasis 5 (rechte Seite der Zeichnung) ist eine Führungsschiene 5a vorgesehen, parallel zu der Z-Achse, d. h. die Achse der Hauptspindel C (die nachfolgend beschrieben wird). Ein Quergleiter oder Schlitten 6 ist an der Führungsschiene 5a befestigt über Gleitkörper 5b, 5b, die gleitbar mit der Führungsschiene 5a in Eingriff stehen, um dadurch eine lineare Lagerführung vorzusehen. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist der Quergleiter 6 mittels der linearen Lagerführung gleitbar, wobei jedoch andere Führungsmit­ tel, wie zum Beispiel eine Gleitführung verwendet werden können. An dem anderen Ende des Quergleiters 6 ist ein Spindelstock 7 vorgesehen, der tragbar eine Hauptspindel (nicht gezeigt) trägt, deren Achse mit der Vertikalebene der Werkzeugmaschine ausgerichtet ist. An dem unteren Ende der Hauptspindel ist eine Einspannvorrichtung 7a mit einer Backe bzw. Spannbacke 7b zum Greifen eines Werk­ stücks vorgesehen. Die Hauptspindel wird durch Antriebs­ mittel, wie zum Beispiel einen eingebauten Motor (Haupt­ spindelmotor M2) angetrieben, der in den Spindelstock 7 eingebaut ist. Die Einspannvorrichtung 7a kann von ir­ gendeinem bekannten Typ sein, wie zum Beispiel des Keil­ typs, des Hebeltyps und des selbstzentrierenden Typs und die Backe 7b wird zum Öffnen oder Schließen durch einen Einspannvorrichtungszylinder oder Antriebsmotor (nicht gezeigt) betätigt. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen M1 einen Motor (Servomotor oder ähnliches) als Antriebsmittel, der den Spindelstock 7 nach oben und nach unten entlang der Führungsschiene 5a in der Z-Achs­ richtung bewegt durch die Verwendung eines Antriebsüber­ tragungsmechanismus, wie zum Beispiel einem Kugelum­ laufspindelmechanismus (nicht gezeigt), der an der Gleit­ basis 5 vorgesehen ist. Die Ausgangswelle des Motors M1 und die Kugelumlaufspindel sind direkt durch ein Verbin­ dungsglied (nicht gezeigt) verbunden.

An einer Seite des hinteren Betts 2 (rechte Seite der Zeichnung) ist eine Werkzeugauflage vorgesehen, die fer­ ner mit einem scheibenförmigen Türmchen oder Element 8a versehen ist. Das Türmchen oder Element 8a ist in seiner Position um die Achse parallel zu der X-Achse (Querrich­ tung zu der Ebenen des Papiers) gerastet und ist mit ei­ ner Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Werkzeugen T entlang seiner Umfangsebene versehen. Die Index- oder Ra­ stachse des Türmchens oder Elements 8a ist nicht auf die X-Achsrichtung begrenzt. Es kann andere Richtungen ein­ schließlich der Z-Achse geben, solange ein benötigtes Werkzeug T in der Schneid- und Bearbeitungsposition D eingerastet ist.

Um zu bearbeitende Werkstücke zu lagern bzw. aufzunehmen ist eine nicht gezeigte Arbeits- bzw. Werkstückaufnahme benachbart zu dem Bett 1 vorgesehen und durch die Bewe­ gung des Spindelstocks 7 in der X-Achsrichtung wird ein Werkstück in der Aufnahmevorrichtung in der Einspannvor­ richtung 7a aufgenommen.

Die Betätigung des Motors M1, M2, die Bewegung des Sat­ tels 4 und ähnliches, das Rasten bzw. Einrasten des Türm­ chens oder Elements 8a und ähnliche Betätigungen werden durch eine nicht gezeigte Steuereinheit (NC-Vorrichtung) gesteuert, die an einem Ende des Betts 1 vorgesehen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Werkzeugma­ schine eine Hauptspindel, die mit der Vertikalebene aus­ gerichtet ist. Jedoch können andere Werkzeugmaschinen verwendet werden, wie zum Beispiel des Typs mit einer Hauptspindel, die mit vorbestimmten Winkeln bezüglich der Vertikalebene geneigt ist.

Gemäß den Fig. 2 und 3 wird der Aufbau der Schneidkanten­ meßvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung be­ schrieben. Für Darstellungszwecke ist in Fig. 2 die Ein­ spannvorrichtung 7a und die Backe 7b der Werkzeugmaschine gestrichelt dargestellt.

Der Spindelstock 7 ist mit einem Armbefestigungsglied 11 versehen, und zwar versetzt zu der Achse der Hauptspindel C in Richtung der Werkzeugauflage 8 und benachbart zu der Einspannvorrichtung 7a. Das Armbefestigungsglied 11 besitzt einen Träger 11a an dem unteren Ende davon und der Träger 11a ist mit einem hindurchgehenden Loch 11b versehen, das parallel zu der X-Achse ist. In dieses hin­ durchgehende Loch 11b ist eine Welle 12 eingeführt, die drehbar durch Lager 12a, 12a gelagert wird. Ein Ende der Welle 12 erstreckt sich aus dem hindurchgehenden Loch 11b und ist an einem Arm 13 auf bekannte Art und Weise, wie zum Beispiel durch eine Keilnutverbindung (nicht ge­ zeigt), befestigt. Mit der Drehbewegung der Welle 12 wird der Arm 13 bewegt zwischen der zurückgezogenen Position A, in der der Arm 13 zu dem Spindelstock 7 gedreht ist, und einer Meßposition, in der der Arm 13 zu der Werk­ zeugauflage 8 gedreht ist. In Fig. 2 ist die Drehbewegung des Arms 13 durch Pfeile angezeigt. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist der Arm 13 als ein lineares Glied dar­ gestellt, das im wesentlichen parallel zu der Achse der Hauptspindel C ist.

Der Arm 13 ist an seinem freien Ende mit einem Meßteil 14 einschließlich Detektiermitteln, wie zum Beispiel Senso­ ren 14a, versehen. Die Sensoren 14a sind an dem Arm 13 angebracht durch einen Halteteil 14b, und sie übertragen Detektiersignale, wenn der Kontaktierteil jedes Sensors 14a eine Schneidkante des Werkzeugs T kontaktiert. Jeder Kontaktierteil des Sensors 14a ist in der Vertikal- oder Horizontalebene des Halteteils 14b positioniert, wodurch vier Berührungsteile der Sensoren 14a um den Halteteil 14b herum vorgesehen sind, wobei jeder Berührungsteil mit einem rechten Winkel zu benachbarten Teilen positioniert ist. Das Vorsehen einer Vielzahl von Sensoren 14a stellt die Auswahl von unterschiedlichen Sensoren sicher, die verwendet werden, abhängig von dem verwendeten Werkzeug T. Da sich der Spindelstock 7 in der X-Achsrichtung nach vorne und nach hinten bewegt zur Aufnahme eines Werk­ stücks W und sich dann zu der Schneid- und Bearbeitungs­ position bewegt, müssen bei diesem Ausführungsbeispiel, wenn sich der Arm 13 in der Meßposition B befindet, in der der Arm 13 zu der Werkzeugauflage 8 gedreht ist, sich die vier Sensoren 14a in einer Position innerhalb der Vertikalebene befinden, die sowohl die Achse der Hauptspindel C als auch die X-Achse umfaßt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind in der Meßposition B die Sensoren 14a innerhalb der Vertikalebene positioniert, die sowohl die Achse der Hauptspindel C als auch die X-Achse (Achse senkrecht zu der Achse der Hauptspindel C) einschließt, und sie sind entfernt von der Achse der Hauptspindel C mit einem Abstand, der größer ist als der Außendurchmes­ ser der Einspannvorrichtung 7a.

Anschläge 27a, 27b sind an einem Basisteil 13a des Arms 13 vorgesehen zum Zwecke der Positionierung während der Drehbewegung des Arms 13. Ein Anschlag 27a dient zur Po­ sitionierung des Arms 13 in der zurückgezogenen Position A, während der andere Anschlag 27b zur Positionierung des Arms 13 in der Meßposition B dient. Das Armbefestigungs­ glied 11 besitzt Anschlagteile 28a, 28b zum Anschlagsein­ griff mit den jeweiligen Anschlägen 27a, 27b, so daß, wenn der Anschlag 27a gegen den Anschlagteil 28a an­ schlägt bzw. an diesem anliegt, der Arm 13 in der zurück­ gezogenen Position A positioniert ist, und wenn der An­ schlag 27b gegen den Anschlagteil 28b anschlägt bzw. ge­ gen diesen anliegt, der Arm 13 in der Meßposition B po­ sitioniert ist.

Die Welle i2 ist ferner mit einem Nocken- oder Rastmecha­ nismus 15 zum Halten des Arms 13 in der zurückgezogenen Position A und der Meßposition B versehen. Der Rastmecha­ nismus 15 weist folgendes auf: eine Nocken-, Kerben- oder Rastplatte 16, die an der Welle 12 durch einen Keil 16b befestigt ist; bogenförmige Nocken oder Kerben 16a, 16a, die mit einem Winkel von 90° um den Außenumfang der Platte 16 vorgesehen sind; ein Eingriffsglied 17, das in ein Durchgangsloch 11c eingeführt ist, das in dem Träger 11a ausgebildet ist, und das sich von dem Außenumfang des Trägers 11a erstreckt, und das bewegbar ist zu und weg von den bogenförmigen Nocken bzw. Kerben 16a, 16a zum Eingriff damit; eine Kompressionsschraubenfeder (die nachfolgend als Feder bezeichnet wird) als Vorspannmittel, die innerhalb des Durchgangslochs 11c vorgesehen sind, und eine Vorspannkraft ausüben, um das Eingriffsglied 17 zu der Rastplatte 16 vorzuspannen; und ein Federaufnahmeteil 19, das schraubbar vom Außenumfang des Trägers 11a in das Durchgangsloch 11c eingeführt ist, um ein Ende der Feder 18 aufzunehmen. Beim Drehen des Arms 13 zu der mit den Pfeilen (Fig. 2) gezeigten Richtung wird das Eingriffsglied 17 zurück in das Durchgangsloch 11c gedrückt, und zwar gegen die Vorspann­ kraft der Feder 18, wodurch das Eingriffsglied 17 außer Eingriff mit dem bogenförmigen Nocken bzw. der Kerbe 16a kommt.

Bei diesem Rastmechanismus 15 befindet sich, wenn der Arm 13 in der zurückgezogenen Position A oder der Meßposition B ist, das Eingriffsglied in einer Eingriffsbeziehung mit einer der bogenförmigen Nocken oder Kerben 16a, und wenn der Arm 13 zu der zurückgezogenen Position A oder zu der Meßposition B gedreht wird, wird auf den Arm 13 eine Drehkraft ausgeübt durch die Vorspannwirkung der Feder 18 durch die Kerben- oder Rastplatte 16. Die Formen der Nocken, oder der Kerben bzw. Nuten 16a und des Eingriffs­ gliedes 17 sind nicht auf das dargestellte Ausführungs­ beispiel beschränkt. Es sei bemerkt, daß unterschiedliche Arten von Alternativen für die Kerben 16a verwendet wer­ den können, wie zum Beispiel V-förmige Nuten oder V-för­ mige Löcher und daß das Eingriffsglied 17 irgendeine Form aufweisen kann, die mit der Kerbe 16a in Eingriff kommt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Positionier­ mittel aus den Anschlägen 27a, 27b, den Anschlagteilen 28a, 28b und den Rastmechanismus 15.

Da die Werkzeugmaschine, bei der die Schneidkantenmeß­ vorrichtung der Erfindung verwendet wird, eine nach unten weisende Hauptspindel besitzt und das Werkstück W, das durch die Werkzeuge T geschnitten und bearbeitet wird, unterhalb der Einspannvorrichtung 7a angeordnet ist, ist es unwahrscheinlich, daß die Werkzeugmaschine unter Spänen oder Kühlmitteln bzw. Kühlmittelspritzern leidet bzw. durch diese beeinflußt wird. Bei diesem Ausführungs­ beispiel sind jedoch Schutzmittel 25 in der Rückziehposi­ tion A vorgesehen zum Schutz der Meßvorrichtung 14 ge­ genüber Spänen oder Absplitterungen oder Kühlmittel­ spritzern während der Bearbeitung. Die Schutzmittel 25, wie zum Beispiel ein Spritzschirm, sind kastenförmig und besitzen eine Öffnung 25a an ihrem unteren Ende, um darinnen ein Meßteil 14 aufzunehmen, wenn der Arm 13 in die zurückgezogene Position A gedreht ist. An den Schutz­ mitteln 25 ist ein Näherungsschalter 26 als Abfühlmittel vorgesehen. Die Abfühlmittel können ein Begrenzungsschal­ ter, ein photoelektrischer Schalter oder ähnliches sein. Wenn der Arm 13 zu der zurückgezogenen Position A gedreht ist, bewegt sich der Meßteil 14 in die Schutzvorrichtung 25, wobei der Meßteil detektiert wird, der in die Posi­ tion gerade unterhalb des Schalters 26 gekommen ist, und überträgt Detektiersignale. Mit anderen Worten ist es die zurückgezogene Position A des Arms 13, in der der Nähe­ rungsschalter 26 den Meßteil 14 detektiert und die De­ tektiersignale überträgt. Die Schneid- und Bearbeitungs­ vorgänge des Werkstücks W durch das vorbestimmte Werkzeug T werden durch die Steuereinheit (nicht gezeigt) der Werkzeugmaschine gesteuert. Die Steuereinheit führt diese Vorgänge unter der Voraussetzung durch, daß der Nä­ herungsschalter 26 den Meßteil 14 detektiert und die De­ tektiersignale überträgt. Da der Meßteil 14 innerhalb der Schutzmittel 25 während der Bearbeitung des Werkstücks W zurückgezogen ist, sind die Kontaktierteile des Meßteils 14 keinen Spänen, Funken oder Kühlmittelspritzern während der Bearbeitung ausgesetzt.

Der Betrieb der Werkzeugmaschine kann unterbrochen wer­ den, wenn der Näherungsschalter 26 die Ausgangssignale nicht überträgt, wodurch der Arm 13 und das Werkzeug T einander nicht stören, mit der Ausnahme des Meßvorgangs der Schneidkantenposition.

In der zurückgezogenen Position A wird der Arm 13 durch den Rastmechanismus 15 gehalten. Wenn jedoch eine größere Kraft infolge von Vibrationen, Aufschlägen oder köperli­ chem Kontakt mit dem Bediener an den Arm angelegt wird, kommen die Kerben 16a und das Eingriffsglied 17 außer Eingriff und dann kann der Arm 13 zu der Meßposition B gedreht werden, was zu einer Betätigungsunterbrechung der Werkzeugmaschine führt. Aus diesem Grund sind ferner Arm­ einschränkungsmittel 20 als Einschränkungsmittel vorge­ sehen, so daß der Arm 13 fest in der zurückgezogenen Po­ sition A gehalten wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Armeinschränkungsmittel 20 folgendes auf: ei­ nen Eingriffsstift 21, der an dem Arm 13 vorgesehen ist und nach vorne und hinten in Richtung senkrecht zu der Drehrichtung des Arms 13 vorsteht; Mittel zum Vorspannen des Eingriffstiftes, wie zum Beispiel eine Feder (nicht gezeigt), um den Eingriffsstift 21 vom Arm 13 weg vor­ zuspannen; ein Plattenglied 23, das in der zurückgezoge­ nen Position A vorgesehen ist, und ein Eingriffsloch 23a zum Eingriff mit einem Ende des Eingriffsstifts 22 auf­ weist; und einen Hebel 21, der an einem anderen Ende des Eingriffsstifts 22 angebracht ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das untere Ende des Plattengliedes 23 gebogen, so daß die geneigte Führungsoberfläche 23b zur Führung des Endes des Eingriffsstifts 22 zu dem Eingriffsloch 23a vorgesehen ist. Beim Drehen des Arms 13 zu der Meßpo­ sition B wird der Hebel 21 zu der mit dem Pfeil gezeigten Richtung (Fig. 3) gegen die Vorspannkraft der Feder gezo­ gen, so daß der Eingriffsstift 22 außer Eingriff mit dem Eingriffsloch 23a kommt.

Nachfolgend wird der Betrieb der zuvor genannten Schneid­ kantenmeßvorrichtung beschrieben.

Durch die Bewegung des Spindelstocks 7 zu der X- und der Z-Achsrichtung nimmt die Einspannvorrichtung 7a ein Werk­ stück W auf, das in einer vorbestimmten Position auf der Werkzeugaufnahme indexiert bzw. gerastet wurde. Die Einspannvorrichtung 7a, die das Werkstück W hält, bewegt sich dann zu der Werkzeugauflage 8 durch die Bewegung des Spindelstocks 7 in der X-Achsrichtung.

Vor der Bearbeitung des Werkstücks W durch das Werkzeug T, das in der Schneid- und Bearbeitungsposition positio­ niert ist, wird eine Messung der Schneidkantenposition für das Werkzeug T ausgeführt durch die Verwendung der Schneidkantenmeßvorrichtung. Der Bediener hält und zieht den Hebel 21 gegen die Vorspannkraft der Feder (nicht ge­ zeigt), wodurch der Eingriffsstift 22 außer Eingriff mit dem Eingriffsloch 23a des Plattengliedes 23 kommt, und dreht dann den Arm 13 von der zurückgezogenen Position A zu der Meßposition B. Durch die Drehbewegung des Arms 13 kommt das Eingriffsglied 17 des Rastmechanismus 15 außer Eingriff mit der Kerbe 16a der Kerben- bzw. Nutenplatte 16 und wenn der Arm 13 um 90° gedreht ist, kommt das Ein­ griffsglied 17 wieder in Eingriff mit einer anderen be­ nachbarten Kerbe 16a und der Anschlag 27b liegt gegen den Anschlagteil 28b an. Der Meßteil 14 ist genau in der Meß­ position B positioniert, da das Eingriffsglied 17 in Ein­ griff mit der Kerbe 16a kommt durch die Vorspannwirkung der Feder 18, und der Anschlag 27b gegen den Anschlagteil 28b anliegt.

In dieser Position sind die Sensoren 14a innerhalb der Vertikalebene einschließlich sowohl der Achse der Haupt­ spindel C als auch der X-Achse gerade oberhalb der Schneidkante des Werkzeugs T angeordnet. Wenn daher der Motor M1 betätigt wird, und sich der Spindelstop 7 nach unten entlang der Führungsschiene 5a bewegt, kontaktiert der Sensor 14a die Schneidkante des Werkzeugs T (Fig. 3) und überträgt Detektiersignale. Die Steuereinheit berech­ net dann die Schneidkantenposition des Werkzeugs T ba­ sierend auf den Positionsdaten des Spindelstocks 7 von den Detektiersignalen. Wenn die Messung der Schneidkante des Werkzeugs T beendet ist, bewegt sich der Spindelstock 7 nach oben in umgekehrter Reihenfolge. Dann dreht der Bediener den Arm 13 zu der zurückgezogenen Position A. Da der Meßteil 14 in der zurückgezogenen Position A in­ nerhalb der Schutzmittel 25 zurückgezogen ist, sind der Meßteil 14 und die Sensoren 14a keinen Spänen oder Funken oder Kühlmittelspritzern während der Bearbeitung ausge­ setzt. Ferner wird eine Drehbewegung des Arms in dieser Position eingeschränkt, da der Eingriffsstift 22 mit dem Eingriffsloch 23a des Plattengliedes 23 in Eingriff steht. Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines be­ vorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, sei be­ merkt, daß die Erfindung nicht auf dieses spezielle Aus­ führungsbeispiel beschränkt ist. Zum Beispiel kann an­ stelle des manuell betätigten Arms 13 ein automatisch betätigter Arm mit Antriebsmitteln, wie zum Beispiel ei­ nem Drehbetätiger, einem Zylinder/Regelstangenmechanismus usw. verwendet werden, so daß die Bewegung des Arms auto­ matisch zwischen der zurückgezogenen Position A und der Meßposition B gesteuert wird, basierend auf den Betriebs­ signalen von der Steuereinheit. Ferner kann anstelle ei­ ner Drehung des Arms 13 um die Welle 12 zwischen der zu­ rückgezogenen Position A und der Meßposition B ein linear bewegbarer Meßteil verwendet werden, so daß der Meßteil 14 mit Sensoren 14a linear verschiebbar ist, zwischen der zurückgezogenen Position A und der Meßposition B.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Drehbe­ wegung des Arms 13 durch den Eingriff zwischen dem Ein­ griffsstift 22 und dem Eingriffsloch 23a des Plattenglie­ des 23 eingeschränkt, wobei jedoch andere Mittel verwen­ det werden können, solange die Drehbewegung des Arms 13 eingeschränkt wird. Zum Beispiel kann ein Drehbewegungs­ einschränkungsstift in die Welle 12 eingeführt werden, um die Drehbewegung des Arms 13 zu verhindern.

Die Positioniermittel zum Positionieren und Halten des Arms 13 in der zurückgezogenen Position A und der Meßpo­ sition B wurden als eine Konstruktion aus Rastmechanismus 15, Anschlägen 27a, 27b, Anschlagteilen 28a, 28b und ähnlichem beschrieben, wobei jedoch andere Mittel verwen­ det werden können, solange der Arm 13 in der zurückgezo­ genen Position A und der Meßposition B genau positioniert ist. Eine genaue Positionierung des Meßteils 14 in der zurückgezogenen Position A ist nicht notwendig. Daher ist das Vorsehen des Anschlags 27a und des Anschlagteils 28a nicht unbedingt notwendig.

Die Sensoren 14a wurden als Sensoren des Kontakttyps be­ schrieben, es können jedoch auch Sensoren des nicht-kon­ taktierenden Typs verwendet werden. Die Sensoren können irgendeines anderen Typs sein, der die Schneidkantenposi­ tion des Werkzeugs T detektiert und die Detektiersignale überträgt.

Ferner kann die Anzahl der Sensoren 14a variieren. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vier Sensoren 14a an dem Meßteil 14 an vier unterschiedlichen Seiten vorgese­ hen, wobei jedoch ein oder zwei Sensoren mit vier kontak­ tierenden Teilen an den jeweiligen Seiten verwendet wer­ den können.

Da gemäß der Erfindung Detektiermittel des Kontakttyps oder des Nichtkontakttyps in einer versetzten Position bezüglich der Achse der Hauptspindel vorgesehen sind, und zwischen der zurückgezogenen Position A und der Meßposi­ tion B bewegbar sind, wird eine Messung der Schneidkan­ tenposition durchgeführt, während ein Werkstück in der Hauptspindel eingespannt ist. Da ferner der Meßpunkt der Schneidkante für den Bediener sichtbar ist, und die Mes­ sung der Schneidkante ausgeführt wird, während das Werk­ zeug zu der Schneid- und Bearbeitungsposition indexiert, bzw. gerastet ist, verbessert die Schneidkantenmeßvor­ richtung der Erfindung die Betriebsleistung und Meßgenau­ igkeit. Darüber hinaus ist der Aufbau der Meßvorrichtung vereinfacht, wodurch es unwahrscheinlich ist, daß Fehler oder Behinderungen auftreten und wodurch die Vorrichtung leicht zu warten ist. Durch die Schutzmittel wird die Schneidkantenmeßvorrichtung keinen Spänen oder Kühlmit­ telspritzern während der Bearbeitung ausgesetzt.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Es ist eine Schneidkantenmeßvorrichtung gezeigt, die ei­ nen einfachen Aufbau besitzt und klein ist. Die Schneid­ kantenmeßvorrichtung weist folgendes auf: einen Arm, der an einem Spindelstock vorgesehen ist, und bewegbar ist zwischen einer zurückgezogenen Position, in der der Arm ein Werkstück, daß in eine Hauptspindel eingespannt ist, und ein Bearbeitungswerkzeug nicht stört und einer Meß­ position, in der die Messung der Schneidkante durchge­ führt wird; Sensoren, die am Arm vorgesehen sind, und die Schneidkantenposition in einer versetzten Position bezüg­ lich der Achse der Hauptspindel detektieren, und zwar in kontaktierender oder nicht-kontaktierender Art und Weise, um Detektiersignale zu übertragen; und Positioniermittel zum Positionieren und Halten des Arms in der Meßposition. Durch diese Anordnung stellt die Schneid­ kantenmeßvorrichtung eine Messung der Schneidkante si­ cher, während ein Werkstück in der Hauptspindel einge­ spannt ist.

Claims (10)

1. Schneidkantenmeßvorrichtung, die für ein Bearbei­ tungswerkzeug bzw. eine Werkzeugmaschine verwendet wird wobei die Werkzeugmaschine folgendes aufweist:
eine Hauptspindel (C), die senkrecht zu der Horizon­ talebene ist oder mit vorbestimmten Winkeln dazu geneigt ist;
einen Spindelstock (7), der drehbar die Hauptspindel (C) anbringt und auf einem Bett entlang der Achse der Hauptspindel (C) und der Achse senkrecht dazu bewegbar ist;
eine Einspannvorrichtung (7a), die an dem unteren Ende der Hauptspindel (C) vorgesehen ist, um ein Werkstück (W) zu greifen; und
eine Werkzeugauflage (8), die auf dem Bett und un­ terhalb der Einspannvorrichtung (7a) vorgesehen ist, daran angebracht Werkzeuge (T) besitzt zum Schneiden und Bearbeiten des Werkstücks (W), das durch die Einspannvorrichtung (7a) gegriffen wird, wobei die Schneidkantenmeßvorrichtung folgendes aufweist:
einen Arm (13), der an dem Spindelstock (7) vorgese­ hen ist und bewegbar ist zwischen einer zurückgezo­ genen Position (A), in der der Arm das Werkstück (W) und das Arbeitswerkzeug (T) nicht stört, und einer Meßposition (B), in der eine Messung für die Schneidkante des Werkzeugs (T) durchgeführt wird;
Detektiermittel (14a), die an dem Arm (13) ange­ bracht sind, und die Schneidkante des Werkzeugs (T) an einer Position beabstandet von der Achse der Hauptspindel (C) detektieren, und zwar auf kontak­ tierende oder nicht kontaktierende Art und Weise, um Detektiersignale zu übertragen; und
Positioniermittel (15, 27b, 28b) zum Positionieren und Halten des Arms (13) in der Meßposition (B).

2. Schneidkantenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) an dem Spindelstock (7) derart getragen wird, daß er um die Achse bewegbar ist, die senkrecht zu der Achse der Haupt­ spindel steht, und daß die zurückgezogene Position (A) in der Nähe des Spindelstocks (7) ist und die Meßposition (B) in der Nähe der Werkzeugauflage (8) ist.

3. Schneidkantenmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Detektiermittel (14a) in der Meßposition (B) innerhalb der Vertika­ lebene angeordnet sind, die sowohl die Achse der Hauptspindel (C) als auch die dazu senkrechte Achse umfaßt und von der Achse der Hauptspindel (C) mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist.

4. Schneidkantenmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektier­ mittel (14a) in der Meßposition (B) innerhalb der Vertikalebene angeordnet sind, die sowohl die Achse der Hauptspindel (C) als auch die dazu senkrechte Achse umfaßt, und die von der Achse der Hauptspindel (C) mit einem Abstand beabstandet ist, der größer ist als der Außendurchmesse der Einspannvorrichtung (7a).

5. Schneidkantenmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (13) ein lineares Glied ist, das im wesentlichen parallel zu der Achse der Hauptspindel (C) ist.

6. Schneidkantenmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Einschränkungs­ mittel vorgesehen sind, so daß der Arm (13) fest in der zurückgezogenen Position (A) gehalten wird.

7. Schneidkantenmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß Schutzmittel (25) in der zurückgezogenen Position (A) vorgesehen sind, um die Detektiermittel (14a) darinnen aufzu­ nehmen.

8. Schneidkantenmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werk­ zeugauflage (8) in seiner Position um die Achse senkrecht zu der der Hauptspindel (C) indexiert bzw. gerastet ist, und daß die Werkzeugauflage (A) mit einem scheibenförmigen Türmchen oder Element (8a) mit einer Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Werkzeugen (T) um dessen Umfang herum versehen ist.

9. Schneidkantenmeßvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Schneidkante durchgeführt wird durch die Bewegung des Spindelstocks (7) zumindest in Richtung der Achse der Hauptspindel (C) und zu der Achse, die senkrecht zu der der Hauptspindel (C) liegt.

10. Schneidkantenmeßvorrichtung, die für ein Bearbei­ tungswerkzeug bzw. eine Werkzeugmaschine verwendet wird, wobei die Werkzeugmaschine folgendes aufweist:
eine Hauptspindel (C), die senkrecht zu der Horizon­ talebene steht oder mit vorbestimmten Winkeln dazu geneigt ist;
einen Spindelstock (7), der drehbar die Hauptspindel (C) anbringt und der auf einem Bett mindestens ent­ lang der Achse der Hauptspindel (C) und der Achse senkrecht dazu bewegbar ist;
eine Einspannvorrichtung (7a), die an dem unteren Ende der Hauptspindel (C) vorgesehen ist, um ein Werkstück (W) zu greifen; und
eine Werkzeugauflage (8), die auf dem Bett unterhalb der Einspannvorrichtung (7a) vorgesehen ist, und daran angebrachte Werkzeuge (T) zum Schneiden und Bearbeiten des Werkstücks (W), das durch die Ein­ spannvorrichtung (7a) gegriffen ist, aufweist, wobei die Schneidkantenmeßvorrichtung folgendes aufweist:
ein Armbefestigungsglied (11), das an dem Spindel­ stock (7) vorgesehen ist, und zwar in einer Position versetzt von der Achse der Hauptspindel (C) zu der Werkzeugauflage (8); einen Arm (13), der an dem Arm­ befestigungsglied (11) befestigt ist und bewegbar ist zwischen einer zurückgezogenen Position (A), in der der Arm das Werkstück (W) und das Arbeitswerk­ zeug (T) nicht stört, und einer Meßposition (B) in der Nähe der Werkzeugauflage (8), in der die Messung hinsichtlich der Schneidkante des Werkzeugs durchge­ führt wird; und
Detektiermittel (14a), die an dem Arm (13) an dem vom Armbefestigungsglied (11) entfernten Ende vorge­ sehen sind, und die die Schneidkante des Werkzeugs (T) in einer Position weg von der Achse der Haupt­ spindel (C) in kontaktierender oder nicht-kontaktie­ render Art und Weise detektieren, um Detektiersi­ gnale zu übertragen.