DE19913716C2

DE19913716C2 - Method and machine tool for aligning workpieces using eddy current

Info

Publication number: DE19913716C2
Application number: DE1999113716
Authority: DE
Original assignee: Schwaebische Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: Schwaebische Werkzeugmaschinen GmbH
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: DE19913716A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten eines auf ei nem beweglich gelagerten Werkstücktisch aufgespannten Werkstücks, wobei der Werkstücktisch bewegt wird und dabei Außenoberfläche, vorzugsweise Außenumfang, des aufgespannten Werkstücks auf ein detektierbares Merkmal berührungslos abgetastet wird, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Werkzeugmaschine mit einem beweglich gelagerten Werkstücktisch, mit mindestens einem Sensor, der Außenoberfläche, vorzugsweise Außenumfang, eines auf den Werkstücktisch aufgespannten Werkstücks abtastet, und mit ei ner Maschinensteuerung für die Bewegung des Werkstücktischs, die das Werkstück auf ein detektierbares Merkmal seiner Außenoberflä che, vorzugsweise seines Außenumfangs, ausrichtet.The invention relates to a method for aligning an egg a movably mounted workpiece table clamped workpiece, whereby the workpiece table is moved and the outer surface preferably the outer circumference of the clamped workpiece detectable feature is scanned without contact, and a machine tool suitable for carrying out the method a movably mounted workpiece table, with at least one Sensor, the outer surface, preferably the outer circumference, one on scans the workpiece table clamped workpiece, and with egg ner machine control for the movement of the workpiece table, the the workpiece for a detectable feature of its outer surface che, preferably its outer circumference.

Es derartiges Verfahren und eine derartige Werkzeugmaschine sind beispielsweise durch die DE 40 31 559 A1 bekannt geworden.Such a method and such a machine tool are become known for example from DE 40 31 559 A1.

Oft müssen Werkstücke auf einem Werkstücktisch lagegenau für die Bearbeitung eingespannt sein. Sofern diese Werkstücke rotations symmetrisch sind, können sie beliebig, d. h. winkelunabhängig, auf dem Werkstücktisch positioniert werden. Sofern ein an sich rota tionssymmetrisches Werkstück relativ zu einem winkelabhängigen Merkmal, z. B. zu einer Fuge im Werkstück, positioniert werden soll, muß das Werkstück durch den Maschienenbediener manuell in seine winkelabhängige Lage eingespannt werden.Workpieces often have to be positioned precisely on a workpiece table Processing clamped. If these workpieces rotate are symmetrical, they can be arbitrary, i. H. independent of angle, on be positioned on the workpiece table. If a rota per se tion-symmetrical workpiece relative to an angle-dependent Feature, e.g. B. to a joint in the workpiece the workpiece must be put in manually by the machine operator its angle-dependent position can be clamped.

Dieses manuelle Ausrichten ist allerdings dann kaum bzw. nicht möglich, wenn der Bediener die Lage dieser Merkmale nur schwer oder gar nicht erkennen kann und das Werkstück auch sonst keine winkelabhängigen Merkmale aufweist. However, this manual alignment is hardly or not then possible if the operator finds the location of these features difficult or can’t see at all and the workpiece doesn’t has angle-dependent features.

Bei dem aus der DE 40 31 559 A1 bekannten Verfahren wird am Werk stück eine Markierung angebracht und das Werkstück auf einem Drehtisch in Rotation versetzt und an der Stelle der Markierung ein Signal abgeleitet. Mit diesem Verfahren kann das Werkstück nicht nur in Bezug auf den Rundlauf, sondern auch in Bezug auf die Axialruhe ausgerichtet werden. Zum Abtasten der Markierung werden ein Abstandssensor, der entweder ein mechanischer Taster, beispielsweise ein Induktivtaster ist, oder berührungslose opti sche Abstandssensoren verwendet. Im beschriebenen Ausführungsbei spiel ist der Abstandssensor ein mechanischer Taster in Form ei nes Taststifts, der beim Überfahren einer am Werkstück angebrach ten Kerbe einen Signalimpuls liefert. Dieses bekannte Verfahren ist alllerdings nur anwendbar bei rotationssymmetrischen Teilen, bei denen entweder eine abstandsmäßig zu erfassende Merkierung (z. B. eine Kerbe) oder eine optisch abtastbare Farbmarkierung aufgebracht ist.In the method known from DE 40 31 559 A1 is at work piece a mark attached and the workpiece on a Rotary table set in rotation and at the position of the marking derived a signal. With this procedure, the workpiece not only in terms of concentricity, but also in terms of the axial rest are aligned. For scanning the marking become a distance sensor, which is either a mechanical button, for example, is an inductive button, or non-contact opti cal distance sensors used. In the execution example described the distance sensor is a mechanical button in the form of an egg nes stylus that broke on the workpiece when it was run over notch delivers a signal pulse. This known method is however only applicable to rotationally symmetrical parts, in which either a distance to be recorded marking (e.g. a notch) or an optically scannable color marking is applied.

Aus der DD 97 371 ist es bekannt, die Drehbewegung eines Werk stücktisches entweder mittels mechanischer Taster oder berüh rungsloser mechanisch-elektrischer Wandler zu erfassen.From DD 97 371 it is known the rotary movement of a movement piece table either by means of mechanical buttons or touch seamless mechanical-electrical converter.

Schließlich ist es aus der DE 35 04 517 C2 noch bekannt, Werk stücke anhand einer an ihrem Innenumfang vorgesehenen Kerbe aus zurichten, die mechanisch abgetastet wird. Anstelle dieser mecha nischen Abtastung ist auch ein optisch oder magnetisch abtastba res Erkennungszeichen an den Werkstücken angedacht.Finally, it is also known from DE 35 04 517 C2, Werk pieces based on a notch provided on their inner circumference to prepare, which is scanned mechanically. Instead of this mecha African scanning is also an optically or magnetically scannable Res distinctive mark on the workpieces.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens derart auszubil den, dass Werkstücke, auch wenn sie keine Markierung tragen, aus gerichtet werden können. It is therefore the object of the invention, a method and a Trainee machine tool for performing the method workpieces, even if they do not have a marking can be directed.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfin dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außenoberfläche, vorzugsweise der Außenumfang, des aufgespannten Werkstücks mittels Wirbelstrom auf eine Fuge/Riß oder eine Kante des Werkstückes abgetastet wird.This task is invented in the aforementioned method solved according to the invention in that the outer surface, preferably the outer circumference of the clamped workpiece using eddy current scanned for a joint / crack or an edge of the workpiece becomes.

Bei diesem Verfahren werden Werkstücke, die mit einem Backenfut ter oder ähnlichen Spannfuttern auf einen linear verschiebbaren oder drehbar gelagerten Werkstücktisch gespannt sind, in ihrer Linear- bzw. Winkellage ausgerichtet.In this process, workpieces are made with a jaw chuck ter or similar chucks on a linearly movable or rotatably mounted workpiece table are clamped in their Aligned linear or angular position.

Besonders geeignet für dieses Verfahren sind rotationssymmetri sche Werkstücke, die an ihrem Außenumfang ein oder mehrere, in etwa axialer Richtung verlaufende nicht sichtbare Merkmale wie z. B. Risse oder Fugen aufweisen, anhand deren Lage das jeweilige Werkstück zu bearbeiten ist. Da der Maschienenbediener die Lage dieser Merkmale nur schwer erkennen kann und ansonsten das Werk stück keine winkelabhängigen Merkmale aufweist, wird das Werk stück zunächst völlig winkelunabhängig auf einen drehbaren Werk stücktisch (z. B. auf einen NC-Rundtisch) aufgespannt. Durch Dre hen des Werkstücktisches werden nun die Risse an einem fest an der Werkzeugmaschine angebrachten Sensor, vorzugsweise Wirbel stromsensor vorbeibewegt.Rotationally symmetrical are particularly suitable for this method cal workpieces that have one or more, in about invisible features such as z. B. have cracks or joints, based on the location of each Workpiece to be machined. Because the machine operator the situation these features are difficult to recognize and otherwise the work piece has no angle-dependent characteristics, the work will piece completely independent of angle on a rotatable work spanned table (e.g. on an NC rotary table). By Dre hen the workpiece table, the cracks are now firmly attached to one the sensor attached to the machine tool, preferably vortex current sensor moved past.

Solche Wirbelstromsensoren, die beispielsweise auch zur Rißprü fung an Eisenbahnrädern verwendet werden (z. B. Rißprüfgerät Mo dell WRP-A01 der Fa. LAW-NDT Meß- und Prüfsysteme Vertriebs GmbH, D-65558 Burgschwalbach), erzeugen ein hochgenaues, oberflächen- bzw. gefügeabhängiges Signal. Dieses Signal wird über einen ent sprechenden Meßverstärker einer Maschinensteuerung zugeführt. Mittels eines speziellen Suchprogrammes kann das Werkstück nun mit Hilfe des Werkstücktisches auf eine hochgenaue Linear- oder Winkellage relativ zu einem kaum sichtbaren Werkstückmerkmal po sitioniert werden, so daß eine hochgenaue Bearbeitung relativ zu diesem wirbelstromspezifischen Merkmal möglich ist. Das erfin dungsgemäße Verfahren ermöglicht so die vollautomatische Bestüc kung mit gleichzeitiger Ausrichtung der Werkstücke.Such eddy current sensors, which are also used, for example, for crack testing used on railway wheels (e.g. crack tester Mo dell WRP-A01 from LAW-NDT Meß- und Prüfsysteme Vertriebs GmbH, D-65558 Burgschwalbach), produce a highly precise, surface or structure-dependent signal. This signal is sent via an ent speaking measuring amplifier fed to a machine control. The workpiece can now be found using a special search program with the help of the workpiece table on a highly precise linear or Angular position relative to a barely visible workpiece feature po be sitioned so that a highly accurate machining relative to this eddy current-specific characteristic is possible. That invented The process according to the invention thus enables fully automatic placement with simultaneous alignment of the workpieces.

Das elektrisch und/oder magnetisch detektierbare, insbesondere wirbelstromspezifische Merkmal kann ein Riß, der vor der Bearbei tung speziell für dieses Verfahren am Außenumfang des Werkstücks z. B. durch Anreißen angebracht wird, oder eine Fuge sein, wenn das Werkstück aus einzelnen Teilen zusammengefügt ist. Sofern das Werkstück einen eckigen Querschnitt aufweist, kann auch eine über die sonstige Außenkontur des Werkstücks überstehende Kante das detektierbare Merkmal bilden.The electrically and / or magnetically detectable, in particular eddy current specific feature can be a crack that before machining device specifically for this process on the outer circumference of the workpiece z. B. is attached by marking, or be a joint if the workpiece is assembled from individual parts. If that Workpiece has an angular cross section, can also have an over the other outer contour of the workpiece protruding the form detectable feature.

Die oben genannte Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor als Wirbelstromsensor ausgebildet ist.The above task is performed on a machine tool initially mentioned type solved according to the invention in that the Sensor is designed as an eddy current sensor.

Der Sensor befindet sich vorzugsweise in der Werkstückebene und kann entweder fest montiert oder in Richtung auf das aufgespannte Werkstück verschiebbar gelagert sein.The sensor is preferably in the workpiece plane and can either be fixed or in the direction of the clamped Work piece be slidably mounted.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.Further details of the invention emerge from the description and the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit einem aufgespannten rotationssymmetrischen Werkstück; und Fig. 1 shows schematically an inventive machine tool with a clamped rotationally symmetrical workpiece; and

Fig. 2 schematisch die Werkzeugmaschine der Fig. 1 mit ei nem aufgespannten eckigen Werkstück. Fig. 2 shows schematically the machine tool of Fig. 1 with egg nem clamped angular workpiece.

In Fig. 1 ist ein runder Werkstücktisch 1 einer nicht näher dargestellten Werkzeugmaschine gezeigt. Auf dem um die Achse 2 drehbar gelagerten Werkstücktisch 1 ist ein rotationssym metrisches Werkstück 3 aufgespannt, dessen Außenumfang 4 mehrere in axialer Richtung nicht oder kaum sichtbare Risse bzw. Fugen 5 aufweist, anhand deren Lage das Werkstück 3 zu bearbeiten ist.In Fig. 1, a round workpiece table 1 of a machine tool, not shown, is shown. On the workpiece table 1 rotatably mounted about the axis 2 , a rotationally symmetrical workpiece 3 is clamped, the outer circumference 4 of which has several cracks or joints 5 which are not or hardly visible in the axial direction and on the basis of which the workpiece 3 can be machined.

Das zunächst völlig winkelunabhängig auf den Werkstücktisch 1 aufgespannte Werkstück 3 wird durch Drehen des Werkstück tischs 1 an einem ortsfest an der Werkzeugmaschine ange brachten (Wirbelstrom)Sensor 6 vorbeibewegt. Dieser Wirbel stromsensor 6 erzeugt ein hochgenaues, von der Oberfläche bzw. dem Gefüges des Außenumfangs 4 abhängiges Signal, das über eine Leitung 7, gegebenenfalls noch über einen entspre chenden Meßverstärker (nicht dargestellt), einer Maschinen steuerung 8 zugeführt wird, die über die Steuerleitung 9 den Motor 10 für die Antriebswelle 11 des Werkstücktisches 1 steuert. Mittels eines speziellen Suchprogrammes kann das Werkstück 3 nun mit Hilfe des Werkstücktisches 1 auf eine hochgenaue Lage relativ zu dem kaum sichtbaren Werkstück merkmal (Riß oder Fuge 5) positioniert werden, wodurch eine hochgenaue Bearbeitung relativ zu diesem Merkmal möglich ist.The first completely independent of the angle spanned on the workpiece table 1 workpiece 3 is, by rotating the workpiece table 1 at a fixed position on the machine tool mounted (eddy current) sensor 6 passes. This vortex current sensor 6 generates a highly accurate, depending on the surface or the structure of the outer circumference 4 signal, which is fed via a line 7 , possibly also via a corresponding measuring amplifier (not shown), to a machine control 8 , via the control line 9 controls the motor 10 for the drive shaft 11 of the workpiece table 1 . Using a special search program, the workpiece 3 can now be positioned with the help of the workpiece table 1 in a highly precise position relative to the barely visible workpiece feature (crack or joint 5 ), which enables highly precise machining relative to this feature.

In Fig. 2 ist ein Werkstück 3' mit einem eckigen Außenumfang 4' (Kante 5') auf den Werkstücktisch 1 aufgespannt. Die Lage dieser Kante 5' läßt sich ebenfalls mit dem Wirbelstromsen sor 6 exakt erfassen, so daß eine hochgenaue Ausrichtung des Werkstücks 3' relativ zu seiner Kante 5' durch entsprechen des Drehen des Werkstücktisches 1 möglich ist.In FIG. 2, a workpiece 3 'having a square outer periphery 4' (edge 5 ') is clamped on the workpiece stage 1. The location of this edge 5 'can also be detected with the eddy current sensor 6 , so that a highly precise alignment of the workpiece 3 ' relative to its edge 5 'is possible by correspondingly rotating the workpiece table 1 .

Claims

1. A method for aligning a workpiece ( 3 ; 3 ') clamped on a movably mounted workpiece table ( 1 ), the workpiece table ( 1 ) being moved and thereby the outer surface, preferably the outer circumference ( 4 ; 4 '), of the clamped workpiece ( 3 ; 3 ') is scanned for a detectable feature without contact, characterized in that the outer surface, preferably the outer circumference ( 4 ; 4 '), of the clamped workpiece ( 3 ; 3 ') by means of eddy current on a joint / crack ( 5 ) or an edge ( 5 ') of the workpiece ( 3 ; 3 ') is scanned.

2. The method according to claim 1, characterized in that the workpiece table ( 1 ) is rotated.

3. The method according to claim 2, characterized in that a rotationally symmetrical workpiece ( 3 ; 3 ') angularly spanned depending on the workpiece table ( 1 ) and its angular position is aligned by rotating the workpiece table ( 1 ) based on the detectable feature.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer surface, preferably before the outer circumference ( 4 ), of the workpiece ( 3 ) is scratched before clamping onto the workpiece table ( 1 ).

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the workpiece ( 3 ) is assembled from an individual parts.

6. Machine tool for performing the method according to any one of claims 1 to 5, with a movably gela ger workpiece table ( 1 ) with at least one sensor ( 6 ), the outer surface, preferably the outer circumference ( 4 ; 4 '), one on the workpiece table ( 1 ) clamped workpiece ( 3 ; 3 '), and with a machine control ( 8 ) for the movement of the workpiece table ( 1 ), the workpiece ( 3 ; 3 ') for a detectable feature (crack or joint 5 ; edge 5 ') its outer surface, preferably its outer circumference ( 4 ; 4 '), aligns, characterized in that the sensor ( 6 ) is designed as an eddy current sensor.

7. Machine tool according to claim 6, characterized in that the workpiece table ( 1 ) is rotatably mounted.