DE4244869C2 - Tool measuring method for machine spindle - Google Patents

Tool measuring method for machine spindle

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DE4244869C2 DE4244869A DE4244869A DE4244869C2 DE 4244869 C2 DE4244869 C2 DE 4244869C2 DE 4244869 A DE4244869 A DE 4244869A DE 4244869 A DE4244869 A DE 4244869A DE 4244869 C2 DE4244869 C2 DE 4244869C2
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measuring
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Eugen Dipl Ing Ruetschle
Hans-Henning Dr Ing Winkler
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Chiron Werke GmbH and Co KG
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Abstract

The tool (14) is moved between a spindle stock and a workpiece table. The relative position of the spindle stock to a reference point is measured by a displacement measurement system. The tool is moved in the direction of one of its coordinates to an optical measurement plane perpendicular to these coordinates. The measurement system produces a signal when the tool enters the plane, and the instantaneous spindle stock position is measured. The tool dimensions are then derived from the measured position and the relative position of the measurement plane to the reference point. The procedure is also conducted in a coordinate direction transverse to the longitudinal direction of the tool.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Werkzeuges in einer Spindel einer Werkzeugmaschine, bei der das Werkzeug durch relatives Verfahren zwischen einem die Spindel aufnehmenden Spindelstock und einem Werkstücktisch zugestellt wird, wobei The invention relates to a method for measuring a tool into a spindle of a machine tool in which the tool is fed by relative method between a spindle receiving headstock and a work table, wherein

  • - die relative Lage des Spindelstockes zu einem Referenzpunkt mittels eines Wegmeßsystems bestimmt wird, - the relative position of the headstock is determined to a reference point by means of a position measuring system,
  • - das Werkzeug in Richtung einer seiner Koordinaten einer im wesentlichen quer zu der Koordinate verlaufenden optischen Meßebene mit zugeordnetem optischen Meßsystem zugestellt wird, - the tool is fed in the direction of one of its coordinates of a substantially transverse to the optical coordinate measuring plane with an associated optical measurement system,
  • - das Meßsystem ein Meßsignal ausgibt, anhand dessen bestimmt wird, ob das Werkzeug in die Meßebene eintaucht, - the measurement system outputs a measuring signal is determined based on whether the tool is immersed into the measuring plane,
  • - bei Eintauchen des Werkzeuges in die Meßebene die momentane relative Lage des Spindelstockes als Lagemeßwert gemessen wird, und - upon immersion of the tool, the instantaneous relative position of the headstock is measured as Lagemeßwert in the measurement plane, and
  • - aus dem Lagemeßwert sowie aus der relativen Lage der Meßebene zu dem Referenzpunkt die Abmaße des Werkzeuges in der Koordinate berechnet werden, wobei - the dimensions of the tool are calculated in the coordinate from the Lagemeßwert as well as from the relative position of the measurement plane to the reference point, wherein
  • - das Meßsignal des Meßsystems mit einem von dem Meßsystem aufgenommenen Vergleichswert verglichen wird, um festzu stellen, ob das Werkzeug in die Meßebene eintaucht. - the measurement signal of the measurement system is compared with an image captured by the measuring system reference value, festzu filters to whether the tool is immersed in the measuring plane.

Ein derartiges Verfahren ist aus der Druckschrift EP-B-00 98 930 bekannt. Such a method is known from EP-B-00 98 930 AD.

Das bekannte Verfahren dient dazu, das Werkzeug einer NC- Werkzeugmaschine auf Bruch oder Verschleiß zu überwachen. The known method is used to monitor the tool of an NC machine tool breakage or wear. Dazu wird das Werkzeug bei der Zustellung oder beim Zurückziehen in Werkzeuglängsrichtung durch eine quer zur Vorschubrichtung des Werkzeuges stehende optische Meßebene gefahren. For this purpose, the tool for the delivery or during the retraction in the longitudinal direction of the tool is driven by a transversely to the feed direction of the tool optical measuring plane. Diese Meßebene wird durch eine Laserlichtschranke gebildet, wobei die Unterbrechung der Lichtschranke durch Vergleich ermittelt und als Signal ausgewertet und die aktuelle relative Position der das Werkzeug aufnehmenden Spindel gemessen wird. This measurement plane is formed by a laser light barrier, wherein the interruption of the light barrier determined by comparison and evaluated as a signal and the current relative position of the tool-accommodating spindle is measured.

Um die Länge des Werkzeuges bestimmen zu können, muß ferner die relative Lage der Lichtschranke zu dem Nullpunkt des Wegmeßsystemes bekannt sein, mittels dessen die Position der Spindel ermittelt wird. In order to determine the length of the tool, the relative position of the light barrier must also be known at the zero point of the Wegmeßsystemes means of which the position of the spindle is determined.

Durch eine einfache Differenzbildung zwischen der relativen Lage der Lichtschranke und der momentanen Lage der Spindel bzw. des Spindelstockes kann dann die Länge des Werkzeuges berechnet werden. the length of the tool can then be calculated by a simple difference between the relative position of the light barrier and the instantaneous position of the spindle and the headstock. Durch Vergleich der berechneten Länge mit einer Sollänge kann dann auf Verschleiß oder Bruch geschlossen werden. may then be closed to wear or breakage by comparing the calculated length with a desired length.

Um die aus einem Geber und einem Sensor bestehende Lichtschranke vor Verschmutzung durch Kühlwasser, Späne oder andere Verunrei nigungen zu schützen, sind Abdeckkappen vorgesehen. To consisting of a transmitter and a sensor light barrier against contamination by cooling water, chips or other contami fixing certificates to protect, cover caps are provided. Ferner sind Blasdüsen vorhanden, um den Geber und den Sensor zu reinigen. Further nozzles are provided in order to clean the transmitter and the sensor.

Bei dem bekannten Verfahren ist von Nachteil, daß die Genauigkeit der Längenbestimmung davon abhängt, wie genau die relative Lage der Lichtschranke bekannt ist. In the known method is disadvantageous in that the accuracy of the length measurement depends on the relative position of the light barrier as well known. Kommt es bspw. während der Arbeitsvorgänge der Werkzeugmaschine zu thermischen Deflektionen oder sonstigen Lageveränderungen zwischen der Lichtschranke und dem Referenzpunkt des Wegmeßsystemes, ist eine genaue Längenbestimmung des Werkzeuges nicht mehr möglich. If, for example, during the operations of the machine tool to thermal deflections or other changes in position between the photocell and the reference point of Wegmeßsystemes, an accurate length measurement of the tool is no longer possible.

Ferner wird die Längenbestimmung des Werkzeuges durch im Bearbeitungsraum befindliche Verunreinigungen der Luft beein trächtigt, denn diese Verunreinigungen führen zu einem Signal abfall in der Lichtschranke, welcher sich dem Signalabfall überlagert, der durch ein in den Strahl eintauchendes Werkzeug hervorgerufen wird. Further, the length determination of the tool is impressed adversely by located in the processing space impurities in the air, as these impurities lead to a drop in signal in the photocell, which is superimposed on the signal decay, which is caused by an immersing into the beam tool. Auf diese Weise ist die Messung der momen tanen relativen Lage des Spindelstockes mit einem großen Unsicherheitsfaktor versehen. In this way, the measurement of the momen tanen relative position of the spindle stock is provided with a large uncertainty. Dies führt zu einer großen Meßungenauigkeit bei der Bestimmung der Länge des Werkzeuges. This leads to a large measurement uncertainty in determining the length of the tool.

Je ungenauer jedoch die aktuelle Länge des Werkzeuges bestimmt werden kann, desto unsicherer sind auch Aussagen über Bruch oder Verschleiß, die mit dem bekannten Verfahren gewonnen werden sollen. However, the more accurate can be determined the actual length of the tool, the more uncertain are statements relating to breakage or wear, which are to be obtained with the known method.

Ferner ist aus der EP-A-0 346 288 ein Verfahren bekannt, bei dem ein Werkzeug teilweise in einen breiten Laserstrahl hinein gefahren wird, um den Durchmesser, die Exzentrizität und die Rundheit des Werkzeuges zu bestimmen. Further, a method is known from EP-A-0346288, in which a tool is partially driven in a wide laser beam in order to determine the diameter, the eccentricity and roundness of the tool. Eine Längenmessung ist aus dieser Druckschrift nicht bekannt. A length measurement is not known from this document.

Im übrigen weist dieses Verfahren dieselben Nachteile auf, wie sie oben bereits im Zusammenhang mit dem aus der EP-B-0 098 930 bekannten Verfahren beschrieben wurden, insbesondere ist es nicht für den Einsatz bei laufenden Werkzeugmaschinen gedacht. Incidentally, this method has the same drawbacks as already described in connection from EP-B-0098930 to known methods with the above in particular, it is not intended for current machine tools for use.

Ferner offenbart die WO 87/07550 ein Verfahren, bei dem Schneid kanten mit einem Laserstrahl und CCD-Kameras vollständig vermessen werden. Furthermore, WO 87/07550 discloses a method in which cutting edges are completely measured with a laser beam and CCD cameras.

Die DE-AS-22 31 776 offenbart eine Vorrichtung, bei der eine langgestreckte Lichtquelle teilweise von einem zu vermessenden Gegenstand abgeschattet wird, so daß je nach der Geometrie des Gegenstandes mehr oder weniger Licht auf einen Meßsensor fällt. The DE-AS-22 31 776 discloses a device in which an elongated light source is partially shaded by an object to be measured, so that more or less light is incident on a measuring sensor according to the geometry of the object. Licht der gleichen Lichtquelle wird außerdem unbehindert auf einen Referenzsensor abgebildet. Light of the same light source is also freely mapped to a reference sensor. Eine Quotientenbildung der Signale beider Sensoren ermöglicht es, daß Einflüsse des Umgebungslichtes oder im Betrieb auftretende Schwankungen der Helligkeit der Lichtquelle keine Wirkung auf das Meßsignal ausüben. A quotient of the signals of both sensors enables influences of the ambient light or the fluctuations occurring during operation of the light source brightness exert no effect on the measurement signal.

Schließlich ist es aus dem Buch von Hans Hart: "Einführung in die Meßtechnik", VEB-Verlag Technik, Berlin, 1977, Seiten 330-333, allgemein bekannt, daß Geräte vor Inbetriebnahme durch Normale abgeglichen werden können. Finally, it is from the book by Hans Hart: "Introduction to Measurement", VEB-Verlag Technik, Berlin, 1977, pages 330-333, generally known that devices can be matched by standards before commissioning.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Starting herefrom, it is an object improve the method mentioned in the introduction to the effect of the present invention, that the above-mentioned disadvantages are avoided. Insbesondere sollen die Meßgenauigkeit sowie die Reproduzierbar keit beim Vermessen des Werkzeuges erhöht werden. In particular, the measurement accuracy and the reproducibility will be increased when measuring ness of the tool. Außerdem soll das neue Verfahren dazu beitragen, daß die Werkzeugmaschine selbst mit größerer Genauigkeit betrieben werden kann. Moreover, the new method should help to ensure that the machine tool itself can be operated with greater accuracy.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß in dem Vergleichswert der aktuelle Verschmutzungs grad der Luft in dem Arbeitsraum berücksichtigt wird, indem nur ein drastischer Signalabfall des Meßsignales gegenüber dem Vergleichswert als Eintauchen des Werkzeuges in die Meßebene gewertet wird, und der vor einem solchen drastischen Signalabfall genommene Vergleichswert beibehalten wird. This object is achieved with the aforementioned process in that the degree of the air is taken into account in the working chamber in the comparison value of the current pollution by just a drastic reduction in signal of the measurement signal is evaluated compared to the same value as the immersion of the tool into the measuring plane, and the front taken such a drastic drop in signal comparison value is maintained.

Durch diese Maßnahme wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vollkommen gelöst. This measure underlying the invention is solved completely. Durch den Vergleich des Meßsignales mit einem Vergleichswert werden nämlich die in dem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine vorhandenen Verunreinigungen sozusagen "ausgeblendet", denn in dem Vergleichswert kann der aktuelle Verschmutzungsgrad der Luft in dem Arbeitsraum dadurch berück sichtigt werden, daß nur eine drastische Änderung als Eintauchen des Werkzeuges in die Meßebene genommen wird. By comparing the measurement signal with a reference value existing in the working space of the machine tool impurities are namely as it were "hidden" because in the comparative value of the current degree of contamination of the air can thus take into in the working space into account are that only a drastic change as immersion of the tool is put into the measuring plane. Hierbei wird nämlich davon ausgegangen, daß die Intensitätsänderung des Laserstrahles durch die im Arbeitsraum vorhandenen Verun reinigungen verglichen mit der Änderung der Intensität durch das Eintauchen eines Werkzeuges gering ist. Here, namely assumed that the change in intensity of the laser beam purifications by existing in the working space Verun compared with the change in intensity by the immersion of a tool is low.

Die Unsicherheit bei der Messung der momentanen relativen Lage des Spindelstockes wird dadurch drastisch reduziert, was wiederum zu einer genaueren Messung der Abmaße des Werkzeuges führt. The uncertainty in the measurement of the instantaneous relative position of the headstock is thus drastically reduced, which in turn leads to a more accurate measurement of the dimensions of the tool. Dies wiederum führt dazu, daß die Werkzeugmaschine mit höherer Genauigkeit betrieben werden kann. This in turn means that the tool can be operated with higher accuracy.

Dabei ist es bevorzugt, wenn vor dem Vermessen des Werkzeuges ein Meßwerkzeug mit definierten Abmaßen vermessen wird, und wenn aus dem Lagemeßwert für das Meßwerkzeug und den definierten Abmaßen die relative Lage der Meßebene bestimmt wird. It is preferred, when a measuring tool is measured with defined dimensions before the measurement of the tool, and when the relative position of the measurement plane is determined from the Lagemeßwert for the measuring tool and the defined dimensions.

Hier ist von Vorteil, daß jetzt die relative Lage der Meßebene im Betrieb der Werkzeugmaschine jederzeit neu vermessen werden kann, so daß Deflektionen der Maschine erkannt und berücksichtigt werden können. The advantage here is that now the relative position of the measuring plane can always be re-measured during operation of the machine tool, so that deflections of the machine can be recognized and taken into account. Thermische Ausdehnungen der Maschine oder sonstige Lageveränderungen der Meßebene werden somit erkannt und führen nicht mehr zu einer Fehlberechnung der Abmaße des zu vermessenden Werkzeuges. Thermal expansion of the machine or other changes in position of the measurement plane are thus detected and no longer lead to an incorrect calculation of the dimensions of the measuring tool. Damit wird sowohl die Meßgenauigkeit als auch die Reproduzierbarkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich erhöht. Thus both the accuracy and the reproducibility in the inventive process is significantly increased. Weil nun aber die aktuellen Abmaße des Werkzeuges genauer vermessen werden können, kann auch die Werkzeugmaschine mit höherer Betriebssicherheit und Genauigkeit arbeiten. But since the current dimensions of the tool can be measured more accurately, the power tool with higher reliability and accuracy can work.

Dabei ist es bevorzugt, wenn ein vor dem Eintauchen des Werkzeu ges in die Meßebene genommener Meßwert, vorzugsweise der zuletzt genommene Meßwert, als Vergleichswert verwendet wird. It is preferred if a saturated prior to immersion of the tool press Taken in the measuring plane measured value, preferably the last measurement taken is used as the comparison value.

Hier ist von Vorteil, daß der Vergleichswert sozusagen zeitgleich mit dem Meßsignal bestimmt werden kann, so daß auch eine sich schnell ändernde Verschmutzung im Arbeitsraum der Werkzeug maschine keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit ausüben kann. The advantage here is that the comparison value may be, so to speak at the same time determined with the measurement signal, so that a rapidly changing pollution in the working space of the machine tool can not exert any influence on the measurement accuracy.

Insbesondere ist es bevorzugt, wenn mehrere der vorstehend erwähnten Maßnahmen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch geführt werden. In particular, it is preferable if more of the aforementioned measures in the inventive process are passed through.

Dies ist deshalb von Vorteil, weil durch die Kombination der vorstehend erwähnten Maßnahmen die Meßgenauigkeit noch einmal gesteigert werden kann. This is advantageous because the measurement accuracy can be increased even further by the combination of the measures mentioned above. Zum Beispiel ist für die Bestimmung des Durchmessers oder der Rundheit eines Werkzeuges eine viel größere Meßgenauigkeit erforderlich als für die Bestimmung der Länge eines Werkzeuges. For example, for the determination of the diameter or roundness of a tool, a much greater accuracy than is required for determining the length of a tool. Wenn also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bspw. die Meßgenauigkeit durch Verwendung eines Vergleichswertes und/oder durch Verwendung eines Meßwerkzeuges zur Bestimmung der relativen Lage der Meßebene erhöht wird, lassen sich der Durchmesser und die Rundheit des Werkzeuges noch genauer bestimmen. If, therefore, in the inventive method, for example., The measuring accuracy is increased by using a comparison value and / or by using a logging tool for determining the relative position of the measurement plane, the diameter and the roundness of the tool can be determined even more accurately.

Aber auch bei der Längenbestimmung eines Werkzeuges hat die Kombination der Maßnahmen "Meßwerkzeug" und "Vergleichswert" den kumulativen Vorteil, daß die Meßgenauigkeit noch einmal deutlich gesteigert wird. But also in the length determination of a tool, the combination of measures "measurement tool" and "comparative value" cumulative advantage that the measurement accuracy is better than ever before.

All dies führt dazu, daß die Abmaße des Werkzeuges genauer bekannt sind und somit die Werkzeugmaschine mit höherer Auflösung und größerer Genauigkeit und Reproduzierbarkeit betrieben werden kann. All this results in that the dimensions of the tool are precisely known and thus the power tool with higher resolution and greater accuracy and repeatability can be operated.

Dabei ist es ferner bevorzugt, wenn der Vergleichswert periodisch wiederkehrend gemessen wird. It is further preferred if the comparison value is measured periodically recurring.

Diese Maßnahme ist insbesondere dann von Vorteil, wenn größere Verunreinigungen, wie Späne, durch den Arbeitsraum fliegen, während die Messung vorgenommen wird. This measure is of particular advantage if larger impurities, such as chips, fly through the working space, while the measurement is made. Diese Verunreinigungen können nämlich das Meßsystem zum Ansprechen bringen, obwohl das Werkzeug noch gar nicht in die Meßebene eingetaucht ist. These impurities can in fact bring the measurement system to respond, even though the tool is not yet immersed in the measuring plane. Da die Späne ihre Lage im Arbeitsraum jedoch relativ schnell verändern, ist ihr Einfluß bei der nächsten Messung schon nicht mehr vorhanden, so daß auch derartige Verschmutzungen ausge blendet werden können. However, since the chips change their position in the work space relatively quickly, their influence in the next measurement is no longer available already, so that such pollution can be hidden out.

In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, wenn das Eintauchen des Werkzeuges in die Meßebene durch eine Differenzmessung ermittelt wird. In a development, it is preferable that the immersion of the tool is determined in the measuring plane by a difference measurement.

In Fortbildung der Maßnahme, das Meßsignal mit einem Vergleichs wert zu vergleichen, ist hier von Vorteil, daß der Meßwert und der Vergleichswert zeitgleich bestimmt werden, so daß auch schnelle Veränderungen in der Verschmutzung des Arbeitsraumes ausgeblendet werden. In a further development of the measure for comparing the measurement signal with a comparison value, this has the advantage that the measured value and the comparison value are determined simultaneously, so that rapid changes in the pollution of the work space are hidden.

Hier ist es von Vorteil, wenn die optische Meßebene durch eine Lichtschranke, vorzugsweise eine Laserlichtschranke, gebildet wird. Here it is advantageous when the optical measurement plane by a light barrier, preferably a laser light barrier, is formed.

Auch diese Maßnahme trägt in vorteilhafter Weise zur Erhöhung der Meßgenauigkeit bei. This measure also contributes advantageously to increasing the measurement accuracy. Eine Lichtschranke, vorzugsweise eine Laser lichtschranke, hat nämlich einen definierten Meßstrahl mit sehr geringem Durchmesser, so daß zum Unterbrechen des Lichtstrahles nur ein sehr geringes Eintauchen des Werkzeuges in die Meßebene erforderlich ist. photocell, a light barrier, preferably a laser, namely, has a defined measurement beam with a very small diameter so as to interrupt the light beam only a very small immersion of the tool is required in the measurement plane. Außerdem kann vorgesehen werden, daß bereits eine bestimmte Abschwächung des Lichtstrahles durch das in diesen Strahl eindringende Werkzeug - bspw. um 60% - als Eintauchen des Werkzeuges in die Meßebene erkannt wird. for example, by 60% - -. is recognized as immersion of the tool into the measuring plane that also already a certain attenuation of the light beam through the penetrating this jetting tool can be provided. Die Auflösung des Meß systems wird auf diese Weise also deutlich erhöht, so daß insge samt die Vermessung mit größerer Genauigkeit erfolgen kann. The resolution of the measuring system is thus significantly increased in this way, so that can be done with greater accuracy IMP EXP including surveying.

In einer Weiterbildung der genannten Verfahren ist es bevorzugt, wenn sie bei drehendem Werkzeug durchgeführt werden und wenn das Meßsystem periodisch Meßwerte liefert. In a refinement of the method above, it is preferred if they are performed with a rotating tool and if the measuring system periodically provides measured values.

Diese Maßnahme ist insbesondere bei der Bestimmung der Rundheit des zu vermessenden Werkzeuges von Vorteil, trägt aber insgesamt dazu bei, daß das erfindungsgemäße Verfahren schneller durch geführt werden kann. This measure is particularly useful in the determination of the roundness of the tool to measure an advantage, but contributes to the overall to the fact that the inventive method can be performed faster. Es muß nämlich nicht mehr gewartet werden, bis das Werkzeug zum Stillstand abgebremst worden ist. Namely, there need not wait until the tool has been braked to a halt.

Durch das periodische Liefern der Meßwerte von einem sich drehen den Werkzeug kann außerdem leicht auf die Rundheit des Werkzeuges geschlossen werden. By periodically supplying the measurement values ​​from a rotate the tool can also be easily closed to the roundness of the tool. Ein unrundes Werkzeug wird nämlich bei tan gentialem Anfahren an die Meßebene zeitweise in die Meßebene ein tauchen und diese zeitweise wieder verlassen, so daß die Meßwerte im Rhythmus des sich drehenden Werkzeuges bedingt durch die man gelnde Rundheit des letzteren periodisch schwanken. A non-circular tool Namely gentialem approaching the measuring plane temporarily a dive and this temporarily exited at tan in the measuring plane again so that the measured values ​​in the rhythm of the rotating tool by which one fluctuate due to terrain roundness of the latter periodically. Das Erkennen der fehlenden Rundheit des Werkzeuges erhöht jedoch wieder die Betriebssicherheit und Bearbeitungsgenauigkeit der Werkzeug maschine. However, the detection of the lack of roundness of the tool machine again increased operational safety and accuracy of the machining tool.

Hier ist es weiter bevorzugt, wenn die Drehzahl des Werkzeuges derart an die Meßperiode des Meßsystems angepaßt ist, daß die Drehzahl und die Meßperiode nicht miteinander synchronisiert sind. Here, it is further preferable if the rotational speed of the tool is so matched to the measuring period of the measuring system, that the rotational speed and the measurement period are not synchronized with each other.

Unter nicht synchronisiert ist hier zu verstehen, daß die Meßperiode von der Zeit für eine Umdrehung des Werkzeuges, vorzugsweise von einem ganzzahligen Vielfachen oder einem ganzzahligen Teil dieser Zeit verschieden ist. Under non-sync is to be understood herein that the measurement period is different from the time for one revolution of the tool, preferably by an integral multiple or an integral part of this time.

Auf diese Weise wird erreicht, daß während der gesamten Meßdauer Meßwerte von mehreren Punkten längs des Umfanges des Werkzeuges genommen werden. In this way it is achieved that are taken during the entire measurement period values ​​of several points along the circumference of the tool. Auf diese Weise können auch kleine Abweichungen in der Rundheit des Werkzeuges erfaßt werden, was wiederum die Meßgenauigkeit, die Reproduzierbarkeit und die Bearbeitungs genauigkeit erhöht. In this way, even small deviations in the roundness of the tool can be detected, which in turn increases the measuring accuracy, reproducibility and machining accuracy.

Insgesamt ist es bevorzugt, wenn das Verfahren auf einer Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel durchgeführt wird und zwischen den Werkzeugwechseln die relative Lage der Meßebene bestimmt wird. Overall, it is preferred if the method is carried out on a machine tool with automatic tool change, and the relative position of the measurement plane is determined between the tool changes.

Hier ist von Vorteil, daß immer wieder während des Bearbeitungs vorganges durch die Werkzeugmaschine ein Meßwerkzeug eingewech selt werden kann, um die Lage der Meßebene zu bestimmen. The advantage here is that, during the machining process by the machine tool, a logging tool may be wech rare repeatedly to determine the position of the measuring plane. Aus Veränderungen in der relativen Lage der Meßebene kann dann auf thermische Deflektionen oder sonstige Verlagerungen in der Maschine geschlossen werden. From changes in the relative position of the measurement plane can then be closed to thermal deflections or other misalignments in the machine. Diese Erkenntnis wird dann nicht nur bei der Bestimmung der Abmaße des jeweils verwendeten Werkzeuges genutzt, sie kann auch dazu verwendet werden, sonstige Parameter der Maschineneinstellung zu verändern oder zu kon trollieren. This knowledge is then used not only in determining the dimensions of the tool used in each case, it can also be used to change other parameters of the machine settings or trollieren to con.

Weiterhin ist es bei einer Maschine mit automatischem Werkzeug wechsel von Vorteil, wenn die Meßebene derart angeordnet ist, daß das jeweilige Werkzeug beim Zustellen zu einem zu bearbeiten den Werkstück in die Meßebene eintaucht. Furthermore, in a machine with automatic tool change of advantage if the measuring plane is positioned such that the respective tool during delivery to an edit immersing the workpiece in the measuring plane. Auf diese Weise werden "Totzeiten" zwischen den einzelnen Bearbeitungsgängen klein gehalten, denn zum Werkzeugwechsel muß die Spindel zunächst vom Werkstück weggefahren und dann mit dem neuen Werkzeug wieder zugestellt werden. In this way, "dead times" between the individual machining operations can be kept small, because the tool change, the spindle must first be moved away from the workpiece and then delivered again with the new tool. Wird dabei die Meßebene durchquert, kann sozusagen während des Zustellens das Vermessen des Werkzeuges erfolgen. Is doing the measuring plane crosses, so to speak, can be performed surveying of the tool during Zustellens. Hierbei ist zu beachten, daß die Meßperiode des Meßsystems, verglichen mit der Zustellgeschwindigkeit des Werkzeuges, hinreichend klein sein muß. It should be noted that the measuring period of the measuring system as compared with the feed speed of the tool must be sufficiently small. Je mehr Meßwerte nämlich pro zurückgelegtem Wegelement des Werkzeuges genommen werden können, umso feiner läßt sich dieses Wegstück unterteilen. The more readings can be taken per zurückgelegtem path element of the tool, namely, the more accurately this span can be subdivided. Ist also bspw. eine Auflösung von 0,1 mm gewünscht und wird das Werkzeug mit 10 mm pro Sekunde zugestellt, so müssen mindestens 100 Meßwerte pro Sekunde genommen werden, um die gewünschte Auflösung von 0,1 mm zu erreichen. Is therefore, for example. A resolution of 0.1 mm is desired, and the tool with 10 mm is delivered per second, at least 100 measurements should be taken per second, in order to achieve the desired resolution of 0.1 mm.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung, Fig. 1 bis 3, dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing, FIGS. 1 to 3 and will be explained in more detail in the following description. Die Fig. 4 und 5 betreffen alternative Verfahren, um den aktuellen Verschmutzungsgrad der Luft im Arbeitsraum zu berücksichtigen, die nicht Gegenstand der Patentansprüche sind. FIGS. 4 and 5 relate to alternative procedures to account for the current degree of contamination of the air in the working space, which are not the subject of the claims. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine in Seitenansicht, auf der das neue Verfahren durch geführt wird, wobei das Werkzeug nicht in die Meßebene eingetaucht ist; Figure 1 is a schematic representation of a machine tool in side view, where the new process is passed through, the tool is not immersed in the measuring plane.

Fig. 2 eine Darstellung wie Fig. 1, wobei das Werkzeug jedoch gerade in die Meßebene eintaucht; Fig. 2 is a representation as in Figure 1 with the tool, however, just immersed in the measuring plane.

Fig. 3 eine Darstellung längs der Linie III-III aus Fig. 2; Fig. 3 is a view along the line III-III of Fig. 2;

Fig. 4 ein zweites Meßsystem für die Meßebene, in einer ausschnittsweisen Darstellung, in der Ansicht wie bei Fig. 3; 4 shows a second measuring system for the measuring plane, in a sectional view, in the view as in Fig. 3. und and

Fig. 5 in einer Darstellung wie Fig. 4 ein drittes Meßsystem für die Meßebene. Fig. 5 in a view similar to Fig. 4, a third measurement system for the measurement plane.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine 10 . Fig. 1 shows in diagrammatic representation a side view of a machine tool 10. Die Werkzeugmaschine 10 umfaßt einen bei 11 angedeuteten Werkzeugtisch zur Aufnahme eines zu bearbei tenden Werkstückes, das der Übersicht halber nicht dargestellt ist. The machine tool 10 comprises a table indicated at 11 for receiving a tool for machining the workpiece Tenden, which is the search result is not shown for simplicity. Ferner ist ein Spindelstock 12 vorgesehen, in welchem eine bei 13 angedeutete Spindel drehbar und angetrieben gelagert ist. Further, a headstock 12 is provided, in which a spindle indicated at 13 is rotatably mounted and driven. In der Spindel 13 sitzt ein auf den Werkstücktisch 11 zuweisendes Werkzeug 14 . In the spindle 13, a zuweisendes on the workpiece table 11 Tool 14 is seated.

Der Spindelstock 12 ist in den drei angedeuteten Koordinaten X, Y und Z relativ zu dem Werkstücktisch verfahrbar. The headstock 12 is movable relative to the workpiece table in the three indicated coordinates X, Y and Z. Zur Bestimmung der relativen Lage des Spindelstockes in Z-Richtung ist ein Wegmeßsystem 15 mit einem bei 16 angedeuteten Z-Maßstab vorgesehen. To determine the relative position of the spindle head in the Z-direction, a measuring system 15 is provided with an indicated at 16 Z-scale. Mit 17 ist ein Referenzpunkt für die Z-Richtung angedeutet, welcher bei dem gewählten Koordinatensystem der X/Y-Ebene entspricht. At 17, a reference point for the Z-direction is indicated, which corresponds to the selected coordinate system of the X / Y plane.

Zur Bestimmung der relativen Lage des Spindelstockes 12 in Z- Richtung ist an dem Spindelstock 12 eine Referenzebene fest gelegt, welche mit dem Übergang zwischen Spindel 13 und Werkzeug 14 übereinstimmt. To determine the relative position of the headstock 12 in the Z direction a reference plane is set firmly on the headstock 12, which coincides with the transition between the spindle 13 and tool fourteenth Diese Referenzebene ist in Fig. 1 durch einen Meßpfeil 19 angedeutet, welcher auf den Maßstab 16 weist. This reference plane is indicated in Fig. 1 by a Meßpfeil 19 which has the scale sixteenth Der Abstand zwischen dem Referenzpunkt 17 und dem Meßpfeil 19 gibt jeweils die relative Lage des Spindelstockes 12 an. The distance between the reference point 17 and the Meßpfeil 19 are respectively connected to the relative position of the headstock 12th

Auf dem Werkstücktisch 11 ist ein optisches Meßsystem 21 angeordnet, das im vorliegenden Falle eine Lichtschranke 22 ist. On the workpiece table 11 an optical measuring system 21 is arranged, which in the present case, a light barrier 22nd Die Lichtschranke 22 umfaßt einen Geber 23 , der hier als Laserlichtquelle 24 ausgebildet ist. The photocell 22 comprises a timer 23 which is configured here as a laser light source 24th

Ferner ist ein Empfänger 25 vorhanden, der als Fotozelle 26 ausgebildet ist. Further, a receiver 25 is provided, which is designed as a photocell 26th Dem Empfänger 25 ist eine Auswerteeinheit 27 zugeordnet. The receiver 25 is associated with an evaluation unit 27.

Die Laserlichtquelle 24 gibt einen Laserstrahl 28 aus, welcher auf die Fotozelle 26 gerichtet ist. The laser light source 24 outputs a laser beam 28 which is directed to the photocell 26th Durch den Laserstrahl 28 wird eine optische Meßebene 29 aufgespannt, welche in Fig. 1 parallel zu der X/Y-Ebene verläuft. By the laser beam 28 an optical measuring plane 29 is spanned, which is parallel to the X / Y plane in FIG. 1.

Die Meßebene 29 ist in einem Abstand Rz zu dem Referenzpunkt 17 angeordnet. The measuring plane 29 is arranged at a distance to the reference point Rz 17th Dieser Abstand Rz ist entweder als Maschinenparameter bekannt, er kann aber auch mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnet werden. This distance Rz is either known as machine parameters, but it can also be calculated using the method. Dies wird nachstehend noch beschrie ben werden. This will be below beschrie ben.

Während in Fig. 1 das Werkzeug 14 noch nicht in die Meßebene 29 eingetaucht ist, ist in Fig. 2 der Fall dargestellt, bei dem das Meßwerkzeug 14 gerade in die Meßebene 29 eintaucht und den Laserstrahl 28 unterbricht. While in Fig. 14, the tool is not immersed in the measuring plane 29 1, the case is shown in Fig. 2, in which the measuring tool 14 dips just in the measuring plane 29 and interrupts the laser beam 28. Der Laserstrahl 28 wird nun entweder überhaupt nicht mehr auf die Fotozelle 26 auftreffen, oder aber nur noch mit verminderter Strahlleistung, was durch die gestrichelte Darstellung des Laserstrahles 28 ′ in Fig. 2 links von dem Werkzeug 14 angedeutet ist. The laser beam 28 is now either no longer impinge on the photo cell 26, or only with reduced jet power, which is indicated by the dashed illustration of the laser beam 28 'in Fig. 2 to the left of the tool 14.

Das Unterbrechen des Laserstrahles 28 oder die Herabsetzung seiner Intensität wird von der Auswerteeinheit 27 erkannt. The interruption of the laser beam 28 or the reduction of its intensity is detected by the evaluation unit 27th Die Auswerteeinheit 27 fragt dann die momentane relative Lage Pzm des Spindelstockes 12 bezogen auf den Referenzpunkt 17 ab. The evaluation unit 27 then interrogates the instantaneous relative position Pzm of the headstock 12 in relation to the reference point 17th

In der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Spindelstockes 12 ist die geometrische Beziehung zwischen der relativen Lage der Meßebene 29 und des Spindelstockes 12 derart, daß die Länge l des Werkzeuges 14 sich aus der Differenz zwischen Rz und Pzm ergibt. In the embodiment shown in Fig. 2 position of the headstock 12, the geometric relationship between the relative position of the sample plane 29 and the headstock 12 such that the length L of the tool 14 results from the difference between Rz and Pzm. Die Länge l des Werkzeuges 14 ist dabei so definiert, daß sie dem Abstand von der Werkzeugspitze zu der durch den Meßpfeil 19 angedeuteten Referenzebene am Spindelstock ent spricht. The length l of the tool 14 is defined so that it speaks ent distance from the tool tip to the position indicated by the reference plane Meßpfeil 19 on the headstock.

Zwischen den Stellungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist der Spindel stock 12 in Z-Richtung verfahren worden. Between the positions shown in Fig. 1 and Fig. 2 of the spindle stock 12 has been moved in the Z direction. Das Meßsystem 21 ist jetzt so ausgelegt, daß die Auswerteeinheit 27 die Fotozelle 26 mit einer Meßperiode abfragt, die auf die Verfahrgeschwindig keit des Spindelstockes 12 in Z-Richtung sowie auf die gewünschte Auflösung abgestimmt ist. The measuring system 21 is now designed so that the evaluation unit 27 interrogates the photo cell 26 having a measuring period, which is tuned to the Verfahrgeschwindig ness of the headstock 12 in the Z direction as well as on the desired resolution. Je schneller der Spindelstock 12 verfahren wird und je höher die gewünschte Auflösung ist, desto kleiner muß die Meßperiode sein. The faster the headstock 12 is moved and the higher the desired resolution, the smaller the measurement period must be. Je höher also der Verfahrweg des Spindelstockes 12 pro Zeiteinheit ist, desto mehr Meßwerte müssen je Zeiteinheit genommen werden. The higher that is, the path of the headstock 12 per unit time, the more readings should be taken per unit of time. Beträgt die Zustell geschwindigkeit beispielsweise 10 mm pro Sekunde und soll die Meßgenauigkeit bei 0,1 mm liegen, so müssen mindestens 100 Meßwerte pro Sekunde genommen werden. Is the plunging speed, for example 10 mm per second and the measurement accuracy is to be 0.1 mm, at least 100 measurements should be taken per second. Durch eine Erhöhung der Zahl der Meßwerte pro Zeiteinheit kann dabei also auch die Meßgenauigkeit erhöht werden. By increasing the number of measurements per unit of time including the measurement accuracy can thereby be increased.

Es hat sich nun gezeigt, daß sich während der Betriebszeit der Werkzeugmaschine durch thermische Deflektionen oder andere Lageveränderungen die relative Lage Rz der Meßebene 29 bezogen auf den Referenzpunkt 17 verändert. It has now been shown that 29 based changed during the operating time of the machine tool due to thermal deflections or other positional changes of the relative position of the measurement plane Rz to the reference point 17th Da dies die Meßgenauigkeit ebenfalls beeinflußt, ist nunmehr vorgesehen, mit Hilfe eines Meßwerkzeuges 31 die relative Lage Rz zu vermessen. Since this also affects the measurement accuracy, it is now provided to measure using a logging tool 31, the relative position ref. Dazu wird statt eines Werkzeuges 14 ein Meßwerkzeug 31 in die Spindel 13 eingespannt, dessen Länge l bekannt ist. For this purpose, a measuring tool is clamped in the spindle 13 instead of 31 of a tool 14 whose length l is known.

Nunmehr wird für das Meßwerkzeug 31 das oben beschriebene Verfahren zum Vermessen eines Werkzeuges durchgeführt, wobei jedoch die relative Lage Rz der Meßebene 29 zu bestimmen ist. Now, the method described above, is performed for the measurement of a tool for the measuring tool 31, however, the relative position of the measurement plane Rz is to determine the 29th Aus der in Fig. 2 hervorgehenden geometrischen Beziehung ergibt sich, daß Rz der Summe der momentanen relativen Lage Pzm und der Länge l entspricht. From arising in Fig. 2 geometric relationship it follows that Rz of the sum of the instantaneous relative position and the length l corresponds Pzm.

Das Einwechseln eines Meßwerkzeuges kann insbesondere bei Werkzeugmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel während der Bearbeitung eines Werkstückes mit unterschiedlichen Werk zeugen immer wieder zwischen den einzelnen Werkzeugwechseln erfolgen, so daß über die gesamte Bearbeitungszeit eine Kontrolle der Lage der Meßebene 29 erfolgt. To substitution of a logging tool may with automatic tool change during the machining of a workpiece using different tools take place between the individual tool change time and again especially in machine tools, so that takes place over the entire processing time control of the position of the measuring plane 29th Dies erhöht nicht nur die Genauigkeit bei der Vermessung des jeweilig verwendeten Werk zeuges, es können somit auch Lageveränderungen innerhalb der Maschine erkannt und entsprechend berücksichtigt werden. This not only increases the accuracy in the measurement of the work tool used in each case, it may also detected changes in position inside the machine and are therefore taken into account.

Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht der Anordnung aus Fig. 2 eine zweite optische Meßebene 32 , welche in der X/Z-Ebene liegt. Fig. 3 of the assembly of Fig. 2 shows a plan view of a second optical measuring plane 32, which lies in the X / Z plane. Auch die Meßebene 32 wird durch den Laserstrahl 28 aufgespannt. Also, the measuring plane 32 spanned by the laser beam 28th

Ferner ist ein Wegmeßsystem 33 für die Y-Richtung dargestellt, das einen u-Referenzpunkt 34 sowie einen Y-Maßstab 35 umfaßt. Further, a measuring system 33 is shown for the Y-direction, which comprises a U-reference point 34 and a Y scale 35th Mit Hilfe des Wegmeßsystemes 33 wird die relative Lage Py des Spindelstockes 12 in Y-Richtung vermessen. With the help of Wegmeßsystemes 33, the relative position Py of the headstock is measured in the Y direction 12th

Ferner ist ein Meßgerät 36 angedeutet, welches die von der Auswerteeinheit 27 abgegebenen Meßsignale anzeigen soll. Further, a measuring instrument 36 is indicated which is to display the output of the evaluation unit 27 measurement signals. Eine derartige Anzeige ist selbstverständlich nicht erforderlich, hierdurch soll lediglich das Meßsignal als solches gegenständlich dargestellt werden. Such a display is not required, of course, thus the measuring signal should only be presented objectively as such.

Ferner weist die Auswerteeinheit 27 einen Ausgang 37 auf, an welchem angezeigt wird, ob ein Werkzeug 14 bzw. ein Meßwerkzeug 31 in die Meßebene 29 bzw. 32 eingetaucht ist. Further, the evaluation unit 27 has an output 37, which is displayed on whether a tool 14 and a measuring tool 31 into the measuring plane is submerged 29 and 32 respectively.

In Fig. 3 ist mit 38 noch ein Meßpfeil angedeutet, welcher durch die Drehachse des Werkzeuges 14 verläuft. In Fig. 3 a Meßpfeil is still indicated 38, which runs through the rotational axis of the tool 14. Der Abstand zwischen dem Meßpfeil 38 und dem Referenzpunkt 34 gibt die relative Lage Py des Spindelstockes 12 in Y-Richtung an. The distance between the Meßpfeil 38 and the reference point 34 is the relative position Py of the headstock 12 in the Y direction. Ein dem Wegmeßsystem 33 entsprechendes Wegmeßsystem ist auch für die X-Richtung vorgesehen, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. A measuring system 33 corresponding to the measuring system is also provided for the X-direction, but not shown for reasons of clarity.

In der mit 14 ′ dargestellten Lage des Werkzeuges 14 gibt die Auswerteeinheit 27 an ihrem Ausgang 37 ein Signal aus, das andeutet, daß das Werkzeug 14 gerade in die Meßebene 32 ein taucht. In the 'shown at 14 position of the tool 14, the evaluation unit 27 outputs at its output 37 a signal which indicates that the tool 14 just appeared in the measuring plane 32 a. Jetzt wird die momentane relative Lage Pym des Spindel stockes 12 bzw. des Meßpfeiles 38 gemessen und durch Differenz bildung mit der relativen Lage Ry des Laserstrahles 28 in der X/Z-Ebene der Radius des Werkzeuges 14 bestimmt. Now, the instantaneous relative position Pym of the headstock 12 or the Meßpfeiles 38 is measured, and by forming the difference with the relative position Ry of the laser beam 28 in the X / Z-plane of the radius of the tool 14 determined.

Verwendet man jetzt wieder ein Meßwerkzeug 31 , dessen Radius r bekannt ist, so kann man mit Hilfe der momentanen Lage Pym die relative Lage Ry der Meßebene 32 berechnen. Is used now again a measuring tool 31, whose radius r is known, it can be calculated using the instantaneous position Pym the relative position of the measurement plane Ry 32nd

Somit können auch Verschiebungen innerhalb der Werkzeugmaschine in Y-Richtung erkannt werden. Thus, shifts in the machine tool in the Y direction can be detected. Durch ein weiteres optisches Meßsystem, das in Y-Richtung ausgerichtet ist, können entspre chende Messungen auch für die X-Richtung vorgenommen werden. Through a further optical measurement system which is aligned in the Y direction, entspre sponding measurements can also be made for the X direction.

Im folgenden ist bezüglich der Meßgenauigkeit zu bedenken, daß in dem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine eine ölverpestete Luft vorhanden ist, welche zusätzlich mit kleinen Verunreinigungen in Form von Spänen und sonstigem Abrieb belastet ist. In the following, the measuring accuracy with respect to consider that in the working space of the machine tool, a ölverpestete air is present, which is additionally charged with small impurities in the form of chips and other abrasion. Diese Verunreinigungen driften im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine 10 umher und führen dazu, daß der Laserstrahl 28 mit unterschied licher Intensität auf der Fotozelle 26 auftrifft. These impurities drift in the working space of the machine tool 10 about and cause the laser beam 28 with different inten- sities incident on the photocell 26th Um nun zu verhindern, daß bereits ein Signalabfall durch derartige Verunreinigungen dazu führt, daß das Eintauchen des Werkzeuges 14 in die Meßebene 32 oder 29 angenommen wird, wird das aktuelle Meßsignal der Auswerteeinheit bzw. der Fotozelle 26 jeweils mit einem Referenzwert verglichen. To prevent now that already leads a signal drop through such impurities that immersion of the tool 14 is assumed in the measuring plane 32 or 29, the current measuring signal of the evaluation unit or the photocell 26 is respectively compared with a reference value. Dieser Referenzwert wird perio disch genommen und entspricht im einfachsten Ausführungsbeispiel dem zuletzt genommenen Meßwert. This reference value is taken perio disch and corresponds to the simplest embodiment, the measured value last taken. Das bedeutet, daß der aktuelle Meßwert jeweils mit dem zuletzt genommenen Meßwert verglichen wird, und daß aus dem Vergleich darauf geschlossen wird, ob ein Werkzeug 14 in die Meßebene 32 eintaucht. This means that the current measured value is compared in each case with the most recently taken measurement value, and that is deduced from the comparison whether a tool 14 is immersed into the measuring plane 32nd Hierbei wird davon aus gegangen, daß die Intensitätsänderung des Laserstrahles durch die im Arbeitsraum vorhandenen Verunreinigungen gering ist verglichen mit der Änderung der Intensität durch das Eintauchen eines Werkzeuges 14 . Here, it originated from the change in intensity of the laser beam through the existing impurities in the working space is small compared with the change in intensity by the immersion of a tool fourteenth Wird jedoch einmal ein drastischer Inten sitätsabfall, bspw. um 60%, erkannt, so wird der zuletzt genommene Meßwert als Vergleichswert für alle folgenden Messungen beibehalten. However, once a drastic Inten sitätsabfall, eg. 60%, recognized as the most recently taken measurement value is maintained as a benchmark for all subsequent measurements. Auf diese Weise kann die Wirkung der Verunreinigun gen sozusagen ausgeblendet werden. In this way, the effect of Impurities can gen speak are hidden.

Anhand der Tabelle 1 soll jetzt beschrieben werden, wie mit dem insoweit beschriebenen Verfahren auch die Rundheit eines Werkzeuges 14 bestimmt werden kann. On the basis of Table 1 will be described now, as well as the roundness of a tool 14 can be determined with the so far described methods. In der Tabelle 1 sind in der linken Spalte fünf verschiedene Zustände während des Eintauchens eines Werkzeuges 14 in die Meßebene 32 dargestellt. In Table 1, five different states during the immersion of a tool 14 are shown in the measuring plane 32 in the left column. In der mittleren Spalte ist das jeweils zugehörige Meßsignal der Auswerteeinheit 27 angegeben, wobei mit U0 der Vergleichswert bezeichnet ist. In the middle column of the respectively associated measuring signal of the evaluation unit is indicated 27, wherein U0 with the comparison value is designated.

In der rechten Spalte findet sich der Ausgang 37 der Auswerte einheit 27 wieder, wobei ein Plus-Zeichen das Erkennen des Eintauchens eines Werkzeuges bezeichnet. In the right column, the output 37 of the evaluation unit 27 is again, whereby a plus sign indicates the detection of the immersion of a tool.

In der obersten Zeile ist das Werkzeug 14 noch so weit von der Meßebene 32 entfernt, daß trotz der in Tabelle 1 überdeutlich dargestellten Unrundheit des Werkzeuges 14 der Laserstrahl 28 nie unterbrochen wird. In the top row of the tool 14 is still so far away from the measurement plane 32, in spite of the above clearly shown in Table 1 runout of the tool 14 of the laser beam 28 is never interrupted. Das Meßsignal beträgt hier beispielsweise 30 mV. The measurement signal is for example 30 mV here. Der Ausgang 37 gibt kein Signal aus. The output 37 outputs no signal.

In der zweiten Zeile hat sich das Werkzeug 14 tangential der Meßebene 32 genähert, ist jedoch noch nicht in die Meßebene 32 eingetaucht. In the second line, the tool 14 has tangentially approached the measurement plane 32, but is not immersed in the measuring plane 32nd Bedingt durch Verschmutzungen im Arbeitsraum ist das Meßsignal inzwischen auf 27 mV abgesunken, der Ausgang 37 zeigt jedoch noch kein eingetauchtes Werkzeug an. Due to contamination in the working chamber, the measurement signal is now decreased to 27 mV, however, the output 37 still indicates no immersed tool.

In der dritten Zeile hat sich das Werkzeug 14 um ca. 90° gedreht, so daß der Laserstrahl 28 jetzt vollständig unterbrochen ist. In the third line, the tool 14 has rotated approximately 90 ° so that the laser beam 28 is now completely interrupted. Das Meßsignal beträgt jetzt nur noch 10 mV. The measurement signal is now only 10 mV. Die Auswerteeinheit 27 erkennt diesen drastischen Signalabfall und nimmt das letzte Meßsignal (aus der zweiten Zeile) von 27 mV als Vergleichswert. The evaluation unit 27 detects this drastic drop in signal and takes the last measurement signal (from the second line) of 27 mV as a comparison value. Ferner wird an dem Ausgang 37 das Eintauchen eines Werkzeuges 14 angezeigt. Furthermore, the immersion of a tool 14 is shown at the output 37th

In der vierten Zeile hat sich zwar der Abstand des Werkzeuges 14 zu der Meßebene 32 nicht geändert, bedingt durch die Drehung des unrunden Werkzeuges wird der Laserstrahl 28 jedoch nicht mehr unterbrochen. In the fourth line, the distance of the tool 14 has not changed to the measurement plane 32, caused by the rotation of the non-circular tool 28, however, the laser beam is no longer interrupted. Dementsprechend liefert die Fotozelle ein Meßsignal von 28 mV, das mit dem Vergleichswert U0 von 27 mV verglichen wird. Accordingly, the photocell delivers a measurement signal of 28 mV, which is compared with the comparison value U0 of 27 mV. Aus dem Vergleich erkennt die Auswerteeinheit, daß kein Werkzeug mehr eingetaucht ist. From the comparison, the evaluation unit recognizes that no tool is immersed.

In der letzten Zeile der Tabelle 1 hat sich das Werkzeug 14 um weitere 90° gedreht und ist wieder in den Laserstrahl 28 eingetaucht. In the last line of Table 1, the tool has rotated another 90 ° and 14 is again immersed in the laser beam 28th Das Meßsignal beträgt jetzt 12 mV, wobei die Abweichung zu dem Wert aus der dritten Zeile durch atmosphärische Änderungen im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine bedingt ist. The measurement signal is now 12 mV, and the deviation to the value of the third row is caused by atmospheric changes in the working space of the machine tool. Durch den Vergleich zwischen den 12 mV und U0 von 27 mV erkennt die Auswerteeinheit 17 wieder das Eintauchen eines Werkzeuges 14 und zeigt dies am Ausgang 37 an. Through the comparison between the 12 mV and 27 mV U0 of the evaluation unit 17 recognizes the dipping of a tool 14 and displays this on the output 37th

Hier ist jetzt zu erwähnen, daß die Zahl der Meßwerte pro Zeiteinheit und die Zahl der Umdrehungen des Werkzeuges pro Zeiteinheit derart aufeinander abgestimmt sind, daß keine Synchronisation stattfindet. Here is now to be noted that the number of measurements per unit of time and the number of revolutions of the tool per unit time are matched to one another such that no synchronization takes place. Das bedeutet, daß die Meßperiode von der Zeit für eine Umdrehung des Werkzeuges, vorzugsweise sogar von einem ganzzahligen Vielfachen oder einem ganzzahligen Teil dieser Zeit verschieden ist. This means that the measurement period of time for one revolution of the tool, preferably even by an integral multiple or an integral part of this time is different. Mit anderen Worten erfaßt das Meßsystem das Werkzeug 14 pro Meßwert jeweils in einem anderen Drehungszustand, so daß die Unrundheit sicher erkannt werden kann. In other words, the measurement system detects the tool 14 per each measurement value in another rotation state, so that runout can be reliably detected.

Die Tabelle 1 gibt selbstverständlich nur einen kurzen Ausschnitt aus dem gesamten Meßablauf. Table 1 gives, of course, only a short section of the entire measurement sequence. Die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges 14 in Y-Richtung ist, verglichen mit der Drehzahl des Werkzeuges 14 und der Zahl der Meßwerte pro Zeiteinheit, derart gering, daß die Unrundheit quasi stationär gemessen wird. The feed speed of the tool 14 in the Y direction is compared with the rotational speed of the tool 14 and the number of measurements per unit of time, so small that the runout is measured quasi-stationary.

Dadurch, daß der Meßwert jeweils mit einem zuvor genommenen Vergleichswert verglichen wird, um auf das Eintauchen eines Werkzeuges 14 in die Meßebene 32 bzw. 29 zu schließen, sind hier keine besonderen Maßnahmen zum Schutz des Gebers 23 bzw. des Empfängers 25 vorgesehen. Characterized in that the measured value is respectively compared with a previously taken reference value to close the immersion of a tool 14 in the measuring plane 32 or 29, no special measures to protect the encoder 23 and the receiver 25 are provided here. Die Verschmutzungen werden sozusagen automatisch ausgeblendet. The contaminants are, so to speak hidden automatically.

In Fig. 4 ist ein weiteres optisches Meßsystem 39 dargestellt, wie es bei der Werkzeugmaschine nach den Fig. 1 bis 3 verwendet werden kann. In FIG. 4 is a further optical measuring system 39 is shown as it can be used in the machine tool according to FIGS. 1 to 3.

Das Meßsystem 39 umfaßt sozusagen ein weiteres System 40 , das dem ursprünglichen Meßsystem 21 parallelgeschaltet ist. The measuring system 39 comprises, so to speak, a further system 40, which is connected in parallel with the original measuring system 21st Zu diesem Zweck wird der Laserstrahl 28 mit einem Strahlteiler 41 und einem Umlenkspiegel 42 in zwei parallele Laserstrahlen 28 ′ und 28 ′′ aufgeteilt. For this purpose, the laser beam 28 with a beam splitter 41 and a reflection mirror 42 into two parallel laser beams 28 'and 28' divided 'is. Mit Hilfe eines weiteren Umlenkspiegels 43 und einem einseitig verspiegelten Umlenkspiegel 45 wird der Laserstrahl 28 ′′ ebenfalls auf die Fotozelle 26 gelenkt. By means of another deflecting mirror 43 and a one-sided mirror-coated reflecting mirror 45 of the laser beam 28 'is also' on the photo cell 26 steered.

Im Strahlengang beider Laserstrahlen 28 ′ und 28 ′′ sind Foto verschlüsse oder Shutter 47 und 48 vorgesehen, welche über Steuerleitungen 49 und 50 von der Auswerteeinheit 27 geschaltet werden. In the beam path of both laser beams 28 'and 28' 'are photo closures or shutters 47 and 48 are provided, which are switched by the evaluation unit 27 via control lines 49 and 50th

Die Auswerteeinheit 27 schaltet die Shutter 47 und 48 im Gegentakt, so daß die Fotozelle 26 entweder den Laserstrahl 28 ′ oder den Laserstrahl 28 ′′ mißt. The evaluation unit 27 switches the shutters 47 and 48 in push-pull, so that the photo cell 26, either the laser beam 28 'or the laser beam 28' 'measures. Da das Werkzeug 14 nur in den Laserstrahl 28 ′ eintaucht, der Laserstrahl 28 ′′ also davon unberührt bleibt, findet die Vergleichsmessung zwischen zwei nahezu zeitgleich genommenen Meßwerten statt. Since the tool 14 'is immersed, the laser beam 28' only in the laser beam 28 thus' remains unaffected, the comparison measurement between two almost simultaneously taken measurement values takes place. Dabei ist insbeson dere von Vorteil, daß nur eine einzige Laserlichtquelle 24 und nur eine einzige Fotozelle 26 erforderlich sind. In this case, is in particular an advantage that only a single laser light source 24 and a single photocell 26 are required. Auch auf diese Weise können also Verunreinigungen der Luft im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine ausgeblendet werden. Also in this way so contamination of the air can be hidden in the working area of ​​the machine tool.

Eine weitere Möglichkeit der Ausblendung von Verunreinigungen ist in Fig. 5 dargestellt. A further possibility of suppression of impurities is shown in Fig. 5. Das hier gezeigte Meßsystem 51 weist ebenfalls einen zweiten Pfad 52 auf, für den zweiten Laserstrahl 28 ′′ ist jedoch eine gesonderte Fotozelle 53 vorgesehen. The measurement system 51 shown here also has a second path 52 for the second laser beam 28 ', however, a separate photo cell 53 is provided'. Über die Verbindungsleitung 54 wird die Fotozelle 53 ebenfalls von der Auswerteeinheit 27 ausgelesen, welche eine Differenzmessung zwischen den Fotozellen 26 und 53 durchführt. Via the connecting line 54, the photocell 53 is also read out by the evaluation unit 27, which performs a differential measurement between the photoelectric cells 26 and 53rd Auf diese Weise werden die beiden parallel verlaufenden Laserstrahlen 28 ′ und 28 ′′ zeitgleich ausgelesen und miteinander verglichen, so daß das Eintauchen des Werkzeuges 14 unabhängig von Verunreinigungen gemessen werden kann. In this way the two parallel laser beams 28 'and 28' 'are simultaneously read and compared with each other so that immersing the tool 14 can be measured independently of impurities.

Sämtliche insoweit beschriebenen Verfahren zum Beseitigen der Einflüsse von Verunreinigungen im Arbeitsraum erhöhen ersicht licherweise die Meßgenauigkeit des Systems. increase All methods described so far to remove the influences of impurities in the work area ersicht SHORT- the measurement accuracy of the system. Hier kann nämlich nicht nur die vollständige Unterbrechung des Laserstrahles 28 ′ durch ein eingetauchtes Werkzeug 14 erfaßt werden, vielmehr ist auch eine geringe Abschwächung des Laserstrahles 28 ′ durch ein nur teilweises eingetauchtes Werkzeug 14 möglich. Here, namely, not only the complete interruption of the laser beam 28 by only partial dipped tool 14 'through a submerged tool 14 be detected, but also a low attenuation of the laser beam 28' is possible. Da andererseits der verwendete Laserstrahl 28 nur einen sehr geringen Durchmesser hat, kann die relative Lage Pym bzw. Pzm des Spindelstockes 12 auf einen Bruchteil des Durchmessers des Laserstrahles und damit auf einen Bruchteil eines Millimeters genau bestimmt werden. On the other hand, the laser beam 28 used only has a very small diameter, the relative position Pym Pzm or the headstock 12 can be accurately determined to a fraction of the diameter of the laser beam and thus to a fraction of a millimeter. Dieses führt im Zusammenhang mit der hohen Auflösung des Meßsystemes dazu, daß nicht nur eine sehr genaue Vermessung eines in der Werkzeugmaschine jeweils verwen deten Werkzeuges 14 sowohl in der Länge als auch im Durchmesser möglich ist, außerdem kann die Rundheit eines rotierenden Werkzeuges schnell ermittelt werden. This results in connection with the high resolution of the measuring system to the fact that not only a very accurate measurement of a respectively USAGE in the machine tool Deten tool 14 is possible in both length and diameter, as well as the roundness of a rotating tool can be determined quickly.

Durch alle insoweit beschriebenen Maßnahmen wird die Genauigkeit beim Vermessen eines Werkzeuges deutlich erhöht. Through all the measures described so far, the accuracy is significantly increased when measuring a tool. Weiterhin bietet das neue Verfahren den Vorteil, daß auch Lageveränderungen innerhalb der Werkzeugmaschine erkannt werden können, wenn ein Meßwerkzeug vermessen wird, dessen Abmaße definiert und bekannt sind. Furthermore, the new process offers the advantage that changes in position can be detected within the machine tool when a measuring tool is measured, and defines its dimensions are known. Die dabei gewonnenen Werte können wiederum eingesetzt werden, wenn die nächsten Bearbeitungswerkzeuge 14 vermessen werden. The values thus gained can be used again when the next processing tools are measured 14th

Claims (10)

1. Verfahren zum Vermessen eines Werkzeuges ( 14 ) in einer Spindel ( 13 ) einer Werkzeugmaschine ( 10 ), bei der das Werkzeug ( 14 ) durch relatives Verfahren zwischen einem die Spindel ( 13 ) aufnehmendem Spindelstock ( 12 ) und einem Werkstücktisch ( 11 ) zugestellt wird, wobei die relative Lage (Py, Pz) des Spindelstockes ( 12 ) zu einem Referenzpunkt ( 34 , 17 ) mittels eines Wegmeßsystemes ( 33 , 15 ) bestimmt wird, das Werkzeug in Richtung einer seiner Koordinaten (Y, Z) einer im wesentlichen quer zu der Koordinate (Y, Z) verlaufenden optischen Meßebene ( 32 , 29 ) mit zugeordnetem optischem Meßsystem ( 21 , 39 , 51 ) zugestellt wird, das Meßsystem ( 21 , 39 , 51 ) ein Meßsignal ausgibt, anhand dessen bestimmt wird, ob das Werkzeug ( 14 ) in die Meßebene ( 32 , 29 ) eintaucht, bei Eintauchen des Werkzeuges ( 14 ) in die Meßebene ( 32 , 29 ) die momentane relative Lage (Pym, Pzm) des Spindelstockes ( 12 ) als Lagemeßwert (Pym, Pzm) gemessen wird, und aus dem Lagemeßwert 1. A method for measuring a tool (14) in a spindle (13) of a machine tool (10), wherein the tool (14) by relative method between a spindle (13) aufnehmendem headstock (12) and a workpiece table (11) the relative position (Py, Pz) of the headstock (12) to a reference point is determined (34, 17) by means of a Wegmeßsystemes (15 33), the tool in the direction of one of its coordinates (Y, Z) will be sent, one in the substantially transverse to the coordinate (Y, Z) extending optical measuring plane (32, 29) with associated optical measurement system (21, 39, 51) is delivered, the measuring system (21, 39, 51) outputs a measuring signal is determined based on which, whether the tool (14) in the measuring plane (32, 29) is immersed in immersion of the tool (14) in the measuring plane (32, 29), the current relative position (Pym, Pzm) of the headstock (12) (as Lagemeßwert Pym Pzm) is measured, and from the Lagemeßwert (Pym, Pzm) sowie aus der relativen Lage (Ry, Rz) der Meßebene ( 32 , 29 ) zu dem Referenzpunkt ( 34 , 17 ) die Abmaße (r, l) des Werkzeuges ( 14 ) in der Koordinate (Y, Z) berechnet werden, wobei das Meßsignal des Meßsystems ( 21 , 39 , 51 ) mit einem von dem Meßsystem ( 21 , 39 , 51 ) aufgenommenen Vergleichswert (U0) verglichen wird, um festzustellen, ob das Werkzeug ( 14 ) in die Meßebene eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Vergleichswert (U0) der aktuelle Verschmutzungsgrad der Luft im Arbeitsraum berücksichtigt wird, indem nur ein drastischer Signalabfall des Meßsignals gegenüber dem Vergleichswert (U0) als Eintauchen des Werkzeuges in die Meßebene gewertet wird, und der vor einem solchen dra stischen Signalabfall genommene Vergleichswert beibehalten wird. (Pym, Pzm) as well as the relative position of (Ry, Rz) of the measuring plane (32, 29) to the reference point (34, 17), the dimensions (r, l) of the tool (14) in the coordinate (Y, Z) are calculated, with the measurement signal of the measurement system (21, 39, 51) is compared captured with one of the measuring system (21, 39, 51) comparison value (U0) to determine whether the tool (14) immersed in the measuring plane, characterized in that in the comparison value (U0), the current degree of contamination of the air is taken into account in the working space by using only a drastic reduction in signal of the measurement signal over the same value (U0) is evaluated as immersion of the tool into the measuring plane, and the front of such dra stischen signal drop taken comparison value is maintained.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswert (U0) periodisch wiederkehrend gemessen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the comparison value (U0) is measured periodically recurring.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem Eintauchen des Werkzeuges ( 14 ) in die Meßebene ( 32 , 29 ) zuletzt genommene Meßwert als Vergleichs wert (U0) verwendet wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the prior to the immersion of the tool (14) in the measuring plane (32, 29) taken last measured value is used as a comparison value (U0).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintauchen des Werkzeuges ( 14 ) in die Meßebene ( 32 , 29 ) durch eine Differenzmessung ermittelt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the immersion of the tool (14) in the measuring plane (32, 29) is determined by a difference measurement.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Meßebene ( 32 , 29 ) durch eine Lichtschranke ( 22 ), vorzugsweise eine Laserlicht schranke, gebildet ist. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the optical measuring plane (32, 29) by a light barrier (22), preferably a laser light barrier, is formed.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es bei drehendem Werkzeug ( 14 ) durch geführt wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is passed through with a rotating tool (14).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem ( 21 , 39 , 51 ) periodisch Meßwerte liefert. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the measuring system (21, 39, 51) periodically provides measured values.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Drehzahl des Werkzeuges derart an die Meßperiode des Meßsystems angepaßt ist, daß die Drehzahl und die Meßperiode nicht miteinander synchronisiert sind. 8. The method according to claims 6 and 7, characterized in that the speed of the tool is so matched to the measuring period of the measuring system, that the rotational speed and the measurement period are not synchronized with each other.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß vor dem Vermessen des Werkzeuges ( 14 ) ein Meßwerkzeug ( 31 ) mit definierten Abmaßen (r, l) vermessen wird, und daß aus dem Lagemeßwert (Pym, Pzm) für das Meßwerkzeug ( 31 ) und den definierten Abmaßen (r, l) die relative Lage (Ry, Rz) der Meßebene ( 32 , 29 ) bestimmt wird. 9. A method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that before the measurement of the tool (14) is a measuring tool (31) with defined dimensions (r, l) is measured, and that from the Lagemeßwert (Pym, Pzm) for the measuring tool (31) and the defined dimensions (r, l) the relative position of (Ry, Rz) of the measuring plane (32, 29) is determined.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es auf einer Werkzeugmaschine ( 10 ) mit automatischem Werkzeugwechsel durchgeführt wird, und daß die relative Lage (Ry, Rz) zwischen den Werkzeugwechseln bestimmt wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it is applied to a machine tool (10) carried out with automatic tool change, and that the relative position of (Ry, Rz) is determined between the tool changes.
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