DE19740044A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken bei der Herstellung von Schmuck oder Designer-Ware - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken bei der Herstellung von Schmuck oder dreidimensionaler Designer-Ware mittels Zerspanung und/oder Schleifen, wo­ bei die Oberflächenkontur eines drehbaren Original-Modells mit Hilfe einer gebündelten Strah­ lung abgetastet und reflektiert wird, wobei die Remission mittels wenigstens zweier parallel zur Drehachse des Modells bewegbarer Strahlungsdetektoren erfaßt und als dreidimensionale Ab­ bildung in ein Raster von digital codierten Koordinaten-Werten konvertiert wird, die in wenig­ stens einem Digital-Rechner gespeichert werden, wobei der Rechner nach Erstellung eines in­ ternen dreidimensionalen Digital-Modells Steuersignale für eine Bearbeitungsstation zur Bear­ beitung des Werkstücks mittels Werkzeugs aus den Koordinaten-Werten ableitet sowie eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken mit einer Vermessungseinrichtung, die eine Strahlungsquelle und wenigstens zwei Strahlungsdetektoren zur Ermittlung der Oberflächen­ kontur des Original-Modells auf der Basis optischer Triangulation aufweist.

Unter dem Begriff Schmuck oder Designer-Ware sind nach einem Original-Modell monolithisch hergestellte dreidimensionale Gegenstände zusammengefaßt; als Werkstück wird das Aus­ gangsmaterial für den zu erstellenden Rohling bezeichnet, aus dem nachfolgend der Schmuck oder die Designer-Ware gebildet wird.

Aus der EP 0 671 679 A1 ist ein Verfahren zum berührungslosen Vermessen dreidimensionaler Objekte auf der Basis optischer Triangulation bekannt, wobei die von einer Strahlungsquelle ausgesendete, gebündelte Strahlung die Oberfläche des Objekts abtastet und von dieser re­ flektiert wird, wobei die Remission mittels Strahlungsdetektoren erfaßt wird; das Objekt wird dabei ringweise abgetastet, wobei nach jeder Umdrehung ein schrittweises, fortlaufendes Abta­ sten in Z-Richtung erfolgt und die derart ringweise gewonnenen Daten abgespeichert und zur drei-dimensionalen Rekonstruktion des Objektes mittels einer Datenverarbeitungseinheit ver­ wendet werden; zur Vermeidung der Auswirkungen von Hinterschneidungen oder verdeckten Stellen wird das ringweise Abtasten bei einem vorgegebenen Z-Abtastschritt unter unterschied­ lichen Winkelstellungen des zusammen mit der Strahlungsquelle bewegbaren Abtastkopfes durchgeführt; ggf. werden Abtastungen wiederholt.

Weiterhin ist es aus der DE 28 04 479 A1 bzw. DE 39 10 855/C2 bekannt, die Konfiguration ei­ nes um eine Achse gedrehten Objekts durch Laserstrahlen berührungsfrei zu messen.

Weiterhin ist es aus der US 3,861,044 bekannt, auf der Basis eines Wachs-Dental-Modells, dessen Geometrie elektrooptisch erfaßt wird, Daten zu erfassen, die die Basis für eine Schleif- bzw. frästechnische Herstellung von individuellem prothetischen Zahnersatz bilden.

Aus der US-PS 46 11 288 ist es bekannt, mittels wenigstens einer Strahlenquelle Lichtwelle­ nenergie auf einen Körperbereich zwecks Erstellung einer Prothese zu richten, wobei die Wel­ len reflektiert werden und daraus analoge Intensitätswerte gewonnen werden; anschließend wird in einem Analog-Digitalwandler eine numerische Information erstellt, welche die Charakte­ ristika der bestrahlten Region repräsentiert und anschließend wird eine drei-dimensionale Ana­ lyse der Form und Dimensionen dieser numerischen Information vorgenommen und ein drei-di­ mensionales Bild geschaffen, welches der späteren Prothese entspricht und in die entspre­ chende Region einzupassen ist; durch eine Signalverarbeitungseinrichtung werden Steuersi­ gnale für eine Bearbeitungsmaschine zur Herstellung einer Prothese aus einem Werkstück ausgegeben.

Die Bearbeitungsmaschine kann eine Vielzahl von Werkzeugen aufweisen, deren Bearbei­ tungsfolge numerisch ausgewählt wird, wobei die numerischen Steuersignale vorschiebend oder zurückziehend von Werkstück und Werkzeug sowie relative Momente gegeneinander steuern. Als numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine kann beispielsweise eine Fräsmaschine oder eine Laserstrahl-Vorrichtung eingesetzt werden.

Weiterhin ist aus der DE 36 13 096 A1 ein Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit ei­ nem programmierten Mehrachsen-Roboter bekannt, der einen Laserstrahl entlang einer dreidi­ mensionalen Werkstückkontur führt, wobei ein dreidimensionales Profil-NC-Programm durch Abtasten der Markierung mittels eines von dem Mehrachsen-Roboter geführten Sensors erstellt wird, der die Achsen des Roboters so regelt, daß der Sensor stets den Markierungen folgt und an vorgegebenen Punkten die Koordinaten des Sensors in die NC-Steuerung als Programm­ punkte eingegeben werden und sodann die Werkstücke auf der Basis dieses NC-Programms bearbeitet werden; zum Abtasten der Markierungen ist ein TV-Kamerasensor vorgesehen, der die Werkzeugnormale bzw. Werkzeughöhe zur Werkstückoberfläche ermittelt, so daß zuminde­ stens an den vorgegebenen Punkten der TV-Kamerasensor normal bzw. im Werkzeugsollab­ stand (senkrecht) zur Werkstockoberfläche orientiert ist.

Weiterhin ist es aus der US 46 63 720 bekannt, Dentalprothesen mittels interferometrischer Muster-Erzeugung durch kohärentes oder nichtkohärentes Licht und Abtasten mit anschließen­ der Analog/Digitalwandlung, CAD-Bearbeitung mit anschließender maschineller Bearbeitung zu erstellen.

Aus der EP 0 490 848 B1 ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung individuell geformter drei­ dimensionaler Körper, die mindestens Teile von künstlichem Zahnersatz, Zahnbrücken und Verbindungen, Stützteilen für die Rekonstruktion von Gewebeaufbau und Werkzeuge für die Herstellung von solchem Zahnersatz, Stützteilen, Brücken und Verbindungen oder Teilen der­ selben bilden sollen, bekannt, wobei das jeweilige Modell gleichzeitig rotiert und mittels Abta­ steinrichtung abgetastet wird in einem bestimmten Winkel bezüglich der Rotationsachse des abgetasteten Modells; anschließend erfolgt eine Übertragung einer rechner-internen Darstel­ lung über eine Verbindung in einem Telekommunikationsnetz mit Sende- und Empfangseinrich­ tungen, wobei das Werkstück in einer Winkelbeziehung zwischen dem Rohling und dem Werk­ zeug bearbeitet wird und der bevorzugte Winkelbereich innerhalb von 30 bis 60° liegt.

Als problematisch erweist sich hierbei die eingeschränkte Winkelbeziehung zwischen Werkzeug und Rohling. Weiterhin ist der Datentransfer mittels Modem im Verhältnis zu den großen Daten­ mengen eines digital gespeicherten Modells relativ zeitaufwendig.

Die Erfindung stellt sich ausgehend von der EP 0 671 679 bzw. der entsprechenden DE 44 07 518 C2 die Aufgabe ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen von individuellem dreidimensionalen Schmuck- oder Designer-Stücken aus metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen nach berührungslosem optischen Abtasten von Original-Modellen anzugeben, wo­ bei sowohl Herstellkosten als auch Fertigungszeiten reduziert werden sollten. Weiterhin soll ei­ ne wirtschaftliche und qualitativ optimale Ausnutzung von metallischen, bzw. nichtmetallischen Werkstoffen - insbesondere beim Einsatz von Edelmetall - bei der Herstellung erfolgen.

Die Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß vom Rechner jeweils wenigstens drei Steuersignale für eine relative Translations- Bewegung und jeweils wenigstens drei Steuersi­ gnale für eine relative Rotations-Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück zur Herstellung wenigstens eines Rohlings aus dem Werkstück ausgegeben werden.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß nach dem Verfahren sowohl Edelmetalle als auch Nichtedelmetalle sowie andere Werkstoffe, wie beispielsweise Kunststoffe, Keramik-Kunst­ stoffkombinationswerkstoffe als auch Vollkeramiken bearbeitet werden können; weiterhin er­ weist es sich als vorteilhaft, daß die Halterung von Werkstück bzw. Werkzeug in allen sechs Freiheitsgraden eine rasche und besonders präzise Bearbeitung des Werkstücks ermöglicht, wobei eine hohe Flexibilität bezüglich Modellform und Werkstückform sowie Materialeigenschaft des Werkstücks möglich ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.

Ein wesentlicher Vorteil der angegebenen Lösung liegt darin, daß Modelle unterschiedlicher Formen und unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften in verschiedenen Bearbeitungsstationen hergestellt werden können, wobei die Übertragung der Modell-Datei unter Verzicht auf Modula­ tion und Demodulation über ein digitales Übertragungssystem (ggf. Bus-Struktur) - wie bei­ spielsweise Optobus/SCI oder ISDN-Netz erfolgen kann.

Zur optimalen Ausnutzung von Werkstücken können die Geometrie von Modell und Werkstück miteinander verglichen werden, um eine optimale Positionierung des Modells innerhalb des Werkstückumfangs zu erzielen, wobei es sich als besonders zweckmäßig erweist, mehrere Rohlinge aus einem einzigen Werkstück herzustellen; dies ist insbesondere bei kostspieligen Werkstoffen wie z. B. Edelmetallen, bzw. Edelmetallegierungen vorteilhaft.

In einer bevorzugten Ausführungsform soll eine um sechs Freiheitsgrade bewegbare Halterung eines programmgesteuerten Handhabungssystems - nachstehend Roboter bzw. Roboterhalte­ rung genannt - das Werkstück gegen eine Bearbeitungsstation mit eingesetztem Werkzeug füh­ ren; dabei können Roboterhalterung und Werkzeugbearbeitungsstation zusätzlich translatorisch gegeneinander bewegbar sein, so daß beispielsweise mehrere Werkzeuge an dem Roboter vorbeigeführt werden bzw. der Roboter an mehreren ortsfest angeordneten Werkzeugstationen vorbeigeführt wird, um unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge vornehmen zu können.

Es ist weiterhin möglich, die Werkzeugführung mittels Roboter vorzunehmen, wobei dann die Werkstückhalterung starr bzw. translatorisch verschiebbar erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberflächenkontur eines Original-Modells mit­ tels Laserstrahl abgetastet und dessen zugehörige Oberflächenkoordinatenwerte gespeichert und in einem dritten Schritt wird aus den Oberflächenkoordinatenwerten des Original-Modells ein internes flächenhaftes drei-dimensionales Modell des herzustellenden Rohlings erstellt.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, daß die Form des späteren Rohlings anhand ei­ nes normalen Original-Modells vorgegeben wird, welches mittels der in der Schmuckherstellung üblichen Verfahren erstellt werden kann.

Anhand eines Übertragungsverfahrens ist es vorteilhafterweise auch möglich, Modellabtastung und Rohlingerstellung räumlich voneinander zu trennen, wobei dann die Oberflächenkoordina­ tenwerte des intern gespeicherten Modells zusammen mit Identifikationssignalen für Werk­ stoffangaben und Auftraggeber über eine digitale Daten Übertragungs-Strecke mit hohem Durchsatz - wie beispielsweise Optobus/SCI oder ISDN - übertragen werden; hier erweist es sich als vorteilhaft, daß Rohlinge aus unterschiedlichen Werkstoffen unter optimaler Ausnut­ zung der Werkstücke hergestellt werden können.

Bei Werkstoffen auf Edelmetallbasis kann durch zentrale Bearbeitung der Werkstücke bzw. Rohlinge die mit Edelmetall-Bevorratung verbundene kostspielige Kapitalbindung reduziert werden.

Die Aufgabe wird vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bearbeitungsstation wenigstens einen Roboter aufweist, der wenigstens eine Halterung zur Aufnahme des Werkstücks oder des Werkzeugs enthält, wobei die Halterung um alle sechs Freiheitsgrade bewegbar ist und sechs vom Rechner ansteuerbare Antriebselemente vorgesehen sind, von denen jeweils drei Elemen­ te Steuersignale für die 3 Freiheitsgrade der Translation und jeweils drei Elemente Steuersigna­ le für die 3 Freiheitsgrade der Rotation empfangen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken sind in den An­ sprüchen 13 bis 15 angegeben.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Roboter eine Halterung zur Positionierung des Werkstücks auf, wobei der zugehörige Digitalrechner jeweils Steuersignale für drei Freiheitsgrade der Translation und für drei Freiheitsgrade der Rotation der Halterung ausgibt; vorteilhafterweise ist es möglich nacheinander verschiedene Bearbeitungsstationen mittels Ro­ boter zu durchlaufen, wobei auch eine serielle Erstellung von unterschiedlichem, individuellen Schmuck- oder Designer-Werkstücken möglich ist, sofern eine relative Bewegung zwischen Roboter und Werkzeugbearbeitung vorgesehen ist. Es ist auch möglich, eine Station zur Roh­ bearbeitung und eine davon getrennte Station zur Feinbearbeitung vorzusehen.

Vorzugsweise wird die Halterung zur Positionierung des Werkstücks mittels Roboterarm geführt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung werden digitale Informationen über wenigstens zwei Modelle von einer Sammeleinrichtung an jeweils passende Bearbeitungs­ stationen übertragen; als besonders vorteilhaft erweist es sich hierbei, daß pro Bearbeitungs­ station nur ein einziger Werkstoff zu bearbeiten ist, so daß Zwischenreinigungsvorgänge bei ei­ nem Werkstoffwechsel von Rohling zu Rohling entfallen können.

Weiterhin können Modellabtastung und Empfangs- und Sammeleinrichtung - wie z. B. ISDN - räumlich getrennt sein, wobei die Verbindung über ein digitales Übertragungssystem, digitales Netzwerk sowie ggf. System mit Busstruktur erfolgt.

Im folgenden ist der Gegenstand anhand der Fig. 1a, 1b, 1c und 2 näher erläutert.

Fig. 1a zeigt symbolisch die Verfahrensschritte zur Bearbeitung von Werkstücken für Schmuck oder Designerware,

Fig. 1 b zeigt schematisch den Aufbau einer hierzu erforderlichen Vorrichtung;

Fig. 1 c zeigt schematisch einen schrittweisen Verfahrensablauf;

Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung mit räumlicher Trennung zwischen Modelabtastung und Rohlingserstellung.

Gemäß Fig. 1a befindet sich zunächst ein Original-Modell 1 des Schmuckstücks oder der De­ signer-Ware in einer Vermessungseinrichtung 3, welche auf der Basis optischer Triangulation mittels einer Vorrichtung 4 gemäß EP 0 671 679 A1 die Oberflächenkoordinaten X1, Y1, Z1 des um Achse 5 rotierenden Original-Modells 1 erfaßt und diese nach einer Analog/Digitalwandlung in Analog/Digital-Wandler 6 in einem Digital-Rechner 7 zur Erstellung eines internen digitalen Modells von Original-Modell 1 speichert. Die entsprechenden Bauelemente der Vorrichtung sind in Fig. 1b schematisch dargestellt, wobei in Fig. 1a mit Bezugsziffer 1 die Modellerstel­ lung anhand des Original-Modells symbolisch dargestellt ist, während die Vermessungseinrich­ tung mit Bezugsziffer 3, die Analog/Digitalwandlung in Wandler mit Ziffer 6 und die Speicherein­ richtung als Teil eines Digital-Rechners 7 dargestellt sind.

Durch Vermessungseinrichtung 3 wird das Original-Modell 1 mit den Koordinatenwerten X1, Y1, Z1 abgetastet und nach Analog/Digital-Wandlung und Erstellung eines rechner-internen Di­ gitalmodells im Rechner einem digitalen Modell-Komparator 8 über dessen Eingang 9 zuge­ führt, wobei Komparator 8 weiterhin ein Signal über Eingang 10 erhält, welches ein internes di­ gitales Modell vom Werkstück 12 für den späteren Rohling bilden soll. Hierzu wird das Werk­ stück 12 über Eingabe 13 einer Werkstückvermessungsstation 14 zugeführt, die ähnlich wie die Baueinheiten 6 und 7 eine Analog/Digital-Wandlung in Analog/Digital-Wandler 15 vornimmt und im Speicher von Digital-Rechner 16 ein internes digitales Modell vom Werkstück mit Identifikati­ onsangaben über die Werkstückeigenschaften erstellt; es ist jedoch auch möglich, die Werk­ stückgeometrie und ggf. Werkstückeigenschaft über eine Bildschirm-Tastatur einzugeben bzw. über eine optische Codierung ein lesen zu lassen. Die Werte zur Werkstückgeometrie werden sodann über Ausgang 17 des Digital-Rechners 16 und Eingang 10 dem Modell-Komparator 8 zugeführt, wobei das digitale Modell als Original-Modell 1 mit dem ermittelten Modell des Werk­ stücks 12 verglichen wird, um eine optimale Ausnutzung des Werkstückvolumens vorzuneh­ men. Dabei wird die zum jeweiligen Modell gehörende Auswahl des Werkstoffs berücksichtigt.

Über Ausgang 11 ist der Modellkomparator 8 mit einer Sammler- und Verteilerstation 20 ver­ bunden, welche verschiedene zu erstellenden Modelle M1, M2, M3 auf verschiedene Bearbei­ tungsstationen B1, B2, B3 verteilt, wobei in Fig. 1a zur Vereinfachung nur eine Station B1 dar­ gestellt ist; dabei soll jeder Bearbeitungsstation jeweils ein bestimmter Werkstoff zugeordnet sein; gemäß Fig. 1a ist der Ausgang 21 der Sammler- und Verteilerstation 20 mit Eingang 22 einer numerischen Prozessorsteuerung 23 verbunden; mehrere Ausgänge 25', 25'', 26', 26'', 27', 27'' der Prozessorsteuerung 23 dienen zur Ansteuerung der aus Roboter 28 und Werkzeugma­ schine 29 bestehenden Bearbeitungsstationen B1, B2, B3, wobei über Ausgänge 25', 26', 27' die jeweils in sechs Freiheitsgraden A1, A2, A3, A4, A5, A6 arbeitenden Roboter 28 angesteu­ ert werden, während die eigentlichen Werkzeugmaschinen 29, zum Fräsen, Schleifen, Bohren jeweils über Ausgang 25'', 26'', 27'' angesteuert werden. Die aus dem Werkstück 12 zu erstel­ lenden Rohlinge sind gemäß Fig. 1b jeweils mit 31, 32, 33 bezeichnet; sie sollen während der Bearbeitung den zu erstellenden Modellen M1, M2, M3 zunehmend ähnlicher werden. Der An­ griffswinkel zwischen der Arbeitsachse des Werkzeugs wie z. B. Bohrer oder Fräse und der Ar­ beitsachse des Roboterarms zur Halterung des Werkstücks liegt im Bereich von ± 180°.

In Fig. 1a ist dieser Betrieb schematisch dargestellt, wobei die Achsen bzw. Freiheitsgrade A1, A2, A3, A4, A5, A6 des Roboters symbolisch dargestellt sind. Die jeweilige Werkzeugma­ schine ist mit Ziffer 29 bezeichnet. Anhand eines mit dem Digital-Rechner verbundenen Bild­ schirms ist die Plazierung des digitalen Original-Modells in dem digitalen Werkstückmodell auf einem Bildschirm 36 zu beobachten, so daß bei fehlerhafter Plazierung bzw. fehlerhaftem For­ mat des Werkstücks 12 (ggf. manuell) eingegriffen und ein neues Werkstück eingebracht wer­ den kann.

Anhand Fig. 1c ist der Verfahrensablauf in Einzelschritten näher erläutert.

In Schritt S1 erfolgt eine Vermessung des Original-Modells, in Schritt S2 werden die ermittelten Daten in Digitalwerte gewandelt, in Schritt S3 werden die Digitalwerte der Koordinaten-Punkte numerisch gespeichert, d. h. in einem Digital-Speicher als Datei eines Digitalrechners festgehal­ ten und ggf. zur Flächendarstellung interpoliert und anschließend in Schritt S4 einem digitalen Komparator zugeführt. Parallel zur Modellabtastung erfolgt eine Werkstückvermessung im Schritt S11, wobei die dort ermittelten Werte im Schritt S12 in Digitalwerte gewandelt werden und die erhaltenen Digitalwerte im Schritt S13 einem Digitalspeicher als Datei in einem Digital­ rechner zugeführt und gespeichert werden; es ist jedoch auch möglich, auf Schritte S11, S12 zu verzichten und die Werkstückgeometrie bzw. Werkstoffeigenschaft im Schritt S13 direkt ei­ nem Digitalrechner einzugeben. Anschließend werden die numerischen Daten im Schritt S14 über das Werkstück dem digitalen Modell-Komparator zugeführt und im Schritt S5 im digitalen Komparator mit den Digital-Werten des Modells verglichen, wobei eine optimale Plazierung des digitalisierten Original-Modells innerhalb des Volumens des digitalisierten Werkstücks unter op­ timaler Werkstoffausnutzung angestrebt wird. Nach der Plazierung wird bei Berücksichtigung des gewünschten Werkstoffs in Schritt S6 eine Bearbeitungsstation ausgewählt, wobei jede der hier vorgesehenen drei Bearbeitungsstationen gegebenenfalls nur Rohlinge aus einem be­ stimmten Werkstoff im Schritt 57, 58, 59 verarbeiten soll, um nach Möglichkeit unnötige Zwi­ schenreinigungsvorgänge der Werkzeuge bei Werkstoffwechsel zu vermeiden.

In den Schritten S7, S8, S9 wird das Werkstück von einem Roboterarm mittels Halterung ge­ führt, wobei der Roboterarm um alle sechs Freiheitsgrade beweglich ist; das Werkstück wird dabei gegen Werkzeugmaschinen geführt, welche über eine numerische Werkzeugsteuerung jeweils angesteuert werden.

Fig. 2 ist auf eine Fernübertragung von digitalen Speicherinhalten des digitalen Original-Mo­ dells gerichtet, wobei Abtastung, Analog/Digital-Wandlung und Aufbau einer digitalen drei-di­ mensionalen Abbildung entsprechend Fig. 1b abläuft, jedoch die Übertragung des digitalen Original-Modells über eine digitale Übertragungsstrecke 37 - wie z. B. Bus-System, bzw. ISDN- Leitung - vorgesehen ist, welche in einem räumlich vom ersten Rechner 7 entfernten zweiten Rechner 38 einen erneuten Aufbau des digitalen Original-Modells entsprechend dem ursprüng­ lichen Original-Modell 1 mittels der übertragenen digitalen Werte ermöglicht; weiterhin wird eine Übertragung von Identifikationssignal, Werkstoffeigenschaft und ggf. Kundendatei vorgenom­ men. Es ist dabei auch möglich neben schneller serieller Übertragung als Übertragungsstrecke 37 ein Bussystem - wie z. B. Optobus/SCI-System - einzusetzen, wodurch eine noch raschere Übertragung der digitalen Werte ermöglicht wird; in einem solchen Fall können der 1. Digital- Rechner 7, Übertragungs-Strecke 37 und 2. Digital-Rechner 38 praktisch als ein gemeinsames Rechnersystem angesehen werden. Die Funktion nach Fig. 2 ist mit Ausnahme des Übertra­ gungsweges und angeschlossenen zweiten Rechners ansonsten mit der anhand Fig. 1b be­ schriebenen Wirkungsweise vergleichbar. Es ist somit möglich, digitale Original-Modelle aus verschiedenen Vermessungseinrichtungen in eine zentrale Bearbeitungsstation zu übertragen, wo eine sichere Bevorratung edelmetallhaltiger Werkstoffe und eine optimale Raumausnutzung der jeweiligen Werkstoff-Volumina durch geschickte Plazierung von Original-Modellen im Werk­ stückvolumen möglich ist.

Claims (15)

1.Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken bei der Herstellung von Schmuck oder drei­ dimensionaler Designer-Ware mittels Zerspanung und/oder Schleifen, wobei die Oberflä­ chenkontur eines drehbaren Original-Modells mit Hilfe einer gebündelten Strahlung abge­ tastet und reflektiert wird, wobei reflektierte Strahlung mittels wenigstens eines parallel zur Drehachse des Modells bewegbaren Strahlungsdetektors erfaßt und als dreidimensio­ nale Abbildung in ein Raster von digital codierten Koordinaten-Werten konvertiert wird, die in wenigstens einem Digital-Rechner gespeichert werden, wobei der Rechner nach Erstellung eines internen dreidimensionalen Digital-Modells Steuersignale für eine Bear­ beitungsstation zur Bearbeitung des Werkstücks mittels Werkzeugs aus den Koordinaten- Werten ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß vom Rechner jeweils wenigstens drei Steuersignale für eine relative Translations-Bewegung und jeweils wenigstens drei Steu­ ersignale für eine relative Rotations-Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück zur Herstellung wenigstens eines Rohlings aus dem Werkstück ausgegeben werden.

2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierte Strahlung mit­ tels zweier parallel zur Drehachse des Modells bewegbarer Strahlungsdetektoren erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erstellung wenig­ stens eines weiteren Digital-Modells im Rechner die Daten an eine digitale Empfangs- und Sammeleinrichtung übertragen werden, die Datensätze hinsichtlich der Größe der zu erstellenden Körper und des gewünschten Werkstoffs auf wenigstens zwei Bearbeitungs­ stationen verteilt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten mittels einer Bus-Übertragungsstrecke oder digitale Übertragungsstrecke an eine digitale Empfangs- und Sammeleinrichtung übertragen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der digitalen Empfangs- und Sammeleinrichtung Informationen über die Geometrie des zu bearbeiten­ den Werkstücks zugeführt werden, aus denen eine interne dreidimensionale Werkstück- Abbildung erstellt wird, diese mit einer internen dreidimensionalen Abbildung wenigstens eines Modells verglichen wird und Steuersignale zur optimalen Ausnutzung des Volumens des Werkstücks bei Bildung wenigstens eines Rohlings ausgegeben werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei interne drei­ dimensionale Modelle zur Bildung von wenigstens zwei Rohlingen aus einem einzigen Werkstück mit dessen interner dreidimensionaler Abbildung verglichen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersi­ gnale einer als Roboter dienenden Bearbeitungsstation zur Bewegungssteuerung wenig­ stens einer Halterung in allen sechs Freiheitsgraden zugeführt werden, wobei in der Hal­ tungerung das Werkstück und/oder das Werkzeug geführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem er­ sten Schritt wenigstens die Oberflächenkontur eines Original-Modells mittels Laserstrahl abgetastet und die zugehörigen Oberflächen-Koordinaten-Werte gespeichert werden, und daß in einem weiteren Schritt aus den Oberflächen-Koordinatenwerten des Original-Mo­ dells ein internes dreidimensionales Modell des herzustellenden Rohlings erstellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem er­ sten Schritt wenigsten die Oberflächenkontur eines Original-Modells mittels Laserstrahl abgetastet und die zugehörigen Oberflächen-Koordinaten-Werte gespeichert werden, und daß aus den Oberflächen-Koordinaten-Werten ein internes dreidimensionales Modell des herzustellenden Rohlings erstellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflä­ chen-Koordinaten-Werte des intern gespeicherten Modells des Rohlings als Steuersigna­ le mittels digitalem Übertragungssystem zur Bearbeitung des Werkstücks weitergeleitet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale zusammen mit Identifikationssignalen für Werkstoffangaben und Auftraggeber weitergeleitet werden.

12. Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken mittels Werkzeug bei der Herstellung von Schmuckstücken oder Designer-Ware, die eine Vermessungseinrichtung mit einer Strah­ lungsquelle und wenigstens zwei Strahlungsdetektoren zur Ermittlung der Oberflächen­ kontur eines Original-Modells auf der Basis optischer Triangulation aufweist, wobei die Vermessungseinrichtung mit einem Digital-Rechner verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuer-Signal-Eingang einer Bearbeitungsstation verbunden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bearbeitungsstation wenigstens einen Roboter (2) aufweist, der wenig­ stens eine Halterung zur Aufnahme des Werkstücks (12) oder des Werkzeugs enthält, wobei die Halterung (30) um alle sechs Freiheitsgrade bewegbar ist und sechs vom Rechner ansteuerbare Antriebselemente vorgesehen sind, von denen jeweils drei Ele­ mente Steuersignale für die 3 Freiheitsgrade der Translation und jeweils drei Elemente Steuersignale für die 3 Freiheitsgrade der Rotation empfangen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (30) zur Posi­ tionierung des Werkstücks (12) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aus­ gang des Digital-Rechners (16) und den Antriebselementen eine digitale Empfangs- und Sammeleinrichtung (20) zur Verteilung von wenigstens zwei Datensätzen an wenigstens zwei Bearbeitungssationen vorgesehen ist, wobei jeweils digitale Informationen von der Empfangs- und Sammeleinrichtung an die Bearbeitungsstation übertragen werden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Digital-Rechner (6) und Empfangs- und Sammeleinrichtung (20) ein digitales Übertragungssystem ge­ schaltet ist.