DE2313930A1

DE2313930A1 - Vorrichtung zum messen der augenblicklichen oberflaechenlage an im abspanvorgang befindlichen werkstuecken

Info

Publication number: DE2313930A1
Application number: DE19732313930
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Sieke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-21
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1974-09-26
Also published as: DE2313930C2

Description

Vorrichtung zum Messen der augenblicklichen Oberflächenlage an im Abspanvorgang befindlichen Werkstücken Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung z um Messen der augenblicklichen Oberflächenlage an im Abspanvorgang befindlichen Werkstücken mit Hilfe eines berührungslos mit einem Abtaststrahl oder induktiv arbeitenden Meßgeber und -Aufnehmers und zum Steuern von Werkzeugmaschinen.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, durch eine einwandfreie messung dör augenblicklichen Oberflächenlage eine genaue Steuerung von Werkzeugmaschinen zu erreichen, wobei anhand von ständig durchgeführten Istwert-Sollwert-Vergleichen die verschiedensten Tätigkeiten der Maschinen gesteuert werden können.
Abspanende *'erkzeugmaschinen der metallverarbeitenden Industrie werden heute mit automtischen Dteuerungen versehen, welche gemäß einem vorgegebenen Programm die Werkzeugmaschine steuert. Dabei wird das '*werkstück mi#ls dieser Steuerung nach einem festen Programm bis zu Ende bearbeitet. Als ein wesentlicher Nachteil hat sich hierbei Jedoch herausgestellt, daß die Werkzeugabnutzung sehr schwer in das Programm einbeziehbar ist, da man die Werkzeugabnutzung im voraus nicht genau kennt. Die Werkzeugabnutzung hängt von einer ganzen Reihe von Umstanden ab, so daß eine Programmierung der Einflüsse der Werkzeugabnutzutig praktisch nicht möglich ist.
Man könnte nun an den im Abspanvorgang befindlichen Werkstücken auch die augenblickliche bberflächenlage messen und diese als Istwert in den Dteuerungsvorgang einbeziehen. Hier haben sich jedoch ganz erhebliche Schwierigkeiten gezeigt: Das Meßergebnis wird oft durch Späne im Meßstrahlengang verfälscht. Dann kommt es zu bteuerungsmaßnahmen der automatischen Steuerung, die unerwünscht sind und die zu einer nicht ordnungsgemäßen Bearbeitung des Werkstückes führen.
Die vorliegende Erfindung schafft nun Nöglichkeiten einer einwandfreien Messung der augenblicklichen Oberflächenlage an im Abspanvorgang befindlichen Werkstücken.
Die Erfindung ermöglicht die selbsttätige Erkennung sich in den Strahlengang einschiebender Späne und die Beseitigung des Einflusses dieser Späne auf das Meßergebnis.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen weiteren, berührungslos quer oder parallel zum Abtaststrahl des tißgebers abtastenden Kontrollgeber- und -aufnehmer.
Durch einen solchen weiteren Geber und Aufnehmer zur Kontrolle wird es möglich, Späne, die das Meßergebnis des Meßgebers- und -aufnehmers verfälschen, festzustellen. Eine Möglichkeit der Feststellung besteht darin, daß man mit dem Kontrollgeber- und -aufnehmer genau wie mit dem Meßgeber und aufnehmer mißt und dann die beiden Meßergebnisse vergleicht, wobei man den iiseßwert der gröberen Länge für die Steuerung zugrunde legt, weil dieses der Meßwert ist, der dann entstanden ist, wenn kein Span sich im btrahlengang befindet.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man den Raum zwischen Meßgeber- und -aufnehmer und Metpllnkt an der augenblicklichen Oberfläche des Werkstückes auf das Vorhandensein von Spänen abtastet und beim Vor-" handensein von Spänen der Steuerungsvorrichtung ein Signal gibt, die in diesem Augenblick des Vorhandenseins von Spänen erzielten Meßergebnisse nicht zu verwerten.
Eine weitere Möglichkeit besteht dcrin, daß parallel zum tangential auf die Endbearbeitungsoberflachenlage gerichteten Abtaststrahl des Meßgebers ein ebenso gerichteter Abtaststrahl des Kontrollgebers angeordnet ist.
Die erste Art der Kontrolle läßt sich dadurch ausführen, daß das Meßgeber- und -aufnehmerpaar sowie das Kontroll eber- und aulnehmerpaar auf die #otationsachse des Werstückes unct auf oberflachenpunite in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse gerichtet sind. Wenn man in dieser Weise die Meßvorrichtung aufbaut, erhält man beständig einwandfreie Kontrollergeb nisse, mit denen die Meßergebnisse verglichen werden können.
Hierbei kann es zweckmäßig sein, eine Vorrichtung zur Nachverschiebung des Meß- und/oder Kontrollgeber- und -aufnehmers vorzusehen. Hierdurch läßt sich erreichen, daß nicht von der entfernung Änderung zwischen Meßpunkt und Geber bzw. Aufnehmer geänderte Amplitudenwerte die Messung beeinträchtigen. Bei dieser Nachverschiebung handelt es sich um eine Nachsteuerung des ee und/oder Kontrollgeber- und -aufnehmers in Abhängigkeit von der Abspanung vom Werkstück.
Bei der zweiten Art der Messung kreuzt der Äbtaststrahl des Kontrollgeber- und -aufnehmers den Abtaststrahl des Meßgebers und stellt hierbei sich im bereich zwischen Meßpunkt und Meßgeber bzw. -aufnehmer vorhandene Späne fest. Hierbei kann es zweckmäßig sein, wenn der Abtaststrahl des Kontrollgeber- und aufnehmers aufgefächert ist. Bei Feststellung eines Spanes im Meßstrahlengang wird durch den Kontrollgeber- und aufnehmer ein signal an die oteuervorrichtung weiter geleitet, welches veranlaßt, daß der im Augenblick des Vorhandenseins eines opanes im Meßstrahlengang messende Wert nicht der steuerung zugrunde gelegt wird.
Bei der dritten Art der messung ist der Abtaststrahl so eingestellt, daß er erst in demjenigen Augenblick, in welchem das Werkstück seine Endabmessungen erreicht, tangential an dem Werkstück vorbei zu streichen vermag.
Hier sind in der Achse der Werkzeugmaschine bzw. des Werkstückes gesehen Meßgeber- und aufnehmer und Kontrollgeber- und aufnehmer hintereinander angeordnet, Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist anhand von zwei in der Zeichnung schematisch dargeste lten Aus füflrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Meßvorrich tung der erstgenannten Art im Querschnitt, Fig. 2 eine Meßvorrichtung der zweitgenannten Art im Querschnitt, Fig. 3 eine Meßvorrichtung der drittgenannten Art im Querschnitt, Fig. 4 eine Draufsicht auf Werkzeug, Werkstück und Meßvorrichtung der Fig. 3.
Um die Achse 1 rotiert ein Werkstück 2, welches mit Hilfe des Werkzeuges 3 bearbeitet wird. Dieses Werkzeug 3 hebt Späne 4 von der Oberfläche des Werkstückes 2 ab.
In Fig. 1 it eine Vorrichtung gezeigt, welche einen meßgeber und -aufnehmer 5 aufweist sowie einen Kontrollaufnehmer- und -geber 6. Beide sind verschiebbar auf Bananen 7 angeordnet, welche auf die Rotationsachse gerichtet sind. Die beiden Aufnehmer- und -geber 5,6 durch einen gemeinsamen Trager 8 verbunden, welcher mit Hilfe der Schraube 9 eines ßtellmotors 10 verschiebbar sind. Der Meßaufnehmer- und -geber 5 mißt die augenblickliche Oberflächenlage am Meßpunkt 12, der Kontrollaufnehmer- und -geber 6 mißt die augenblicklicheOberflächenlage des Werkstückes 2 im Meßpunkt 11. Die beiden erhaltenen Werte werden in einer nicht dargestellten Vergleichsschaltung miteinander verglichen. Dabei wird der Wert eines größeren Abstandes zwischen Geber 5,6 und meßpunkt 11,12 der Steuerung zugrunde gelegt.
In Fig. 2 ist die andere Möglichkeit der Messung schematisch anhand eines Schnittes dargestellt: Ein Nachsteuermotor 20 bewegt eine schnecke 19, welche den Träger 18 und den tseßgeber- und -aufnehmer 15 ihrerseits verschiebt. An dem Träger 18 ist einerseits ein Kontrollgeber 16 und andererseits mehrere Kontrollaufnehmer 21A, alB und 21C angeordnet. Bei dem Geber 16 handelt es sich beispielsweise um eine Lichtquelle, bei den Aufnebiern 21 um Fotozellen. Der Meßgeber und -aufnebm#r 15 hingegen sei induktiv. Sobald sich nun ein Span in den Strahlengang zwischen Geber 16 und Aufnehmer 21 setzt, wird dieser festgestellt und die +euervorrichtung für die Werkzeugmaschine erhält aus den aufnehmern 21 ein Signal des Inhalts, in diesem Augenblick den vom içießgeber- und aufnehmer ermittelten meßwert nicht der Steuerung zugrunde zu legen.
In Figur 3 ist ein Querschnitt einer weiteren Meß- und Kontrollmöglichkeit dargestellt. Hier sind Geber 30 und Aufnehmer 31 so angeordnet, daß ein scharf gebündelter Strahl wie er beispielsweise von einem laser hergestellt wird, erst dann tangential an dem Werkstück 2 entlangstreichen und den Aufnehmer 31 erreichen kann, wenn das Werkstück seine Endbearbeitung erhalten hat.
Es ist dabei jedoch auch möglich, mehrere Meßaufnebier und -geberpaare 3Oa, 31a, 30b,31b, in verschiedenen Abständen für verschiedene Steuerungsfunktionen vorzusehen. Erfindungsgemäß wird dann immer noch ein Kontrollgeber- und -au#nehmer vorgesehen, welcher in iichsrichtung des Werkstückes gesehen hinter oder vor den Meßgebern angeordnet ist. In Fig. 4 ist dann eine Draufsicht auf diese Vorrichtung schematisch dargestellt.
Hier sind nur die Meßgeber 30, 30a, 30b und die Kontrollgeber 32, 32a,32b dargestellt, während die Kon, trollaufnehmer nicht dargestellt sind.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich in hervorragender Weise mit großer Genauigkeit der Istwert der augenblicklichen Oberflächenlage an einei im Abspanvorgang befindlichen WerKstück feststellen und somit eine selbsttätige Steuerung der Werkzeugmaschine aufgrund eines vorgegebenen Programmes unter Berücksichtigung des erreichten Istwertes realisieren.

Claims

Schutzansprüche:

@ Vorrichtung zum Messen der augenblicklichen Oberflächenlage an im Abspanvorgang befindlichen Werkstücken mit Hilfe eines berührungslos mit einem Abttststrahl oder induktiv arbeitenden Meßgebers-und -aufnehmers und zum steuern von Werkzeugmaschinen gekennzeichnet durch einen weiteren, berührungslos quer oder parallel zum Abtaststrahl des Meßgebers abtastenden Kontrollgeber-und -aufnehmer.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eßgeber- und -aufnehmer sowie der Kontrollgeber- und -aufnehmer auf die Rotationsachse des Werkstückes und auf Oberflächenpunkte in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse gerichtet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum tangential auf die Endbearbeittingsoberflächenlage gerichteten Abtaststrahl des Meßgebers ein ebenso gerichteter Abtastszrahl des Xontrollgebers angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Vergleich der beiden Meßwerte und eine an diese angeschlossene Vorrichtung zur selbsttätigen Steuerung der Werkzeugmaschine.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Nachverschiebung des Neß- und/ oder Kontrollgeber- und -aufnehmers.
0. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaststrahl des Kontrollgeber- und -aufnehmers den Abtaststrahl des Meßgebers kreuzt.
7. Vorrichtung nach anspruch 6, dadurch gekerinzeichnet, daß der Abtaststrahl des Kontrollgeber- und aufnehmers aufgefächert ist.

L e e r s e i t e