DE4030176A1 - Verfahren zum kalibrieren eines motorisch angetriebenen werkzeuges in bezug auf ein mit diesem zu bearbeitendes werkstueck sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahren - Google Patents
Verfahren zum kalibrieren eines motorisch angetriebenen werkzeuges in bezug auf ein mit diesem zu bearbeitendes werkstueck sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrenInfo
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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-01 82 098
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 Vermessungs-
Kamera 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 Gabellichtschranke, 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 berühungslos 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 im Anspruch 1 angegebenen 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
einerseits 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 spielfreier 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 Sofware, 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 Gabellicht
schranke 54/55 erfaßten Ausgangsposition, der Abstand (b)
zwischen der Achse 47 des Werkstückes bzw. des Halters und der
Touchierfläche (Referenzfläche R), und der Schleifscheibendurch
messer als vorgegebene Sollgröße. Diese bekannten festen Größen
werden in einem Speicher eines nachfolgend noch näher erläuter
ten 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 deren
Halterung gefahren wird und die diesem Istwert entsprechende
Größe in den Rechner eingebracht und mit den vorgegebenen Soll
größen verarbeitet wird. Die hieraus ermittelten Abweichungen
können als Korrekturgröße in die Maschinensteuerung, also in
das Steuerprogramm für den Werkzeugvorschub, eingebracht wer
den, wobei es möglich ist, entweder die Ausgangsposition 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 festgestellt, indem die
Bearbeitungswerkzeuge 11 oder 12 mit Hilfe der Vorschubeinrich
tungen auf die in Fig. 2 mit R bezeichnete Referenzfläche des
Werkstückes 8a oder des Werkstückhalters 8b so lange zu bewegt
werden, bis eine Berührung (touch) erfolgt. Beim Berühren werden
die sprunghaft auftretenden Körperschallimpulse, die deutlich
über dem normalen Maschinenlaufgeräusch liegen, von einem in
unmittelbarer Nähe angeordneten Sensor (S1 bis S4) erfaßt und
als Spannungsimpulse an die Maschinensteuerrung weitergemeldet.
Nachdem der Körperschallsensor möglichst nahe der Berührungs
stelle angeordnet sein soll, kann er mit Vorteil auf der Vorder
oder Rückseite des die Bearbeitungskammer 7 bildenden Gehäuses 6c
befestigt (S1, S2) oder in der Spannvorrichtung 17 oder in der
Hohlwelle 16 integriert angeordnet sein (S3, S4). Als Sensor
kann im einfachsten Fall ein Piezoaufnehmer verwendet werden.
Dieser kann mit Vorteil bereits mit integriertem Verstärker und
Impulsformer versehen sein. Denkbar und im Rahmen der Erfindung
liegt es auch, auf magnetischer oder kapazitiver Basis arbei
tende Sensoren zu verwenden. Wegen des relativ kleinen zur Ver
fügung stehenden Einbauvolumens eignen sich Elektret-Mikrofone
mit integrierten Vorverstärkern besonders gut.
Das Touchieren kann entweder wie bisher üblich auf einer
Referenzfläche eines eng tolerierten Werkstück-Halters erfolgen
oder auch auf einer auf der Hohlwelle oder der Spannvorrichtung
angebrachten Referenzfläche, z. B. in Form eines Referenz
zylinders. Besonders vorteilhaft ist es, am Werkstück selbst
eine Referenzfläche vorzusehen, an der touchiert werden kann,
z. B. in Form eines maßgenau geschliffenen Rundkörpers (8c) am
freien Ende des Werkstückes 8.
Bevor das Kalibrieren bzw. das Festlegen der genauen Start
position weiter erläutert wird, werden anhand der die Prin
zipschaltung in Fig. 3 Antrieb und Steuerung der Antriebs
und Verstellmotoren für die Werkzeuge 12, 12′ und das Werkstück
8 beschrieben. Analog erfolgt die Steuerung für den Antriebs
motor 35 des Werkzeuges 11 sowie für den nicht näher bezeich
neten Verstellmotor der Vorschubeinrichtung für die Werk
zeuge 11, 11′.
Eine mit 60 bezeichnete Recheneinheit enthält ein Drehzahlvor
gabestellglied 61, mit dem der Antriebsmotor 40 eine an sich
frei wählbare Anfahrdrehzahl eingestellt werden kann. Die
Recheneinheit 60 enthält weiterhin zwei Impulsgeneratoren 62,
63, mit denen einerseits der Schrittmotor 49 für den Vorschub
der Werkzeuge 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 Berüh
rung des Werkstückes 8 durch die Schleifscheibe 12 erhaltenen
Signale abspeichern zu können. Ein Komparator 65 enthält aus
dem vorgesehenen Körperschall-Sensor (S1 bis S4) ein entspre
chend aufbereitetes, einem Istwert entsprechendes Signal, wel
ches mit einem Vergleichssignal als Sollwert zur Ansteuerung
des Impulsgenerators 62 herangezogen wird. Zweckmäßigerweise
ist einer digitalen Signalauswertung der Vorzug zu geben. Sind
die beiden eingehenden Signale am Komparator verschieden, lie
fert 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 Werk
stück 8 zubewegt, zum anderen wird der zurückgelegte Weg im
Zähler 64 zwischengespeichert. Dieser Vorgang wird so lange
wiederholt, bis der Berührungspunkt erreicht ist und sodann die
Signale am Komparator übereinstimmen. Der Komparator 65 schal
tet 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 Re
ferenzfläche (in Fig. 2 mit R bezeichnet). An einem Vergleich
mit den bereits genannten festen Größen, die im Rechgenwerk 66
abgespeichert sind, kann eine Korrekturgröße ermittelt und hier
aus die Startposition für eine Bearbeitung entsprechend vorge
gebener, in einem Speicher 68 einer Steuereinheit 67 abgelegter
Konstruktionsdaten errechnet werden, wobei bei Abweichungen an
schließend entweder die Vorgabedaten für die Vorschubeinrich
tung oder die Ausgangsposition der Vorschubeinrichtung ent
sprechend geändert werden. Mit diesen Steuerdaten werden sodann
die Stellmotoren 49, 27 und 30 sowie die Antriebsmotoren 40 und
35 aus der Steuereinheit 67 angesteuert, wobei die Steuerein
heit 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
(2d) in Bearbeitungsebene bzw. der Durchmesser der Schleif
scheibe 12 errechnet werden kann.
Nach dem gleichen Prinzip kann auch der Durchmesser bzw.
die Ausgangsposition des Fingerfräsers 11 in der gegenüber
liegenden Schleifeinheit ermittelt werden.
Claims (8)
1. Verfahren zum Kalibrieren eines motorisch angetriebenen
und mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung auf ein zu bearbei
tendes Werkzeug zu und von diesem weg bewegbaren Werkzeuges
in bezug auf das Werkstück bzw. ein das Werkstück aufnehmen
den Halter, dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkzeug (11, 12) aus einer Ausgangsposition auf
eine Referenzfläche (R) des Werkstückes (8a) bzw. Werkstück
halters (8b) bis zu deren Berührung zubewegt wird, wobei die
bei Berührung entstehenden und sich vom normalen Geräusch
pegel abhebenden Schallsignale erfaßt und anschließend in
elektrische Signale umgewandelt werden, die dann einer
Recheneinheit (60) zur Ermittlung einer genauen Startposition
des Bearbeitungswerkzeuges in bezug auf das Werkstück oder
einer Korrekturgröße für den Werkzeugvorschub unter Berück
sichtigung der erfaßten Ausgangsposition zugeführt werden.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
enthaltend eine Spannvorrichtung (17) zur Aufnahme des Werk
stückes (8a), mindestens eine Vorschubeinrichtung (32, 46) für
mindestens ein in Rotation versetzbares Bearbeitungswerkzeug
(11, 12), wobei die Vorschubeinrichtung so ausgebildet und
angeordnet ist, daß das Werkzeug (11, 12) im Sinne einer Ma
terialabtragung am Werkstück (8a) auf dieses zu und von diesem
weg bewegbar ist, enthaltend mindestens eine, am Werkstück (8a)
oder an deren Halterung (8b) angeordnete Referenzfläche (R),
gegen die das Bearbeitungswerkzeug (11, 12) fahrbar ist, ent
haltend ferner Mittel (54, 55) zur Erfassung einer Ausgangs
position des Bearbeitungswerkzeuges und der Wegstrecke,
die das Bearbeitungswerkzeug von der Ausgangsposition bis
zumindest zur Berührung der Referenzfläche (R) zurücklegt,
sowie wenigstens einem in Nähe der Referenzfläche (R) ange
ordneten Körperschall-Sensor (S1 bis S4), der die bei einer
Berührung der Referenzfläche durch das Bearbeitungswerkzeug
(11, 12) entstehenden, sich vom normalen Geräuschpegel ab
hebenden Schallsignale erfaßt, weiterverarbeitet und als
elektrische Signale einer Recheneinheit (60) zuführt, in der
die Signale zur Festlegung der genauen Startposition des
Bearbeitungswerkzeuges (11, 12) in bezug auf das Werkstück
(8a) oder der Korrekturgröße für den Werkzeugvorschub weiter
verarbeitet werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie zur Bearbeitung eines Werkstückes (8a)
zum Zwecke der Herstellung eines Zahnrestaurations-Paßkörpers
vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Körperschall-Sensor (S3) in oder
an der Spannvorrichtung (17) für das Werkstück (8a) angeordnet
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Körperschall-Sensor (S1, S2) am
Gehäuse (6c) in unmittelbarer Nähe der Spannvorrichtung (17)
befestigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Körperschall-Sensor (S4) in der
Hohlwelle (16) der Vorschubeinrichtung für das Werkstück (8a)
angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß als
Körperschall-Sensor (S1 bis S4) ein Piezo-Aufnehmer vorgesehen
ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Körperschall-Impuls-Sensor (S1 bis S4) mit integrierter Aus
werteelektronik vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
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DE19904030176 DE4030176A1 (de) | 1990-09-24 | 1990-09-24 | Verfahren zum kalibrieren eines motorisch angetriebenen werkzeuges in bezug auf ein mit diesem zu bearbeitendes werkstueck sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahren |
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DE19904030176 DE4030176A1 (de) | 1990-09-24 | 1990-09-24 | Verfahren zum kalibrieren eines motorisch angetriebenen werkzeuges in bezug auf ein mit diesem zu bearbeitendes werkstueck sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahren |
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ID=6414860
Family Applications (1)
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DE19904030176 Withdrawn DE4030176A1 (de) | 1990-09-24 | 1990-09-24 | Verfahren zum kalibrieren eines motorisch angetriebenen werkzeuges in bezug auf ein mit diesem zu bearbeitendes werkstueck sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahren |
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