DE2929673A1

DE2929673A1 - Bearbeitungszentrum

Info

Publication number: DE2929673A1
Application number: DE19792929673
Authority: DE
Inventors: Maurice Chevalier; Raymond Dujardin; Constant Peten
Original assignee: Pegard S A
Current assignee: Pegard S A
Priority date: 1979-07-21
Filing date: 1979-07-21
Publication date: 1981-02-12

Description

Kennwort: "Auto-Gauging"
Bearbeitungszentrum Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum zum Bearbeiten von mechanischen Werkstücken. Derartige Bearbeitungszentren sind im allgemeinen mit einer Mehrzahl von Werkzeugen ausgerüstet, ferner mit wenigstens einer Einspannvorrichtung, in der das zu bearbeitende Werkstück während der einzelnen Bearbeitungsvorgänge eingespannt ist. Die Werkzeuge, beispielsweise Bohrer, Fräser, Gewindeschneider usw. sind dabei derart verfahrbar, daß sie das Werkzeug zum gegebenen Zeitpunkt zum Zwecke des entsprechenden Bearbeitungsvorganges erreichen können. Ferner sind häufig Vorkehrungen getroffen, auch die Einspannvorrichtung und damit das Werkstück selbst gemäß einem bestimmten Arbeitsablauf verfahrbar zu machen, also beispielsweise von einer Stelle zu einer anderen zu transportieren, zu drehen, zu schwenken oder zu wenden und dergleichen.
Das Arbeitsergebnis des Bearbeitungszentrums ist zahlreichen Einflüssen ausgesetzt. Hierzu gehören beispielsweise der Verschleiß der Werkstücke, die Veränderung der Lage von Einzelteilen des Bearbeitungszentrums durch Temperaturschwankungen usw.
Jedes einzelne Werkstück muß deshalb nach Durchführung der gesamten Bearbeitungsvorgänge, also nach Verlassen des Bearbeitungszentrums auf seine Maßhaltigkeit und auf die Einhaltung gewisser Toleranzen überprüft werden. Hierbei kommen Messungen von Bohrlochdurchmessern, Achsabständen, Winkeln sowie alle möglichen sonstigen Maße in Betracht.
Das Messen geschieht von Hand mit den dafür üblichen Meßinstrumenten wie Lehren und dergleichen. Es nimmt erheblich Zeitdauer in Anspruch, die im Bezug auf die eigentlichen Ziele eines Bearbeitungszentrums, nämlich Verkürzung der gesamten Durchlaufzeit und Einsparung von Mannstunden in einem Mißverhältnis stehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Meß- und Kontrollvorgänge weitgehend zu rationalisieren.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Erfassen der Qualität des Arbeitsergebnisses, also zur Überprüfung auf Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen, entsprechende Meßvorrichtungen vorgesehen werden, die Bestandteile des Bearbeitungszentrums werden; ferner wird die Meßvorrichtung derart gestaltet und angeordnet, daß sie die Meßergebnisse mit den Soll-Maßen zu vergleichen vermag und das Ergebnis dieses Vergleiches an einer Anzeigevorrichtung anzeigt und/oder einer Regeleinreichtung zuführt.
Die Maschine führt somit die Meß- und Kontrollvorgänge an dem einzelnen bearbeiteten Werkstück selbst durch, so daß es keiner Handarbeit mehr bedarf. Das Meßergebnis, also die Abweichung der Werkstück-Abmessungen von den Soll-Maßen wird zunächst einmal in irgend einer geeigneten Weise für das Bedienungspersonal des Zentrums erkennbar gemacht. Hier kommen sämtliche Anzeigemittel in Betracht, wie beispielsweise Bildschirm, Schreiber, akkustische oder optische Signale bei Abweichen vorgegebener Toleranzen, usw.
Auch für die Gestaltung der Meßvorrichtung stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. So kann es sich beispielsweise um einen rein mechanischen Taster oder Fühler handeln, ferner um mechanische Meßlehren, beispielsweise zum Erfassen von Bohrloch-Durchmessern usw. Es sind aber auch nichtmechanische Meßvorrichtungen denkbar, beispielsweise optische Meßgeräte.
In Fortführung des Grundgedankens der Erfindung, nämlich die Ist-Maße zu erfassen und anzuzeigen, ist es sehr vorteilhaft, dieses Meßergebnis auch einer Regeleinrichtung zuzuführen. Diese hat die folgende Funktion: Hat die Meßvorrichtung eine Abweichung der Ist-Maße von den Soll-Maßen festgestellt, so greift sie in geeigneter Weise in die Bearbeitungsvorgänge ein, um die Abweichung zu vermindern oder zu beseitigen. Dieses Eingreifen kann auf verschiedenerlei Weise geschehen. Ist beispielsweise die Einspannvorrichtung samt dem von dieser getragenen Werkstück innerhalb des Bearbeitungszentrums auf einem vorbestimmten Wege transportabel, so kann die Anordnung derart getroffen sein, daß die Regeleinrichtung den Transportweg entsprechend beeinflußt. Hat beispielsweise das Meßergebnis bei einem bestimmten Werkzeug gezeigt, daß eine bestimmte Bohrung mit ihrer Bohrungsachse in einem die zulässige Toleranz überschreitenden Maße von der Stelle entfernt liegt, an der sie liegen soll, so wird die Einspannvorrichtung durch die Regeleinrichtung veranlaßt, mit dem nächst zu bearbeitenden Werkstück einen entsprechend längeren oder entsprechend kürzeren Weg zurückzulegen, so daß die Abweichung der Lage des Bohrloches von der angestrebten Soll-Lage verringert oder aufgehoben wird.
Grundsätzlich kann das Messen eines jeden einzelnen, bearbeiteten Verkstückes vorgesehen werden. Demgemäß kann auch der Regeleinrichtung jeweils aufeinanderfolgend von Werkstück zu Werkstück zine Eingriffs- und Korrigiermöglichkeit gegeben werden. Es ist leber auch denkbar, daß man die Meßvorrichtung und die Regeleinrichtung erst dann tätig werden läßt, wenn eine bestimmte Anzahl von Werkzeugen durch das Bearbeitungszentrum hindurchgelaufen ist.
Bisher wurde nur von der Möglichkeit gesprochen, zur Korrektur von Abweichungen von vorgegebenen Soll-Maßen das Werkstück entsprechend zu positionieren. Alternativ hierzu kommt auch eine Positionierung der einzelnen Werkzeuge in Betracht.
Bisher wurde davon ausgegangen, daß der Meß- und/oder Regeleinrichtung die Soll-Maße ein für allemal eingegeben werden. Stattdessen ist es aber auch möglich, die Meß- und/oder Regeleinrichtung so zu gestalten, daß sie sich die Soll-Maße erneut immer wieder von einem Werkstück holt, das diese Soll-Maße aufweist, das also eine Art Ideal-Werkstück darstellt. Ein solches Ideal-Werkstück wäre dann im Bearbeitungszentrum oder unmittelbar in dessen Nähe anzuordnen.
Mit einem solchen, erfindungsgemäßen System lassen sich beispielsweise die folgenden Kontrollvorgänge vornehmen: Kontrolle des Bohrungsdurchmessers und der Lage der Bohrungsachse; Kontrolle der Rundheit von Bohrungen; Kontrolle der Parallelität von Flächen untereinander, von Bohrungsachsen untereinander oder von Bohrungen und Flächen; Kontrolle von Winkeln; Kontrolle des Abstandes zwischen zwei oder mehreren Punkten.
Es versteht sich, daß diese Aufzählung nicht abschließend sein kann, sondern daß sich jederzeit weitere Kontrollgrößen hinzufügen lassen.
Um einen Einfluß des Bearbeitungszentrums (der Werkzeugmaschine) auf die durchzuführenden Kontrollen der Werkstücke auszuschalten, lassen sich die folgenden Maßnahmen ergreifen: 1. Sofern zum Kontrollieren der Werkstücke ein Taster verwendet wird, so kann dieser in regelmäßigen Abständen - beispielsweise vor jedem Kontrollvorgang - auf einen Bezugszeiger zurückgeführt werden, der eine feste Position innerhalb des Bearbeitungszentrums einnimmt.
Damit wird eine Art Eichung des Tasters bewirkt, womit jeglichen Verformungen des Tasters oder auf Wärmeeinflüsse und dergleichen zurückgehende Verformungen des Bearbeitungszentrums ausgeglichen werden.
2. Die Meßung wird während des Verfahrens des Werkstückes durchgeführt, um zu vermeiden, daß Fehler in die Messungen eingehen, die auf das Zubehör des Bearbeitungszentrums zurückzuführen sind (Gleichstrommotor, Positionskreis, Geschwindigkeitskreis, Reibung usw.).
3. Es kann wiederum ein geeichtes Werkstück ("Ideal-Werkstück") im Bereich des Bearbeitungszentrums angeordnet werden.
Hierdurch läßt sich eine Überprüfung auf geometrische Verformungen durchführen, die beispielsweise auf Nivellierungseinflüsse oder Verschleiß zurückzuführen sind.
Das erfindungsgemäße System läßt sich bei jeder Art von Werkzeugmaschinen anwenden. Als Meßeinrichtung läßt sich beispielsweise eine numerische Einrichtung verwenden, die in der Maschine eingestellt ist, ferner unabhängige Meßvorrichtungen.
Die Erfindung ist anhand des hier beigefügten Blockschaltbildes näher erläutert. Wie man daraus erkennt, sind Positions-Meßfühler oder Meßtaster vorgesehen (links im Blockschaltbild) die den drei Koordinaten zugeordnet sind. Ferner erkennt man Adaptatoren, die bei Eingabe in die numerische Steuerung Meßimpulse liefern, wann immer das Bearbeitungszentrum Bewegungen ausführt (z. B. bei Arbeitsvorgängen). Für die drei Achsen x, y und z wird z. B. für eine Bewegung von einem halben Mikron je ein Impuls abgegeben.
Diese Impulse werden in den drei im Blockschaltbild dargestellten Impulszählern aufaddiert. Wie man ferner sieht, ist jedem Impulszähler ein Zwischenspeicher zugeordnet.
Wenn der im Blockschaltbild links oben schematisch dargestellte Taster das Werkstück berührt, und wenn man hierbei ein Signal dieses Tasters erhält, so kann man an den drei Impulszählern jeweils den genauen Wert ablesen. Dieser Wert wird in den drei genannten Zwischenspeichern gespeichert.

Claims

Kennwort: "Auto-Gauging" Patentansprüche Bearbeitungszentrum zum Bearbeiten von Werkstücken, mit einer Mehrzahl von Werkzeugen, von denen wenigstens eines in einer von drei Achsen verfahrbar ist, ferner mit einer Einspannvorrichtung für die Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen der Qualität des Arbeitsergebnisses, also zur Überprüfung auf Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen, entsprechende Meßvorrichtungen vorgesehen sind (Taster, Meßfühler und dergleichen), die Bestandteile des Bearbeitungszentrums sind, und daß die Meßvorrichtung derart gestaltet und angeordnet ist, daß sie die Meßergebnisse mit den Soll-Maßen zu vergleichen vermag und das Ergebnis dieses Vergleiches an einer Anzeigevorrichtung anzeigt.
2. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, der das Ergebnis des genannten Vergleiches zwischen Soll-Maßen und Ist-Maßen zugeführt wird, und daß diese Regeleinrichtung bei Vorliegen von Abweichungen in die Bearbeitungsvorgänge eingreift, um die Abweichungen zu vermindern oder zu beseitigen.
3. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung derart gestaltet und angeordnet ist, daß die Bearbeitungsposition des einzelnen Werkstückes beeinflußt wird.
4. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Eichen von Meßtastern ein die Soll-Maße aufweisendes Werkstück (Ideal-Werkstück) vorgesehen ist.