DE4030185A1 - Verfahren zum kalibrieren eines motorisch angetriebenen werkzeuges in bezug auf ein mit diesem zu bearbeitendes werkstueck sowie vorrichtung zur durchfuehrung 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-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 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 von vorne gesehen,

Fig. 4 das Werkstück mit Halter in schaubildlicher Dar­ stellung,

Fig. 5 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.

Die Istwerte können gemäß der Erfindung auf zwei Wegen optisch bzw. optoelektronisch ermittelt werden. Bei der einen Variante ist in der Bearbeitungskammer 7 an geeigneter Stelle ein opti­ scher Sensor 70 in Form von z. B. einer Reflex-Lichtschranke oder eines Lasertasters vorgesehen, welcher in einem definier­ ten Punkt (M) einen Meßpunkt darstellt. Bei Verwendung eines Lasertasters ist dies der Brennpunkt, an dem die Laserstrahlen reflektiert werden. Dieser Meßpunkt M liegt im Schnittpunkt der Ebene der beiden Werkzeuge mit der Mittellinie 47 des Werk­ stückes 8 bzw. der Werkstückhalterung 16, 17.

Zur Bestimmung des Istwertes fährt man mit der Vorschub­ einrichtung des betreffenden Werkzeuges so weit auf das Werk­ stück zu, bis die Bearbeitungsfläche des Werkzeuges (in Fig. 2 für das Werkzeug 12 mit P bezeichnet) in den Brennpunkt bzw. Meßpunkt kommt. Der Lasertaster gibt sodann ein Signal ab, welches entsprechend dem Blockschaltbild nach Fig. 5 ver­ arbeitet wird.

Die andere, gemäß der Erfindung vorgeschlagene Version wird anhand der Fig. 3 und 4 näher erläutert, wobei Fig. 3 die Bearbeitungskammer nicht in der Draufsicht, wie in Fig. 2, sondern von vorne, und Fig. 4 das Werkstück in perspektivi­ scher Darstellung zeigen. Nach dieser Anordnung wird von ei­ ner Infrarot-Leuchtdiode 71 Licht auf eine genau definierte Stelle des Werkstückes 8a gerichtet. Der hierzu vorgesehene Absatz 8c wird zuvor mit Hilfe des Werkzeuges 12 erstellt. Der Schattenwurf dieses beleuchteten Absatzes 8c wird mittels eines Sensorelements 72, vorzugsweise einer CCD-Zeile, ver­ messen. Der hieraus ermittelte Durchmesser und die Differenz zum Solldurchmesser ergibt einen Korrekturfaktor für die Maschinensteuerung.

Mit dem gleichen Vermessungssystem kann der entstehende Form­ körper während der Bearbeitung bei Bedarf auf Maßgenauigkeit hin untersucht und, sofern erforderlich, damit die Maschinen­ steuerung korrigiert werden.

Ein wesentlicher Vorteil der beiden vorgeschlagenen Versionen ist, daß an sich keine besonderen Referenzflächen am Werk­ zeughalter vorgesehen zu werden brauchen.

Bevor das Kalibrieren bzw. das Festlegen der genauen Start­ position weiter erläutert wird, werden anhand der die Prin­ zipschaltung in Fig. 5 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 auf 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, 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. Einem Komparator 65 wird einerseits ein Sollwert (+Eingang) und andererseits ein Istwert (-Eingang) zugeführt. Der Istwert wird repräsentiert durch Signale entweder aus dem vorgesehenen Sensor, der der in Fig. 2 angedeutete Lasertaster 70 sein kann, oder durch Signale aus dem CCD-Element 72, die in einem Baustein 73 entsprechend auf­ bereitet werden. Zweckmäßigerweise ist einer digitalen Signal­ auswertung der Vorzug zu geben. Sind die beiden eingehenden Signale am Komparator verschieden, 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 die Signale am Komparator übereinstimmen.

Im Falle der Verwendung eines Lasertasters 70 ist dies dann der Fall, wenn der Brenn- oder Meßpunkt M erreicht wird. Der Kompa­ rator 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. Arbeits­ fläche (in Fig. 2 mit P bezeichnet), von der Ausgangsposition bis zur Mittellinie (in Fig. 2 mit 47 bezeichnet). An einem Vergleich mit den bereits genannten festen Größen, die im Rechgenwerk 66 abgespeichert sind, kann eine Korrekturgröße ermittelt und hieraus die Startposition für eine Bearbeitung entsprechend vorgegebener, in einem Speicher 68 einer Steuer­ einheit 67 abgelegter Konstruktionsdaten errechnet werden, wobei bei Abweichungen anschließend entweder die Vorgabedaten für die Vorschubeinrichtung oder die Ausgangsposition der Vor­ schubeinrichtung entsprechend geändert werden. Mit diesen Steuerdaten werden sodann die Stellmotoren 49, 27 und 30 sowie die Antriebsmotoren 40 und 35 aus der Steuereinheit 67 ange­ steuert, wobei die Steuereinheit 67 auch integraler Bestandteil der Recheneinheit 60 sein kann.

Für die zweite aufgezeigte Version gilt, daß zunächst mit Hilfe des Werkzeuges 12 am Werkstück 8a ein an sich im Durchmesser beliebig wählbarer zylindrischer Absatz 8c angeschliffen wird. Nach Zurückfahren des Werkzeuges in seine Ausgangsposition wird dieser Absatz 8c optisch ausgemessen, indem sein Schattenwurf an der CCD-Zeile 72 erfaßt und hieraus sein Durchmesser errech­ net wird. Aus dem Durchmesser und dem Schleifscheibendurch­ messer kann der Istwert, also der tatsächliche Abstand der Werkzeugspitze (P) von der Mittellinie 47 ermittelt und, bei Abweichung von dem vorgegebenen Sollwert, als Korrekturgröße in die Maschinensteuerung eingegeben werden.

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 bearbeitendes Werkzeug zu und von diesem weg bewegbaren Werkzeuges in bezug auf das Werkstück bzw. einen das Werkstück aufnehmenden Halter, bei dem zunächst das Werkzeug (11, 12) von einer Ausgangs­ position so weit in Richtung Werkstück (8a) bzw. Werkstück­ halter (8b) bewegt wird, bis die Bearbeitungsfläche (P) des Werkzeuges (11, 12) einen in Verlängerung der Werkstückachse (47) liegenden oder parallel dazu verlaufenden Schaltpunkt (M) einer Lichtschrankenanordnung (70) erreicht, wobei dabei die Wegstrecke des Werkzeugvorschubes von der Ausgangsposition bis zum Schaltpunkt erfaßt wird, indem, beginnend mit der Vor­ schubbewegung bis Erreichen des Schaltpunktes die Signale er­ zeugt werden, die zur Ermittlung der genauen Startposition des Werkzeuges in bezug auf das Werkstück bzw. den Werkstück­ halter oder zur Ermittlung einer Korrekturgröße für den Werk­ zeugvorschub unter Berücksichtigung der erfaßten Ausgangs­ position in eine Recheneinheit (60) eingegeben werden.

2. Verfahren zum Kalibrieren eines motorisch angetriebenen und mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung aus einer Ausgangs­ position auf ein zu bearbeitendes Werkstück zu und von diesem weg bewegbaren Werkzeuges in bezug auf das Werkstück bzw. einen das Werkstück aufnehmenden Halter, bei dem zunächst am Werk­ stück (8a) durch Bearbeitung durch das Werkzeug (11, 12) eine Referenzfläche (8c) erzeugt wird, bei dem weiterhin die Referenzfläche optisch vermessen wird und die hieraus ermittel­ ten Meßgrößen zusammen mit einer der Wegstrecke des Werkzeug­ vorschubes von der Ausgangsposition bis Erreichen der Referenz­ fläche entsprechenden Meßgröße zur Ermittlung der genauen Startposition des Werkzeuges in bezug auf das Werkstück bzw. den Werkstückhalter oder zur Ermittlung einer Korrekturgröße für den Werkzeugvorschub in eine Recheneinheit (60) eingegeben und dort weiterverarbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, welches zur Erstellung eines medizinischen, insbesondere zahnmedizinischen, Zahn­ prothetik-Paßkörpers angewendet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die von der Recheneinheit (60) ermittelten Werte über die Position des Werkzeuges (11, 12) bzw. des Korrekturfaktors einer in der Recheneinheit (60) integrierten oder separaten Steuereinheit (67) zugeführt werden, welche anhand vorgegebener Bearbeitungs­ konstruktionsdaten 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.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der eine Spannvorrichtung (17) zur Aufnahme des Werk­ stückes (8a) sowie mindestens eine Vorschubeinrichtung (32, 46) für mindestens ein in Rotation versetzbares Bearbeitungswerk­ zeug (11, 12) vorhanden ist, wobei die Vorschubeinrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß das Werkzeug im Sinne einer Materialabtragung am Werkstück auf dieses zu und von diesem weg bewegbar ist, bei der eine Lichtschrankenanordnung in Form z. B. eines Lasertasters (70) vorhanden ist, dessen Brennpunkt (M) im Schnittpunkt der Werkstückachse (47) mit der Werkzeug­ achse liegt, bei der ferner Mittel (54, 55) zur Erfassung ei­ ner Ausgangsposition des Werkzeuges und der Wegstrecke, die das Werkzeug von der Ausgangsposition bis Erreichen des Brenn­ punktes (M) zurücklegt, vorhanden sind, wobei im Brennpunkt des Lasertasters (70) ein Schaltsignal erzeugt wird, welches der Recheneinheit (60) zur Festlegung der genauen Startposition des Werkzeuges in bezug auf das Werkstück oder zur Ermittlung der Korrekturgröße für den Werkzeugvorschub zugeführt und weiterverarbeitet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, bei der eine Spannvorrichtung (17) zur Aufnahme des Werk­ stückes (8a) sowie mindestens eine Vorschubeinrichtung (32, 46) für mindestens ein in Rotation versetzbares Werkzeug (11, 12) vorhanden ist, wobei die Vorschubeinrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß das Werkzeug im Sinne einer Materialab­ tragung am Werkstück auf dieses zu und von diesem weg bewegbar ist, bei der zur Vermessung der Referenzfläche (8c) ein licht­ emittierender Strahler, vorzugsweise eine Leuchtdiode (71), vor­ gesehen ist, welche die Referenzfläche (8c) beleuchtet und bei der weiterhin ein den Schattenwurf der Referenzfläche erfassen­ der lichtempfindlicher Sensor, vorzugsweise eine CCD-Zeile (72), vorhanden ist, deren dem Schattenwurf der Referenzfläche entsprechende Signale einer Auswerteelektronik der Rechenein­ heit (60) zugeführt werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der 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, bei der Antriebsmotor (40) für das Werkzeug ein in seiner Drehzahl regelbarer Gleichstrommotor vorgesehen ist, der über integrierte Sensoren drehzahlpropor­ tionale Signale liefert, bei der weiterhin die Recheneinheit (60) einen Speicher (64), in welchem den Vorschubbewegungen des Werkzeuges (12) entsprechende Größen abgespeichert werden, so­ wie ein Stellglied (61) enthält, welches die Dehzahl des An­ triebsmotors (40) für das Werkzeug (12) auf eine Anfahrdreh­ drehzahl einstellt, und bei der die Recheneinheit einen Kom­ parator (65) enthält, in welchem entsprechend aufbereitete, einer Istgröße entsprechende Signale aus der Lichtschranke (70) oder dem Sensor (72) mit einer vorgegebenen Sollgröße vergli­ chen werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Recheneinheit (60) einen Impulsgenerator (62, 63) zur Steuerung einerseits des Stellmotors (49) für den Vorschub des Werkzeuges (12) und andererseits des Stellmotors (27, 30) für das Werkstück (8a) umfaßt, bei der als Speicher ein Zähler (64) vorhanden ist, der die Wegstrecke des Werkzeuges, ausgehend von der Ausgangspo­ sition, erfaßt und bei der die Recheneinheit ein Rechenwerk (66) beinhaltet, welches aus den Zählergrößen die zurückgelegte Wegstrecke des Werkzeuges und hieraus die Startposition oder die Korrekturgröße ermittelt.