DE69710645T2 - Gerät zum Bearbeiten eines Werkstückes - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mit Mitteln zum Einspannen des Werkstücks, Mitteln zum rotierenden Antreiben des eingespannten Werkstücks, einem Werkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks, wobei das Werkzeug mit einem Abschnitt am Werkstück angreift, einem Werkzeughalter, Mitteln zum Bewegen des Werkzeughalters gegenüber den Einspannmitteln, Messmitteln zum Messen der Position des Werkzeughalters in einer X- und einer Y-Richtung und einer Steuereinheit mit einem Speicher für ein oder mehrere Steuerprogramme, in welchem ein oder mehrere Bewegungsbahnen des Werkzeughalters als X,Y- Positionen gespeichert sind, wobei die Steuereinheit derart ausgelegt ist, dass die Bewegungsmittel entsprechend einem Steuerprogramm anhand der X,Y- Positionen gesteuert werden, die von den X,Y-Messmitteln in einer Weise bereitgestellt werden, dass das Werkzeug einer gewünschten Bahn entlang der Einspannmittel zum Bearbeiten des Werkstücks folgt, wobei eine Messvorrichtung an einer vorbestimmten Referenzposition bezüglich der Bewegungsmittel zum Messen der Kontur des Werkzeugabschnitts angeordnet sein kann, wobei die Steuereinheit derart eingerichtet ist, dass diese Kontur mit einer vorher eingespeicherten Kontur des Werkzeugabschnitts verglichen wird, und wobei die Steuereinheit das (jedes) Steuerprogramm für das entsprechende Werkzeug für den Fall aufgefundener Unterschiede anpasst.
• Solche Vorrichtungen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und können dazu vorgesehen sein, ein Werkstück durch Entfernen von Material oder ohne Entfernen von Material zu gestalten. Bekannte Vorrichtungen sind beispielsweise Drehmaschinen, Spinnmaschinen, etc. Bei der bekannten Vorrichtung wird normalerweise ein Steuerungsprogramm während einer Lernphase in einen Speicher eingegeben, und anschließend, während der Produktionsphase, steuert die Steuerungseinheit das Bewegungsmittel gemäß dem Steuerungsprogramm, so dass das Werkzeug gemäß dem gewünschten Pfad entlang der Einspannmittel bewegt wird und dadurch entlang des eingespannten Werkstücks, um die gewünschte Bearbeitung des Werkstücks zu erzielen. Bei der bekannten Vorrichtung tritt das Problem auf, dass bei einem Austausch des Werkzeugs oder einer Bearbeitung des Werkzeugs die Position des Teils des Werkzeugs, welches mit dem Werkstück in Eingriff gelangt, und dessen Gestalt nicht mehr mit der Position bzw. Gestalt während der Lernphase übereinstimmt. Es ist daher notwendig, ein Steuerungsprogramm während einer erneuten Lernphase wiederherzustellen.
• US-A-5 255 199 offenbart eine Vorrichtung der oben genannten Art, wobei versucht wird, diesen Nachteil durch Hinzufügen einer Kamera und eines Sichtcomputers zu der Vorrichtung zu vermeiden. Um ein Bild des Werkzeugs zu erhalten, wird das Werkzeugs in eine Bezugsposition bewegt. Der Sichtcomputer kann eine Kontur des Werkzeugs aus dem erzielen Bild berechnen. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind komplizierte Berechnungen notwendig, um das Steuerungsprogramm zu verändern im Fall einer möglichen Veränderung der Kontur des Werkzeugs, und außerdem eine Kalibrierung des Sichtcomputers an der Steuerungseinheit, d. h. dem X,Y-Messmittel erforderlich. Bei dieser bekannten Vorrichtung verursachen Berechnungsfehler Herstellungsfehler des Produkts, welches hergestellt wird, wohingegen Veränderungen bei den X,Y-Messmitteln eine neue Kalibrierung erforderlich machen oder zu weiteren Herstellungsfehlern führen. Außerdem scheint die Temperatur einen relativ großen Einfluss auf die Genauigkeit der bekannten Vorrichtung zu haben.
• Die Erfindung zielt darauf ab, eine verbesserte Vorrichtung der oben genannten Art zu schaffen.
• Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen der Kontur des Werkzeugabschnitts die Steuereinheit die Bewegungsmittel anhand der X,Y-Positionen, die von den X,Y-Messmitteln bereitgestellt werden, in einer solchen Weise steuert, dass der Werkzeugabschnitt entlang der Konturmessvorrichtung bewegt wird, wobei die Steuereinheit die Kontur dieses Werkzeugabschnitts und dessen Position bezüglich des Werkzeughalters direkt aus den X,Y-Positionen bestimmt, die von den X,Y-Messmitteln erhalten werden, und die Kontur und Position im Speicher zur Verwendung im (in jedem) Steuerprogramm für das entsprechende Werkzeug einspeichert.
• Auf diese Art und Weise wird eine Vorrichtung erzielt, bei welcher zum Messen der Kontur des Werkzeugs oder des Werkzeugteils, welches mit dem Werkstück in Eingriff ist, die zur Verfügung stehenden Messmittel zum Messen der X,Y-Positionen vorteilhaft verwendet werden, so dass die Kontur des Werkzeugteils in Form von X,Y-Positionen ohne jede Berechnung direkt bekannt ist. Da die Bewegungsbahnen des Werkzeughalters in Form von X,Y- Positionen gespeichert sind, ist eine einfache Verarbeitung von Veränderungen der Kontur des Werkzeugteils, um die Steuerungsprogramme anzupassen, möglich. Darüber hinaus ist eine Kalibrierung der Messeinrichtung für die Kontur an dem X,Y-Messmittel nicht notwendig, und im Fall eines Austauschs oder ähnlichem der X,Y-Messmittel reicht eine neue Messung der Kontur des Werkzeugteils aus, um die Steuerungsprogramme zu verändern, wenn notwendig.
• Die Erfindung wird weiter beschrieben mit Bezug auf die Zeichnungen, in welchen eine Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung schematisch dargestellt ist.
• Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsfarm der Vorrichtung gemäß der Erfindung, welche als Spinnmaschine ausgestaltet ist.
• Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung in Fig. 1, wobei der untere Schlitten sich in einer anderen Position bezüglich der Einspannmittel befindet.
• Fig. 3 und 4 zeigen eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung in Fig. 1 in einem größeren Maßstab.
• Fig. 5 ist ein Blockdiagramm der Steuerungseinheit der Vorrichtung in Fig. 1.
• Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Spinnmaschine mit einem Lagermittel 2 eines Maschinenbetts 1 zum Einspannen eines Werkstücks. Das Werkstück ist beispielsweise ein Metallblech, welches vorgeformt sein kann, wobei beispielsweise ein Lampenreflektor aus diesem Metallblech hergestellt werden muss. Diese Einspannmittel 2 weisen in diesem Fall eine Lagerung 3 für ein nicht dargestelltes Spannfutter auf sowie eine Antriebseinheit 4, welche bezüglich der Lagerung 3 beweglich ist, welche Antriebseinheit das Werkstück gegen das Spannfutter drücken kann.
• Die Spinnmaschine weist außerdem einen unteren Schlitten 5 und einen oberen Schlitten 6 auf, welcher quer zu dem unteren Schlitten 5 angebracht ist und einen Werkzeughalter 7 trägt. Eine Formwalze 8 ist an dem Werkzeughalter 7 als Werkzeug drehbar angebracht.
• Der untere Schlitten 5 trägt ein X-Messmittel 5 und der obere Schlitten trägt ein Y-Messmittel 6' zum Messen der X,Y-Positionen des Werkzeughalters 7.
• Es wird deutlich, dass durch Bewegen der Schlitten 5 und 6 gemäß den bezeichneten X- und Y-Achsen die Formwalze 8 gemäß jeder gewünschten Bahn entlang den Spannmitteln 2 bewegt werden kann. Die Steuerung der Schlitten 5, 6 geschieht mittels einer Steuerungseinheit 9, welche in Fig. 5 schematisch dargestellt ist und zumindest einen Mikroprozessor und einen Speicher 10 aufweist. Die X,Y-Messmittel 5' und 6' sind mit der Steuerungseinheit 9 verbunden, so dass diese Steuerungseinheit kontinuierlich die X,Y-Positionen des Werkzeughalters 7 kennt. Bezüglich einer weiteren Erläuterung einer Spinnmaschine wird Bezug genommen auf die EP-A-0 125 720 des Anmelders, welche Anmeldung als durch Bezug aufgenommen angesehen wird.
• Mittels geeigneter Betätigungsmittel 11 kann ein Bediener die Schlitten 5, 6 so betätigen, dass die Formwalze 8 zumindest einem gewünschten Pfad entlang den Einspannmitteln 2 folgt, um das Werkstück an dem Spannfutter zu spinnen, um ein gewünschtes Produkt zu erhalten. Die Bahnen, denen gefolgt wird, werden in einem Steuerungsprogramm in Form von X,Y-Positionswerten gespeichert, welche durch die Messmittel 5', 6' gemessen werden, so dass die Steuerungseinheit 9 in eine automatische Positionsphase umgeschaltet werden kann, wobei die Steuerungseinheit die Bewegungsmittel 5, 6 mittels der Messmittel 5', 6' gemäß dem gespeicherten Steuerungsprogramm ansteuert, und das Werkzeug 8 wird automatisch gemäß den gewünschten Bahnen entlang der Einspannmittel 2 bewegt.
• Vor der Lernphase wird eine Messphase in der beschriebenen Vorrichtung durchgeführt, welche Messphase gestartet wird durch Betätigen eines Messknopfes 12. In dieser Messphase steuert die Steuerungseinheit 9 die Schlitten 5, 6 mittels der Messmittel 5', 6' so, dass die Formwalze 8, insbesondere ihr Teil 13, welcher während des Spinnens mit dem Werkstück in Eingriff ist, entlang einer Konturmesseinrichtung 14 bewegt wird. Mit Hilfe der Messeinrichtung 14 kann die Steuerungseinheit 9 die Gestalt oder Kontur des Teils 13 und seine Lage bezüglich der Schlitten 5, 6 direkt in Form von X,Y-Positionen des Werkzeughalters 7 mittels der X,Y-Messmittel 5', 6' messen. In der dargestellten Ausführungsform weist die Messeinrichtung 14 eine Laserdiode 15 und einen Empfänger 16 auf, welche so voneinander beabstandet sind, dass der Teil 13 der Formwalze 8 zwischen die Laserdiode 15 und den Empfänger 16 gebracht werden kann.
• Die Laserdiode 15 und der Empfänger 16 sind auf einem Träger 17 gelagert, welcher lösbar mit dem stationären Teil 18 des unteren Schlittens 5 gekoppelt werden kann. Wenn der Träger 17 mit dem stationären Teil 18 des unteren Schlittens 5 gekoppelt ist, wird die Messeinrichtung 14 stets an einer vorbestimmten Bezugsposition bezüglich der Schlitten 5 und 6 sein. In Fig. 2 ist der untere Schlitten 5 in eine andere Position bezüglich des Maschinenbetts 1 beispielsweise bewegt, wobei jedoch die Position der Messeinrichtung 14 bezüglich der Schlitten 5 und 6 unverändert bleibt. Dadurch wird ermöglicht, dass durch Steuern der Schlitten 5, 6 die Steuerungseinheit 9 die Formwalze 8 stets auf die gleiche Art und Weise entlang der Messeinrichtung 14 bewegt, unabhängig von der Position des unteren Schlittens 5 bezüglich des Maschinenbetts 1. Durch Bewegen der Formwalze 8 entlang der Messeinrichtung 14 liefert der Empfänger 16 ein Signal an die Steuerungseinheit 9, wodurch die Steuerungseinheit 9 sozusagen die Kontur des Teils 13 mit der Messeinrichtung 14 abtastet. Mittels der Messmittel 5', 6' kann die Steuerungseinheit die Kontur des Teils 13 und die Position des Teils 13 bezüglich des Halters 7 in Form von X,Y-Positionen direkt bestimmen. Diese Gestalt und Position werden als X,Y- Positionen in dem Speicher 10 mittels der Steuerungseinheit 9 gespeichert. Dann wird die Lernphase wie üblich durchgeführt, wobei ein Steuerungsprogramm in dem Speicher 10 gespeichert wird. Anschließend kann die Spinnmaschine Produkte gemäß diesem Steuerungsprogramm in der Produktionsphase herstellen.
• Aus Gründen der Vollständigkeit wird darauf hingewiesen, dass ein Steuerungsprogramm immer durchgeführt werden sollte, wenn der untere Schlitten 5 in der Position bezüglich des Maschinenbetts 1 ist, in welcher das entsprechende Steuerungsprogramm eingegeben worden ist.
• Wenn nun die verwendete Formwalze 8 ausgetauscht wird, ist nicht mehr sicher, dass die Formwalze 8, insbesondere ihr Teil 13, sich in der gleichen Position bezüglich des Werkzeughalters 7 bzw. der Schlitten 5, 6 befinden wird. Es kann auch passieren, dass der Teil 13 der Formwalze 8 bearbeitet werden muss, beispielsweise wenn die Formwalze beschädigt ist. In diesem Fall können sich die Position des Teils 13 der Formwalze 8 bezüglich des Werkzeughalters 7 und die Kontur des Teils 13 verändern.
• Im Fall einer Veränderung oder Bearbeitung der Formwalze 8 ist es nicht mehr notwendig, eine neue Lernphase mit der beschriebenen Vorrichtung durchzuführen, weil die Steuerungseinheit 9 nach dem Betätigen des Messknopfes 12 eine neue Messung der Kontur und der Position des Teils 13 der Formwalze 8 durchführen wird. Dann vergleicht die Steuerungseinheit 9 die neuen X,Y-Messwerte mit den während einer vorhergehenden Messung in dem Speicher 10 gespeicherten Werten, und wenn Unterschiede bestehen, wird die Steuerungseinheit das entsprechende Steuerungsprogramm so verändern, dass der Teil 13 der Formwalze 8, welches mit dem Werkstück in Eingriff gerät, nichtsdestoweniger der gewünschten Bahn entlang den Einspannmitteln 2 folgen wird. Daher kann die Positionszeit der beschriebenen Vorrichtung deutlich gesteigert werden.
• Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform der Spinnmaschine eine Laserdiode 15 und ein separater Empfänger 16 verwendet werden, ist es auch möglich, eine kombinierte Laserdiode/Empfänger oder ein anderes geeignetes Messmittel zum Messen der Gestalt und Position des Teils 13 der Formwalze 8 verwenden. Als geeignetes Messmittel können beispielsweise kapazitive Messmittel, Abtastmittel mit mechanischen Fühlern oder fotografische Messmittel erwähnt werden, wobei fotografische Bilder des Werkzeugs verwendet werden. Im Fall von fotografischen oder Videobildern des Werkzeugs steuert die Steuerungseinheit 9 die Bewegungsmittel 5, 6 so, dass die Kontur des Werkzeugteils 13 so genau wie möglich in die frühere gemessene Kontur hineinpasst, wobei mittels der X,Y-Messmittel 5', 6' entsprechende X,Y-Positionen wieder direkt bestimmt werden. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass anstelle einer Spinnvorrichtung die beschriebene Vorrichtung auch als materialentfernende Vorrichtung, beispielsweise Drehmaschine ausgestaltet sein kann.
• Es wird darauf hingewiesen, dass bei der beschriebenen Ausführungsform die Messeinrichtung 14 entfernt wird, bevor zur Lernphase übergegangen wird.
• Daher ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, welche auf verschiedene Art und Weise innerhalb des Bereichs der Ansprüche verändert werden kann.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit Mitteln (2) zum Einspannen des Werkstücks, Mitteln zum rotierenden Antreiben des eingespannten Werkstücks, einem Werkzeug (8) zum Bearbeiten des Werkstücks, wobei das Werkzeug (8) mit einem Abschnitt (13) am Werkstück angreift, einem Werkzeughalter (7), Mitteln (5, 6) zum Bewegen des Werkzeughalters (7) gegenüber den Einspannmitteln (2), Messmitteln (5', 6') zum Messen der Position des Werkzeughalters (7) in einer X- und einer Y-Richtung und einer Steuereinheit (9) mit einem Speicher (10) für ein oder mehrere Steuerprogramme, in welchem ein oder mehrere Bewegungsbahnen des Werkzeughalters (7) als X,Y-Positionen gespeichert sind, wobei die Steuereinheit (9) derart ausgelegt ist, dass die Bewegungsmittel (5, 6) entsprechend einem Steuerprogramm anhand der X,Y-Positionen gesteuert werden, die von den X-Y-Messmitteln (5', 6') in einer Weise bereitgestellt werden, dass das Werkzeug (8) einer gewünschten Bahn entlang der Einspannmittel (2) zum Bearbeiten des Werkstücks folgt, wobei eine Messvorrichtung (14) an einer vorbestimmten Referenzposition bezüglich der Bewegungsmittel (5, 6) zum Messen der Kontur des Werkzeugabschnitts (13) angeordnet sein kann, wobei die Steuereinheit (9) derart eingerichtet ist, dass diese Kontur mit einer vorher eingespeicherten Kontur des Werkzeugabschnitts (13) verglichen wird, und wobei die Steuereinheit (9) das (jedes) Steuerprogramm für das entsprechende Werkzeug für den Fall aufgefundener Unterschiede anpasst,

dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen der Kontur des Werkzeugabschnitts (13) die Steuereinheit (9) die Bewegungsmittel (5, 6) anhand der X,Y-Positionen, die von den X,Y-Messmitteln (5', 6') bereitgestellt werden, in einer solchen Weise steuert, dass der Werkzeugabschnitt (13) entlang der Konturmessvorrichtung (14) bewegt wird, wobei die Steuereinheit (9) die Kontur dieses Werkzeugabschnitts (13) und dessen Position bezüglich des Werkzeughalters (7) direkt aus den X,Y- Positionen bestimmt, die von den X,Y-Messmitteln (5', 6') erhalten werden, und die Kontur und Position im Speicher (10) zur Verwendung im (in jedem) Steuerprogramm für das entsprechende Werkzeug einspeichert.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (9) derart ausgelegt ist, dass ein Steuerprogramm zum Erreichen einer gewünschten Bahn des Werkzeugs (8), zum Beispiel mittels manueller Betätigung, einspeicherbar ist, wobei auch die Kontur und die Position des verwendeten Werkzeugs (8) im Steuerprogramm gespeichert sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (9) derart ausgelegt ist, dass eine neue Messung der Kontur und der Position des Werkzeugabschnitts (13) bei jeder Veränderung oder jedem Wechsel des Werkzeugs (8) durchführbar ist.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Messvorrichtung (14) abnehmbar an der Vorrichtung montiert ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Messvorrichtung (14) mit einer Laserdiode (15) und einem Empfänger (16) ausgerüstet ist.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Fließdrücken ist.