DE3442866A1

DE3442866A1 - Messeinrichtung fuer ein verstellbares werkzeug einer numerisch gesteuerten werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE3442866A1
Application number: DE19843442866
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Dipl.-Ing. 6920 Sinsheim Beck; Wolfgang Dipl.-Ing. 6928 Helmstadt Muth
Original assignee: GTE Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1984-11-24
Filing date: 1984-11-24
Publication date: 1986-05-28
Also published as: DE3442866C2

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung einer automatischen Einstellvorrichtung für die Werkzeugschneide eines umlaufenden Werkzeuges, das mittels eines Werkzeughalters in einer Spindel einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine gehalten ist, mit einem ersten Meßfühler, der in Abhängigkeit von der Istlage der Werkzeugschnaide ein Werkzeug-Istsignal erzeugt, einem zweiten Meßfühler, der in Abhängigkeit von der Ist lage eines am Werkzeug- -halter vorgesehenen Referenzpunktes ein Referenzwertsignal erzeugt, und eine Auswerteschaltung, die in Abhängigkeit von dem Werkzeug-Istsignal und dem Referenzwertsignal eine Istdifferenz erzeugt und bei einer Abweichung der Istdifferenz von einer Solldifferenz ein Korrektursignal zur Steuerung der Einstellvorrichtung abgibt.
Eine Meßeinrichtung dieser Gattung ist aus der DE-PS 29 22 155 bekannt. Bei dieser Meßeinrichtung wird der von den beiden Meßfühlern gemessene Abstand zwischen der Werkzeugschneide und dem am Werkzeughalter vorgesehenen Referenzpunkt als Istdifferenz benutzt, die zur Ermittlung des Korrektursignales und somit zur Einstellung der Werkzeugschneide herangezogen wird. Da es jedoch zur Einstellung der Werkzeugschneide letztlich auf den Abstand der Werkzeugschneide von der Werkzeug-Drehachse und nicht vom Referenzpunkt ankommt, kann es bei einer Fehlausrichtung des z.B. als Bohrstange ausgebildeten Werkzeughalters zu fehlerhaften Ergebnissen kommen.
So läßt sich eine gewünschte Paßgenauigkeit möglicherweise bei einer Fehlausrichtung von nur wenigen ffi nicht mehr erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs angegebenen Gattung so auszubilden, daß Fehlausrichtungen des Werkzeughalters gegenüber der Drehachse bei der Ermittlung des Korrektursignales berücksichtigt werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Meßeinrichtung mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Werkzeughalter ein zweiter Referenzpunkt vorgesehen ist, der gegenüber dem ersten Referenzpunkt -um 1800 versetzt ist, daß der zweite Meßfühler in Abhängigkeit von dem zweiten Referenzpunkt ein zweites Referenzwertsignal erzeugt, und daß die Auswerteschaltung aus den beiden Referenzwertsignalen ein gemitteltes Referenzwertsignal erzeugt, das zur Erzeugung der Istdifferenz verwendet wird.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Meßeinrichtung wird mit Hilfe des zweiten Meßfühlers zunächst der eine Referenzwert ermittelt, und nach einer Drehung des insbesondere als Bohrstange ausgebildeten Werkzeughalters um 1800 ermittelt der zweite Meßfühler den anderen Referenzwert. Fluchtet die Bohrstange mit der Drehachse, so sind die beiden Referenzwerte identisch. Wenn jedoch die Bohrstange bezüglich der Drehachse schräg steht, so läßt sich aus den beiden Referenzwerten ein mittlerer Referenzwert herleiten, der zur Berechnung des Korrektursignales herangezogen wird. Auf diese Weise läßt sich eine Schrägstellung der Bohrstange in Richtung auf die Werkzeugschneide hin oder von der Werkzeugschneide weg bei der Einstellung der Werkzeugschneide berücksichtigen, wobei die Auswerteschaltung im einen Fall ein positives und im anderen Fall ein negatives Korrektursignal abgibt.
Eine Korrektur bei einer Fehlausrichtung des Werkzeughalters quer zur Werkzeugschneide ist nicht erforder- lich, da eine derartige Fehlausrichtung einen nur vernachlässigbar kleinen Einfluß auf die radiale Stellung der Werkzeugschneide hat.
Die Erfindung zeichnet sich durch sowohl geräte- wie auch meßtechnische Einfachheit aus, da die eingangs beschriebene vorbekannte Meßeinrichtung lediglich um einen zweiten Referenzpunkt an der Bohrstange ergänzt werden muß, abgesehen von einer entsprechenden Änderung der Auswerteschaltung, die für die MitteluS der beiden Referenzwerte erforderlich ist.
Anhand der einzigen Figur, die in schematischer Darstellung eine teilweise geschnittene Ansicht einer Meßeinrichtung mit einer automatischen Einstellvorrichtung zeigt, wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Wie in der Figur gezeigt, ist ein Klemmhalter 2 mit einer Werkzeugschneide 4 in einen Werkzeughalter in Form einer Bohrstange 6 auswechselbar eingesetzt. Die Bohrstange 6 ist mittels einer Aufnahme, üblicherweise in Form eines Steilkegels (nicht gezeigt), in die Spindel einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine eingesetzt und befindet sich gerade in einer Meßposition an einer Meßeinrichtung 8.
Die Bohrstange 6 ist mit einem ersten Referenzpunkt 10 und einem gegenüber diesem um 1800 versetzten zweiten Referenzpunkt 12 versehen. Die beiden Referenzpunkte 10,12 sind radial einstellbar und befinden sich in einer gemeinsamen radialen Ebene der Bohrstange.
Die Meßeinrichtung 8 besitzt einen ersten Meßfühler 14 und einen zweiten Meßfühler 16. Beide Meßfühler 14,16 sind als elektrische Wandler mit je einem axial verschiebbaren Meßtaster 18 bzw. 20 ausgebildet. Da die konstruktive Ausgestaltung der Meßfühler nicht von Bedeutung ist, wird sie nicht weiter beschrieben.
Der Meßtaster 18 des ersten Meßfühlers 14 dient zum Abfühlen der Werkzeugschneide 4, während der Meßtaster 20 des zweiten Meßfühlers 16 zum Abfühlen der beiden Referenzpunkte 10 und 12 dient.
Der Klemmhalter 2 ist so ausgebildet, daß durch Drehen einer Verstellschraube 22 die Werkzeugschneide 4 bezüglich der Spindeldrehachse radial verstellt werden kann. Zum Drehen der Verstellschraube 22 und somit zum radialen Verstellen der Werkzeugschneide 4 ist eine Verstellvorrichtung 24 mit einem Schlüssel 26 vorgesehen, deren Einzelheiten im vorliegenden Zusammenhang nicht von Interesse sind.
Die beiden Meßfühler 14,16 sind über schematisch angedeutete Leitungen 28,30 mit einer elektronischen Auswerteschaltung 32 verbunden, die zur Steuerung der Verstellvorrichtung 24 über eine schematisch angedeutete Leitung 34 mit der Verstellvorrichtung 24 verbunden ist.
Der erste Meßfühler 14 gibt in seiner Meßstellung ein Werkzeug-Istsignal in Abhängigkeit von der radialen Istlage der Werkzeugschneide 4 an die Auswerteschaltung 32 ab. Der Meßtaster 20 des zweiten Meßfühlers 16 besitzt zwei zur Werkzeugdrehachse unterschiedlich beabstandete Meßstellungen, und zwar eine erste Meßstellung zum Abfühlen des Referenzpunktes 12 und eine zweite Meßstellung zum Abfühlen des Referenzpunktes 10, die der Meßtaster 20 einnimmt, damit die Bohrstange 6 um 1800 gedreht und so weit radial verschoben werden kann, daß der Schlüssel 26 die Schraube 22 erfaßt. Der zweite Meßfühler 16 gibt in jeder seiner Meßstellungen je ein Referenzwertsignal in Abhängigkeit von der Istlage des jeweiligen Referenzpunktes 10 bzw. 12 an die Auswerteschaltung 32 ab.
Die Funktionsweise der beschriebenen Meßeinrichtung ist wie folgt: Ist die -Bohrstange 6 von der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine in die Meßposition verfahren worden, so mißt zunächst der zweite Meßfühler 16 die Istlage des zweiten Referenzpunktes 12 und gibt das hiervon abhängige Referenzwertsignal an die Auswerteschaltung 32 ab. Der Schlüssel 26 der Verstellvorrichtung 24 befindet sich noch nicht in Eingriff mit der Verstellschraube 22, so daß die Bohrstange 6 nach der ersten Messung um 1800 gedreht werden kann.
Die Bohrstange 6 wird dann um ein bestimmtes Maß radial verfahren, bis die Verstellschraube 22 in den Schlüssel 26 einrastet.
Der Meßfühler 16 mißt nun in seiner zweiten Meßstellung die Istlage des Referenzpunktes 10 und gibt das hiervon abhängige zweite Referenzwertsignal an die Auswerteschaltung 32 ab. Gleichzeitig mißt der Meßfühler 14 die Istlage der Werkzeugschneide 4, und das hierbei erzeugte Werkzeug-Istsignal wird ebenfalls an die Auswerteschaltung 32 abgegeben.
Die Auswerteschaltung 32 bildet das arithmetische Mittel aus den beiden Referenzwertsignalen und benutzt das gemittelte Referenzwertsignal dazu, eine Istdifferenz zwischen dem gemittelten Referenzwertsignal und dem Werkzeug-Istsignal zu bilden. Diese Istdifferenz in wird mit einer die Auswerteschaltung 32 eingegebenen Solldifferenz verglichen; bei einer Abweichung der Solldifferenz von der Istdifferenz erzeugt die Auswerte- schaltung 32 ein Korrektursignal, das als Steuersignal zur Bettigung der Verstellvorrichtung 24 dient. Die Verstellvorrichtung 24 verstellt dann die Werkzeugschneide 4 solange, bis das Korrektursignal zu Null wird.
Wenn die Mittelachse der Bohrstange 6 mit der Drehachse der Aufnahme (Spindel) fluchtet, so sind die von den beiden Meßfühlern 14,16 erzeugten Referenzwertsignale identisch, so daß auch das arithmetische Mittel aus den beiden Referenzwertsignalen denselben Wert hat. In der Praxis kommt es jedoch nahezu immer zumindest zu kleineren Fehlausrichtungen der Bohrstange 6« beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen, Verschmutzungen der Aufnahme (des Steilkegels) für die Bohrstange 6, oder dergleichen.
Der zusätzlich zu dem ersten Referenzpunkt 10 vorgesehene zweite Referenzpunkt 12 sowie das mit seiner Hilfe gebildete gemittelte Referenzwertsignal erlauben es, eine Fehlausrichtung der Bohrstange 6 in Richtung zur Werkzeugschneide 4 hin oder von der Werkzeugschneide 4 weg zu berücksichtigen. Im einen Fall gibt die Auswerteschaltung 32 ein negatives Korrektursignal und im anderen Fall ein positives Korrektursignal an die Verstellvorrichtung 24 ab, so daß die Werkzeugschneide 4 trotz der Fehlausrichtung der Bohrstange in ihre Sollage bewegt wird. Eine I<orrektur einer Fehlausrichtung der Bohrstange in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene ist nicht erforderlich, da eine derartige Fehlausrichtung eins nur vernachlässigbar kleinen Einfluß auf die radiale Lage der Werkzeugschneide 4 hat.
Wie bereits erwähnt, sind die beiden Referenzpunkte 10,12 in radialer Richtung verstellbar. Eine mangelnde Rotationssymmetrie der Bohrstange 6 läßt sich daher durch eine Voreinstellung der beiden Referenzpunkte 10,12 unter idealen Bedingungen ausgleichen.
Wenn auch die beiden Meßfühler 14,16 als mechanische Taster ausgebildet sind, so versteht es sich jedoch, daß sie auch in anderer Weise, beispielsweise als elektrooptische Meßfühler, ausgebildet sein können. - Leerseite -

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Meßeinrichtung einer automatischen Einstellvorrichtung für die Werkzeugschneide eines umlaufenden Werkzeuges, das mittels eines Werkzeughalters in einer Spindel einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine gehalten ist, mit einem ersten Meßfühler, der in Abhängigkeit von der Istlage der Werkzeugschneide ein Werkzeug-Istsignal erzeugt, einem zweiten Meßfühler, der in Abhängigkeit von der Istlage eines am Werkzeughalter vorgesehenen Referenzpunktes ein Referenzwertsignal erzeugt, und eine Auswerteschaltung, die in Abhängigkeit von dem Werkzeug-Istsignal und dem Referenzwertsignal eine Istdifferenz erzeugt und bei einer Abweichung der Istdifferenz von einer Solldifferenz ein Korrektursignal zur Steuerung der Einstellvorrichtung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeughalter (6) ein zweiter Referenzpunkt (12) vorgesehen ist, der gegenüber dem ersten Referenzpunkt (10) um 1800 versetzt ist, daß der zweite Meßfühler (16) in Abhängigkeit von dem zweiten Referenzpunkt (12) ein zweites Referenzwertsignal erzeugt, und daß die Auswerteschaltung (32) aus den beiden Referenzwertsignalen ein gemitteltes Referenzwertsignal erzeugt, das zur Erzeugung der Istdifferenz verwendet wird.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (32) bei einer Fehlausrichtung des Werkzeughalters (6) in Richtung zur Werkzeugschneide hin ein negatives Korrektursignal und bei einer Fehlausrichtung des Werkzeughalters (6) in Richtung von der Werkzeugschneide weg ein positives Korrektursignal abgibt.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gemittelte Referenzwertsignal das arithmetische Mittel aus den beiden Referenzwertsignalen darstellt.
4. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Referenzpunkte (10, 12) radial einstellbar sind, um sie unter idealen Bedingungen voreinstellen zu können.