DE19942980A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Vermessen von Maschinenwerkzeugen - Google Patents

Abstract

Das Vermessen von Maschinenwerkzeugen erfolgt bisher in externen Vorrichtungen, in denen ein Werkzeug (3) und eine optisch-elektronische Meßeinrichtung (1) relativ zueinander bewegt werden und eine Auswertung der aktuellen Geometrie des Werkzeuges (3) mittels eines mit der Meßeinrichtung (1) verbundenen Rechners (4) erfolgt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik derart auszugestalten und weiterzubilden, daß der Aufwand der Werkzeugvermessung verringert wird und daß die Genauigkeit der Werkzeugvermessung verbessert wird. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die optisch-elektronische Meßeinrichtung (1) temporär oder stationär in eine steuerbare Bearbeitungsmaschine (2) eingebaut ist und daß der Rechner (4) mit der Steuerung (5) der Bearbeitungsmaschine (6) zusammenarbeitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vermessen von Maschinenwerk­ zeugen mit einer optisch-elektronischen Meßeinrichtung zur Erfassung der aktuellen Geo­ metrie des Werkzeuges und mit einem Rechner zur Auswertung der von der Meßeinrich­ tung erfaßten aktuellen Geometrie des Werkzeuges. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Vermessen von Maschinenwerkzeugen, wobei ein Werkzeug und eine optisch-elektronische Meßeinrichtung relativ zueinander bewegt werden und eine Auswertung der ermittelten aktuellen Geometrie des Werkzeuges mittels eines mit der Meßeinrichtung verbundenen Rechners erfolgt.

Aus der DE 196 29 616 C2 ist beipielsweise ein Einstellgerät bekannt, mit dem Werkzeuge vermessen und eingestellt werden können. Zur Durchführung der Messung und Einstellung wird das Werkzeug der Bearbeitungsmaschine entnommen und in dem Werkzeughalter des bekannten Einstellgeräts fixiert. Das Werkzeug wird von einer Kamera detektiert, von der aus die aktuelle Geometrie an einen Rechner geleitet und dort ausgewertet werden. Auf einem Monitor erfolgt die Darstellung relevanter Teile des Werkzeuges, welches mit Hilfe eines Koordinatenkreuzes und Hilfsmarken eingestellt wird. Konkret wird die Werkzeugkon­ tur als Schattenriß von einer Video-Kamera erfaßt und die dabei entstehenden Bilddaten an den Rechner übertragen. In dem vom Bediener vorgesehenen Werkzeugabschnitt werden dann daraus die Geometrie- bzw. Abmessungswerte ermittelt. Diese Werte werden der Be­ arbeitungsmaschine "off line" zur weiteren Nutzung zur Verfügung gestellt.

Aus der Praxis sind weitere mehr oder weniger komplizierte Vorrichtungen zur Werkzeu g­ vermessung bekannt, welche die Bildverarbeitungstechnologie nutzen. Allen gemeinsam ist die Vermessung des Werkzeuges als separates Vermessungsobjekt außerhalb der Beabei­ tungsmaschine.

Durch die externe Vermessung der Maschinenwerkzeuge entsteht zunächst ein hoher Ent­ nahme,- Transport- und Zuordnungsaufwand bezüglich des Werkzeuges. Außerdem kön­ nen bei der externen Vermessung die Eigenheiten der jeweiligen Bearbeitungsmaschine, wie zum Beispiel eine maschinenbedingte Drift, nicht berücksichtigt werden, was sich letzt­ lich negativ auf die Genauigkeit des zu bearbeitenden Werkstückes auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs beschriebene Vorrichtung und ein eingangs beschriebenes Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, daß der Auf­ wand der Werkzeugvermessung verringert wird und daß die Genauigkeit der Werkzeug­ vermessung verbessert wird.

Die voranstehende Aufgabe wird im Hinblick auf die Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist die Vorrichtung zum Vermessen von Maschinen­ werkzeugen mit einer optisch-elektronischen Meßeinrichtung ausgestattet, welche temporär oder stationär in eine steuerbare Bearbeitungsmaschine einbaubar ist, wobei die Meßein­ richtung die aktuelle Geometrie eines Werkzeuges einem Rechner zur Auswertung zuleitet und wobei der Rechner mit der Steuerung der Bearbeitungsmaschine verbindbar ist.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß der mit der üblichen Werkzeugvermes­ sung betriebene Aufwand bezüglich der Entnahme des Werkzeuges aus der Bearbei­ tungsmaschine, des Transports zum Einstellgerät, des Meßvorgangs, des Rücktransports zur Bearbeitungsmaschine und der dortigen Montage verringert werden kann, wenn der Meßvorgang direkt im Bearbeitungsraum der Bearbeitungsmaschine stattfindet.

Des weiteren ist erkannt worden, daß auch der bauliche Aufwand gegenüber einer bekann­ ten Vorrichtung minimiert werden kann, da das Werkzeughaltesystem sowie die verlaufge­ steuerten Bewegungsachsen der Bearbeitungsmaschine genutzt werden können. Gegen­ über einer bekannten Vorrichtung benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung demnach keine Bewegungsmechanik und -steuerung und könnte minimalst die Meßeinrichtung nebst deren Lagerung sowie den Rechner umfassen.

Schließlich ist erkannt worden, daß der Einbau der Meßeinrichtung in die Bearbeitungsma­ schine dahingehend von Vorteil ist, daß sämtliche Eigenheiten der Bearbeitungsmaschine, wie bspw. die Maschinendrift, während des Meßvorgangs volle Berücksichtigung finden, zumal der mit der Meßeinrichtung verbundene Rechner direkt mit der Steuerung der Bear­ beitungsmaschine zusammenarbeitet. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Messung erhöht und die Qualität der nachfolgenden Werkstückbearbeitung verbessert.

Ein weiterer erfindungswesentlicher Vorteil liegt in der Mobilität der Vorrichtung, welche temporär verschiedenen Bearbeitungsmaschinen zugeordnet werden kann. Bei einer ent­ sprechenden Ausgestaltung des Bearbeitungsraumes der Bearbeitungsmaschine und ei­ nem entsprechenden Bedarf an häufiger Werkzeugvermessung wegen hochgenauer Werkstückbearbeitung wäre es andererseits auch möglich, eine stationäre Installation der Vorrichtung in der Bearbeitungsmaschine vorzunehmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung könnte in vorteilhafter Weise mit der Bewegungsme­ chanik und -steuerung sowie mit der Werkzeughalterung innerhalb des Bearbeitungsrau­ mes der Bearbeitungsmaschine zusammenwirken. Hierzu könnte die Meßeinrichtung auf dem bspw. gemäß der x- und y-Koordinate verfahrbaren Bearbeitungstisch angeordnet und mit diesem lösbar verbunden werden. Relativ zur Meßeinrichtung bzw. zum Bearbeitungs­ tisch der Bearbeitungsmaschine ist die Werkzeughalterung bspw. gemäß der z-Koordinate bewegbar, so daß auch das zu vermessende Werkzeug bzgl. der Meßeinrichtung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung positioniert werden kann. Alternativ zum Bearbeitungstisch könnte die Meßeinrichtung auch anderen bearbeitungsmaschinenspezifischen, in mehreren Verfahr- und Drehachsen steuerbaren Werkstückhalterungen zugeordnet sein. Im Hinblick auf die lösbare Verbindung von Meßeinrichtung und Bearbeitungstisch könnten bereits vor­ handene Nuten in der Bearbeitungstischplatte ausgenutzt werden. In die Nuten könnten Nutensteine mit Gewinde eingelegt sein, in die entsprechende Befestigungsschrauben der Meßeinrichtung eingreifen. Eine verschraubungsfreie Befestigung könnte darin bestehen, daß in den Nuten angeordnete Anschlagleisten vorhanden sind, in welche die Meßeinrich­ tung eingelegt oder eingeschoben wird. Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, auf die Nutensteine eine Platte aufzulegen und zu befestigen. Die Platte weist auf ihrer Oberfläche Fangbohrungen mit Stiften auf, auf die die Meßeinrichtung einfach aufgesteckt wird.

Damit die Meßeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung variabel für zwei grundsätz­ liche Anwendungsfälle der Werkzeuganordnung - nämlich für horizontal oder vertikal ange­ triebene Werkzeuge - eingesetzt werden kann, könnte diese bei voller Funktionstüchtigkeit sowohl orthogonal als auch parallel zur Bearbeitungstischplatte befestigt werden.

Wie bekannte Meßeinrichtungen könnte auch die Meßeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Video-Kamera und eine davon beabstandete Lichtquelle umfassen. Eine besonders bevorzugte konstruktive Ausgestaltung der Vorrichtung sieht ein Trägerbauteil vor, auf welchem die Video-Kamera und die Lichtquelle angeordnet sind. Um genügend Freiraum für die Positionierung des Werkzeuges zwischen der Video-Kamera und der Lichtquelle verfügbar zu haben, könnte das Trägerbauteil in vorteilhafter Weise U-förmig ausgebildet sein, wobei die Video-Kamera und die Lichtquelle jeweils einem freien Ende eines Schenkels der U-Form zugeordnet sind.

Die Video-Kamera könnte mit einem linear oder einem flächig ausgebildeten Bildsensor ausgestattet sein. Bevorzugt wird eine Video-Kamera mit Flächensensor eingesetzt, da hierdurch ein unmittelbares Abbild der beleuchteten Fläche des Werkzeuges erzeugt wer­ den kann und nicht erst durch sukzessives Bewegen, Beleuchten und Abspeichern erzeugt werden muß.

Zur Erfassung der Werkzeugkontur im Sinne eines Schattenrisses könnte die Lichtquelle als Durchlicht ausgeführt sein. Anhand der Werkzeugkontur können die Werkzeugabmes­ sungen, nämlich die kantenrelevante Geometrie, wie Durchmesser, Länge, Schneidenwin­ kel ect., detektiert und zum Rechner geleitet werden. Von besonderer Bedeutung für die Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit der Werkzeugschneide ist der Einsatz von Auflicht zusätzlich zur Möglichkeit des Durchlichts. Mittels Auflicht könnte eine Beschädigung der Schneidenoberfläche, bspw. Schneidenbruch, ermittelt werden und eine entsprechende Aussonderung des beschädigten Werkzeuges erfolgen. Der Einsatz von Auflicht in der er­ findungsgemäßen Vorrichtung ist im Hinblick auf die Qualitätskontrolle der Werkzeugober­ fläche vor Ort erfindungswesentlich. Eine Analyse der im Auflicht von der Video-Kamera detektierten Werkzeugoberfläche erfolgt im Rechner. Eine Umschaltung von Durch- zu Auf­ licht und umgekehrt könnte innerhalb der Meßeinrichtung - ohne Montageaufwand - erfol­ gen.

Wie bereits bei bekannten Einstellgeräten realisiert, ist sicherzustellen, daß die Werkzeug­ halterung der Bearbeitungsmaschine die Drehung des insbesondere in den Abstand zwi­ schen der Video-Kamera und der Lichtquelle der Meßeinrichtung verfahrenen Werkzeuges ermöglicht. Hierdurch ist die Ermittlung des radialen Größtmaßes des Werkzeuges und damit die tatsächliche Form des Werkzeuges erfaßbar.

Von erfindungwesentlichem Vorteil im Hinblick auf die Erzielung einer hohen Meßgenauig­ keit ist das direkte Zusammenspiel des mit der Meßeinrichtung verbundenen Rechners mit der Steuerung der Bearbeitungsmaschine. So kann bereits bei der Positionierung des Werkzeuges ein Vorteil dadurch erreicht werden, daß die Steuerung durch den Rechner aktiviert wird und der Bearbeitungstisch sowie die Werkzeughalterung im Bearbeitungsraum der Bearbeitungsmaschine entlang der x-, y- und z-Stellachsen verfahren werden. Die Po­ sitionierung des Werkzeuges erfolgt somit maschinenspezifisch und berücksichtigt eine ggf. vorhandene Maschinendrift, so daß eine Diskrepanz zwischen einem gemäß dem Stand der Technik extern vermessenen Werkzeug und dem später in der Bearbeitungsmaschine zum Einsatz kommenden Werkzeug durch die Erfindung ausgeräumt ist.

In Anbetracht der vielseitigen Nutzung einer Bearbeitungsmaschine unter Einsatz verschie­ dener Werkzeuge ist es von Vorteil, die Geometrien sämtlicher Werkzeuge des Werkzeug­ magazins der Bearbeitungsmaschine oder mehrerer Bearbeitungsmaschinen im Rechner der Meßeinrichtung zu speichern. Unter Berücksichtigung der gespeicherten Geometrie des jeweiligen Werkzeuges könnte in vorteilhafter Weise ein Programm erstellt sein, wonach die Steuerung der Bearbeitungsmaschine die Bewegung des zu vermessenden Werkzeuges innerhalb der Bearbeitungsmaschine und innerhalb des Bereiches der Meßeinrichtung vor­ nimmt. Bei dem Programm handelt es sich somit um ein Verfahr- und Positionierprogramm, wobei das Verfahrteilprogramm den Transport des Werkzeuges zur Meßeinrichtung ent­ sprechend der abgespeicherten Geometrie des Werkzeuges realisiert. Das Werkzeug er­ langt nach dem Verfahren eine Ausgangsposition oder Nullstellung in der Meßeinrichtung. Über das Positionierteilprogramm kann das Werkzeug zur Durchführung des Meßvorgangs innerhalb der Meßeinrichtung positioniert werden. Je nach dem, ob die Video-Kamera be­ reits das gesamte Werkzeug erfaßt, kann sich ein weiteres Positionieren innerhalb der Meßeinrichtung erübrigen.

Das Verfahr- und Positionierprogramm könnte entweder ausschließlich im Rechner enthal­ ten sein und von dort aus die Steuerung beeinflussen. Alternativ könnte das Programm je­ doch auch zusätzlich in der Steuerung der Bearbeitungsmaschine enthalten sein, wobei sich dann die Funktion des Rechners auf das Initialisieren der Steuerung richtet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform könnte zur Visualisierung der Werkzeugdetek­ tion und -vermessung ein Monitor oder ein Display an den Rechner angeschlossen sein, auf dem bspw. die von der Video-Kamera zum Rechner geleiteten aktuelle Geometrie des Werkzeuges zumindest bereichsweise dargestellt werden kann.

Die voranstehende Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 15 gelöst. Danach ist ein Verfahren der in Rede stehenden Art dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung in eine Bearbeitungsmaschine temporär oder sta­ tionär eingebaut wird und daß der Rechner mit der Steuerung der Bearbeitungsmaschine verbunden wird.

Auch bezüglich des Verfahrens sind die im Zusammenhang mit der Vorrichtung erläuterten erfindungsgemäßen Vorteile erkannt worden.

Die Relativbewegung des Werkzeuges und der Meßeinrichtung wird über die entsprechen­ den Einrichtungen der Bearbeitungsmaschine realisiert.

Bei Bearbeitungsmaschinen mit einem Werkzeugmagazin wird das jeweils zu vermessende Werkzeug mittels eines automatischen Werkzeugwechslers aus dem Werkzeugmagazin entnommen, der Werkzeughalterung bzw. Hauptspindel zugeführt, weiter zur Meßeinrich­ tung in eine Ausgangsposition verfahren und schließlich in der Meßeinrichtung zur Messung der Geometrie, vorzugsweise innerhalb relevanter Meßbereiche, positioniert.

In der Meßeinrichtung erfolgt die optisch-elektronische Detektion des Werkzeuges, wobei die ermittelte aktuelle Geometrie vom Rechner zur digitalen Bestimmung der Abmessungs­ werte verarbeitet werden. Diese Abmessungswerte werden dann zur Steuerung der Bear­ beitungsmaschine geleitet. Mit Hilfe dieser Abmessungswerte beeinflußt die Steuerung das Bearbeitungsprogramm derart, daß das zu fertigende Werkstück in der vom Konstrukteur vorgesehenen Weise bearbeitet wird.

Von Vorteil ist außerdem die Abspeicherung der bereits unabhängig vom gerade durchge­ führten Meßverfahren ermittelten Geometrie des Werkzeuges bzw. bei Vorhandensein ei­ nes Werkzeugmagazins sämtlicher Werkzeuge der Bearbeitungsmaschine im Rechner. Die Weiterleitung der abgespeicherten Geometrie des Werkzeuges an die Steuerung der Bear­ beitungsmaschine ermöglicht einerseits ein optimales Verfahren des Werkzeuges zur Meßeinrichtung und andererseits ein optimales Positionieren des Werkzeuges innerhalb der Meßeinrichtung. Unter Berücksichtigung der abgespeicherten Geometrie und eines Ver­ fahrprogramms der Bearbeitungsmaschine wird bevorzugt ein Verfahr- und Positionierpro­ gramm erstellt, gemäß dem die Bewegung des Werkzeuges innerhalb des Bearbeitungs­ raumes und innerhalb des Bereiches der Meßeinrichtung stattfindet.

Darüberhinaus ermöglicht die abgespeicherte Geometrie des Werkzeuges eine Vergleich­ soperation des Rechners mit dessen aktueller Geometrie, wobei Korrektur-Werte ermittelt und zur Steuerung geleitet werden. Mittels der Korrektur-Werte wird schließlich erreicht, daß die Bearbeitungsmaschine zeichnungskonforme Bearbeitungskonturen am Werkstück erzeugt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, ein Refe­ renzwerkzeug in der Meßeinrichtung zu positionieren, um konkret das Driftverhalten der Bearbeitungsmaschine zu ermitteln und ggf. zu korrigieren. Bei der Bestimmung der Null­ punkt-Drift der Bearbeitungsmaschine werden mittels des Referenzwerkzeuges die Abwei­ chungen ermittelt und als Korrektur die Achs-Ungenauigkeiten kompensiert. Derartige Messungen sind bspw. dann sinnvoll, wenn sich durch Temperaturschwankungen die für die Bearbeitungsgenauigkeit relevanten Maschinenteile unterschiedlich erwärmt haben.

Weitere Merkmale des Verfahrens sind den Ausführungen im Hinblick auf die Vorrichtung entnehmbar.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhaf­ ter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Patentansprü­ chen 1 und 15 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbin­ dung mit der Erläuterung des angeführten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige

Figur in schematischer Darstellung eine Vorderansicht eines Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen, bereits der Bearbeitungsmaschi­ ne zugeordneten Vorrichtung, wobei die Vorderseite der Bearbei­ tungsmaschine offen dargestellt ist.

Aus der Figur ergibt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermessen von Maschi­ nenwerkzeugen, deren optisch-elektronische Meßeinrichtung 1 bereits in eine steuerbare Bearbeitungsmaschine 2 eingebaut ist. Die aktuelle Geometrie eines Werkzeuges 3 der Bearbeitungsmaschine 2 wird von der Meßeinrichtung 1 an einen Rechner 4 zur Auswer­ tung geleitet. Der Rechner 4 ist mit der Steuerung 5 der Bearbeitungsmaschine 2 verbun­ den.

Die Meßeinrichtung 1 ist im Bearbeitungsraum 6 mit einem entlang der horizontalen Stel­ lachsen x und y verfahrbaren Bearbeitungstisch 7 der Bearbeitungsmaschine 2 lösbar ver­ bunden. Die Verbindung ist hier formschlüssig realisiert. Das Werkzeug 3 ist in einer gemäß der vertikalen Stellachse z bewegbaren Werkzeughalterung 8, nämlich der Hauptspindel der Bearbeitungsmaschine 2 angeordnet und im Bereich der Meßeinrichtung 1 positionier­ bar.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug 3 in der Hauptspindel in vertikaler Richtung angetrieben und die Meßeinrichtung 1 ist auf dem Bearbeitungstisch 7 entspre­ chend angeordnet, so daß das Werkzeug 3 von oben in die Meßeinrichtung 1 eingefahren werden kann.

Die Meßeinrichtung 1 umfaßt eine Video-Kamera 9 und eine Lichtquelle 10, welche vonein­ ander beabstandet auf einem Trägerbauteil 11 angeordnet sind. Das Trägerbauteil 11 ist U- förmig ausgebildet und die Video-Kamera 9 und die Lichtquelle 10 sind jeweils einem Schenkel der U-Form zugeordnet. Die U-Form des Trägerbauteils 11 eröffnet zwei Anord­ nungsmöglichkeiten der Meßeinrichtung 1, wobei sich deren Meßachse M entweder - wie in der Figur dargestellt - parallel zum Bearbeitungstisch 7 erstreckt oder - hier nicht gezeigt - senkrecht zum Bearbeitungstisch 7 erstrecken würde. Bei einer sich senkrecht zum Bear­ beitungstisch erstreckenden Meßachse könnte dann auch ein horizontal angetriebenes Werkzeug vermessen werden.

Das Werkzeug 3 ist mittels der Werkzeughalterung 8 bzw. mittels der Hauptspindel in Pfeil­ richtung D drehbar.

Die Positionierung des Werkzeuges 3 in den Bereich der Meßeinrichtung 1, nämlich in den Abstand zwischen der Video-Kamera 9 und der Lichtquelle 10, erfolgt gemäß dem Befehl des Rechners 4 an die Steuerung 5.

Im Rechner 4 ist die unabhängig von der aktuellen Messung ermittelte Geometrie jedes Werkzeuges 3 eines Werkzeugmagazins 12 der Bearbeitungsmaschine 2 abgespeichert. Außerdem enthält der Rechner 4 ein anhand der abgespeicherten Geometrie erstelltes Programm, nach dem das Werkzeug 3 zur Meßeinrichtung 1 in eine Ausgangsposition bzw. Nullstellung verfahrbar und innerhalb des Bereiches der Meßeinrichtung 1 positionierbar ist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Verfahr- und Positionierprogramm sowohl im Rechner 4 als auch in der Steuerung 5 enthalten, so daß dem Rechner 4 in Be­ zug auf die Bewegung des Werkzeuges 3 im Bearbeitungsraum 6 und innerhalb der Meßeinrichtung 1 eine Initialisierungsfunktion zukommt.

Zur Visualisierung des Meßvorgangs ist an den Rechner 4 ein Monitor 13 angeschlossen.

Ein Werkzeugwechsler 14 dient zur Entnahme eines Werkzeuges 3 aus dem Werkzeugma­ gazin 12 und zur Zuführung des Werkzeuges 3 zur Werkzeughalterung 8 bzw. zur Haupt­ spindel. Nach dem Meßvorgang ordnet der Werkzeugwechsler 14 das vermessene Werk­ zeug 3 wieder dem Werkzeugmagazin 12 zu und der Werkzeugwechselvorgang kann sich erneut vollziehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren, welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem hier gezeigte Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, umfaßt folgende Schritte:

• - Einbau der Meßeinrichtung 1 in die Bearbeitungsmaschine 2
• - Anschluß des Rechners 4 an die Meßeinrichtung 1 und an die Steuerung 5 der Bearbei­ tungsmaschine 2
• - Zuleitung des im Rechner 4 enthaltenen, anhand der abgespeicherten Geometrie des zu vermessenden Werkzeuges erstellten Verfahr- und Positionierprogrammes zur Steue­ rung 5 und Abspeichern des Verfahr- und Positionierprogramms in der Steuerung 5
• - Befehl vom Rechner 4 an die Steuerung 5 zur Aktivierung des Werkzeugwechslers 14
• - Entnahme des Werkzeuges 3 aus dem Werkzeugmagazin 12 durch den Werkzeug­ wechsler 14
• - Zuführung des Werkzeuges 3 zur Werkzeughalterung 8 bzw. zur Hauptspindel
• - Positionierung des Werkzeuges 3 zur und in der Meßeinrichtung 1 durch das von der werkzeugspezifisch abgespeicherten Geometrie geprägte Verfahr- und Positionierpro­ gramm und die daraus resultierenden Bewegungen des Bearbeitungstisches 7 und der Werkzeughalterung 8 gemäß den Stellachsen x, y, z
• - Beleuchten des Werkzeuges 3 durch die als Durchlicht vorliegende Lichtquelle 10 der Meßeinrichtung 1 in der vorgesehenen Position innerhalb der Meßeinrichtung
• - Aufzeichnung des mittels Durchlicht gewonnenen Schattenrisses des Werkzeuges 3 durch die gegenüberliegende Video-Kamera 9
• - Zuführung der aktuellen Geometrie des Werkzeuges bzw. der in analoger Form vorlie­ genden Video-Daten zum Rechner 4
• - Digitalisieren der aktuellen Geometrie des Werkzeuges 3 bzw. der Video-Daten und Ab­ speichern als Bildpunkt-Array mit unterschiedlichen Grauwerten im Datenspeicher des Rechners 4, wobei diese Daten u. a. die relevanten Werkzeugkanten repräsentieren
• - Darstellen der aktuellen Geometrie, insbesondere in Form von Abmessungswerten, auf dem Monitor 13 des Rechners 4
• - Sukzessive Detektion relevanter Meßbereiche des Werkzeuges 3, welches anhand der unabhängig vom aktuellen Meßvorgang abgespeicherten Geometrie des Werkzeuges 3 erstellten Verfahr- und Positionierprogrammes des Rechners 4 innerhalb der Meßeinrich­ tung 1 ggf. immer neu positioniert wird und ggf. gemäß Pfeil D gedreht wird
• - Vergleichen der jeweils detektierten aktuellen Geometrie mit der abgespeicherten Geo­ metrie im Rechner 4 und Erzeugung von Korrektur-Werten
• - Weiterleitung der Korrektur-Werte zur Steuerung 5 der Bearbeitungsmaschine 2, wobei die Steuerung 5 die Korrektur-Werte so berücksichtigt, daß die Bearbeitungsmaschine 2 später ein zeichnungskonformes Werkstück erzeugen kann
• - Ansteuern der Stellachsen x, y, z durch die Steuerung 5 gemäß Initialisierung des Rech­ ners 4 und Aktivierung des Werkzeugwechslers 14 derart, daß das Werkzeug 3 die Aus­ gangsstellung im Werkzeugmagazin 12 wieder erreicht und der nächste Meßvorgang anhand eines nächsten Werkzeuges 3 beginnen kann
• - Entfernen der Meßeinrichtung 1 aus dem Bearbeitungsraum 6 der Bearbeitungsmaschi­ ne 2 und Abkoppeln des Rechners 4 von der Steuerung 5 der Bearbeitungsmaschine 2, wenn alle Werkzeuge 3 des Werkzeugmagazins vermessen sind.

Der Rechner 4 ist für den Bearbeitungsvorgang nicht mehr erforderlich.

Hinsichtlich weiterer, in der Figur nicht gezeigter Merkmale wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Lehre nicht auf das vor­ anstehend erörterte Ausführungsbeispiel eingeschränkt ist. Es bestehen Ausgestaltungs­ möglichkeiten im Hinblick auf die konstruktive Gestaltung und Anordnung der Meßeinrich­ tung, deren Ausstattung mit anderen Kameras, Lichtquellen sowie universellen Verbin­ dungsmitteln zur lösbaren Verbindung mit der Bearbeitungsmaschine und im Hinblick auf den Einsatz eines Referenzwerkzeuges zur Driftbestimmung der Bearbeitungsmaschine.

Bezugszeichenliste

1

optisch-elektronische Meßeinrichtung

2

Bearbeitungsmaschine

3

Werkzeug

4

Rechner

5

Steuerung

6

Bearbeitungsraum

7

Bearbeitungstisch von

2

8

Werkzeughalterung bzw. Hauptspindel von

2

9

Video-Kamera von

1

10

Lichtquelle von

1

11

Trägerbauteil von

1

12

Werkzeugmagazin von

2

13

Monitor

14

Werkzeugwechsler
x Stellachse - horizontal - längs -
y Stellachse - horizontal - quer -
z Stellachse - vertikal -
M Meßachse von

1

D Drehrichtung von

3

Claims (21)

1. Vorrichtung zum Vermessen von Maschinenwerkzeugen mit einer optisch­ elektronischen Meßeinrichtung (1) zum temporären oder stationären Einbau in eine steuer­ bare Bearbeitungsmaschine (2), wobei die Meßeinrichtung (1) die aktuelle Geometrie eines Werkzeuges (3) einem Rechner (4) zur Auswertung zuleitet und wobei der Rechner (4) mit der Steuerung (5) der Bearbeitungsmaschine (2) verbindbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (1) im Bearbeitungsraum (6) mit einem verfahrbaren Bearbeitungstisch (7) der Bearbeitungs­ maschine (2) lösbar verbindbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3) in einer Werkzeughalterung (8) der Bearbeitungsmaschine (2) angeordnet ist und im Bereich der Meßeinrichtung (1) positionierbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrich­ tung (1) auf dem Bearbeitungstisch (7) derart anordenbar ist, daß horizontal oder vertikal angetriebene Werkzeuge (3) vermeßbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (1) eine Video-Kamera (9) und eine Lichtquelle (10) umfaßt, welche vo n­ einander beabstandet, vorzugsweise auf einem Trägerbauteil (11), angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerbauteil (11) U-förmig ausgebildet ist und daß die Video-Kamera (9) und die Lichtquelle (10) jeweils ei­ nem Schenkel der U-Form zugeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Video- Kamera mit einem flächig ausgebildeten Bildsensor ausgestattet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) als Durchlicht, insbesondere in Kombination mit Auflicht, ausgeführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3) mittels der Werkzeughalterung (8) drehbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3) gemäß dem Befehl des Rechners (4) an die Steuerung (5) im Bereich der in der Bearbeitungsmaschine (2) eingebauten Meßeinrichtung (1), insbesondere zwischen der Video-Kamera (9) und der Lichtquelle (10), positionierbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner (4) die unabhängig von der aktuellen Messung bekannte Geometrie des Werkzeu­ ges (3) oder des jeweiligen Werkzeuges (3) eines Werkzeugmagazins (12) der Bearbe i­ tungsmaschine (2) abgespeichert sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (4) ein anhand der abgespeicherten Geometrie des Werkzeuges (3) erstelltes Programm enthält, nach dem das Werkzeug (3) in den Bereich der Meßeinrichtung (1) verfahrbar und inne r­ halb des Bereiches der Meßeinrichtung (1) positionierbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm aus­ schließlich im Rechner (4) oder sowohl im Rechner (4) als auch in der Steuerung (5) der Bearbeitungsmaschine (2) enthalten ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rechner (4) ein Monitor (13) angeschlossen ist.

15. Verfahren zum Vermessen von Maschinenwerkzeugen, wobei ein Werkzeug (3) und eine optisch-elektronische Meßeinrichtung (1) relativ zueinander bewegt werden und eine Auswertung der aktuellen Geometrie des Werkzeuges (3) mittels eines mit der Meßeinrich­ tung (1) verbundenen Rechners (4) erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Meßeinrichtung (1) in eine Bearbeitungsmaschine (2) temporär oder stationär ei n­ gebaut wird und
• - daß der Rechner (4) mit der Steuerung (5) der Bearbeitungsmaschine (6) verbu nden wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3) mit­ tels der Werkzeughalterung (8) der Bearbeitungsmaschine (2) und die Meßeinrichtung (1) mittels des Bearbeitungstisches (7) der Bearbeitungsmaschine (2) relativ zueinander be­ wegt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Meßeinrichtung detektierte aktuelle Geometrie des Werkzeuges (3) vom Rechner (4) zu Abmessungsdaten verarbeitet und der Steuerung (5) zugeleitet werden und daß die Ab­ messungsdaten das Bearbeitungsprogramm der Steuerung (5) in Bezug auf das später zu bearbeitende Werkstück beeinflussen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß vor Durchführung der Messung im Rechner (4) die unabhängig von der aktuellen Messung be­ kannte Geometrie des Werkzeuges (3) oder sämtlicher Werkzeuge (3) der Bearbeitungs­ maschine (2) abgespeichert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß anhand der abgespei­ cherten Geometrie ein Programm erstellt wird, gemäß dem das Verfahren des Werkzeuges (3) zur Meßeinrichtung (1) und die Positionierung des Werkzeuges (3) innerhalb des Berei­ ches der Meßeinrichtung (1) stattfindet.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die abgespei­ cherte Geometrie und die von der Meßeinrichtung (1) kommende aktuelle Geometrie im Rechner (4) miteinander verglichen wird und aus möglichen Abweichungen Korrektur- Werte ermittelt und der Steuerung (5) der Bearbeitungsmaschine (2) zugeleitet werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßeinrichtung ein Referenzwerkzeug zur Ermittlung und ggf. zur Korrektur des Driftverhal­ tens der Bearbeitungsmaschine positioniert wird.