DE3408348A1

DE3408348A1 - Messeinrichtung fuer ein verstellbares werkzeug einer numerisch gesteuerten werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE3408348A1
Application number: DE19843408348
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner 6920 Sinsheim Beck
Original assignee: GTE Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1985-09-26
Also published as: DE3408348C2

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung einer automatischen Einstellvorrichtung für die Werkzeugschneide eines in einem Werkzeughalter gehaltenen Werkzeuges an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, mit einem ersten Meßfühler, der die Lage des Werkzeuges erfaßt und in Abhängigkeit hiervon ein Werkzeug-Istsignal erzeugt, einem zweiten Meßfühler, der die Lage einer Bezugsfläche erfaßt und in Abhängigkeit hiervon ein Bezugswertsignal erzeugt, und einer Auswerteschaltung, die die Istdifferenz zwischen dem Werkzeug-Istsignal und dem Bezugswertsignal mit einer Solldifferenz vergleicht und bei einer Abweichung ein Fehlersignal zur Steuerung der Einstellvorrichtung abgibt.
Eine Meßeinrichtung dieser Art ist aus der DE-PS 29 22 155 bekannt. Bei dieser Einrichtung ist ein in der Auswerteschaltung vorgesehener Differentialverstärker so eingestellt, daß er kein Spannungssignal erzeugt, wenn die von den beiden Meßfühlern festgestellte Istdifferenz der Solldifferenz entspricht (wenn also die Werkzeugschneide ihre Sollage einnimmt). Wenn jedoch die Istdifferenz von der Solldifferenz abweicht, gibt der Differentialverstärker ein von Null verschiedenes Spannungssignal an die Einstellvorrichtung zur Verstellung des Werkzeuges ab.
Aber auch dann, wenn die Werkzeugschneide ihre Sollage einnimmt, kann es zu Abweichungen zwischen dem Istmaß der bearbeiteten Fläche des Werkstücks und deren Sollmaß kommen. Dies hat, je nachdem, ob das Werkzeug umläuft oder nicht, verschiedene Ursachen, z.B. Wärmedehungen (etwa ein "Wachstum" der Arbeitsspindel), Schneidenverschleiß, etc.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden,daß die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Meßeinrichtung der eingangs angegebenen Gattung erfindungsgemäß gelöst durch einen dritten Meßfühler, der die Lage der bearbeiteten Fläche des Werkstücks erfaßt und in Abhängigkeit hiervon ein Werkstück-Istsignal erzeugt, das der Auswerteschaltung zugeführt wird, um die Solldifferenz in Abhängigkeit von dem Werkstück-Istsignal neu festzusetzen.
Der erfindungsgemäß vorgesehene dritte Meßfühler verändert Somit die " "Nullausgleichslage" der beiden anderen Meßfühler in Abhängigkeit von dem abgefühlten Istmaß des bearbeiteten Werkstücks. Das in die Auswerteschaltung abgegebene Werkstück-Istsignal des dritten Meßfühlers verändert somit gewissermaßen die Lage der Bezugs flAche. Hierdurch wird erreicht, daß ungünstige Einflüsse wie Wärmedehnung, Werkzeugverschleiß etc., die Einstellung des Werkzeuges nicht verfälschen können.
Von besonderem Vorteil ist die Erfindung dort, wo der Meßfühler nicht an der Werkzeugschneide selbst, sondern an einem zur Werkzeugschneide beabstandeten Abschnitt des Werkzeuges angreift.
Die Meßfühler sind vorzugsweise als elektrische Wandler mit mechanischen Tastern ausgebildet, stattdessen können jedoch auch elektrooptische Fühler oder dergl. verwendet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine Meßeinrichtung einer automatischen Einstellvorrichtung für ein Werkzeug in schematischer Darstellung; Figuren die beiden Teile einer anderen Ausführungs-2,3 form einer Meßeinrichtung.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Werkzeug 2 mit einer Werkzeugschneide 4 in einer Bohrstange 6 verstellbar angeordnet.Das Werkzeug 2 befindet 8 sich gerade in einer Meßstation( mit einer Meßeinrichtung 9, die einen ersten Meßfühler 10 und einen zweiten Meßfühler 12 aufweist. Beide Meßfühler 10,12 sind als elektrische Wandler mit je einem axial verschiebbaren Meßtaster 13 bzw. 16. ausgebildet.
Der Meßtaster 13 besitzt eine Meßfläche 14, mit der er die Lage der Werkzeugschneide 4 abfühlt, und der Meßtaster 16 besitzt eine Meßfläche 18, mit der er die Lage einer an der Bohrstange verstellbar angeordneten Bezugsfläche 20 abfühlt.
Das Werkzeug 2 ist in einer Richtung parallel zu der Verstellrichtung der Meßfühler 10 und 12 verstellbar, und zwar durch eine Verstellvorrichtung 21, deren Einzelheiten im vorliegenden Zusammenhang nicht von Interesse sind.
Das Werkzeug 2 dient zum Aufbohren eines schematisch angedeuteten Werkstückes 22, das sich in einer Bearbeitungsstation 24 befindet. Die Bearbeitungsstation 24 enthält einen dritten Meßfühler 25 in Form eines elektrischen Wandlers mit einem radial veränderlichen Meßdorn 26, der die bearbeitete Fläche 27 des Werkstückes 22 abfühlt. Die Meßfühler 10,12 und 25 sind jeweils mit einer Auswerteschaltung 34 verbunden, wie durch Leitungen 28, 30,32 schematisch angedeutet.
Der Meßfühler 10 erzeugt entsprechend der Istlage der Werkzeugschneide 4 ein Werkzeug-Istsignal, während der Meßfühler 12 ein der Lage der Bezugsfläche 20 entsprechendes Bezugswertsignal erzeugt. Befindet sich die Werkzeugschneide 4 in ihrer Sollage, so entspricht die Differenz zwischen dem Werkzeug-Istsignal und dem Bezugswertsignal einer in die Auswerteschaltung 34 eingegebenen Solldifferenz. Die Auswerteschaltung 34 gibt dann kein Steuersignal ab, so daß keine Veränderung der Verstellvorrichtung erfolgt.
Wenn die gemessene Istdifferenz von der Solldifferenz abweicht, so gibt die Auswerteschaltung 34 ein Steuersignal an die Verstellvorrichtung 21 ab, um die Werkzeugschneide 4 in ihre Sollstellung zu bewegen.
Wenn das Werkzeug 2 ein Werkstück 22 bearbeitet hat, wird in Abhängigkeit von dem Istmaß der bearbeiteten Fläche 26 ein Werkstück-Istsignal von dem dritten Meßfühler 25 an die Auswerteschaltung 34 abgegeben. Weicht das festgestellte Istmaß von dem Sollmaß ab, so benutzt die Auswerteschaltung 34 das Werkstück-Istsignal dazu, die "Nullausgleichslage" der beiden Meßfühler 10 und 12 entsprechend zu ändern. Mit anderen Worten, die in die Auswerteschaltung 34 eingegebene Solldifferenz wird entsprechend dem tatsächlich ermittelten Istmaß des Werkstückes neu eingestellt.
Bei dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einer Bearbeitungsstation 40 (Figur 2) ein umlaufendes Werkstück 42 in einem Werkstückhalter 44 in Form eines schematisch angedeuteten Spannfutters eingespannt. Das Werkstück 42 wird mittels eines nicht umlaufenden Werkzeuges 46 mit einer Werkzeugschneide 48 bearbeitet, wie in Figur 2 angedeutet.
Das Werkzeug 46 ist in einem Werkzeughalter 50 angeordnet. Der Werkzeughalter 50 ist mit einem Schlitz 52 versehen, so daß das Werkzeug 46 bezüglich des Grundkörpers des Werkzeughalters 50 elastisch abgestützt ist und somit durch eine schematisch angedeutete Versteilvorrichtung 54 verstellt werden kann.
Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist eine Meßeinrichtung 55 mit einem ersten Meßfühler 56 und einem zweiten Meßfühler 58 vorgesehen, die beide als elektrische Wandler.mit jeweils einem axial verschiebbaren Meßtaster ausgebildet sind.
Der Meßfühler 56 greift bei diesem Ausführungsbeispiel nicht direkt an der Werkzeugschneide 48, sondern an einer dazu beabstandeten Wandfläche des Schlitzes 52 an, während der Meßfühler 58 eine Bezugsfläche 60 an dem Werkstückhalter 44 abtastet.
Wie in Figur 3 dargestellt, ist in einer Meßstation 62 ein dritter Meßfühler 64 vorgesehen, der als elektrischer Wandler mit einem in einer feststehenden Hülse 68 axial verschiebbaren Meßtaster 66 ausgebildet ist.
Der Meßtaster 66 besitzt eine Meßfläche 70, die die bearbeitete Fläche 72 des Werkstücks 42 abtastet.
Die drei Meßfühler 56,58 und 64 sind wiederum mit einer Auswerteschaltung 74 verbunden, wie durch Leitungen 76,78,80 angedeutet.
Die Funktionsweise der Meßeinrichtung 55 mit ihren drei Meßfühlern 56,58 und 64 sowie der Auswerteschaltung 74 ist die gleiche wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so daß eine erneute Beschreibung nicht erforderlich ist. Da bei diesem Ausführungsbeispiel der erste Meßfühler 56 nicht unmittelbar an der Werkzeugschneide 48 angrei£t und daher z.B. ein Verschleiß der Werkzeugschneide nicht erfassen kann, ist die Verwendung des das Werkstück selbst abtastenden dritten Meßfühlers von besonderem Vorteil.

Claims

PATENTANSPRUCHE 1.)Meßeinrichtung einer automatischen Einstellvorrichtung für die Werkzeugschneide eines in einem Werkzeughalter gehaltenen Werkzeuges an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, mit einem ersten Meßfühler, der die Lage des Werkzeuges erfaßt und in Abhängigkeit hiervon ein Werkzeug-Istsignal erzeugt, einem zweiten Meßfühler, der die Lage einer Bezugsfläche erfaßt und in Abhängigkeit hiervon ein Bezugswertsignal erzeugt, und einer Auswerteschaltung, die die Istdifferenz zwischen dem Werkzeug-Istsignal und dem Bezugswertsignal mit einer Solldifferenz vergleicht und bei einer Abweichung ein Fehlersignal zur Steuerung der Einstellvorrichtung abgibt, gekennzeichnet durch einen dritten Meßfühler (25;64), der die Lage der bearbeiteten Fläche (27;72) des Werkstücks (22;42) erfaßt und in Abhängigkeit hiervon ein Werkstück-Istsignal erzeugt, das der Auswerteschaltung (34;74) zugeführt wird, um die Solldifferenz in Abhängigkeit von dem Werkstück-Istsignal neu festzusetzen.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Meßfühler (25;64) als elektrischer Wandler mit einem radial veränderlichen Meßdorn (26) oder einem axial verschiebbaren Meßtaster (66) ausgebildet ist.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Meßfühler (56,58) an einer Bearbeitungsstation (40) und der dritte Meßfühler (64) an einer dazu in Abstand angeordneten Meßstation (62) angeordnet ist (Figuren 2,3).
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Meßfühler (10,12) an einer Meßstation (8) und der dritte Meßfühler (25) an einer dazu in Abstand angeordneten Bearbeitungsstation (24) angeordnet ist (Figur 1).
5. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsfläche (20;60) an einem Werkzeughalter (6) oder einem Werkstückhalter (44) angeordnet ist.