DE4030175C2 - Verfahren zum Kalibrieren eines motorisch angetriebenen Werkzeuges in bezug auf ein mit diesem zu bearbeitendes Werkstück sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines motorisch angetriebenen und mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung auf ein zu bearbeitendes Werkstück zu und von diesem weg be­ wegbaren Werkzeuges in bezug auf das Werkstück bzw. einen das Werkstück aufnehmenden Halter, sowie Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung eines solchen Verfahrens und einer nach diesem Verfahren arbeitenden Vorrichtung wird in der Zahnmedizin gesehen, und zwar zur verwendungsfertigen, form­ gebenden Ausarbeitung eines Zahnrestaurations-Paßkörpers.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der EP-A 0 182 098 beschrieben. Der Zahnrestaurations-Paßkörper wird dort in einem Arbeitsgang aus einem Rohling aus geeignetem Material, z. B. aus Dentalkeramik, individuell und verwendungsfertig heraus­ gearbeitet. Hierzu ist eine Bearbeitungsmaschine vorgesehen, die ein in einem Werkzeugträger rotierbar gelagertes Trenn­ scheibenblatt enthält. Zusätzlich kann die Bearbeitungsmaschine noch ein zweites, fingerförmiges Abtragungswerkzeug enthalten, mit dem sich kompliziertere, mit dem Trennscheibenblatt nicht bearbeitbare Formen aus dem Werkstück herausarbeiten sowie die Oberflächen des Paßkörpers besser bearbeiten lassen.

Das Werkstück ist auf einem Halter aufgesetzt, der eng tole­ riert ist und einerseits eine oder mehrere Anschlagflächen, die eine exakte Positionierung in bezug auf die ihn aufnehmen­ de Spannvorrichtung sicherstellen und andererseits eine oder mehrere Referenzflächen, die eine Justierung der Position des Trennscheibenblattes bezüglich der Werkstückachse er­ möglichen, enthält.

Zur Erzeugung der gewünschten Form des Paßkörpers sind Werk­ zeugträger und Werkstückhalter verstellbar angeordnet, wobei individuell ansteuerbare Verstellmotoren für den Werkzeugvor­ schub und die Werkzeughalterung vorhanden sind.

Der Paßkörper wird anhand vorgegebener Konstruktionsdaten, die aus dem zuvor präparierten Zahn mit Hilfe einer Vermessungskamera und eines Computers mit entsprechender Software erstellt werden, aus dem Werkstückrohling herausgearbeitet.

Um eine Vororientierung über die Position des Werkzeuges in bezug auf das Werkstück zu erhalten und damit dem Vorschub­ system einen Anfangs- und Bezugspunkt zu geben, enthält die bekannte Vorrichtung im Bereich des Vorschubsystems für das Werkzeug eine Gabel-Lichtschranke, mit der die Ausgangs­ position des Werkzeuges grob definiert werden kann.

Um insbesondere Abnützungen der Arbeitsflächen der Schleif­ werkzeuge berücksichtigen zu können, kann vor Beginn einer Bearbeitung eine Kalibrierung der Werkzeuge bezüglich der Achsen des Werkstückhalters vorgenommen werden. Hierzu enthält die bekannte Vorrichtung eine berührungslos arbeitende Dreh­ zahlmeßeinrichtung mit einem Permanentmagneten und einem in­ duktiven Aufnehmer. Die Frequenzsignale des Aufnehmers gehen über einen Impulsformer in einen Zähler. In einer logischen Einheit, welche, wie der Zähler, einem Rechner angehören, wird eine Diskrimination auf bestimmte, eingestellte Frequenzwerte, entsprechend der Drehzahl des Werkzeuges, durchgeführt. Unter­ schreitet die Frequenz einen bestimmten Wert, werden Steuer­ signale ausgelöst.

Die Kalibrierung erfolgt dadurch, daß das Werkzeug zunächst mit der normalen Leerlaufdrehzahl auf die eng tolerierte Re­ ferenzfläche des Werkstückhalters auffährt. Durch dieses Touchieren wird der Antrieb des Werkzeuges auf einen niedrige­ ren Drehzahlwert abgebremst. Anhand der Abbremskurve, die nach der oben geschilderten Frequenzwertanalyse ermittelt wird, kann auf den Berührungspunkt zurückgerechnet bzw. dieser rechnerisch ermittelt werden.

In einem zweiten Versuch wird danach die Referenzstelle des inzwischen um 90° gedrehten Werkstückes nochmals angefahren und dabei ein höherer Drehzahlwert diskriminiert. Dieser Vor­ gang entspricht einer kleineren Abbremsung als beim ersten Versuch.

Anhand der mittels der Abbremskurven ermittelten Positionen und der über die Gabellichtschranke erfaßten Ausgangsposition wird der Startpunkt für den Beginn der Bearbeitung bzw. ein in die Maschinensteuerung der Vorschubeinrichtung eingehender Korrekturwert ermittelt. Nach der Kalibrierung kann die Be­ arbeitung des Rohlings in der hier nicht näher zu erläuternden Weise beginnen.

Obgleich mit dem bekannten Verfahren und der danach arbei­ tenden Vorrichtung eine Kalibrierung des Werkzeuges an sich gut möglich ist, ist dieses Verfahren jedoch mit einigen spe­ zifischen Nachteilen behaftet. So wird die Abbremskurve, an der sich die Messung orientiert, durch mehrere Parameter beein­ flußt:

• - Drehzahl bzw. Geschwindigkeit der Trennscheibe
• - Form der Trennscheibe
• - Zustand des Kühl- und Schmiermittels
• - Art des Materials, an dem "touchiert" wird
• - Wirkungsgrad des gesamten Antriebssystems

Durch diese, die Meßgenauigkeit beeinflussenden Parameter sind hinsichtlich der erzielbaren Genauigkeit in der Bestimmung der Startposition des Werkzeuges bestimmte Grenzen gesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, demgegenüber ein verbessertes Verfahren und eine danach arbeitende Vorrichtung anzugeben, insbesondere mit dem Ziel, eine Kalibrierung von Werkzeug und Werkstück noch genauer vornehmen zu können, und damit die Startposition des Werk­ zeuges bzw. eine Korrekturgröße für den Werkzeugvorschub noch genauer festlegen zu können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein zahnärztliches Gerät mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schaubildlichen Darstellung,

Fig. 2 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 von oben gesehen im Schnitt,

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild für die Ansteuerung der Antriebe.

Die Fig. 1 zeigt in einer schaubildlichen Darstellung die Gesamtanordnung eines nach der Erfindung arbeitenden Gerätes in einer Ausführungsform zur Herstellung eines Zahnrestau­ rations-Paßkörpers, z. B. einer Zahnkrone. Der zu erstellende Paßkörper kann mit Hilfe eines optischen Abdruckverfahrens unter Zuhilfenahme eines Computers an einem Bildschirm kon­ struiert und anschließend in einer Bearbeitungsmaschine aus einem geeigneten Werkstück, z. B. aus Dentalkeramik, hergestellt werden. Die einzelnen Komponenten dieses Gerätes sind eine optische Kamera 1, ein Bildschirm 2, eine Tastatur 3, eine Zeichenkugel 4 (Trackball), eine allgemein mit 5 bezeichnete Bearbeitungsmaschine sowie im Gehäuse 6 enthaltene, nicht näher dargestellte weitere mechanische, elektrische und elektronische Komponenten, die mit den vorgenannten Komponenten zusammen­ arbeiten, um den Paßkörper erstellen zu können. Der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise eines solchen Gerätes sind in der eingangs genannten europäischen Patentschrift beschrieben.

Das Gehäuse 6 bildet eine Bearbeitungskammer 7, in die einige, später noch näher erläuterte Komponenten der Bearbeitungsma­ schine ragen. Diese sind im wesentlichen eine Aufnahme- und Haltevorrichtung für ein Werkstück 8, aus dem der zu erstel­ lende Paßkörper gefertigt wird sowie zwei einander gegenüber­ liegende Spindelanordnungen 9 und 10, welche je zwei Werkzeuge (in Fig. 2 mit 11, 11′ und 12, 12′ bezeichnet) zur Bearbeitung des Werkstückes 8 tragen. Die Bearbeitungskammer 7 kann mittels eines vorzugsweise durchsichtigen Deckels 13 während der Bear­ beitung geschlossen werden. Das Gehäuse 6 enthält unterhalb der Bearbeitungsmaschine 5 einen als Schublade ausgebildeten Wasser­ tank 14 sowie eine Kammer 15, in der ein Behälter zur Aufnahme eines Pflegemittels gehaltert ist.

Anhand der Fig. 2 wird die Bearbeitungsmaschine 5 näher er­ läutert. Die Fig. 2 zeigt dabei die Bearbeitungsmaschine im Bereich der Spindelanordnungen 9, 10, geschnitten in einer Draufsicht. Zunächst wird die Halterung und Lagerung des Werk­ stückes 8, aus dem der Paßkörper erstellt werden soll, näher beschrieben. Das Werkstück 8 besteht aus einem Keramikblock 8a, der an einem metallischen zapfenförmigen Halter 8b durch Kleben oder dergleichen befestigt ist. Das Werkstück ist am Ende einer als Hohlwelle ausgebildeten Spindel 16 eingesteckt und wird mittels einer mit 17 bezeichneten Spannvorrichtung dreh- und zugfest gehalten.

Die als Hohlwelle ausgebildete Spindel 16 weist an ihrem dem Werkstück 8 abgewandten Ende eine Spindelmutter 25 auf, die mit einer Gewindespindel 26 zusammenwirkt, die direkt mit einem am Gehäuse 6 befestigten Antriebsmotor 27 gekuppelt ist.

Mit der Spindel 16 drehfest verbunden ist ein Zahnrad 28, welches mit einer Zahnwelle 29 in Eingriff steht, die zwi­ schen zwei Wandungen 6a, 6b des Gehäuses 6 gelagert und eben­ falls direkt mit einem zweiten Antriebsmotor 30 gekuppelt ist. Die Achsen von Zahnwelle 29 und Spindel 16 verlaufen parallel. Der Antriebsmotor 30 mit der Zahnwelle 29 dient dazu, die Spin­ del 16 in eine Drehbewegung zu versetzen, während der Antriebs­ motor 27 mit der Gewindespindel 26 für einen Längsvorschub der Spindel 16 sorgt. Zu diesem Zweck ist das dem Werkstück zuge­ wandte Lager 31 als Längs- und Drehlager ausgebildet. Das Zahn­ rad 28 ist als spielfreies Doppelzahnrad ausgebildet; es be­ steht aus zwei gleichachsig nebeneinander angeordneten Zahn­ radhälften 28a, 28b, die durch ein (nicht dargestelltes) Feder­ element gegeneinander abgestützt sind, wodurch unabhängig von der Drehrichtung des Antriebs jeweils eine Zahnflanke von der einen oder anderen Zahnradhälfte mit der Zahnwelle 29 in Ein­ griff steht. Ein solches spielfreies Doppelzahnrad bildet ei­ nerseits ein geräuscharmes Präzisionsgetriebe, andererseits dient es der sicheren und exakten Bewegungsübertragung bei ei­ nem Längsvorschub der Spindel. Die Eingriffsverbindung Spindel­ mutter 25, Gewindespindel 26 und Hohlwelle 16 fordert in Axial­ richtung nur geringen Raumbedarf. Der Antriebsmotor 27 bildet gleichzeitig ein Festlager für die Einheit und ist direkt, also ohne Kupplung, mit der Gewindespindel 26 verbunden. Gewinde­ mutter 25 und Gewindespindel 26 können als spiel freier Kugel­ gewindetrieb oder auch als spielfreier Gleitgewindetrieb auf­ gebaut sein. Bei einem Gleitgewindetrieb kann eine spielfreie Mutter mit der Hohlwelle kombiniert werden.

Nachfolgend wird der Aufbau der Spindelanordnungen 9 und 10 näher erläutert.

Die Spindelanordnung 9 enthält eine als Hohlwelle ausgebil­ dete Spindel 32, deren eines Ende in die Bearbeitungskam­ mer 7 ragt und dort einen Werkzeugträgerkopf 33 trägt. In einem fest mit der Spindel 32 verbundenen Gehäuse ist mittig ein Elektromotor 35 angeordnet, dessen Drehbewegung über eine Kegelverzahnung 36 auf die beidseitig vorhandenen Werkzeug­ antriebswellen um 90° umgelenkt werden. Die Achsen dieser Triebwellen verlaufen also parallel zur Spindelachse der Spin­ del 32. Am freien Ende der Triebwellen sind mittels geeigneter Spannvorrichtungen die Bearbeitungswerkzeuge 11, 11′ gehaltert.

Der gegenüberliegend angeordnete Werkzeugträgerkopf 43 für die Spindelanordnung 10 ist ähnlich aufgebaut; er enthält jedoch keine Kegelradverzahnung. Ein im Werkzeugträgerkopf 43 angeord­ neter Motor 40 treibt hier die Werkzeugantriebswellen direkt an. Die Werkzeugachsen 45 verlaufen demnach parallel zur Ach­ se 47 der Werkstückvorschubspindel 26. Der Werkzeugträgerkopf 43 ist im Gegensatz zum Werkzeugträgerkopf 33, der finger­ förmige Werkzeuge trägt, mit scheiben- oder topfförmigen Werk­ zeugen 12, 12′ belegt. Vorzugsweise ist die eine Seite mit einer scheibenförmigen Schleif- bzw. Frässcheibe (12) und die andere mit einer topfförmigen Polierscheibe (12′) versehen, die aus mit Diamanten besetztem Weichstoff bestehen kann oder auch als austauschbare Bürste ausgebildet sein kann. Dadurch, daß der Werkzeugträgerkopf 43 um die Spindelachse 46 um 180° gedreht werden kann, kann ein Schleifen und anschließendes Polieren des Paßkörpers praktisch ohne Arbeitsunterbrechung durchgeführt werden.

Die beiden Spindelanordnungen 9 und 10 weisen bezüglich ihrer Schwenk- und Vorschubbewegung gleiche Antriebs- und Antriebs­ übertragungselemente auf, die im folgenden für die Spindelan­ ordnung 10 erläutert werden.

An der als Hohlwelle ausgebildeten Spindel 46 ist eine Spindel­ mutter 48 befestigt, die mit der von einem Motor 49 angetrie­ benen Gewindespindel 44 in Eingriff steht. Mit diesen Abtriebs­ elementen kann die Spindel 46 in Achsrichtung verstellt werden.

Mit der Spindel 46 drehfest verbunden ist wiederum ein Doppel­ zahnrad 51, welches ähnlich aufgebaut ist wie das mit 28 be­ zeichnete. Dieses Doppelzahnrad 51 kämmt mit einer von einem weiteren Antriebsmotor 52 angetriebenen Zahnwelle 53. Mit die­ sem Antriebselement kann der gesamte Werkzeugträgerkopf 43 um die Spindelachse um wenigstens 90°, vorzugsweise jedoch um 180°, geschwenkt werden. Ein Schwenken um 90° ist angezeigt, um den Werkzeugträgerkopf aus der in Fig. 2 gezeigten Arbeits­ stellung in eine Grund- oder Ruheposition zu schwenken, in der der Zugang zu dem Werkstück 8 erleichtert ist.

Nachdem der Vorschub der einzelnen Spindeln sehr präzise er­ folgen muß, ist es notwendig, die hierzu vorgesehenen Antriebs­ motoren genau anzusteuern. Es werden deshalb Schrittmotoren verwendet, die an sich in sehr kleinen Schritteinheiten ange­ steuert werden. Um dennoch Schrittverluste ausgleichen zu können, wird vorgeschlagen, die Schrittmotoren mit einer Rück­ meldung zu versehen. Diese kann darin bestehen, daß in Nähe der Vorschubspindel, oder mit dieser gekoppelt, auf Wider­ stands-, Kapazitäts-, Induktivitäts-, Ultraschall-, Magnet- und/oder optischer Basis aufbauende Sensormittel vorgesehen sind, die über einen nicht dargestellten Rechner mit dem zu­ gehörigen Schrittmotor elektrisch verbunden sind. Durch ein solches Wegmeßsystem, welches sowohl analog als auch inkre­ mental arbeiten kann, ist es möglich, die Genauigkeit der Schleifmaschine zu erhöhen.

An einer Gehäusewand 6c ist eine Gabellichtschranke 54 angeord­ net, die mit einem durch einen Schlitz unterbrochenen Ring 55 des Doppelzahnrades 51 so zusammenwirkt, daß die Ruhe- oder Ausgangsstellung der Spindel genau erfaßt werden kann, und zwar sowohl in bezug auf ihre Dreh-(Winkel-)Stellung als auch in bezug auf ihre Position in Richtung der Vorschubachse. Während letztere durch Eintauchen des Ringes 55 in die Gabellichtschranke erfaßt wird, wird die Winkelstellung durch ein Signal beim Durchfahren des den Ring 55 unterbrechenden Schlitzes durch die Lichtschranke erfaßt. Mit Hilfe der Gabellichtschranke kann somit der Abstand a der Werkzeug­ achse 45 zur Werkstückachse bzw. Werkstückhalterungsachse 47 festgelegt werden.

Um den Paßkörper, im vorliegenden Anwendungsfall eine im Werkstück 8 in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnete Zahnkrone, anhand vorgegebener Konstruktionsdaten, die aus dem prä­ parierten Zahnstumpf mit Hilfe der eingangs erwähnten Kamera, eines Computers mit Software, erstellt werden, aus dem Werkstück 8 paßgerecht herausarbeiten zu können, ist es not­ wendig, Werkzeug und Werkstück bzw. Werkstückhalter zu kalibrieren bzw. für die Bearbeitungswerkzeuge 11, 12 eine genau definierte Startposition zu ermitteln, von der aus die Werkstückbearbeitung entsprechend den vorgegebenen Kon­ struktionsdaten beginnen kann. Dabei gilt es, Abnutzungen und/oder Fertigungstoleranzen der Werkzeuge und gegebenenfalls Abweichungen der Werkstücke von vorgegebenen Sollwerten, sowie sonstige, durch Alterungen an den Bauteilen auftretende Ab­ weichungen auszugleichen.

Zur Kalibrierung bzw. Festlegung der Startposition werden kon­ struktionsbedingte feste Größen berücksichtigt, z. B. der vor­ genannte Abstand (a) der Achsen 45, 47 von Werkzeug zu Werk­ stück bzw. Spannvorrichtung in der durch die Gabel-Licht­ schranke 54/55 erfaßten Ausgangsposition, der Abstand (b) zwischen der Achse 47 des Werkstückes bzw. des Halters und der Touchierfläche (Referenzfläche), und der Schleifscheibendurch­ messer als vorgegebene Sollgröße. Diese bekannten festen Größen werden in einem Speicher eines nachfolgend noch näher erläuterten Rechners abgelegt.

Unter Berücksichtigung dieser festen Größen werden die aus den obengenannten Gründen auftretenden Abweichungen von den Soll­ größen ermittelt, indem das Bearbeitungswerkzeug von der durch die Gabellichtschranke festgelegten Ausgangsposition bis zur Berührung mit der Referenzfläche am Werkstück oder einer Referenz­ fläche der Werkzeughalterung gefahren wird und die diesem Ist­ wert entsprechende Größe in den Rechner eingebracht und mit den vorgegebenen Sollgrößen verarbeitet wird. Die hieraus ermittel­ ten Abweichungen können als Korrekturgröße in die Maschinen­ steuerung, also in das Steuerprogramm für den Werkzeugvorschub, eingebracht werden, wobei es möglich ist, entweder die Ausgangs­ position als Startposition zu belassen und die Korrektur in die vorgegebenen Konstruktionsdaten zur Erstellung des Paßkörpers einzuarbeiten, also die Konstruktionsdaten zu verändern, oder diese unverändert zu lassen und dafür die Ausgangsposition des Werkzeuges, also deren Startposition, um die Korrekturgröße zu verändern.

Der Istwert wird gemäß der Erfindung wie folgt festgestellt: Die Antriebsmotoren 35 und 40 der Bearbeitungswerkzeuge 11, 12, deren normale Bearbeitungsdrehzahl bei ca. 20 bis 30 × 10³ U/min liegt, werden zunächst auf die kleinstmögliche Drehzahl herun­ tergeregelt. Diese ist nur so groß, daß das Werkzeug beim Tau­ chieren, also beim Berühren, des Werkstückes stehen bleibt und sich aufgrund der geringen kinetischen Energie nicht in die Werkstückoberfläche eingraben kann. Diese nachfolgend als An­ fahrdrehzahl bezeichnete Drehzahl liegt im vorliegenden Falle bei etwa 100 bis 400 U/min. Besonders günstig ist es, als An­ triebe kollektorlose Gleichstrommotoren zu verwenden, die mit integrierten Hallsensoren zur Erfassung der Drehzahlen ausge­ stattet sind. In Verbindung mit der geschilderten Werkzeug-Vor­ schubeinrichtung, die den Schrittmotor 49 einschließt, kann das Werkzeug in beliebig kleinen Schritten auf das Werkstück zu und von diesem wieder weg bewegt werden.

Bevor das Festlegen der genauen Startposition weiter erläutert wird, werden anhand der die Prinzipschaltung in Fig. 3 Antrieb und Steuerung der Antriebs- und Verstellmotoren für die Werk­ zeuge 12, 12′ und das Werkstück 8 beschrieben. Analog erfolgt die Steuerung für den Antriebsmotor 35 des Werkzeuges 11 sowie für den nicht näher bezeichneten Verstellmotor der Vorschub­ einrichtung für die Werkzeuge 11, 11′.

Eine mit 60 bezeichnete Recheneinheit enthält ein Drehzahlvor­ gabestellglied 61, mit dem der Antriebsmotor 40 auf die vorge­ nannte Anfahrdrehzahl eingestellt werden kann. Die Rechenein­ heit 60 enthält weiterhin zwei Impulsgeneratoren 62, 63, mit denen einerseits der Schrittmotor 49 für den Vorschub der Werk­ zeuge 12, 12′ und andererseits der Schrittmotor 27 für den Vorschub des Werkstückes 8 angesteuert werden. Ein Speicher in Form eines Zählers 64 dient dazu, um die aus der Gabellicht­ schranke 54, 55 mit Beginn der Vorschubbewegung bis zur Be­ rührung des Werkstückes 8 durch die Schleifscheibe 12 erhal­ tenen Signale abspeichern zu können. In einem Komparator 65 wird der Istwert (-Eingang) der Drehzahl des Antriebsmotors 40 mit einem Sollwert (+Eingang) einer Referenzdrehzahl vergli­ chen. Diese Sollwert-Referenzdrehzahl entspricht im vorliegen­ den Anwendungsfall der Drehzahl Null, d. h. der Schrittmotor 49 erhält so lange Steuersignale, bis die Schleifscheibe 12 das Werkstück 8 berührt und damit die Ist-Drehzahl zu Null wird. Ist die Ist-Drehzahl ungleich Null, liefert der nachgeschaltete Impulsgenerator 62 einen Impuls an den Zähler 64 und an den Schrittmotor 49. Damit wird zum einen das Werkzeug um einen definierten Weg in Richtung auf das Werkstück 8 zubewegt, zum anderen wird der zurückgelegte Weg im Zähler 64 zwischenge­ speichert. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis Istwert und Sollwert übereinstimmen, d. h. bis im Berührungspunkt die Anfahrdrehzahl zu Null geworden ist. Der Komparator 65 schaltet dann den Impulsgenerator 62 ab. Der Zähler 64 übergibt den aktuellen Zählerstand einem Rechenwerk 66, wo er abgespeichert wird. Der abgespeicherte Wert ist ein Maß für den tatsächlich zurückgelegten Weg der Werkzeugspitze bzw. Arbeitsfläche (in Fig. 2 mit P bezeichnet), von der Ausgangsposition bis zur Referenzfläche (in Fig. 2 mit R bezeichnet). An einem Vergleich mit den bereits genannten festen Größen, die im Rechenwerk 66 abgespeichert sind, kann eine Korrekturgröße ermittelt und hieraus die Startposition für eine Bearbeitung entsprechend vorgegebener, in einem Speicher 68 einer Steuereinheit 67 abgelegter Konstruktionsdaten errechnet werden, wobei bei Abweichungen anschließend entweder die Vorgabedaten für die Vorschubeinrichtung oder die Ausgangsposition der Vorschub­ einrichtung entsprechend geändert werden. Mit diesen Steuer­ daten werden sodann die Stellmotoren 49, 27 und 30 sowie die Antriebsmotoren 40 und 35 aus der Steuereinheit 67 angesteuert, wobei die Steuereinheit 67 auch integraler Bestandteil der Recheneinheit 60 sein kann.

Vorteilhaft kann es sein, wenn der Schrittmotor 30 aus dem Impulsgenerator 63 eine Impulsfolge erhält, die bewirkt, daß das Werkstück nach dem ersten Touch um 180° gedreht wird und nach der Drehung derselbe Vorgang erneut durchgeführt wird. Dem Rechenwerk 66 liegen danach zwei Werte über zurückgelegte Wege vor, aus denen die Dicke (Durchmesser) des Werkstückes (2 × d) in Bearbeitungsebene bzw. der Durchmesser der Schleif­ scheibe 12 errechnet werden kann.

Zur Erzielung einer höheren Genauigkeit wird vorgeschlagen, das Werkzeug nach Berührung mit dem Werkstück zunächst so weit vom Werkstück wieder zurückzufahren, bis die Anfahrdrehzahl wieder erreicht wird. In der Recheneinheit werden die beiden Signale entsprechend "Drehzahl Null" bei Berührung und "Anfahr­ drehzahl" bei Ablösen von der Berührung verarbeitet. Bei mehr­ fachem Antasten und wieder wegfahren nach dieser Methode läßt sich sowohl der Berührungspunkt als auch Exzentrizitäten von runden Touchierflächen wesentlich genauer ermitteln.

Nach dem gleichen Prinzip kann auch der Durchmesser bzw. die Ausgangsposition des Fingerfräsers 11 in der gegenüber­ liegenden Schleifeinheit ermittelt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Kalibrieren eines motorisch angetriebenen und mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung auf ein zu bearbei­ tendes Werkstück zu und von diesem weg bewegbaren Werkzeuges in bezug auf das Werkstück bzw. einen das Werkstück aufneh­ menden Halter, dadurch gekennzeich­ net, daß zunächst die Drehzahl des Antriebsmotors (35, 40) für das Werkzeug (11, 12) auf eine Anfahrdrehzahl eingestellt wird, die so niedrig ist, daß bei einer Berührung des Werkstückes (Ba) bzw. des Werkstückhalters (8b) durch das Werkzeug, dessen Drehzahl zu Null wird, daß das Werkzeug mit dieser Anfahrdrehzahl aus einer Ausgangsposition auf das Werkstück bzw. den Werkstückhalter bis zu dessen Berührung zubewegt und anschließend in eine Startposition gebracht wird, wobei die Wegstrecke des Werkzeugvorschubes von der Ausgangsposition bis zur Berührung von einer Wegemeßein­ richtung (54, 55) erfaßt wird, indem beginnend mit der Vor­ schubbewegung bis zur Berührung durch den Drehzahlabfall auf Null Signale erzeugt werden, die zur Ermittlung der genauen Startposition des Werkzeuges in bezug auf das Werkstück bzw. den Werkstückhalter oder zur Ermittlung einer Korrekturgröße für den Werkzeugvorschub unter Berücksichtigung der erfaßten Ausgangsposition als Istwerte in eine Recheneinheit (60) ein­ gegeben werden, in der konstruktionsbedingte feste Größen und die Ausgangsgrößen gespeichert sind, wobei in der Rechenein­ heit durch Vergleich mit den Ist-Signalen und den gespeicher­ ten Werten Abweichungen ermittelt und als Korrekturgröße in das Steuerprogramm für den Werkzeugvorschub eingegeben wer­ den, wobei entweder die Ausgangsposition als neue Startposi­ tion definiert und die im Rechner vorgegebenen Konstruktions­ daten zur Bearbeitung des Werkstücks verändert werden oder die Ausgangsposition um die Korrekturgröße verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Werkstück (8a) bzw. der Werkstückhalter (8b) in einer Spannvorrichtung (17) gehaltert ist, welche zumindest eine Drehung des Werk­ stückes um die Achse (47) der Spannvorrichtung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Be­ stimmung der Dicke des Werkstückes in Vorschubebene der Ver­ fahrensablauf mehrmals bei geänderter Drehlage des Werk­ stückes (8a) bzw. des Werkstückhalters (8b) durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verfahrensablauf bei jeweils um 180° gedrehtem Werkstück (8a) bzw. Werkstückhalter (8b) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer höheren Meßgenauigkeit das Werkzeug (11, 12) nach Berührung mit dem Werkstück (8a) bzw. dem Werkstückhalter (8b) zunächst wieder so weit vom Werkstück bzw. Werkstückhalter weggefahren wird, bis die Anfahrdrehzahl wieder erreicht wird, wobei in der Rechen­ einheit (60) die beiden Signale entsprechend "Drehzahl Null" bei Berührung und "Anfahrdrehzahl" beim Ablösen von der Berüh­ rung verarbeitet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Recheneinheit (60) ermittelten Werte über die Position des Werkzeuges (11, 12) und/oder der Dicke des Werkstückes (8a) einer in der Rechen­ einheit integrierten oder separaten Steuereinheit (67) zuge­ führt werden, welche anhand vorgegebener Bearbeitungskon­ struktionsdaten unter Berücksichtigung der Startposition des Werkzeuges und der Dicke des Werkstückes den Antriebsmotor (35, 40) und die Vorschubeinrichtung (32, 33; 43, 46, 49) für das Werkzeug (11, 12) sowie einen Stellmotor (27, 30) für das Werkstück (8a) im Sinne einer Bearbeitung des Werkstückes nach den vorgegebenen Konstruktionsdaten steuern.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Erstellung eines medizinischen, insbesondere zahnmedizinischen Zahnprothetik-Paßkörpers, eingesetzt ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß eine von einem Schrittmotor (49) in kleinen Schritten steuerbare Vorschubeinrichtung (43, 46, 49) vorhanden ist, mit der das Werkzeug (12) in mindestens einer Ebene und in dieser Ebene in mindestens einer Richtung auf das Werkstück (8a) zu und von diesem weg bewegt werden kann, daß als Antriebs­ motor (40) für das Werkzeug ein in seiner Drehzahl bis auf Null regelbarer Gleichstrommotor vorgesehen ist, der über integrierte Sensoren drehzahlproportianale Signale liefert, daß weiterhin die Recheneinheit (60) einen Speicher (64), in welchem den Vorschubbewegungen des Werkzeuges (12) entsprechende Größen abgespeichert werden, sowie ein Stell­ glied (61) enthält, welches die Drehzahl des Antriebs­ motors (40) für das Werkzeug (12) auf die kleinstmögliche (Anfahr-)Drehzahl einstellt, und daß die Recheneinheit ferner einen Komparator (65) enthält, in welchem der Ist­ wert der Drehzahl des Antriebsmotors mit einem vorgegebenen Drehzahl-Sollwert verglichen wird, wobei bei Übereinstimmung von Soll- und Istwert von der Recheneinheit (60) ein elektrisches Signal zum Abschalten des Vorschubstellmotors (49) gegeben wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Recheneinheit (60) einen Impulsgenerator (62, 63) zur Steuerung einerseits des Stell­ motors (49) für den Vorschub des Werkzeuges (12) und anderer­ seits des Stellmotors (27, 30) für das Werkstück (8a) umfaßt, daß als Speicher ein Zähler (64) vorhanden ist, der die Weg­ strecke des Werkzeuges, ausgehend von der Ausgangsposition, erfaßt und daß die Recheneinheit ein Rechenwerk (66) bein­ haltet, welches aus den Zählergrößen die zurückgelegte Weg­ strecke des Werkzeuges und hieraus die Startposition sowie gegebenenfalls eine der Dicke des Werkstückes entsprechende Größe ermittelt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 zur Bearbeitung eines Werk­ stückes (8) zum Zwecke der Herstellung eines Zahnrestaurations-Paßkörpers, enthaltend eine erste Spindel (16) zur Aufnahme des in einer Spannvorrichtung (17) zu halternden Werkstückes (8), mindestens eine weitere Spindel (32, 46) zur Aufnahme jeweils mindestens eines in Rotation versetzbaren Bearbei­ tungswerkzeuges (11, 12), wobei die Spindeln (16, 32, 46) so angeordnet und gelagert sind, daß Bearbeitungswerkzeug und Werkstück im Sinne einer Materialabtragung am Werkstück auf­ einander zu und voneinander weg bewegt werden können, enthal­ tend ferner Antriebsmotoren (27, 30, 49, 52, 35, 40) zur Ver­ stellung der Spindeln (16, 32, 46) und für den Antrieb der Be­ arbeitungswerkzeuge (11, 12), enthaltend ferner mindestens eine am Werkzeugstück (8a) an der Werkstückhalterung (8b) oder an der Spannvorrichtung (17) angeordnete Referenzfläche (R), gegen die das Bearbeitungswerkzeug (11, 12) fährt, wobei bei Berührung der Referenzfläche ein den Vorschubweg des Werk­ zeuges festlegendes Signal erzeugt wird, welches in der Re­ cheneinheit zur Ermittlung der exakten Startposition des Be­ arbeitungswerkzeuges (11, 12) verarbeitet wird.