DE19935417A1 - Verfahren zur Überprüfung eines Werkstücks und Prüfeinrichtung - Google Patents

Abstract

Um ein Verfahren zur Überprüfung eines Werkstücks zur Verfügung zu stellen, welches auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen möglichst zuverlässige Ergebnisse liefert, wird vorgeschlagen, daß das Werkstück in einer Erfassungsstation mittels eines federelastischen Elements in einem ersten Flächenbereich gegenüber einem Träger abgestützt wird, daß das federelastisch abgestützte Werkstück mittels einer Relativbewegung zwischen einem auf das Werkstück wirkenden Element und dem Träger von dem Element in einem zweiten Flächenbereich beaufschlagt und dadurch in einer ersten Richtung gegen die Wirkung des federelastischen Elements bewegt wird, das eine bei der Bewegung des Werkstücks mittels des Elements in der ersten Richtung erreichbare, bezogen auf den Träger, fest vorgegebene Meßposition des Werkstücks mittels eines Sensors erfaßt wird und daß durch die Zuordnung der Meßposition zu der dem Erreichen der Meßposition entsprechenden Relativposition des auf das Werkstück wirkenden Elements und des Trägers das Werkstück überprüft wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Werkstücks, insbesondere im Zusammenhang mit der Zufuhr eines Werkstücks zu einer Werkzeugmaschine oder der Abfuhr des Werkstücks.

Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren sehen vor, das Werkstück mit Fühlern oder Tastern abzutasten oder mechanische oder elektrisch überwachte Schablonen einzu­ setzen.

Die gesamten bekannten Überwachungssysteme haben jedoch den Nachteil, daß sie unter ungünstigen Umgebungsbedingungen, beispielsweise Öl und Schmiermittel sowie gegebenenfalls noch Schmutz nur begrenzt oder gar nicht einsetzbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Prüfeinrichtung zur Überprüfung eines Werkstücks zur Verfügung zu stellen, welches auch unter ungünstigen Um­ gebungsbedingungen möglichst zuverlässige Ergebnisse liefert.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Überprüfung eines Werkstücks erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkstück in einer Erfassungsstation mittels eines federelastischen Elements in einem ersten Flächenbereich gegenüber einem Träger abgestützt wird, daß das federelastisch abgestützte Werkstück mittels einer Relativbewegung zwischen einem auf das Werkstück wirkenden Element und dem Träger von dem Ele­ ment in einem zweiten Flächenbereich beaufschlagt und dadurch in einer ersten Richtung gegen die Wirkung des federelasti­ schen Elements bewegt wird, daß eine bei der Bewegung des Werkstücks mittels des auf dieses wirkenden Elements in der ersten Richtung erreichbare, bezogen auf den Träger fest vor­ gegebene Meßposition des Werkstücks mittels eines Sensors erfaßt wird und daß durch die Zuordnung der Meßposition zu der dem Erreichen der Meßposition entsprechenden Relativ­ position des auf das Werkstück wirkenden Elements und des Trägers das Werkstück überprüft wird.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß durch das Erfassen einer Relativposition zwischen dem auf das Werkstück wirkenden Element und dem Träger beim Erreichen der gegenüber dem Träger festgelegten Meßposition mit ein­ fachen Mitteln eine Überprüfung des Werkstücks möglich ist, welche sowohl eine Maßüberprüfung umfassen kann als auch eine Erfassung einer korrekten Positionierung des Werkstücks, wobei mit nennenswerten Kräften gearbeitet wird, so daß Schmiermittel- und Kühlmittelfilme keine Beeinträchtigung des Meßergebnisses liefern und somit auch in ungünstigen Um­ gebungsbedingungen eine zuverlässige Überprüfung des Werk­ stücks möglich ist.

Beispielsweise liegt dabei die Genauigkeit, mit welcher eine Überprüfung des Werkstücks erfolgen kann, in der Größen­ ordnung von Zehntel Millimetern.

Vorzugsweise wird zum Erfassen der Relativposition des auf das Werkstück wirkenden Elements zum Träger ein dieser Relativposition entsprechender Positionswert aus einem Weg­ meßsystem abgefragt.

Es ist aber auch möglich, die Relativposition indirekt, bei­ spielsweise über eine Interpolationsrechnung zu ermitteln, wenn die Relativbewegung zwischen dem auf das Werkstück wirkenden Element und dem Träger weggesteuert erfolgt.

Prinzipiell wäre es dabei denkbar, entweder das auf das Werk­ stück wirkende Element und den Träger gemeinsam oder auch den Träger zu bewegen.

Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß das auf das Werkstück wirkende Element gegenüber dem Träger bewegbar ist. Dies hat den Vorteil, daß sich aufgrund der Bewegbarkeit des auf das Werkstück wirkenden Elements mit diesem noch weitere Funktionen verbinden lassen.

Insbesondere dann, wenn das auf das Werkstück wirkende Ele­ ment weggesteuert bewegt wird, kann das Erfassen der Relativ­ position des weggesteuerten Elements relativ zum Träger vor­ teilhafterweise durch Festhalten von einer Steuerung für das weggesteuerte Element bekannten Positionsdaten als Positions­ meßwert erfolgen.

Die Positionswerte können dabei entweder direkte Meßwerte aus einer der Steuerung zugeordneten Wegmeßeinheit sein, es ist aber auch möglich, andere, von der Steuerung als Positions­ daten verwendete Werte als Positionswerte heranzuziehen, bei­ spielsweise die dem Wegsteuerungsverfahren zugrundeliegenden Istwerte.

Eine besonders bevorzugte Lösung sieht dabei vor, daß zur Überprüfung des Werkstücks die Raumposition des auf das Werk­ stück wirkende Element in der ersten Richtung beim Erreichen der Meßposition als Positionswert erfaßt wird.

Für den Benutzer jedoch besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Überprüfung des Werkstücks ein Abstand der Raumposition in der ersten Richtung des auf das Werkstück wirkenden Ele­ ments beim Erreichen der Meßposition von einer Referenz­ position des auf das Werkstück wirkenden Elements in der ersten Richtung als Positionswert erfaßt wird. Damit liegt als Positionswert nicht ein abstrakter für den Benutzer schwer interpretierbarer Wert vor, sondern ein auf eine ein­ deutig für den Benutzer verständliche Referenzposition be­ zogener Wert.

Eine derartige Referenzposition könnte beispielsweise eine Anfangsposition des auf das Werkstück wirkenden Elements bei der Bewegung in Richtung des Werkstücks sein.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Referenzposition einer vorgegebenen Endposition der Bewegung des auf das Werk­ stück wirkenden Elements in Richtung auf das Werkstück dar­ stellt. Dabei liegt die Endposition selbstverständlich so, daß vor Erreichen der Endposition eine Beaufschlagung des Werkstücks gegen die Wirkung des federelastischen Elements bei allen innerhalb eines Toleranzbereichs liegenden Werk­ stücken erfolgt.

Besonders günstig läßt sich die Auswertung dann durchführen, wenn der erfaßte Positionswert mit einem vorgegebenen Soll­ wert für den Positionswert verglichen wird.

Da bei der erfindungsgemäßen Überprüfung der Werkstücke alle innerhalb eines Toleranzbereichs liegenden Werkstücke erfaßt werden sollen ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Positions­ wert mit einem Sollwertfenster verglichen wird, welches die Möglichkeit eröffnet, alle innerhalb des Toleranzbereichs liegenden Werkstücke als verwertbare Werkstücke zu identi­ fizieren und außerhalb des Sollwertfensters liegende Werk­ stücke entsprechend anderen Vorgehensweisen zu behandeln.

Eine derartige Vorgehensweise wäre die, das Werkstück als nicht brauchbares Werkstück zu identifizieren.

Eine andere Möglichkeit, insbesondere bei einem Werkstück, das hinsichtlich des zu überprüfenden Maßes zu groß ist, wäre die, eine zusätzliche vorgeschaltete Bearbeitung einzuleiten, die sicherstellt, daß das Werkstück dann auf ein Maß inner­ halb des Toleranzbereichs bearbeitet wird.

Hinsichtlich der Frage, in welchem Zusammenhang eine erfin­ dungsgemäße Überprüfung eines Werkstücks erfolgen soll, wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So wäre es bei­ spielsweise denkbar, vor einer Bearbeitung eines Werkstücks oder nach einer Bearbeitung eines Werkstücks eine derartige Überprüfung durchzuführen.

Besonders zweckmäßig läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren dann einsetzen, wenn die Überprüfung des Werkstücks im Ver­ lauf eines Zuführens des Werkstücks zu einer Werkzeugmaschine erfolgt.

Besonders günstig ist die erfindungsgemäße Überprüfung, auf­ grund ihrer nicht sehr hohen Genauigkeit jedoch dann, wenn diese beim Zuführen eines Rohteils als Werkstück zu der Werk­ zeugmaschine durchgeführt wird, da es bei einem Rohteil lediglich darauf ankommt, die für die Bearbeitung erforder­ lichen Abmessungen im Bereich von einigen Zehntel Millimetern zu überprüfen.

Auch bei Durchführung einer Überprüfung des Werkstücks beim Zuführen zu einer Werkzeugmaschine könnte der Schritt des Überprüfens ein selbständiger Schritt sein. Besonders öko­ nomisch läßt sich jedoch das Werkstück einer Werkzeugmaschine dann zuführen, wenn die Überprüfung des Werkstücks im Verlauf eines Greifens des Werkstücks durchgeführt wird, so daß das ohnehin erforderliche Greifen des Werkstücks beim Zuführen zu einer Werkzeugmaschine gleichzeitig zu der Überprüfung des Werkstücks eingesetzt werden kann.

Hierzu wäre es beispielsweise denkbar, eine separate Hand­ habungsvorrichtung vorzusehen, welche einen Greifer aufweist, wobei die erfindungsgemäße Überprüfung lediglich voraussetzen würde, einerseits die Meßposition des Werkstücks relativ zum Träger und andererseits die Relativposition von Greifer und Träger bei Erreichen der Meßposition zu erfassen, wozu ein Sensor für die Meßposition und eine Abstandsmeßeinrichtung für den relativen Abstand zwischen Greifer und Träger aus­ reichend wäre.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn auch bei der Hand­ habungseinrichtung der Greifer weggesteuert ist, so daß über die Wegsteuerung selbst bereits die Relativposition zwischen Greifer und Träger ermittelt werden kann.

Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn das weggesteuerte Ele­ ment an einer von einer Maschinensteuerung einer Werkzeug­ maschine gesteuerten funktionsnotwendigen weggesteuert beweg­ baren Baugruppe der Werkzeugmaschine angeordnet ist.

Das heißt, daß die zusätzliche Wegsteuerung, die beispiels­ weise für eine Handhabungseinheit notwendig wäre, dadurch entfallen kann, daß selbst bei Vorsehen eines Greifers die weggesteuerte Bewegung durch die funktionsnotwendige Bau­ gruppe der Werkzeugmaschine, also beispielsweise einen für die funktionsnotwendige Baugruppe der Werkzeugmaschine vorge­ sehenen Schlitten, erfolgt, so daß beispielsweise neben einer Bearbeitungseinheit ein Greifer auf dem Schlitten vorgesehen ist, der durch den für die Bearbeitungseinheit vorgesehenen Schlitten weggesteuert bewegbar ist.

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß das weg­ gesteuerte Element an einem Werkstückträger der Werkzeug­ maschine angeordnet ist.

In diesem Fall kann das weggesteuerte Element eine Werkstück­ halteeinheit, also beispielsweise ein Greifer sein, der zusätzlich zum Spannmittel des Werkstückträgers am Werkstück­ träger vorgesehen ist und zum Überprüfen und gleichzeitigen Greifen des Werkstücks dient und beispielsweise nach dem Überprüfen das Werkstück in das Spannmittel des Werkstück­ trägers, das zur Bearbeitung desselben dient, einlegt.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn das weggesteuerte Ele­ ment die zur nachfolgenden Bearbeitung des Werkstücks vorge­ sehene Werkstückhalteeinheit ist, also beispielsweise das am Werkstückträger vorgesehene Spannmittel für das Bearbeiten des Werkstücks, so daß ein Vorsehen einer zusätzlichen Werk­ stückhalteeinheit am Werkstückträger der Werkzeugmaschine entfallen kann.

Vorzugsweise ist als Werkstückträger ein solcher vorgesehen, welcher in Richtung des Werkstücks längs einer ungefähr vertikalen Achse bewegbar ist, wobei die erste Richtung eben­ falls ungefähr parallel zu der Bewegung des Werkstückträgers verläuft.

Hinsichtlich der Meßposition, die von dem Sensor bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfaßt werden soll, wurden bis­ lang keine näheren Angaben gemacht. Diese Meßposition könnte auf jede Stelle des Werkstücks bezogen sein, wobei sicher­ gestellt werden muß, daß der Sensor erkennen kann, ob diese entsprechende Stelle des Werkstücks die Meßposition erfaßt hat.

Besonders günstig ist es, wenn als Meßposition eine fest vor­ gegebene Position eines ersten Flächenbereichs relativ zum Träger erfaßt wird.

Dabei wird vorzugsweise bei der Überprüfung des Werkstücks eine Lage des zweiten Flächenbereichs relativ zum ersten Flächenbereich durchgeführt.

Besonders günstig läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren dann einsetzen, wenn der erste Flächenbereich in Richtung der ersten Richtung im Abstand von dem zweiten Flächenbereich angeordnet ist und somit dieser Abstand das bei der Über­ prüfung festzustellende Maß darstellt.

Prinzipiell ist das erfindungsgemäße Verfahren auch dann durchführbar, wenn das Werkstück von dem mindestens einem federelastischen Element unmittelbar beaufschlagt wird. Besonders günstig ist es jedoch, wenn das Werkstück in der Erfassungsstation in einer Werkzeugaufnahme gehalten ist, da durch diese Werkzeugaufnahme eine exakte Positionierung des Werkstücks für die Überprüfung sichergestellt werden kann.

Prinzipiell wäre es dabei denkbar, die Werkstückaufnahme relativ zum Träger ebenfalls fest anzuordnen und das Werk­ stück in der Werkstückaufnahme bewegbar zu halten. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Werkstückaufnahme von dem federelastischen Element beaufschlagt wird und somit in der Lage ist, das Werkstück exakt zu positionieren.

Auch wenn das Werkstück in der Werkstückaufnahme aufgenommen wird, besteht die Möglichkeit, mit dem Sensor direkt Bereiche des Werkstücks zu erfassen und somit auch die Meßposition durch direkte Messung der Position des jeweiligen Bereichs des Werkstücks zu erfassen.

Besonders einfach läßt sich jedoch das Erfassen der Meß­ position durchführen, wenn hierbei die Position der Werkzeug­ aufnahme erfaßt wird.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß das Werkstück mit dem ersten Flächenbereich auf eine definierte Auflagefläche der Werkzeugaufnahme aufgelegt wird.

Besonders günstig läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren dann durchführen, wenn der erste Flächenbereich sich ungefähr quer zur ersten Richtung erstreckt.

Ferner ist es für das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls günstig, wenn auch der zweite Flächenbereich sich ungefähr quer zur ersten Richtung erstreckt.

Der Verlauf des jeweiligen Flächenbereichs ungefähr quer zur ersten Richtung schließt dabei sowohl einen senkrechten Ver­ lauf des Flächenbereichs relativ zur ersten Richtung ein als auch einen schrägen Verlauf des jeweiligen Flächenbereichs zur ersten Richtung.

Hinsichtlich des Erfassens der Meßposition durch einen hier­ für vorgesehenen Sensor wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So wäre es denkbar, auch die Meßposition durch ein als Wegmeßsystem ausgebildeten Sensor zu erfassen, wobei das Erreichen der Meßposition dann durch Erreichen eines Soll­ wertes festgestellt wird.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Meßposition durch einen Positionssensor erfaßt wird, das heißt einen Sensor, der direkt eine vorgegebene Position erkennt und dann sein Ausgangssignal ändert.

Besonders zweckmäßig läßt sich die Erfindung realisieren, wenn der Positionssensor dann ein Schaltsignal gibt, wenn das Werkstück die vorgegebene Meßposition erreicht hat.

Darüber hinaus wird die eingangs genannte Aufgabe durch eine Prüfeinrichtung für Werkstücke erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zu prüfende Werkstück in einer Erfassungs­ station mittels eines federelastischen Elements in einem ersten Flächenbereich gegenüber einem Träger abgestützt ist, daß das federelastisch abgestützte Werkstück durch eine Relativbewegung zwischen einem auf das Werkstück wirkenden Element und dem Träger von dem auf das Werkstück wirkenden Element in einem zweiten Flächenbereich beaufschlagbar und dadurch in einer ersten Richtung gegen die Wirkung des feder­ elastischen Elements bewegbar ist, daß ein Sensor zum Erfassen einer bei der Bewegung des Werkstücks mittels des auf dieses wirkenden Elements in der ersten Richtung erreich­ baren, bezogen auf den Träger fest vorgegebenen Meßposition des Werkstücks vorgesehen ist und daß eine Prüfeinheit durch Zuordnung der Meßposition zu der dem Erreichen der Meß­ position entsprechenden Relativposition des auf das Werkstück wirkenden Elements und des Trägers das Werkstück überprüft.

Hinsichtlich des Erfassens der Relativposition des auf das Werkstück wirkenden Elements ist es besonders günstig, wenn dieses durch Abfrage des der Relativposition entsprechenden Positionswerts aus einem Wegmeßsystem erfolgt.

Hinsichtlich der Erzeugung der Relativbewegung ist es besonders vorteilhaft, wenn das auf das Werkstück wirkende Element gegenüber dem feststehenden Träger bewegbar ist, so daß sich das Element noch für zusätzliche Funktionen ein­ setzen läßt.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß das auf das Werkstück wirkende Element weggesteuert bewegbar ist und daß das Erfassen der Relativposition des weggesteuerten Elements relativ zum Träger durch Festhalten von einer Steuerung für das weggesteuerte Element bekannten Positionsdaten als Positionswert erfolgt, wobei die Steuerung für das weg­ gesteuerte Element vorzugsweise auch die Prüfeinheit umfaßt.

Eine besonders günstige Variante sieht vor, daß die Prüfein­ heit zur Überprüfung des Werkstücks die Raumposition des auf das Werkstück wirkenden Elements bei Erreichen der Meß­ position in der ersten Richtung als Positionswert erfaßt.

Besonders für einen Anwender ist es günstig, wenn die Prüf­ einheit zur Überprüfung des Werkstücks einen Abstand der Raumposition des auf das Werkstück wirkenden Elements in der ersten Richtung bei Erreichen der Meßposition von einer Referenzposition des weggesteuerten Elements in der ersten Richtung als Positionswert erfaßt.

Besonders vorteilhaft arbeitet die Prüfeinheit dann, wenn sie den erfaßten Positionswert mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht, wobei vorzugsweise der erfaßte Positionswert mit einem Sollwertfenster verglichen wird.

Ein besonders günstiges Vorsehen der Prüfeinrichtung ist dann möglich, wenn diese Teil einer Zufuhreinrichtung für das Werkstück zu einer Werkzeugmaschine ist, obwohl vorzugsweise als Werkstück ein Rohteil der Werkzeugmaschine zugeführt wird.

Vorzugsweise ist dabei das auf das Werkstück wirkende Element als Werkstückhalteeinheit ausgebildet, wobei eine derartige Werkstückhalteeinheit entweder eine einer Zufuhreinrichtung zugeordnete Greifereinrichtung sein kann.

Eine besonders günstig Lösung sieht vor, daß das weg­ gesteuerte Element an einer von einer Maschinensteuerung einer Werkzeugmaschine gesteuerten funktionsnotwendigen weg­ gesteuert bewegbaren Baugruppe der Werkzeugmaschine ange­ ordnet ist, so daß eine zusätzliche Achsbewegung für das Bewegen des weggesteuerten Elements entfallen kann.

Das weggesteuerte Element könnte dabei beispielsweise an einem Werkzeugträger angeordnet sein und entweder lediglich dazu dienen, das Werkstück in der Erfassungsstation zu beauf­ schlagen oder auch als Werkstückhalteeinheit ausgebildet sein.

Eine besonders günstig Lösung sieht vor, daß das wegge­ steuerte Element an einem Werkstückträger der Werkzeug­ maschine angeordnet ist, wobei es nach wie vor als zusätzliche Halteeinrichtung oder Greifeinrichtung ausgebildet sein könnte.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn das weggesteuerte Element als für die Bearbeitung des Werkstücks vorgesehene Werkstückhalteeinheit ausgebildet ist.

Andere Weiterbildungen der erforderlichen Prüfeinrichtung weisen Merkmale auf, die im Zusammenhang mit den entsprechen­ den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits voranstehend beschrieben wurden.

Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Überprüfung des Werk­ stücks nicht beschränkt auf die Überprüfung von Maßen des Werkstücks selbst, sondern liefert gleichzeitig auf zusätz­ lich Informationen darüber, ob überhaupt ein Werkstück vor­ handen ist und ob das Werkstück in für eine Bearbeitung geeigneter Weise von der Handhabungseinheit erfaßt werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung vor einem Beaufschlagen des Werkstücks;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Prüfein­ richtung gemäß Fig. 1 bei erstem Kontakt zwischen einem bewegbaren Element zum Beauf­ schlagen des Werkstücks und dem Werkstück;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Prüfein­ richtung gemäß Fig. 1 bei durch das bewegbare Element beaufschlagtem Werkstück in der Meß­ position;

Fig. 4 eine schematische Darstellung von Sollwert sowie Relativpositionen von bewegbarem Element und Träger bei Erreichen der Meßposition;

Fig. 5 eine Darstellung der Relativpositionen ähnlich Fig. 4 jedoch in Relation zu einer Endposition des weggesteuerten Elements und

Fig. 6 eine Darstellung der in Fig. 5 dargestellten Wege zwischen den Meßpositionen und der End­ stellung.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfein­ richtung für ein Werkstück 10, umfaßt eine als Ganzes mit 12 bezeichnete Werkstückaufnahme, welche eine Auflagefläche 14 aufweist, auf welche das Werkstück 10 mit einem ersten Flächenbereich 16 auflegbar ist.

Die Werkstückaufnahme 12 ist ihrerseits gegenüber einem als Gestell 20 ausgebildeten Träger, beispielsweise repräsentiert in Fig. 1 durch einen Tisch, bewegbar angeordnet. Hierzu weist die Werkstückaufnahme 12 mindestens zwei Führungs­ elemente 22 auf, die an dem Gestell 20 in Richtung 24 mittels Führungsaufnahmen 26 bewegbar geführt sind. Dabei sind die Führungselemente 22 zusätzlich durch federelastische Elemente 28 mit einer in einer Richtung 30 wirkenden federelastischen Kraft beaufschlagt, so daß die gesamte Werkstückaufnahme 12 mit dem auf dieser aufliegenden Werkstück 10 ohne äußere Ein­ wirkung in einer in Fig. 1 dargestellten und durch einen oberen Anschlag 31 für die Führungselemente 22 festgelegten Ausgangsstellung gehalten ist.

Ferner sind die Führungselemente 22 noch mit Betätigungs­ stangen 32 versehen, die ihrerseits wiederum gelenkig mit einer Querstange 34 verbunden sind. Die Querstange 34 ist beispielsweise mittig und gelenkig mit einem ersten Hebelarm 36 eines Auslösehebels 38 verbunden, der um eine Drehachse 40 schwenkbar am Gestell 20 gelagert ist und dem ersten Arm 36 gegenüberliegend einen zweiten Arm 42 aufweist, der zur Betätigung eines am Gestell 20 fest angeordneten Sensors 50 dient.

Dabei ist der Sensor 50 vorzugsweise als induktiver Sensor ausgebildet, welcher dann schaltet, wenn der zweite Hebelarm 42 eine Sensorfläche 52 übergreift.

Vorzugsweise ist das Gestell 20 Teil eines Maschinengestells einer Werkzeugmaschine oder mit diesem fest verbunden.

Das Werkstück 10 weist ferner noch einen dem ersten Flächen­ bereich 16 gegenüberliegenden zweiten Flächenbereich 56 auf, welcher in der Richtung 24 im Abstand vom ersten Flächen­ bereich 16 angeordnet ist, und vorzugsweise zusätzlich noch einen zapfenähnlichen Ansatz 58, im Bereich von welchem bei­ spielsweise ein Erfassen des Werkstücks 10 möglich ist.

Zum Übernehmen des Werkstücks 10 von der Werkstückaufnahme 12 ist eine als Ganzes mit 60 bezeichnete Werkstückhalteeinheit vorgesehen, welches beispielsweise auch ein Spannmittel einer Werkstückspindel einer Werkzeugmaschine sein kann. Diese Werkstückhalteeinheit stellt das weggesteuerte Element der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung da.

Die Werkstückhalteeinheit 60 ist dabei gegenüber einem Maschinengestell 62, beispielsweise der Werkzeugmaschine sowohl in einer Z-Richtung als auch in einer X-Richtung gesteuert bewegbar, wobei die Bewegung gegenüber dem Maschinengestell 62 mittels eines Sensorsystems 64 exakt erfassbar ist.

Weist beispielsweise die Werkstückhalteeinheit 60 Greifer­ backen oder Spannbacken 66 auf, welche dazu vorgesehen sind, das Werkstück 10 in seinem zapfenförmigen Bereich 58 zu spannen, so sind die Spannbacken 66 außerdem noch mit einer Stirnfläche 68 versehen, an welcher das Werkstück 10 mit den Flächenbereichen 56 anlegbar ist, um ein exaktes Positio­ nieren des Werkstücks 10 relativ zu den Spannbacken 66 des Handhabungselements 60 zu erreichen, insbesondere dann, wenn das Handhabungselement die Werkstückspindel der Werkzeug­ maschine ist, mit welcher nach dem Spannen des Werkstücks 10 eine Bearbeitung erfolgen soll.

Die Steuerung der Bewegungen der Werkstückhalteeinheit 60 in der X-Richtung und Z-Richtung erfolgt über eine als Ganzes mit 70 bezeichnete Steuerung, beispielsweise die Maschinen­ steuerung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, mit welcher ebenfalls der Sensor 50 verbunden ist.

Zum Aufnehmen des Werkstücks 10 von der Werkstückaufnahme 12 wird nun die Werkstückhalteeinheit 60 einerseits zentrisch zum zapfenförmigen Ansatz 58 über dem Werkstück 10 in X-Rich­ tung positioniert und dann in Z-Richtung so mittels der Steuerung 70 soweit verfahren, bis die Stirnflächen 68 an dem zweiten Flächenbereich 56 zur Anlage kommen, wie in Fig. 2 dargestellt, so daß ab dieser Stellung der Werkstückhalteein­ heit ein Verschieben des Werkstücks 10 in einer zur Richtung 24 parallelen ersten Richtung 80 relativ zum Gestell 20 erfolgen kann, wobei die federelastischen Elemente 28 einer Bewegung des Werkstücks 10 in Richtung 80 entgegenwirken. Dies hat zur Folge, daß dadurch bereits sichergestellt ist, daß das Werkstück 10 mit dem zweiten Flächenbereich 56 exakt an den Stirnflächen 68 der Spannbacken 66 anliegt und somit dadurch auch definiert zu den Spannbacken 66 ausgerichtet ist.

Wird die Spanneinheit 60 von dem oberen Anschlagweg in Rich­ tung 80 bewegt, so wird die gesamte Werkstückaufnahme 12 mit­ samt dem auf dieser sitzenden Werkstück 10 in Richtung 80 bewegt, unter Zusammendrücken der federelastischen Elemente 28 und Verschieben der Querstange 34, wodurch der Hebel 38 verschwenkt wird, so daß der Hebelarm 42, wie in Fig. 3 dar­ gestellt, eine Maßposition erreicht, in welcher er vor der Sensorfläche 52 steht und folglich der Sensor 50 ein Signal gibt.

Die Stellung, in welcher der Sensor 50 ein Signal gibt, stellt die Meßposition für eine Überprüfung des Werkstücks 10 dar, und entspricht einer definierten Stellung des ersten Flächenbereichs 16 relativ zum Gestell 20. Zum Erreichen der Meßposition des ersten Flächenbereichs 16 erforderliche Weg in Z-Richtung, den die Werkstückhalteeinheit 60 beschreiben muß, hängt nun davon ab, in welchem Abstand der zweite Flächenbereich 56, der durch die Stirnflächen 68 der Spann­ backen 66 beaufschlagt wird, von dem ersten Flächenbereich 16 entfernt steht und somit von einem Abstand A dieser Flächen­ bereiche 16 und 56, der durch die Form des Werkstücks 10 bedingt ist.

Handelt es sich beispielsweise bei dem Werkstück 10 um ein Rohteil, bei welchem der Abstand A des ersten Flächenbereichs 16 vom zweiten Flächenbereich 56 Maßtoleranzen bei der Her­ stellung des Rohteils unterworfen ist, so erlaubt die erfin­ dungsgemäße Prüfeinrichtung festzustellen, ob das Rohteil, hinsichtlich des den Abstand A bestimmenden Maßes, die erfor­ derlichen Sollvorgaben erfüllt, wenn die Steuerung 70 jeweils bei der Bewegung der Werkstückhalteeinheit 60 in Richtung 80 die Position in Z-Richtung erfaßt, bei welcher die Werkstück­ halteeinheit 60 ein Signal des Sensors 50 auslöst. Bezieht man diese Position auf eine durch Eichen der Prüfeinrichtung ermittelte Sollvorgabe S. so läßt sich feststellen, ob bei dem jeweils zu prüfenden Werkstück 10 der Abstand A größer ist als die Sollvorgabe, was zur Folge hat, daß die Werk­ stückhalteeinheit 60 einen kleineren Weg in Z-Richtung zurücklegen muß, um den Sensor 50 auszulösen, und somit die Z-Position 21 der Werkstückhalteeinheit 60 bei kleineren Z- Werten liegt als der Sollwert S oder ob der Abstand A geringer ist als die Sollvorgabe, was zur Folge hat, daß der Weg, den die Werkstückhalteeinheit 60 zurücklegen muß, um den Sensor 50 auszulösen, und somit die Z-Position 22 der Werk­ stückhalteeinheit 60 bei größeren Z-Werten liegt als der Sollwert S, wie in Fig. 4 dargestellt.

Um zusätzlich Toleranzen der die Werkstücke darstellenden Rohteile 10 zuzulassen, wird der Steuerung 70 für die zulässigen Z-Position nicht nur einen Sollwert S vorgegeben, sondern - wie in Fig. 4 dargestellt - ein Sollwertfenster F, so daß die Steuerung 70 so lange, solange die ermittelte Z- Position beim Auslösen des Sensors 50 innerhalb eines Soll­ wertfensters F liegt, die Werkstücke 10 als innerhalb des Toleranzbereichs liegende Rohteile erkennt, während die Steuerung 70 dann, wenn die von der Spanneinheit 60 erreichte Z-Position beim Auslösen des Sensors 50 außerhalb des vorge­ gebenen Sollwertfensters F liegt, meldet, daß das Werkstück 10 nicht mehr dem vorgegebenen Toleranzbereich entspricht, so daß beispielsweise bei Untermaß dann das Werkstück 10 nicht von der Werkstückhalteeinheit 60 gespannt wird, sondern ein ein Entfernen des Werkstücks 10 bewirkender Programmzyklus von der Steuerung ausgelöst wird oder bei Übermaß ein ver­ änderter Bearbeitungszyklus eingeleitet wird.

Da üblicherweise bei der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung die Werkstückhalteeinheit 60 zum Spannen des Werkstücks 10 in Z-Richtung so weit verfahren wird, daß, wie in Fig. 3 darge­ stellt, eine nennenswerte Kompression der federelastischen Elemente 28 erfolgt und somit das Werkstück 10 mit nennens­ werter Kraft gegen die Spannbacken 66 gedrückt wird, um dieses mit seinem zweiten Flächenbereich 56 exakt an den Stirnflächen 68 der Spannbacken 66 anzulegen, wird der Steuerung 70 für das Verfahren der Werkstückhalteeinheit 60 in Z-Richtung eine werkstückunabhängige Endstellung E vorge­ geben und zur Erleichterung der Auswertung für den Benutzer der Sollwert S in Z-Richtung auf die Endstellung E bezogen, so daß die Steuerung zunächst einen Sollweg WS zwischen dem Auslösen des Sensors 50 und der Endstellung E vorgegeben bekommt.

Auch die Z-Positionen, bei denen der Sensor 50 bei den jeweiligen Werkstücken 10 auslöst, wird bezogen auf die End­ stellung E angegeben. So entspricht der Z-Position Z₁ ein Weg WZ₁ zwischen dem Auslösen des Sensors und dem Erreichen der Endposition E und dem Z-Wert Z₂ ein Weg WZ₂ zwischen dem Aus­ lösen des Sensors 50 und dem Erreichen der Endposition E.

Durch Vergleich des Sollweges WS mit den Wegen WZ₁ und WZ₂ für die einzelnen Rohteile läßt sich in einfacher Weise, bei­ spielsweise durch Differenzbildung, die Abweichung vom Soll­ maß ermitteln und außerdem über ein entsprechend gestaltetes Wegfenster WF feststellen, ob das jeweilige Werkstück 10 innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs liegt oder außer­ halb desselben, wie in Fig. 6 dargestellt.

Das Verfahren der Werkstückhalteeinheit 60 bis zu einer der Steuerung 70 definiert vorgegebenen Endposition E unabhängig von der jeweiligen Größe des Werkstücks 10 hat den Vorteil, daß das Bewegen der Werkstückhalteeinheit 60 in Z-Richtung bis zur Endposition E mit den maximal möglichen Geschwindig­ keiten erfolgen kann, wobei ein Abbremsen von der vorge­ sehenen Geschwindigkeit erst unmittelbar vor Erreichen der Endposition E erfolgt. Damit wird die jeweilige Z-Position, bei welcher der Sensor 50 ein Signal gibt, fliegend, das heißt mit nennenswerter Geschwindigkeit, durchlaufen, ohne daß bei der Vorgabe der jeweiligen Geschwindigkeiten für die Werkstückhalteeinheit 60 hierauf Rücksicht genommen wird.

Alternativ dazu ist es aber auch möglich, das Erreichen der Z-Position, bei welcher der Sensor 50 ein Signal gibt, dazu auszunutzen, einen definierten Abbremsvorgang für die Werk­ stückhalteeinheit 60 einzuleiten und die Werkstückhalteein­ heit 60 somit einen definierten Wegbereich über die Z-Posi­ tion, bei welcher der Sensor 50 anspricht, hinwegzubewegen, woraus der Vorteil resultiert, daß damit auch bei erheblichem Übermaß des Werkstücks 10 eine Kollision der Werkstückauf­ nahme 12 mit dem Tisch 20 durch die begrenzte Beweglichkeit der Werkstückaufnahme 12 vermieden wird.

Claims (40)

1. Verfahren zur Überprüfung eines Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in einer Erfassungsstation mittels eines federelastischen Elements in einem ersten Flächenbereich gegenüber einem Träger abgestützt wird, daß das feder­ elastisch abgestützte Werkstück mittels einer Relativ­ bewegung zwischen einem auf das Werkstück wirkenden Ele­ ment und dem Träger von dem Element in einem zweiten Flächenbereich beaufschlagt und dadurch in einer ersten Richtung gegen die Wirkung des federelastischen Elements bewegt wird, daß eine bei der Bewegung des Werkstücks mittels des Elements in der ersten Richtung erreichbare bezogen auf den Träger fest vorgegebene Meßposition des Werkstücks mittels eines Sensors erfaßt wird und daß durch die Zuordnung der Meßposition zu der dem Erreichen der Meßposition entsprechenden Relativposition des auf das Werkstück wirkenden Elements und des Trägers das Werkstück überprüft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen der Relativposition des auf das Werkstück wirkenden Elements durch Abfrage des der Relativposition entsprechenden Positionswertes aus einem Wegmeßsystem erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das auf das Werkstück wirkende Element gegen­ über dem Träger bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das Werkstück wirkende Element weggesteuert bewegt wird und daß das Erfassen der Relativposition des weggesteuerten Elements relativ zum Träger durch Fest­ halten von einer Steuerung für das weggesteuerte Element bekannten Positionsdaten als Positionswert erfolgt.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung des Werk­ stücks die Raumposition des auf das Werkstück wirkenden Elements in der ersten Richtung beim Erreichen der Meß­ position als Positionswert erfaßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung des Werkstücks ein Abstand der Raum­ position in der ersten Richtung des auf das Werkstück wirkenden Elements beim Erreichen der Meßposition von einer Referenzposition des auf das Werkstück wirkenden Elements in der ersten Richtung als Positionswert erfaßt wird.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erfaßte Positionswert mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erfaßte Positionswert mit einem Sollwertfenster ver­ glichen wird.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Überprüfung im Ver­ lauf eines Zuführens des Werkstücks zu einer Werkzeug­ maschine durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßüberprüfung beim Zuführen eines Rohteils als Werkstück zu der Werkzeugmaschine durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überprüfung im Verlauf eines Greifens des Werkstücks durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das weggesteuerte Element an einer von einer Maschinensteuerung einer Werkzeug­ maschine gesteuerten funktionsnotwendigen weggesteuert bewegbaren Baugruppe der Werkzeugmaschine angeordnet ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das weggesteuerte Element an einem Werkstückträger der Werkzeugmaschine angeordnet ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das weggesteuerte Element eine Werk­ stückhalteeinheit ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit der Werkstückhalteeinheit bei einer nachfolgenden Bearbeitung gehalten wird.

16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßposition eine fest vorgegebene Position des ersten Flächenbereichs relativ zum Träger erfaßt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei diesem eine Überprüfung einer Lage des zweiten Flächenbereichs relativ zum ersten Flächenbereich erfolgt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Flächenbereich in Richtung der ersten Richtung im Abstand von dem zweiten Flächenbereich angeordnet ist.

19. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überprüfung das Maß zwischen dem ersten Flächenbereich und dem zweiten Flächenbereich überprüft wird.

20. Prüfeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück in der Erfassungsstation in einer Werkstückaufnahme gehalten wird.

21. Prüfeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß die Werkstückaufnahme von dem federelastischen Element beaufschlagt wird.

22. Prüfeinrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erfassen der Meßposition des Werkstücks durch Erfassen der Position der Werkzeug­ aufnahme erfolgt.

23. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit dem ersten Flächenbereich auf eine definierte Auflagefläche der Werkzeugaufnahme aufgelegt wird.

24. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Flächenbereich sich ungefähr quer zur ersten Richtung erstreckt.

25. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Flächenbereich sich ungefähr quer zur ersten Richtung erstreckt.

26. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßposition durch einen Positionssensor erfaßt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor dann ein Schaltsignal gibt, wenn das Werkstück die Meßposition erreicht hat.

28. Prüfeinrichtung für Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (10) in einer Erfassungsstation mittels eines federelastischen Elements (28) in einem ersten Flächenbereich (16) gegenüber einem Träger (20) abgestützt ist, daß das federelastisch abgestützte Werk­ stück (10) durch eine Relativbewegung zwischen einem auf das Werkstück (10) wirkenden Element (60) und dem Träger (20) von dem auf das Werkstück (10) wirkendem Element (60) in einem zweiten Flächenbereich (56) beaufschlagbar und dadurch in einer ersten Richtung (80) gegen die Wirkung des federelastischen Elements (28) bewegbar ist, daß ein Sensor (50) zum Erfassen einer bei der Bewegung des Werkstücks (10) mittels des auf dieses wirkenden Elements (60) in der ersten Richtung (80) erreichbaren, bezogen auf den Träger (20) fest vorgegebenen Meß­ position des Werkstücks (10) vorgesehen ist und daß eine Prüfeinheit (70) durch Zuordnung der Meßposition zu der dem Erreichen der Meßposition entsprechenden Relativ­ position des auf das Werkstück wirkenden Elements (60) und des Trägers (20) das Werkstück (10) überprüft.

29. Prüfeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeich­ net, daß die Prüfeinheit (70) die Relativposition des auf das Werkstück (10) wirkenden Elements (60) durch Abfrage des der Relativposition entsprechenden Posi­ tionswertes aus einem Wegmeßsystem (64) erfaßt.

30. Prüfeinrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das Werkstück (10) wirkende Element (60) gegenüber dem Träger (20) bewegbar ist.

31. Prüfeinrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeich­ net, daß auf das Werkstück (10) wirkende Element (60) weggesteuert bewegbar ist und daß das Erfassen der Relativposition des weggesteuerten Elements (60) relativ zum Träger (20) durch Festhalten von einer Steuerung für das weggesteuerte Element (60) bekannten Positionsdaten als Positionswert erfolgt.

32. Prüfeinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinheit (70) zur Überprüfung des Werkstücks (10) die Raum­ position des auf das Werkstück (10) wirkenden Elements (60) in der ersten Richtung (80) beim Erreichen der Meß­ position als Positionswert (Z) erfaßt wird.

33. Prüfeinrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeich­ net, daß die Prüfeinheit (70) zur Überprüfung des Werk­ stücks (10) einen Abstand der Raumposition des auf das Werkstück (10) wirkenden Elements (60) bei Erreichen der Meßposition von einer Referenzposition (E) in der ersten Richtung (80) als Positionswert (WZ) erfaßt.

34. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinheit (70) den erfaßten Positionswert (Z, WZ) mit einem vorgegebenen Sollwert (S. WS) vergleicht.

35. Prüfeinrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeich­ net, daß die Prüfeinheit (70) den erfaßten Positionswert (Z, WZ) mit einem Sollwertfenster (F, WF) vergleicht.

36. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung Teil einer Zufuhreinrichtung für das Werkstück (10) zu einer Werkzeugmaschine ist.

37. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das Werkstück (10) wirkende Element eine Werkstückhalteeinheit (60) ist.

38. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß das weggesteuerte Element (60) an einer von einer Maschinensteuerung (70) einer Werkzeugmaschine gesteuerten funktionsnotwendigen weg­ gesteuert bewegbaren Baugruppe der Werkzeugmaschine angeordnet ist.

39. Prüfeinrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeich­ net, daß das weggesteuerte Element (60) an einem Werk­ stückträger der Werkzeugmaschine angeordnet ist.

40. Prüfeinrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeich­ net, daß das weggesteuerte Element (60) als für die Bearbeitung des Werkstücks vorgesehene Werkstückhalte­ einheit (60) ausgebildet ist.