DE9402550U1 - Tool data measuring device for NC processing machines - Google Patents
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Description
Werkzeugdaten-Meßgerät für NC-BearbeitungsmaschinenTool data measuring device for NC processing machines
Die Erfindung betrifft ein Werkzeugdaten-Meßgerät für NC-Bearbeitungsmaschinen zum Vermessen von in die Bearbeitungsmaschine eingespannten Werkzeugen, wie z.B. bei einem Fräswerkzeug die freie Werkzeuglänge und den Radius des Fräskopfes. Solche Werkzeugabmessungsdaten sind für die numerische Steuerung der Bearbeitungsmaschine erforderlich.The invention relates to a tool data measuring device for NC processing machines for measuring tools clamped into the processing machine, such as the free tool length and the radius of the milling head of a milling tool. Such tool dimension data are required for the numerical control of the processing machine.
Durch die Erfindung wird das Problem gelöst, wie ein Werkzeugdaten-Meßgerät für NC-Bearbeitungsmaschinen so auszubilden ist, daß bei einfachem und daher kostengünstigem Aufbau ein rasches Erfassen der erforderlichen Werkzeugdaten erreicht werden kann.The invention solves the problem of how to design a tool data measuring device for NC processing machines in such a way that the required tool data can be quickly recorded with a simple and therefore cost-effective structure.
Unter Lösung dieses Problems ist bei dem erfindungsgemäßen Werkzeugdaten-Meßgerät für NC-Bearbeitungsmaschinen ein Prisma mit zwei senkrecht zueinander verlaufenden Antastflächen an einem gegen die Kraft einer Rückstellfeder entlang einer Geraden, die in einem Winkel von jeweils 45° zu den Antastflächen, d.h. entlang der Winkelhalbierenden zwischen den beiden Antastflächen verläuft, verdrehfest geführten Schieber festgelegt, der mit einer Nullpunkts-Wegmeßanzeige gekoppelt ist, mit welcher die Verschiebungsgröße des Schiebers bis in eine Maschinenreferenzlage anzeigbar ist, wobei der Schieber in der Maschinenreferenzlage lösbar arretierbar ist.To solve this problem, in the tool data measuring device for NC processing machines according to the invention, a prism with two contact surfaces running perpendicular to each other is fixed to a slide which is guided in a rotationally fixed manner against the force of a return spring along a straight line which runs at an angle of 45° to the contact surfaces, i.e. along the bisector between the two contact surfaces, and which is coupled to a zero-point travel measuring display with which the displacement size of the slide can be displayed up to a machine reference position, wherein the slide can be releasably locked in the machine reference position.
Das erfindungsgemäße Werkzeugdaten-Meßgerät erlaubt daher das unmittelbare Messen zweier Werkzeugabmessungswerte in zwei zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen in zwei unmittelbar aufeinander folgenden Meßvorgängen. Die Koordinatenrichtungen stimmen jeweils mit dem Lot auf die beiden ebenen Antastflächen überein, die bei auf dem Maschinentisch der Bearbeitungsmaschine angeordnetem Meßgerät horizontal bzw. vertikal verlaufen. Zum Messen beispielsweise der Werkzeuglänge und des Werkzeugradius des Fräswerkzeugs einer Vertilkalfräsmaschine wird dieses nach Entriegelung desThe tool data measuring device according to the invention therefore allows the direct measurement of two tool dimension values in two mutually perpendicular coordinate directions in two immediately successive measuring processes. The coordinate directions each correspond to the perpendicular to the two flat contact surfaces, which run horizontally and vertically when the measuring device is arranged on the machine table of the processing machine. For example, to measure the tool length and the tool radius of the milling tool of a vertical milling machine, this is used after unlocking the
Schiebers des Meßgerätes zunächst auf die horizontale Antastfläche abgesenkt, bis der Schieber soweit verschoben ist, daß die Nullpunktsanzeige auf Null steht. Der in dieser Nullstellung des zuvor auf die Bearbeitungsmaschine geeichten Meßgerätes über die Maschinensteuerung der NC-Bearbeitungsmaschine an deren Anzeigeeinrichtungen angezeigte Meßwert kann dann direkt als freie Fräswerkzeuglänge in den Werkzeug-Korrekturspeicher der Maschinensteuerung übernommen werden. Entsprechend wird sodann der Fräskopf gegen die vertikale Antastfläche bewegt, bis die Nullstellung des Schiebers erneut erreicht ist und daher nun der von den Anzeigeeinrichtungen der Bearbeitungsmaschine angezeigte Meßwert als Radius des Fräskopfes ebenfalls in den Werkzeug-Korrekturspeicher übernommen werden kann.The slide of the measuring device is first lowered onto the horizontal contact surface until the slide is moved so far that the zero point display is at zero. The measured value displayed in this zero position of the measuring device, which has previously been calibrated to the processing machine, via the machine control of the NC processing machine on its display devices can then be transferred directly as a free milling tool length into the tool correction memory of the machine control. The milling head is then moved accordingly against the vertical contact surface until the zero position of the slide is reached again and therefore the measured value displayed by the display devices of the processing machine can now also be transferred into the tool correction memory as the radius of the milling head.
Für das Eichen des Meßgerätes auf die Bearbeitungsmaschine hingegen wird der Schieber in seiner Maschinenreferenzlage arretiert, wonach mithilfe eines in die Bearbeitungsmaschine eingespannten Mehrkoordinatentasters oder eines Meßdorns und des Wegmeßsystems der NC-Bearbeitungsmaschine die betreffenden Positionskoordinaten der beiden Antastflächen in der Maschinenreferenzlage des Schiebers bestimmt und in den Referenzspeicher der Bearbeitungsmaschine eingespeichert werden.To calibrate the measuring device to the processing machine, however, the slide is locked in its machine reference position, after which the relevant position coordinates of the two contact surfaces in the machine reference position of the slide are determined using a multi-coordinate probe clamped into the processing machine or a measuring mandrel and the position measuring system of the NC processing machine and stored in the reference memory of the processing machine.
Für das Eichen des erfindungsgemäßen Meßgeräts auf die Bearbeitungsmaschine wie auch für das Bestimmen der Werkzeugabmessungsdaten mithilfe des erfindungsgemäßen Meßgerätes werden somit das Wegmeß- und Steuerungssystem der Bearbeitungsmaschine mitbenutzt, wodurch das Meßgerät einfach aufgebaut sein kann. Es ist auch möglich, das Erreichen der Maschinenreferenzlage des Meßschiebers elektronisch abzutasten und das dabei erzeugte Meßsignal direkt an die Maschinensteuerung zu geben, so daß die Übernahme der Werkzeugabmessungsdaten in den Werkzeugkorrekturspeicher der Bearbeitungsmaschine völlig selbstätig erfolgt.The path measuring and control system of the processing machine is used for calibrating the measuring device according to the invention to the processing machine as well as for determining the tool dimension data using the measuring device according to the invention, which means that the measuring device can be simply constructed. It is also possible to electronically sense when the caliper has reached the machine reference position and to send the measurement signal generated in this way directly to the machine control, so that the transfer of the tool dimension data to the tool correction memory of the processing machine takes place completely automatically.
Da bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät der Meßschieber entlangSince the caliper of the measuring device according to the invention is
der Winkelhalbierenden des zwischen den Antastflächen eingeschlossenen Winkels verschiebbar ist, ist die Verschiebungsgröße des Meßschiebers unabhängig von dem jeweiligen Verlagerungsweg der Antastflächen in horizontaler oder vertikaler Richtung, der somit für beide Antastflächen gleich ist. Daher sind auch die Verschiebungsgrößen des Meßschiebers bis zum Erreichen der Maschinenreferenzlage gleich, so daß man für beide Meßrichtungen mit einer einzigen Nullpunkts-Wegmeßanzeige auskommt.the bisector of the angle enclosed between the contact surfaces, the displacement amount of the caliper is independent of the respective displacement path of the contact surfaces in the horizontal or vertical direction, which is therefore the same for both contact surfaces. Therefore, the displacement amounts of the caliper are also the same until the machine reference position is reached, so that a single zero point displacement display is sufficient for both measuring directions.
Wenngleich der Wegabnehmer der Wegmeßanzeige in der Verschiebungsrichtung des Schiebers an diesem angreifen kann, wird es bevorzugt, daß an dem Schieber ein zu der einen Antastfläche parallel, und zu der anderen Antastfläche senkrecht verlaufendes Koppelelement festgelegt ist, auf dem der Wegabnehmer der Wegmeßanzeige, insbesondere der Meßbolzen einer Meßuhr, abgestützt ist.Although the travel sensor of the travel measuring indicator can engage the slide in the direction of displacement of the slide, it is preferred that a coupling element is fixed to the slide, which runs parallel to one contact surface and perpendicular to the other contact surface, on which the travel sensor of the travel measuring indicator, in particular the measuring bolt of a dial gauge, is supported.
Die Arretierung des Meßschiebers in dessen Maschinenreferenzlage kann beispielsweise mithilfe einer Klemmschraube oder mit sonstigen geeigneten an sich bekannten Arretierungsmitteln erreicht werden. Vorzugsweise ist der Schieber in der Maschinenreferenzlage mittels eines Rastgesperres arretierbar ist, das unter einer vorbestimmten, auf den Schieber in seiner Verschiebungsrichtung einwirkenden Kraft ausrastbar ist. Dies ist insbesondere für den Eichvorgang vorteilhaft, damit dabei unabsichtliche Stöße auf das Meßprisma kompensiert werden.The locking of the caliper in its machine reference position can be achieved, for example, using a clamping screw or other suitable locking means known per se. The slide can preferably be locked in the machine reference position using a locking mechanism that can be released under a predetermined force acting on the slide in its direction of displacement. This is particularly advantageous for the calibration process, so that unintentional impacts on the measuring prism are compensated.
Das Meßgerät kann ortsfest auf den Maschinentisch der Bearbeitungsmaschine montiert werden. Es ist jedoch auch möglich, eine Adapterplatte vorzusehen, die auf dem Maschinentisch montiert ist und mit Anschlagpunkten versehen ist, die zur genau reproduzierbaren Lagebestimmung des auf die Adapterplatte aufgesetzten Meßgerätes vorgesehen sind.The measuring device can be mounted in a fixed position on the machine table of the processing machine. However, it is also possible to provide an adapter plate that is mounted on the machine table and is provided with stop points that are intended for the precisely reproducible determination of the position of the measuring device placed on the adapter plate.
Hierdurch kann das Meßgerät nach Bedarf von der Adapterplatte entfernt und für einen neuen Meßvorgang beispielsweise nach einem Werkzeugwechsel lagerichtig wieder auf die AdapterplatteThis allows the measuring device to be removed from the adapter plate as required and placed back on the adapter plate in the correct position for a new measuring process, for example after a tool change.
aufgesetzt werden, ohne daß für den neuen Meßvorgang ein erneuter Eichvorgang erforderlich ist.without the need for a new calibration process for the new measuring procedure.
Anhand eines in Fig. 1 der Zeichnung schematisch im Querschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend erläutert.The invention is explained below using an embodiment shown schematically in cross section in Fig. 1 of the drawing.
Das Werkzeugdaten-Meßgerät nach Fig. 1 weist ein Meßprisma 1 mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten ebenen Antastflächen, nämlich eine horizontale Antastfläche la und eine vertikale Antastfläche Ib auf. Das Prisma 1 ist auf einem aus dem Gerätegehäuse 11 herausragenden Schieber 2 befestigt und in dem Gehäuse 11 mittels einer spielfrei verdrehgesicherten Längsführung 3 unter 45 Grad geradgeführt, so daß das Prisma 1 bei Längsverschiebung des Schiebers 2 parallel zu sich selbst verschoben wird. Eine Druckfeder 4 sorgt für die Rückstellung des Schiebers 2 in eine Ausgangsstellung 5a der Antastflächen la, Ib.The tool data measuring device according to Fig. 1 has a measuring prism 1 with two flat contact surfaces arranged at right angles to one another, namely a horizontal contact surface la and a vertical contact surface Ib. The prism 1 is attached to a slide 2 protruding from the device housing 11 and is guided in the housing 11 at 45 degrees by means of a play-free, anti-rotation longitudinal guide 3, so that the prism 1 is moved parallel to itself when the slide 2 is moved longitudinally. A compression spring 4 ensures that the slide 2 is returned to an initial position 5a of the contact surfaces la, Ib.
Da das Prisma 1 unter 45 Grad schräggeführt ist, gelten für die Antastflächen la, Ib analoge Wegbedingungen. Die Hubbewegung des Schiebers 2 wird über ein an diesem festgelegtes horizontales z.B. stiftförmiges Koppelelement &dgr; auf den Wegabnehmer 8 einer Meßanzeige 10 übertragen und auf dieser dargestellt. Der Wegabnehmer 8 ist in einer ortsfest im Gehäuse 11 sitzenden Vertikalführung 9 gegen die Kraft einer Rückstellfeder axial verschiebbar geführt. Das dargestellte Koppelelement 6 ist parallel zur Antastfläche la und senkrecht zur Antastfläche Ib angeordnet. Alternativ könnte ein vertikales Koppelelement mit einem horizontal verschiebbaren Wegabnehmer zusammenwirken.Since the prism 1 is inclined at 45 degrees, analogous travel conditions apply to the contact surfaces la, Ib. The stroke movement of the slide 2 is transmitted to the travel sensor 8 of a measuring display 10 via a horizontal coupling element δ fixed to it, e.g. in the form of a pin, and is displayed on the latter. The travel sensor 8 is guided in a vertical guide 9 fixed in the housing 11 so that it can be moved axially against the force of a return spring. The coupling element 6 shown is arranged parallel to the contact surface la and perpendicular to the contact surface Ib. Alternatively, a vertical coupling element could work together with a horizontally movable travel sensor.
Ein z.B. mittels Drehknopf zu- und abschaltbares Gesperre 7 arretiert den Schieber 2, wenn die Antastflächen la, Ib eine in Fig.l gestrichelt dargestellte Referenz- oder Eichstellung 5b (Nullstellung) einnehmen. Hier zeigt die Meßanzeige 10 der Meßuhr den Wert Null an. Auf diese Referenzposition der Antastflächen la, Ib nimmt die Maschinensteuerung nach demA locking mechanism 7, which can be switched on and off using a rotary knob, locks the slide 2 when the contact surfaces la, Ib assume a reference or calibration position 5b (zero position) shown in dashed lines in Fig. 1. Here the measuring display 10 of the dial gauge shows the value zero. The machine control system assumes this reference position of the contact surfaces la, Ib after the
Vermessen eines Werkzeugs Bezug; eine aufgrund unterschiedlicher Einspannung oder Abnutzung eines Werkzeugs festgestellte Koordinaten-Nullpunktsverschiebung wird gespeichert und kann dann bei nachfolgenden Arbeitsgängen von der Steuerung kompensiert werden.Measuring a tool reference; a coordinate zero point shift determined due to different clamping or wear of a tool is saved and can then be compensated by the control system during subsequent operations.
Das Meßgerät kann ortsfest oder mittels einer Adapterplatte 14 auf dem Werkzeugmaschinentisch 13 plaziert werden. Die Adapterplatte 14 kann zur genau reproduzierbaren Lagebestimmung entsprechende Anschlagpunkte 12 besitzen.The measuring device can be placed stationary or on the machine tool table 13 using an adapter plate 14. The adapter plate 14 can have corresponding stop points 12 for precisely reproducible position determination.
Zum Eichen der Maschinenkoordinaten auf den Ort des auf dem Maschinentisch 13-festgelegten Meßgerätes werden die Positionsdaten der Antastflächen la, Ib bei mit dem Gesperre 7 in der Maschinenreferenzlage arretiertem Schieber 2 mithilfe eines Tastgeräts oder Nullwerkzeugs (Meßdorns) bestimmt, wobei der Zeiger der Meßuhr 10 die Nullstellung einnimmt. Die Positionsdaten der Antastflächen werden als Referenzdaten in die Maschinensteuerung der Bearbeitungsmaschine eingelesen.To calibrate the machine coordinates to the location of the measuring device fixed on the machine table 13, the position data of the contact surfaces la, Ib are determined with the slide 2 locked in the machine reference position with the locking mechanism 7 using a contact device or zero tool (measuring mandrel), whereby the pointer of the dial gauge 10 assumes the zero position. The position data of the contact surfaces are read into the machine control of the processing machine as reference data.
Zum Vermessen eines Werkzeugs wird das Gesperre 7 gelöst, und das Prisma 1 wird von der Druckfeder 4 in die Ausgangsstellung 5a gebracht. Die Differenz zwischen Ausgangsstellung 5a und Nullstellung 5b wird auf der Anzeige 10 als Vorhalteweg 5c angezeigt. Dieser ermöglicht ein kontrolliertes Anfahren des Werkzeugs an die Nullposition.To measure a tool, the locking mechanism 7 is released and the prism 1 is brought into the starting position 5a by the compression spring 4. The difference between the starting position 5a and the zero position 5b is shown on the display 10 as the lead path 5c. This enables the tool to be moved to the zero position in a controlled manner.
Die Wegauflösung zur Meßanzeige beträgt 1:1, das heißt, daß die Verschiebungsgröße des Schiebers 2 und damit der Hub des Wegabnehmers 8 unabhängig davon ist, ob von dem zu vermessenden Werkzeug die Antastfläche la vertikal, oder die Antastfläche Ib horizontal verschoben wird.The displacement resolution for the measurement display is 1:1, which means that the displacement of the slide 2 and thus the stroke of the displacement sensor 8 is independent of whether the contact surface la of the tool to be measured is displaced vertically or the contact surface Ib is displaced horizontally.
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