DE602004002223T2

DE602004002223T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Lageerfassung eines mechanischen Teils in einer Aufnahme

Info

Publication number: DE602004002223T2
Application number: DE602004002223T
Authority: DE
Inventors: Maurice Bruel
Original assignee: Process Conception Ingenierie SA
Current assignee: Process Conception Ingenierie SA
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2024-03-23
Also published as: ES2268587T3; FR2852875A1; EP1462214B1; ATE338607T1; EP1462214A1; DE602004002223D1; FR2852875B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Positionierung eines mechanischen Teiles, insbesondere eines Werkzeuges, in einem Träger, insbesondere einer Spindel oder Motorspindel (siehe beispielsweise DE-4201013-A).
Der Träger ist von der Art, die umfasst:

– einen Trägerkörper, der an einem Ende mit Positionierungsmitteln, insbesondere einer Positionierungsausnehmung, für das Teil versehen ist,
– ein Organ zur Befestigung des Teiles, das im Körper zwischen einer ersten Stellung, die das Einsetzen des Teiles erlaubt, und mindestens einer zweiten Stellung, in der das Teil in den Positionierungsmitteln befestigt ist, beweglich angebracht ist, und
– Mittel zur Bestimmung der Stellung des Befestigungsorgans relativ zum Körper.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung findet in Bearbeitungszentren Anwendung, die mit einem Werkzeugwechselsystem ausgestattet sind und insbesondere der Großserienfertigung komplexer Teile für die Automobilindustrie dienen, oder in anderen automatisierten Systemen.
Die Komplexität der zu fertigenden Teile macht nämlich die aufeinanderfolgende Verwendung einer Vielzahl von Werkzeugen erforderlich (durchschnittlich etwa zwanzig), um den vollständigen Fertigungszyklus eines Teiles auszuführen.
Wie gut bekannt ist, wird jedes im Fertigungszyklus zu verwendende Werkzeug auf einem Träger der oben genannten Art montiert und befestigt und nach der Verwendung demontiert. Das Befestigungsorgan ist im Allgemeinen eine Spannstange, die im Trägerkörper gleitet. Die Mittel zur Bestimmung der Stellung der Spannstange relativ zum Körper erlauben einem Bediener, bei den verschiedenen Werkzeugwechseln festzustellen, ob sich die Spannstange in der ersten oder in der zweiten Stellung befindet.
Um eine gute Produktionsqualität sicherzustellen, ist es jedoch wichtig zu prüfen, dass das Werkzeug nach jedem Werkzeugwechsel durch das Positionierungsmittel perfekt positioniert wurde, bevor die entsprechende Bearbeitung vorgenommen wird.
Im Fall eines rotierenden Werkzeugträgers besteht eine schlechte Positionierung nämlich in einer Dezentrierung des Werkzeugs relativ zur Rotationsachse des Trägers. Diese Dezentrierung führt zur Fertigung von Teilen, die den verlangten Spezifikationen nicht entsprechen.
Bekannte Verfahren zur Prüfung der Stellung des Werkzeuges im Werkzeugträger beruhen beispielsweise im Fall rotierender Werkzeugträger auf der Verwendung eines Verschiebungsfühlers in der Nähe des Werkzeuges.
Nach dem Einsetzen jedes Werkzeuges während des Fertigungszyklus wird der Träger für einige Sekunden leer in Rotation versetzt. Der Verschiebungsfühler misst die Dezentrierung des Werkzeuges. Oberhalb eines gewissen Betrages wird das Werkzeug als schlecht positioniert betrachtet.
Derartige Prüfungsverfahren sind nicht vollkommen zufriedenstellend. Wie oben beschrieben, erfordern diese Verfahren nämlich eine Zeit der Verwendung des leeren Werkzeugträgers, die gegenüber der tatsächlichen Gebrauchsdauer des Werkzeuges zur Bearbeitung des Teiles nicht vernachlässig bar ist (jeweils zwei bis drei Sekunden Prüfung gegenüber etwa zwanzig Sekunden Bearbeitung). Angesichts der erheblichen Anzahl zu verwendender Werkzeuge ist der Produktivitätsverlust erheblich, insbesondere im Fall großer Serien.
Die Erfindung hat hauptsächlich zum Ziel, diesem Nachteil Abhilfe zu schaffen, d. h. komplexe Teile zuverlässig zu erzeugen und dabei eine hohe Produktivität aufrecht zu erhalten.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung ein Überprüfungsverfahren der oben genannten Art zum Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:

– Positionieren und Befestigen des Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers,
– Berechnung der Abweichung der bestimmten relativen Stellung des Befestigungsorgans von einer relativen Bezugsstellung,
– Vergleich dieser Abweichung mit einer Bezugsabweichung, die von mindestens einer bei einer vorangehenden Bezugspositionierung eines Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers berechneten Abweichung abhängig ist, und
– Ausdrücken der Qualität der Positionierung des Teils in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale, einzeln oder in allen möglichen Kombinationen, aufweisen:

– das Befestigungsorgan ist eine Spannstange, die im Körper längs einer Achse gleitend montiert ist;
– die Bezugsabweichung ist abhängig von der Abweichung, die bei der letzten Bezugspositionierung des Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers berechnet wurde;
– die Bezugsabweichung ist vom Mittelwert mehrerer Abweichungen abhängig, die bei vorangehenden Bezugspositionierungen des Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers berechnet wurden;
– die relative Bezugsstellung ist die relative Stellung des Teiles, die bei der ersten Positionierung dieses Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers bestimmt wurde;
– die relative Bezugsstellung ist die relative Stellung, die bei einer vorangehenden Bezugspositionierung eines anderen Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers bestimmt wurde;
– Berechnung einer kompensierten relativen Stellung des Befestigungsorgans relativ zum Körper unter Anwendung eines mathematischen Modells, das mindestens die Temperatur des Trägers berücksichtigt und die relative Stellung, die bei der Positionierung des Teiles (A) in den Positionierungsmitteln des Trägers bestimmt wurde, und diese kompensierte relative Stellung wird für die Berechnung der Abweichung von der relativen Bezugsposition verwendet.

Die Erfindung hat außerdem eine Vorrichtung zur Überprüfung der Positionierung eines Teiles in einem Träger der oben genannten Art zum Gegenstand,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst:

– Mittel zur Berechnung der Abweichung der relativen Stellung, die bestimmt wird, wenn das Teil in den Positionierungsmitteln des Trägers befestigt ist, von einer relativen Bezugsstellung,
– Mittel zum Vergleich dieser Abweichung mit einer Bezugsabweichung, die von mindestens einer bei einer vorangehenden Bezugspositionierung des Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers berechneten Abweichung abhängig ist, und
– Mittel zum Ausdrücken der Qualität der Positionierung des Teils in Abhängigkeit vom von den Vergleichsmitteln erhaltenen Ergebnis.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale, einzeln oder in allen möglichen Kombinationen, aufweisen:

– das Befestigungsorgan ist eine Spannstange, die längs einer Achse im Körper gleitend montiert ist;
– die Bezugsabweichung ist von der Abweichung abhängig, die bei der letzten Bezugspositionierung des Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers berechnet wurde;
– die Bezugsabweichung ist vom Mittelwert mehrerer Abweichungen abhängig, die bei vorangehenden Bezugspositionierungen des Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers berechnet wurden;
– die relative Bezugsstellung ist die relative Stellung des Teiles, die bei der ersten Positionierung dieses Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers bestimmt wurde;
– die relative Bezugsstellung die relative Stellung ist, die bei einer vorangehenden Bezugspositionierung eines anderen Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers bestimmt wurde;
– sie umfasst außerdem Mittel zur Berechnung einer kompensierten relativen Stellung des Befestigungsorgans relativ zum Körper unter Anwendung eines mathematischen Modells, das mindestens die Temperatur des Trägers berücksichtigt und die relative Stellung, die bei der Positionierung des Teiles in den Positionierungsmitteln des Trägers bestimmt wurde, und die Mittel zur Berechnung der Abweichung verwenden die kompensierte relative Stellung für die Berechnung der Abweichung von der relativen Bezugsstellung;
– die Bestimmungsmittel umfassen einen Analogsensor;
– die Bestimmungsmittel bestehen einerseits aus einem Abschnitt des Befestigungsorgans, der einen Abschnitt mit konvergierender Oberfläche aufweist, und andererseits aus einem gegenüber angeordneten Abstandssensor.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden jetzt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Axialschnittansicht eines drehbaren Werkzeugträgers der oben genannten Art in geöffneter Stellung,
2 eine zur 1 analoge Ansicht, in der ein Werkzeug in der Positionierungsausnehmung korrekt positioniert ist,
3 eine zur 2 analoge Ansicht, in der das Werkzeug schlecht positioniert ist,
4 eine schematische Seitenansicht eines Mittels zur Bestimmung der relativen Stellung der Spannstange eines Werkzeugträgers der oben genannten Art zu diesem Werkzeugträger,
5 ein Fließdiagramm, das die verschiedenen Schritte einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich darstellt,
6 ein Fließdiagramm, das die verschiedenen Schritte einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich darstellt,
7 ein Graph, der die Stellung der Spannstange relativ zum Körper darstellt, die in Abhängigkeit von den aufeinanderfolgenden Positionierungsvorgängen eines Werkzeuges A in der Ausnehmung des Trägers bestimmt wurde, in der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
8 ein Graph, der die relative Stellung zweier Werkzeuge A und B darstellt, die in Abhängigkeit von deren aufeinanderfolgenden, abwechselnden Positionierungsvorgängen bestimmt wurden, in der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der in den 1 bis 3 dargestellte Werkzeugträger bezieht sich auf ein automatisiertes Bearbeitungszentrum, das dazu bestimmt ist, in Fertigungszyklen komplexer mechanischer Teile in Großserien mehrere Vorgänge auszuführen.
Wie in 1 dargestellt, umfasst dieser Werkzeugträger einen Körper 1, der relativ zum Gehäuse des Bearbeitungszentrums (nicht dargestellt) beweglich ist, eine Spannstange 3 zur Werkzeugbefestigung, die im Körper 1 gleitend angebracht ist, Mittel 5 zur Verschiebung der Spannstange relativ zum Körper 1 und Mittel 7 zur Bestimmung der Stellung der Spannstange 3 relativ zum Körper 1. Der Werkzeugträger ist im Übrigen mit einer externen Steuerzentraleinheit 9 verbunden, die seine Betätigung sicherstellt.
Der Körper 1 ist zylindrisch. Er ist mit Hilfe von mit dem Gehäuse fest verbundenen Wälzlagern relativ zum Gehäuse des Bearbeitungszentrums um die Hauptachse X-X' des Zylinders drehbar montiert. Ein Elektromotor 13 erlaubt den Rotationsantrieb des Körpers 1 bei einem Bearbeitungsvorgang.
Der Körper 1 weist an seinem Vorderende (rechts in den 1 bis 3) eine Ausnehmung 15 zur Werkzeugpositionierung auf, die relativ zur Achse X-X' rotationssymmetrisch ist. Er umfasst außerdem eine zylindrische Blindvertiefung 17, die nach hinten offen ist. Eine zylindrische Bohrung 19 mit der Achse X-X' verbindet die Vertiefung 17 mit der Positionierungsausnehmung 15.
Außerdem sind radial elastisch verformbare Spannbacken 20 am Vorderende der Stange 21 angebracht. Das Vorderende dieser Backen 20 ragt in die Positionierungsausnehmung 15 und das Hinterende dieser Backen weist eine äußere Schulter auf, die mit einer Schulter des Körpers 1 zusammenarbeitet und mit einem elastischen Organ 22, um die Verschiebung der Backen 20 relativ zu diesem Körper 1 längs der Achse X-X' zu verhindern.
Die Spannstange 3 weist eine zylindrische Stange 21 auf, deren Länge größer ist, als die des Körpers 1, und die in der Bohrung 19 gleitet, um der Spannstange 3 zu erlauben, sich längs der Achse X-X' zu verschieben.
Das Vorderende der Stange 21, der Ausnehmung 15 gegenüber, ist mit einem kegelstumpfartigen Organ 23 zur Befestigung des Werkzeugs durch Spreizung der Backen 20 versehen.
Dieses Befestigungsorgan 23 umfasst einen nach vorne divergierenden, konischen Abschnitt, der dafür ausgebildet ist, die Spannbacken 20 bei der Verschiebung der Spannstange 3 nach hinten radial nach außen zu verformen.
Das Befestigungsorgan 23 passt sich an ein Werkzeug A an, das in 2 dargestellt ist. Dieses Werkzeug A weist einen Ansatz 25 auf. Die äußere Oberfläche des Ansatzes 25 hat eine zu der der äußeren Oberfläche der Ausnehmung 15 des Körpers 1 komplementäre Form.
Der Ansatz 25 ist mit einer zylindrischen Vertiefung 27 in Längsrichtung versehen, die sich zum Hinterende des Werkzeuges A öffnet. Der Durchmesser der Vertiefung 27 ist an den Durchtritt des konischen Abschnittes 23 und der Backen 20 in der eingezogenen Stellung angepasst.
Die Vertiefung 27 des Werkzeuges A ist im Übrigen mit einer ringförmigen Stützschulter 31 für die hintere Oberfläche 33 der Spannbacken 20 in gespreizter Stellung versehen.
Die Stange 21 ist im Übrigen in der Vertiefung 17 mit einer Anlagescheibe 37 versehen. In dieser Vertiefung durchquert die Stange 21 eine Schraubenfeder 39, die zwischen dem Boden 40 der Vertiefung 17 und der vorderen Oberfläche der Anlagescheibe 37 komprimiert wird. Dementsprechend übt die Feder 39 eine Rückstellkraft nach hinten auf die Spannstange 3 aus. Das Befestigungsorgan 23 wird so dauernd zum Boden der Ausnehmung 15 zurückgedrängt.
Die Mittel zur Verschiebung der Spannstange 5 sind dem hinteren Ende der Stange 21 gegenüber angeordnet. Sie umfassen einen hydraulischen Zylinder 41 mit Kolbenstange 43 und Achse X-X'. Die Stange 43 ist derart angeordnet, dass sie mit dem hinteren Ende der Stange 21 in Berührung kommen und die Rückstellkraft überwinden kann, die durch die Feder 39 erzeugt wird. Der Zylinder 41 kann damit die Verschiebung der Spannstange 3 längs der Achse X-X' bewirken, so dass sich das Befestigungsorgan 23 von der Positionierungsausnehmung 15 nach außen verschiebt und so das elastische Einziehen der Backen 20 auf die Achse X-X' zu erlaubt.
Die Mittel 7 zur Bestimmung der Stellung der Spannstange 3 relativ zum Körper 1 umfassen eine kegelstumpfförmige Marke 45, die nach hinten konvergiert und am hinteren Ende der Spannstange 3 angebracht ist, und einen analogen Abstandssensor 47, der mit der Zentraleinheit 9 verbunden ist. In äquivalenter Weise könnte die konische Marke nach vorne konvergieren.
Im Folgenden wird ein Positionierungsvorgang eines Werkzeuges A im Körper 1 beschrieben.
Ursprünglich wird die Kolbenstange 43, wie in 1 dargestellt, durch den hydraulischen Zylinder 41 in der gespreizten Stellung gehalten. Sie wirkt der Rückstellkraft der Feder 39 entgegen und hält die Spannstange 3 in der geöffneten Stellung, wobei das Befestigungsorgan 23 in die Positionierungsausnehmung 15 ragt.
Das Werkzeug A wird durch die Vertiefung 27 am Befestigungsorgan 23 positioniert. Dieser Vorgang kann manuell durch einen Bediener erfolgen oder automatisch mit Hilfe eines Automaten (nicht dargestellt), der von der Steuereinheit 9 gesteuert wird.
Anschließend veranlasst der Bediener das Einspannen des Werkzeuges A im Körper 1 mit Hilfe der Steuereinheit 9. Die Kolbenstange 43 wird zurückgezogen. Die Feder 39 streckt sich und bewirkt die Verschiebung des Befestigungsorgans 23 der Spannstange 3 ins Innere der Positionierungsausnehmung 15. Die Spannbacken 20 spreizen sich auf die Seitenwände der Ausnehmung 15 zu. Die hintere Oberfläche 33 dieser Backen 20 legt sich dann an die ringförmige Stützschulter 31 des Werkzeuges A an. Der Ansatz 25 des Werkzeuges nimmt seine Stellung in der Ausnehmung 15 ein.
Die Feder 39 ist derart angepasst, dass sie in dieser Stellung komprimiert bleibt. Das Werkzeug A bleibt dadurch während des Bearbeitungsvorganges in der Ausnehmung 15 des Werkzeugträgers in Stellung gehalten, wie in 2 dargestellt.
Wie in 4 dargestellt, misst der Abstandssensor 47 senkrecht zur Achse X-X' den Abstand d, der ihn von der Oberfläche der Marke 45 trennt. Dieser Abstand d wird von der Zentraleinheit 9 analysiert, um daraus dank der Konizität der Marke 45 die Axialstellung der Spannstange 3 relativ zum Körper 1 abzuleiten.
Ein erstes Verfahren zur Überprüfung der Positionierung eines Werkzeuges A im Körper des Werkzeugträgers wird jetzt als Beispiel unter Bezug auf die 5 beschrieben.
Bei der ersten Positionierung des Werkzeuges A im Körper 1 muss der Bediener manuell prüfen, dass das Werkzeug A gut positioniert ist (wie in 2 dargestellt). Ein Bezugswert d_Aref der relativen Stellung der Spannstange 3 zum Körper 1 bei dieser ersten Positionierung wird dann von der Zentraleinheit 9 gespeichert.
Bei einer späteren Positionierung des Werkzeuges A in der Maschine (Schritt 101 der 5) wird das Werkzeug A am Körper 1 befestigt. Die relative Stellung d_A der Spannstange 3 zum Körper 1 wird durch die Gesamtheit bestimmt, die aus der Marke 45 und dem Abstandssensor 43 besteht (Schritt 103).
Um die Entwicklung der Spannstange 3 bei sich wiederholenden Vorgängen (beispielsweise Erwärmung mit Bezug auf die Winkelstellung oder Bespülen) zu berücksichtigen, wird der Wert d_A dieser Stellung durch die Zentraleinheit 9 unter Verwendung eines mathematischen Modells kompensiert, das der Entwicklung des Werkzeugträgers Rechnung trägt (Schritt 105). Der erhaltene Wert d_Acomp ist also im Fall von Großserienfertigungen bedeutender, wenn der Werkzeugträger sich zunehmend entwickelt.
Die Steuereinheit berechnet dann die Abweichung e_A als Absolutbetrag der Differenz zwischen d_Acomp und d_Aref (Schritt 107).
In einem späteren Schritt 109 vergleicht die Steuereinheit 9 die berechnete Abweichung e_A mit einer Bezugsabweichung e_Aref. Diese Bezugsabweichung ist Funktion der Abweichung, die bei einer vorangehenden Positionierung des Werkzeuges A gemessen wurde (beispielsweise vorher gemessene Abweichung plus Toleranz). Diese Abweichung e_Aref kann auch von einem gleitenden Mittelwert mehrerer Abweichungen e_A abhängig sein, die bei vorangehenden korrekten Positionierungen des Werkzeugs A berechnet wurden.
Die Tatsache, dass sich die Bezugsabweichung e_Aref nach und nach mit den Positionierungen des Werkzeugs A entwickelt, erlaubt es, der Abnutzung des Ansatzes 25 des Werkzeuges A und der Verformung der Spannstange 3 Rechnung zu tragen.
Wenn im Schritt 111 die berechnete Abweichung e_A kleiner ist, als die Bezugsabweichung e_Aref, wird das Werkzeug als gut positioniert betrachtet (Schritt 113). Der berechnete Wert der Abweichung e_A kann verwendet werden, um die Bezugsabweichung e_Aref zu aktualisieren (Schritt 115). Der Bearbeitungsvorgang kann ausgeführt werden (Schritt 117).
Wenn diese berechnete Abweichung e_A größer ist, als die Bezugsabweichung e_Aref, wird das Werkzeug A als schlecht positioniert betrachtet (Schritt 119). Ein Fehler wird dem Bediener gemeldet und die Maschine wird angehalten (Schritt 121) oder es kann ein Korrekturzyklus programmiert werden, um das Werkzeug automatisch zu reinigen und erneut zu positionieren (Schritt 123).
Die Ausführung des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Beispiel anhand mehrerer aufeinanderfolgender Positionierungen des Werkzeugs A im Träger beschrieben.
Die Stellungen der Spannstange und des Trägers relativ zueinander, die bei aufeinanderfolgenden Positionierungen desselben Werkzeuges A im Körper 1 bestimmt wurden, sind in 7 dargestellt.
Wenn das Werkzeug gut positioniert ist (2), ist die bestimmte relative Stellung d_Acomp der relativen Stellung nahe, die bei der Bezugspositionierung d_Aref bestimmt wurde. Dies ist beispielsweise der Fall in 7 bei den Positionierungen 1, 2, 3, 4, 6 des Werkzeuges A, bei denen die berechnete Abweichung e_A kleiner ist, als e_Aref. Wenn das Werkzeug schlecht positioniert ist, beispielsweise aufgrund eines Spans C, der zwischen dem Ansatz 25 des Werkzeuges A und der Oberfläche der Ausnehmung 15 eingeklemmt ist (3), ist das Befestigungsorgan 23 der Spannstange 3 vom Boden der Ausnehmung 15 weiter entfernt.
Wie bei der Positionierung 5 der 7 dargestellt, ist die Stellung der Spannstange dann also versetzt und weicht die bestimmte relative Stellung d_Acomp,5 erheblich von der relativen Stellung ab, die bei einer Bezugspositionierung bestimmt wurde. Die Abweichung e_A,5 ist also erheblich größer, als die Bezugsabweichung e_Aref. Ein zweites erfindungsgemäßes Überprüfungsverfahren wird im Fließdiagramm der 6 beschrieben.
In diesem Verfahren wird die Positionierung eines zweiten Werkzeuges B relativ zur vorangehenden Positionierung des ersten Werkzeuges A überprüft.
Wie im oben beschriebenen Verfahren, wird die korrigierte relative Stellung d_Bcomp der Spannstange 3 zum Körper 1 bestimmt, wenn das Werkzeug B im Körper 1 befestigt ist (Schritte 201 bis 205).
Anders als im ersten Verfahren jedoch wird die Abweichung e_AB dieser Stellung d_Bcomp von der korrigierten relativen Stellung d_Acomp berechnet, die bei der letzten korrekten Positionierung des Werkzeuges A erhalten wurde (Schritt 207).
Die erhaltene Abweichung e_AB wird mit einer Bezugsabweichung e_ABref verglichen, die von der Abweichung abhängig ist, die bei der letzten korrekten Positionierung des Werkzeuges B relativ zum Werkzeug A berechnet wurde (Schritt 209). Ebenso kann ein gleitender Mittelwert mehrerer Abweichungen korrekter Positionierungen von Werkzeug B und Werkzeug A verwendet werden.
Die folgenden Schritte 213 bis 223 sind analog zu den Schritten 113 bis 123.
Die Ausführung des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens bei aufeinanderfolgenden, abwechselnden Verwendungen des Werkzeuges A und des Werkzeuges B ist in 7 dargestellt.
Wie beim ersten Verfahren beschrieben, ist in dem Fall, dass das Werkzeug B unkorrekt positioniert ist (Positionierung 5) die bestimmte relative Stellung der Spannstange 3 deutlich verschieden, die Abweichung e_AB von der vorangehenden bestimmten relativen Stellung des Werkzeuges A (Positionierung 4) ist erheblich größer, als die Bezugsabweichung e_ABref.
In Variante können die Mittel 7 zur Bestimmung der relativen Stellung der Spannstange 3 zum Körper 1 einen optischen Laser oder einen Fühler umfassen.
Dank der soeben beschriebenen Erfindung ist es möglich, über ein Verfahren zur zuverlässigen Prüfung der Positionierung mehrerer Werkzeuge in einem Werkzeugträger bei aufeinanderfolgenden Bearbeitungsvorgängen von Teilen zu verfügen, die in Großserie gefertigt werden, das eine maximale Produktivität aufrechterhält.
Dieses Verfahren trägt außerdem der thermischen Entwicklung des Werkzeugträgers und der mechanischen Abnutzung der Verbindung zwischen dem Werkzeug und seinem Träger Rechnung.
Dieses Verfahren kann in anderen Anwendungen angewandt werden, in denen eine präzise relative Positionierung zweier Teile wesentlich ist, wie etwa beim Einspannen von Kraftfahrzeugteilen zu ihrer Bearbeitung.

Claims

Verfahren zur Überprüfung der Positionierung eines mechanischen Teiles (A), insbesondere eines Werkzeuges, in einem Träger, insbesondere einer Spindel oder Motorspindel, umfassend: – einen Trägerkörper (1), der an einem Ende mit Positionierungsmitteln (15), insbesondere einer Positionierungsausnehmung, für das Teil (A) versehen ist, – ein Organ (3) zur Befestigung des Teiles (A), das im Körper (1) zwischen einer ersten Stellung, die das Einsetzen des Teiles (A) erlaubt, und mindestens einer zweiten Stellung, in der das Teil (A) in den Positionierungsmitteln (15) befestigt ist, beweglich angebracht ist, – Mittel (7) zur Bestimmung der Stellung des Befestigungsorgans (3) relativ zum Körper (1), dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: – Positionieren und Befestigen des Teiles (A) in den Positionierungsmitteln (15), – Berechnung der Abweichung (e_A; e_AB) der bestimmten relativen Stellung (d_A) von einer relativen Bezugsstellung (d_Aref; d_B), – Vergleich dieser Abweichung (e_A, e_AB) mit einer Bezugsabweichung (e_Aref; e_ABref), die von mindestens einer bei einer vorangehenden Bezugspositionierung eines Teiles (A; B) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers berechneten Abweichung abhängig ist, und – Ausdrücken der Qualität der Positionierung des Teils (A) in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsorgan (3) eine Spannstange (3) ist, die längs einer Achse (X-X') im Körper (1) gleitend montiert ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsabweichung (e_A, e_AB) abhängig ist von der Abweichung, die bei der letzten Bezugspositionierung des Teiles (A) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers berechnet wurde.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsabweichung (e_A, e_AB) vom Mittelwert mehrerer Abweichungen abhängig ist, die bei vorangehenden Bezugspositionierungen des Teiles (A) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers berechnet wurden.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Bezugsstellung (d_Aref) die relative Stellung des Teiles (A) ist, die bei der ersten Positionierung dieses Teiles (A) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers bestimmt wurde.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Bezugsstellung (d_B) die relative Stellung ist, die bei einer vorangehenden Bezugspositionierung eines anderen Teiles (B) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers bestimmt wurde.
Verfahren nach irgendeinem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem den folgenden Schritt umfasst: – Berechnung einer kompensierten relativen Stellung (d_Acomp) des Befestigungsorgans (3) relativ zum Körper (1) unter Anwendung eines mathematischen Modells, das mindestens die Temperatur des Trägers berücksichtigt und die relative Stellung (d_A), die bei der Positionierung des Teiles (A) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers bestimmt wurde, und dadurch gekennzeichnet, dass – diese kompensierte relative Stellung (d_Acomp) für die Berechnung der Abweichung (e_A, e_AB) von der relativen Bezugsstellung (d_Aref, d_Bcomp) verwendet wird.
Vorrichtung zur Prüfung der Positionierung eines mechanischen Teiles (A), insbesondere eines Werkzeuges, in einem Träger, insbesondere einer Spindel oder Motorspindel, umfassend: – einen Trägerkörper (1), der an einem Ende mit Positionierungsmitteln (15), insbesondere einer Positionierungsausnehmung, für das Teil (A) versehen ist, – ein Befestigungsorgan (3) für das Teil, das im Körper (1) zwischen einer ersten Stellung, die das Einsetzen des Teiles (A) erlaubt, und mindestens einer zweiten Stellung, in der das Teil in den Positionierungsmitteln (15) befestigt ist, beweglich angebracht ist, – Mittel (7) zur Bestimmung der relativen Stellung des Befestigungsorgans (3) zum Körper (1), wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: – Mittel (9) zur Berechnung der Abweichung (e_A; e_AB) der relativen Stellung (d_A), die bestimmt wird, wenn das Teil in den Positionierungsmitteln des Trägers befestigt ist, von einer relativen Bezugsstellung (d_Aref; d_B), – Mittel (9) zum Vergleich dieser Abweichung (e_A, e_AB) mit einer Bezugsabweichung (e_Aref; e_ABref), die von mindestens einer bei einer vorangehenden Bezugspositionierung eines Teiles (A; B) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers berechneten Abweichung abhängig ist, – Mittel (9) zum Ausdrücken der Qualität der Positionierung des Teils (A) in Abhängigkeit vom von den Vergleichsmitteln erhaltenen Ergebnis.
Vorrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsorgan (3) eine Spannstange ist, die längs einer Achse (X-X') im Körper (1) gleitend montiert ist.
Vorrichtung zur Prüfung der Stellung eines Werkzeuges in einem Werkzeugträger nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsabweichung (e_Aref, e_ABref) abhängig ist von der Abweichung, die bei der letzten Bezugspositionierung des Teiles (A) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers berechnet wurde.
Vorrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsabweichung (e_Aref, e_ABref) abhängig ist vom Mittelwert mehrerer Abweichungen, die bei vorangehenden Bezugspositionierungen des Teiles (A) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers berechnet wurden.
Vorrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Bezugsstellung (d_Aref) die relative Stellung des Teiles (A) ist, die bei der ersten Positionierung dieses Teiles (A) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers bestimmt wurde.
Vorrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Bezugsstellung (d_B) die relative Stellung ist, die bei einer vorangehenden Bezugspositionierung eines anderen Teiles (B) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers bestimmt wurde.
Vorrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem umfasst: – Mittel (9) zur Berechnung einer kompensierten relativen Stellung (d_Acomp) des Befestigungsorgans (3) relativ zum Körper (1) unter Anwendung eines mathematischen Modells, das mindestens die Temperatur des Trägers berücksichtigt und die Bezugsstellung (d_A), die bei der Positionierung des Teiles (A) in den Positionierungsmitteln (15) des Trägers bestimmt wurde, und dadurch gekennzeichnet, dass – die Mittel (9) zur Berechnung der Abweichung die kompensierte relative Stellung (d_AcomP) für die Berechnung der Abweichung (e_A, e_AB) von der relativen Bezugsstellung (d_Aref, d_Bcomp) verwenden.
Vorrichtung nach irgendeinem der Patentansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsmittel (7) einen Analogsensor (47) umfassen.
Vorrichtung nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsmittel (7) einerseits aus einem Abschnitt des Befestigungsorgans (3) bestehen, das einen Abschnitt (45) mit konvergierender Oberfläche aufweist, und andererseits aus einem gegenüber angeordneten Abstandssensor (47).