Einrichtung zum Einstellen des Arbeitspunkts eines Werkzeuσs in einer NC-Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einstellen des Arbeitspunkts eines Werkzeugs bezüglich einer 3ezugsebene cder eines 3ezugspunkts in einer NC-Werkzeugmaschine, die ein Werkzeugschlittensystem aufweist, auf dem das Werk¬ zeug befestigbar und mit dem die Werkzeugspitze in einer 3ewegungsebene verfahrbar ist, und mit einem mit einer Ma≤chinensteueπing verbundenen Wegmeßsyste für die Werk¬ zeugschlittenbewegung sowie einem eine Taststeile auf¬ weisenden Steuerfühler zur Abgabe eines Korrektursignals an die Maschinensteuerung, dessen Taststelle in der 3e- wegungsebene der Werkzeugspitze in die Bezugsebene bzw. ^• den Bezugspunkt gebracht werden kann, welche bzw. welcher mit der Werkzeugspitze durch Programmvorgabe, ausgehend von einem Werkzeugschlitten-Ausgangspunkt, an- und über¬ fahrbar is-, wobei Werkzeugschlitten-Ausgangspunk- und 3ezugsebene bzw. Bezugspunkt einen vorgegebenen Abstand voneinander aufweisen und von der Maschinensteuerung durch Programmbefehle für eine Werkstückbearbeitung vor¬ gegebene Abstände der Werkzeugspicze vom Werkzeugschlitten- Ausgangspunk- mit solchen Abständen verrechnet werden, die von der Maschinensteuerung aufgrund des Korrekrursignais sowie aufgrund vcn WegmeßSignal n des WegmeßSystems er- mi eibar sind.

Bekannte Einrichtungen dieser Art, z.3. diejenige nach der DE-PS 1 945 017 der Anmelderin sowie deren auf dem Markt angebotene Einrichtung zum Vermessen von Werkzeugen im Arbeitsraum von NC-gesteuerten Drehmaschinen, besitzen einen quasi-stationären Steuerfühler, der vor dem Messen an eine stationäre und bezüglich der Erreichbarkeit durch das Werkzeug günstige Steile im Arbeitsraum der Werkzeug¬ maschine eingeschwenkt oder eingefahren werden muss. Da diese Steile in der Regel im normalen Arbeitsbereich der Werkzeuge liegt, muss der Steuerfühler nach dem Messen wieder entfernt werden. Das Herein- und Heraus-Schwenken bzw. -Fahren bedingt einen erheblichen konstruktiven und r icungstechnischen Aufwand, weil die Bewe uncen des Steuerfühlers schnell und präzise ausgeführt werden müssen. Trotz einer präzisen Ausführung haben aber z.B. bei einem einschwenkbaren Steuerfühler die auf dessen Taststelle be¬ zogenen Hebelverhältnisse einen gewissen Toleranzbereich der Messposition der Steuerfühler-Taststelle zur Folge, der die Genauigkeit der Vermessung des Arbeitspunkts der Werkzeugschneide beeinträchtigt; die geschilderten Hebel- verhäitnisse erhöhen aber auch den Streubereich der Posi¬ tion der Steuerfühler-Taststeile infolge von Wärmeeinwir¬ kungen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Messeinric tung ist darin begründet, daß das Spannfutter für die zu bear¬ beitenden Werkstücke und diese selbst die Piatzverhältnisse für die Messeinrichtung beeinflussen, und bei ungünstigen Werks uekabmessungen kann es erforderlich sein, das Werk¬ stück auszuspannen, ehe ein Werkzeug vermessen werden kann, was nicht nur zeitraubend und umständlich ist, sondern Probleme bezüσiich des σenauen Justierens des wiederein-

Die bekannte Messeinrichtung erfordert auch einen zeit¬ raubenden Messzyklus: Zunächst muss der Steuerfühler in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine eingeschwenkt bzw. eingefahren werden, worauf das Werkzeug in eine Position nahe dem Steuerfühler gefahren wird; anschliessend wird der Steuerfühler mit niederer Geschwindigkeit des Werk¬ zeugschlittensystems von der Werkzeugspitze angefahren. Nach dem Auslösen des Korrektursignais muss zuerst das Werkzeug vom Steuerfühler weggefahren werden, ehe sich dieser aus dem Arbeitsraum herausschwenken lässt. Würde der Steuerfühler mit dem Werkzeug mit einer höheren Ge¬ schwindigkeit angefahren, so bestünde für den Steuer¬ fühler 3ruchgefahr, wenn der das Werkzeug tragende Schlitten infolge einer grösseren Ausiau strecke eine unzulässig grosse Auslenkung des Steuerfühlers verursacht.

Schliesslich muss bei einer Drehmaschine, bei der für eine Bearbeitung wellenförmiger Werkstücke vor und hinter der Werkstück-Drehachse je ein Werkzeugträger vorgesehen ist, zur Vermessung der Werkzeuge des hinteren Werkzeugträgers mit der bekannten Messeinrichtung das Werkstück vor dem Messen ausgespannt werden oder muss man zwei Messeinrich- tunσen vorsehen.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrich¬ tung zum Einstellen des Arbeitspunkts eines Werkzeugs in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine zu schaffen, die den verstehend geschilderten Nachteil der räumlichen Einschränkungen innerhalb des Arbeitsraums der Werkzeug¬ maschine nicht aufweist, und ausgehend von einer Einrichtung

der eingangs erwähnten Art lässt sich diese Aufgabe er- findungsgemäss dadurch lösen, daß der Steuerfühler auf einem gleichfalls mit einem Wegmeßsystem versehenen zweiten Schlittensystem angebracht und mit seiner Taststelie durch Programmvorgabe, ausgehend von einem Steuerfühler¬ schlitten-Ausgangspunkt, in die 3ezugsebene bzw. an den Bezugspunkt gefahren werden kann und daß die beiden Aus¬ gangspunkte einen vorgegebenen Abstand voneinander aufweisen.

Mit der erfindungsgemässen Ξinstelleinrichtung wird aber nicht nur die gestellte Aufgabe gelöst, sondern auch der Vorteil erzielt, daß das bislang erforderliche Einschwenken bzw. Einfahren des Steuerfühlers in den .Arbeitsraum entfällt. Des weiteren entfallen die geschilderten Einschränkungen be¬ züglich der Abmessungen des Werkstücks und der dieses hal¬ tenden Spannmittei. Auch lässt sich bei Verwendung der er- findungsgemässen Ξinstelleinrichtung diejenige Stelle, an der das Werkzeug vermessen wird, frei wählen und an eine beliebige, durch Programmvorgabe anfahrbare Stelle im Ar¬ beitsraum legen, so daß sich diese Steile an die Abmessungen des eingespannten Werkstücks anpassen lässt. Von grossem Vorteil ist auch der Zeitge i n der sich mit der erfindungs¬ gemässen Einsteileinrichtung erzielen lässt: Zunächst ent¬ fällt die ür das Einschwenken bzw. Einfahren des Steuer¬ fühlers der bekannten Ξinsteiieinrichtung erforderliche Zeit; ferner lässt sich die erfindungsgemässe Ξinstelieinrichtung so benutzen, daß sich die für den Messvorgang erforderlichen Bewegungen mit Eilganggeschwindigkeit durchführen lassen - das beim Stand der Technik erforderliche Anfahren eines bestimmten Punktes kurz vor dem Steuerfühler mit an- schiiessendem Proσrammbefehi zum Überfahren des Steuerfühlers

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mit kleiner Geschwindigkeit kennen dann entfallen. Auch kann bei der erfindungsgemässen Einrichtung der Steuer¬ fühler nach Abgabe des Kcrrektursignais ohne vorherige Abschaltung des Antriebs für das zweite Schlittensystem sofort in eine andere Position gefahren werden, in der der den Steuerfühler tragende Schlitten als nächstes be¬ nötigt wird, z.3. in eine Werkzeugwechselpcsition.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Werkzeug in der¬ jenigen Lage seines Werkzeugträgers, z.B. in derjenigen Schaltposition eines das Werkzeug tragenden Werkzeug¬ revolvers, vermessen wird, in der es sich für die Bear¬ beitung eines Werkstücks befindet - dies ist keine absolute Notwendigkeit, denn die Taststelie des Steuerfühlers könnte sich ja auch über oder unter derjenigen Ebene befinden, in der sich die Werkzeugspitze während des 3earbeitungsvcrgangs bewegt. 3ei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungs¬ gemässen Einsteileinr.ich.tung ist die Steuerfühler-Taststelle also mit dem zweiten Schlittensystem in der 3ewegungsebene der Werkzeuσsoitze verfahrbar.

Da die Übertragung des Korrektursignals vom Steuerfühler an die Maschinensteuerung eine gewisse Zeit benötigt, empfängt die Maschinensteuerung das Kcrrektursignal also nit einer gewissen zeitlichen Verzögerung. Dies ist aber auch bei höheren Geschwindigkeiten der beiden Schlitten¬ systeme ohne 3edeutung, da immer eine Differenzbildung aus der Summe zweier einander entsprechenden Wegmessungen und dem. Abstand der beiden Ausgangspunkte voneinander erfolgt, wenn die erfindungsgemässe Ξinstelie nrichtung, wie bei einer besonders bevorzugten Ausf hrungsform, so ausgebildet

wird, daß im Falle der Erzeugung des Korrektursignais bei gleichzeitigem Antreiben beider Schiittensystem aufgrund des Korrektursignals im Moment der Berührung von Steuer¬ fühler und Werkzeugspitze die sich aus den WegmeßSignalen ergebenden Abstände der Steuerfühler-Taststelle und der Werkzeugspitze von den Ausgangspunkten zur 3ildung eines Korrekturwerts durch die Maschinensteuerung gleichzeitig erfassbar und mit durch Programmbefehle vorgegebenen Ab¬ ständen der Werkzeugspitze von Werkzeμgschiitten-Ausgangs- punkt verrechenbar sind. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Messbewegungen des Steuerfühlers und des zu vermessenden Werkzeugs ohne weiteres in derselben Richtung- erfolgen können, ^" so darß dann selbst ein erhöhter Schieppfehler der beiden Schiittensysteme infoige grösserer Schlittengeschwindigkeiten keine grosse Ausienkung des Steuerfühlers zur Folge hat, da dann auch die beiden den Steuerfühler und das Werkzeug tragenden Schlitten in der¬ selben Richtung auslaufen und somit die Steuerfühler-Aus¬ lenkung nur der Differenzgeschwindigkeit der beiden Schlitten entspricht.

Erwähnenswert ist schliesslich, daß der Verteil der Differenzmessung vor allem darin liegt, daß die Positionen des Steuerfühlers und des zu vermessenden Werkzeugs jeweils durch direkte Rückmeldung der WegmeßSysteme mit einem scg. schnellen Messeingang der Maschinensteuerung ermittelt werden - derartige schnelle Messeingänge sind bei modernen NC-Steuerungen für Werkzeugmaschinen bekannt -,,30 daß eine Positionsveriagerung, weiche trotz Sciiwert-Istwert- Abgieich auftreten kann, nicht unterdrückt, sondern in die in der Maschinensteuerung erfolgte Verrechnung ein¬ bezogen wird, und zwar unabhängig davon, ob während des Vermessens des Werkzeugs beide Schlittensysteme gleichzeitig bewegt werden oder eines dieser Schii tensysteme während¬ dessen stillgesetzt wird.

Nachdem sog. 4-Achsen-Maschinen mit zwei Werkzeugträgern, die jeweils auf einem eigenen Kreuzschlittensystem ange¬ ordnet sind, immer beliebter werden, wird für solche 4- Achsen-Drehmaschinen empfohlen, den Steuerfühler auf einem der beiden Werkzeugträger-≤chiittensysteme anzuordnen und insbesondere an jedem der beiden Werkzeugträger-Schlitten¬ systeme einen Steuerfühler zur Vermessung der Werkzeuge des jeweils anderen Werkzeugträgers vorzusehen. Eine solche Ausführungsform zeichnet sich also dadurch aus, daß das zweite Schlittensystem einen Werkzeugträger trägt, der bezüglich des zweiten Schlittensystems in mehrere Positionen schaitbar und eine der Anzahl der Positionen entsprechende Zahl von Stationen aufweist, und daß der Steuerfühler an einer dieser Stationen angebracht und seine Taststeile durch Schalten des Werkzeugträgers in die 3ewegungsebene der zu vermessenden Werkzeugspitze σebracht werden kann.

Um bei der Bearbeitung wellenförmiger Werkstücke, deren beide Enden von der Werkzeugmaschine gehalten werden, z.3. mitteis eines Spannfutters und einer Pinole, das eine Schlittensystem auf der einen und das andere Schlitten¬ system auf der anderen Seite des Werkstücks versehen zu können,so wie dies bei den üblichen 4-Achsen-Drehmaschinen der Fall ist, und ein Werkzeug ohne Entnahme des Werkstücks aus dem Arbeitsraum vermessen zu kennen, wird für eine Werkzeugmaschine mit einer um eine Drehachse antreibbaren Arbeitsspindei zum Halten eines zu bearbeitenden Werkstücks empfohlen, ein an einem ortsfesten Teil schwimmend gelagertes Übertragungsglied vorzusehen, welches an zwei einander gegen- überiierenden Seiten mit der Taststeile des S euerfühlers

bzw. mit der Werkzeugspitze anfahrbar ist und dessen beide Seiten einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen. Ein solches Übertragungsglied lässt sich dann z.3. an der Pinole der Drehmaschine laσer .

Die erfindungsgemässe Ξinstelleinrichtung eignet sich auch besonders gut zur Eichung des Steuerfühlers, da man lediglich eine Referenzfläche vorsehen muss, gegen die sich der Steuerfühler mit seiner Taststelie fahren lässt und die zu einem unverschiebbar angebrachten Werk¬ stückträger einen vorgegebenen Abstand hat. Bei einer Drehmaschine kann die Referenzfläche also mit Vorteil am sog. Spindelkasten angebracht werden, in dem die die Werkstücketragende ArbeitsSpindel drehbar gelagert ist.

Um bei einer Werkzeugmaschine mit einer um eine Drehachse antreibbaren Arbeitsspindel zum Halten eines zu bearbei¬ tenden Werkstücks sowohl eine Werkzeugschneide in radialer Richtung als auch eine Werkzeugschneide in axialer Richtung vermessen zu kennen, wird schliesslich empfohlen, den Steuerfühler so auszubilden, daß er eine erste, in ra¬ dialer Richtung sowie eine zweite, in axialer Richtung anfahrbare Tastfläche aufweist, weiche jeweils eine Taststelie bilden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine der Tastflächen ballier ausgebildet wird.

Weitere Merkmaie, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung mehrerer besonders vorteilhafter Ausführungsformen der er indungsgemässen Ξinsteiieinrichtung; in der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf eine 4-Achsen-Drehmaschine mit zwei Werkz ugrevolvern, deren jeder in einer seiner Stationen mit einem Steuerfühler ausgerüstet wurde, wobei die Vermessung eines Werkzeugs desjenigen Werkzeugrevolvers darge¬ stellt ist, dessen Schaltachse senkrecht zur Achse der HauDtarbeitssoindel verläuft;

Figur 2 dieselbe Drehmaschine wiederum in der Drauf¬ sicht, jedoch während der Vermessung eines Werkzeugs desjenigen Werkzeugrevolvers, dessen Schaltachse parallel zur Hauptarbeit≤- spindelachse verläuft;

Figur 3 einen Ausschnitt aus Figur 1 zum Zwecke der

Darstellung des Prinzips des Messvorgangs, wie er mit Hilfe der erfindungsgemässen Ξin- steileinrichtunσ durchσeführt wird;

Figur 4 wiederum eine Draufsicht auf eine 4-Achsen-

Drehmaschine, nämlich derjenigen nach den. Figuren 1 und 2, wobei jedoch am sog. Spindel¬ kasten Referenzflächen zum Eichen zweier von den beiden Werkzeugrevolvern gehaltener Steuer¬ fühler vcr-reseher, sind;

Figur 5 eine grössere Darstellung einer anderen Ausführungsform des Steuerfühlers zusammen mit in mehreren Positionen gezeigten Werk¬ zeugschneiden, wobei der Steuerfühler in Seitenansicht gezeigt ist;

Figur 5a eine Stirnansicht des Steuerfühlers gemäss Figur 5;

Figur 6 eine alternative Ausführungsform des in Figur 5 gezeigten Steuerfühlers in der Seitenansicht;

'igur 6a eine Stirnansicht des Steuerfühlers nach der Figur β;

Fiσur / eine Draufsicht auf eine Drehmaschine mit einem auf einem Kreuzschlittensystem ange¬ ordneten Werkzeugrevolver, welcher in einer seiner Stationen einen Steuerfühler zur Ver¬ messung der Werkzeuge eines zweiten, statio¬ nären Werkzeugträgers besitzt;

Fiσur 3 einen Teil einer Draufsicht auf eine 4-Achsen- Drehmaschine zur Bearbeitung wellenförmiger Werkstücke, weiche ein an einer Pinole schwimmend gelagertes Übertragungsglied auf¬ weist, -_ _{s au} f seiner einen Seite mit dem zu vermessenden Werkzeug und auf seiner anderen

Seite mit einem Steuerfühler angefahren werden kann, und zwar bei der Darstellung in Figur 8 zum Zwecke der Vermessung eines Werkzeugs in radialer Richtung (bezogen auf die Werkstück-Drehachse) ;

Figur 9 einen Ausschnitt aus Figur 8, wobei nun die

Vermessung eines Werkzeugs in axialer Richtung dargestellt wurde, und

Figur 10 eine teilweis geschnittene Stirnansicht der

Pinoie mit Übertragungsglied, gesehen in Richtung des Pfeils A aus Figur 8.

3ei der in Figur 1 dargestellten 4-Achsen-Drehmaschine ist auf einem Maschinengesteli 10 ein sog. Spindelstcck 12 auf¬ gebaut, in dem eine Hauptarbeitsspindel 14 drehbar gelagert ist, und zwar um eine strichpunktiert angedeutete Drehachse 16 Die Hauptarbeitsspindei 14 tragt ein Spannfutter 18, in welches ein Werkstück 20 eingespannt ist. Der Antrieb für die Hauctarbeitssoindei ist der Einfachheit halber nicht

An der Rückseite eines von vorn, d.h. gemäss Figur 1 von unten, zugänglichen Arbeitsraums 22 der Drehmaschine ist auf dem Maschinengestell 10 ein erstes Kreuzschlittensvstem 24 aufgebaut, wobei auf dem Maschinengesteli 10 befestigte Führungsleisten 26 der Führung eines Unterschiittens 28 parallel zur Drehachse 16 (Z-Achse) und auf dem 'Jnter- schiitten befestiσte Führunσsleisten 30 der Führunσ eines

Oberschlittens 32 horizontal und senkrecht zur Dreh¬ achse 16 (X-Achse) dienen. Im überschütten 32 ist ein Werkzeugrevolver 34 um eine horizontale Schaltachse 36 drehbar gelagert. Ein Vorschubantrieb 38 dient der Ver¬ schiebung des ünterschlittens 28 in Richtung der Z-Achse, ein Vorschubantrieb 40 der Verschiebung des Oberschlittens 32 in Richtung der X-Achse. Jeder Vorschubantrieb ist mit einem Wegmeßsystem 42 bzw. 44 verbunden, mit dem sich der vom betreffenden Schlitten längs der Z-Achse bzw. längs der X-Achse zurückσeleσte Weσ erfassen lässt.

Vor dem Spindelstock 12, oft auch Spindeikasten genannt, ist ein zweites Kreuzschlittensystem 43 aufgebaut, be¬ stehend aus auf dem Maschinengesteli 10 befestigten und sich in Richtung- der X-Achse erstreckenden Führungs¬ leisten 50 für einen ünterschiitten 52, auf dem letzteren befestigten und sich in Richtung der Z-Achse erstreckenden Führungsleisten 54 für einen Oberschlitten 56 sowie Vor¬ schubantrieben 58 und 60 sowie WegmeßSystemen 62 und 64 für den ünterschiitten 52 bzw. den Cberschiitten 56 dieses Kreuzschlittensystems - in diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß sich eine Gewindespindei 58a, die zum Vorschubantrieb 53 gehört, unter dem Spindelstock 12 und unter der Hauptarbeitsspindel 14 hindurch bis zum ünterschiitten 52 erstreckt und dort mit einer nicht dargestellten, mit dem ünterschiitten verbundenen Kugei- umiaufmutter zusammenwirkt. Die Vorschubantriebe 33 und 53 sind auf dem Maschinengesteli 10 montiert, die Vcr- schubantriebe 40 und 60 auf dem ünterschiitten 28 bzw. auf dem ünterschiitten 52. Im Oberschlitten 56 ist ein Werkzeugrevolver 70 um eine sich in Richtung der Z-Achse erstreckende Schaltachse 72 drehbar gelagert, und der

Ξinfachheit halber wurden die Antriebe zum Schalten der beiden Werkzeugrevoiver 34 und 70 um ihre Schaitachsen 36 und 72 wecσeiassen.

Soweit die Drehmaschine bisher beschrieben wurde, ent¬ spricht sie dem Stand der Technik, so daß es nicht er¬ forderlich ist, weitere Einzelheiten zu erläutern.

Eine Maschinensteuerung für diese numerisch gesteuerte Drehmaschine umfasst u.a. eine Recheneinheit 76 und zwei Steuereinheiten 78 und 80, die in der dargestellten Weise miteinander sowie mit den Vorschubantrieben 38, 40, 58, 60 und den WegmeßSys emen 42, 44, 62, 64 über Daten- und Steuerleitunσen 82a bis 32k verbunden sind.

Zwecks vereinfachter Darstellung wurden die beiden Werk¬ zeugrevoiver 34 und 70 so dargestellt, als ob nur jeweils zwei ihrer Stationen bestückt wären; so sind am Werkzeug¬ revoiver 34 ein in einem Werkzeughalter befestigtes Werk¬ zeug 84 sowie ein Steuerfühler 86 gezeichnet, am Werkzeug¬ revoiver 70 ein in einem Werk eughalter befestigtes Werk- euσ 33 und ein Steuerfühler 90.

Im folgenden soll nun die Vermessung des Werkzeugs 34 mit Hilfe des Steuerfühlers 90 anhand der Figur 3 näher er¬ läutert werden

In den Figuren 1 und 3 sind zwei Ausgangspunkte R1 und R2 dargestellt, inFigur 1 strichpunktiert auch die Lage des Werkzeugs 84 und des Steuerfühlers 90 bei sich in diesen Ausgangspunkten befindlichen Werkzeugrevolvern 34 und 70. Für die zeichnerische Darstellung wurde angenommen, daß diese Ausgangspunkte dann, wenn die beiden Werkzeugrevolver ihre Ausgangsstellungen einnehmen, auf den Auf ahmeachsen der sich in Arbeitsposition befindlichen Stationen der beiden Werkzeugrevolver liegen, und zwar dort, wo die betreffende Aufnahmeachse die Mantelfläche des betreffenden Werkzeugrevolvers durchdringt. Diese Stellen, bei denen es sich um den Werkzeugbezugspunkt bzw. um den Steuerfühler¬ bezugspunkt handelt, wurden mit N1 bzw. N2 bezeichnet.

Das Steuerprogramm für die numerisch gesteuerte Dreh¬ maschine ist nun so gestaltet, daß beim Einschalten der Drehmaschine die beiden Werkzeugrevolver 34 und 70 so er¬ fahren werden, daß der Werkzeugbezugspunkt N1 in den be¬ züglich des Mascninengestells 10 ortsfesten Ausgangspunkt R1 und der Steuerfühlerbezugspunkt N2 in den bezüglich des Mascninengestells gleichfalls ortsfesten Ausgangspunkt R2 gebracht wird, gegebenenfalls nach einer entsprechenden Schalt- bzw. Drehbewegung des einen oder des anderen oder beider Werkzeugrevoiver um ihre Schaltachsen. Dann werden die Wegmeßsysteme 42, 44, 62, 54 bzw. die diesen zugeord¬ neten Speicher in den S euereinheiten78 und 30 auf Null gesetzt. Die Ausgangspunkte R1 und R2 stellen also die Ausgangspunkte für die durch Programmvorgabe gesteuerten Bewegungen der beiden Kreuzschlittensysteme 24 und 43 dar.

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Anschliessend wird mittels eines automatisch ablaufenden Messprogramms der Steuerfühler 90 in eine vorgegebene Messposition gebracht, die grundsätzlich an jeder Stelle des Arbeitsraums 22 liegen kann, die sich mit der Spitze 34a des Werkzeugs 84 anfahren lässt. Dann wird durch Programmvor¬ gabe, ausgehend vo Ausgangspunkt R1 , auch die Werkzeugspitze 84a in diese Messpositicn gefahren, wobei das Programm derart gestaltet ist, daß die Werkzeugspitze so lange in Richtung der X-Achse bewegt wird, gegebenenfalls auch über die pro¬ grammierte Messposition hinaus, bis der Steuerfühler 90 durch die Werkzeugspitze in Richtung der X-Achse in seine Schaltposition bewegt wird - derartige Steuerfühler sind bekannt, und zwar auch Steuerfühler, die in Richtung dreier, aufeinander senkrecht stehender Achsen (Z-, X- und Y-Achse) auslenkbar sind und beim Überschreiten einer Schaltposition ein elektrisches Signal abgeben; sie können beispielsweise von der Firma Renishaw bezogen werden. Während die Werkzeug- spitze 84a in Richtung der X-Achse in die Messpositon ge¬ fahren wird, erfasst das Wegmeßsystem 44 laufend den in in Richtung der X-Achse zurückgelegten Weg und meldet diesen über die Datenleitung 32g an die Steuereinheit 78. Wenn nun der Steuerfühler 90 in seine Schaltpositicn be¬ wegt wurde und ein Korrektursignal abgibt, wird dieses Korrektursignai, wie in Figur 1 estrichelt dargestellt wurde, an die Steuereinheiten 73 und 30 übermittelt, und zwar ins¬ besondere durch eine neuerdings verfügbare drahtlose Über¬ tragung, vorzugsweise auf der 3asis eines Infrarotsignals. Die Übertragungsstrecke wurde in Figur 1 mit 100 bezeichnet. Empfängt die S euereinheit 78 das Korrektursignal, so wird das vom Wegmeßsystem 44 gelieferte Wegmeßsignai in einem Speicher der Steuereinheit 73 abgespeichert; dieses Weg¬ meßsiσnal stellt den vom Oberschütten 32 auf dem Weg vom

Ausgangspunkt R1 bis zur Abgabe des Korrektursignals durch den Steuerfühler 90 in Richtung der X-Achse tatsächlich zurück¬ gelegten Weg dar, und dieser Ist-Wert wird innerhalb der Steuereinheit 73 mit dem durch das Steuerprcgramm vorge¬ gebenen SolL-Wert verglichen, worauf die Abweichung des Abstands der Werkzeugspitze 84a vom Werkzeugbezugspunkt N1 in Richtung der X-Achse von einem im Steuerprogramm berück¬ sichtigten Soll- ert in der Recheneinheit 76 ermittelt und für das weitere Arbeiten der Drehmaschine als Korrekturwert für den Weg des Werkzeugs 34 in Richtung der X-Achse abge¬ speichert und den Programmbefehlen für das Werkzeug 34 zu- σeordnet wird.

Vorstehend wurde eine erste Ausführungsform des erfindungs- -gemässen Messverfahrens zum Vermessen des Werkzeugs 84 in Richtung der X-Achse geschildert. Noch zeitsparender ist aber folgende, bevorzugte Modifikation des Messverfahrens:

Während des Verfahrens des Steuerfühlers 90 vom Ausgangs¬ punkt R2 in Richtung auf die dargestellte Messposition wird auch laufend das Wegmeßsignal des Wegmeßsystems 62 über die Datenieitung 321 an die Steuereinheit 30 übermittelt, d.h. der Ist-Wert des vom ünterschiitten 52, ausgehend vom Aus¬ gangspunkt R2, in Richtung der X-Achse zurückgelegten Wegs.

Wird der Steuerfühler 90 dann durch die Werkzeugspitze 34a betätigt, wird das von ihm abgegebene Korrektursignai 'über die Übertragungsstrecke 100 auch an die S euereinheit 30 übermittelt, und die von den beiden WegmeßSystemen 44 und 62 erfassten Ist-Werte werden beim Eingang des Korrektursignais

in den Stauereinheiten 78 und 30 gleichzeitig abgespeichert sowie in der Recheneinheit 76 verrechnet, um das tatsächliche Längenmass L (s. Figur 3) des Werkzeugs 34 zu ermitteln und der Steuereinheit 78 zuzuleiten.

Nach Figur 3 ergibt sich das tatsächliche Längenmass L des Werkzeugs 34 aus folgender Beziehung:

= A - + s; - I .

worin A den vorbestimmten Abstand der Ausgangspunkte R1 und R2 voneinander in Richtung der X-Achse, S1 den vom Werkzeug- bezugspunkt M , ausgehend vcm Ausgangspunkt R , in Richtung der X-Achse zurückgelegten Weg, 52 den vom Steuerfühler- bezugspunkt N2, ausgehend vom Ausgangspunkt R2, in Richtung der X-Achse zurückgelegtenWeg und T den bekannten Abstand der Tastfläche 90a des Steuerfühlers 90 vcm Steuerfühler- bezuσsDunkt N2 in Richtunc der X-Achse bedeuten.

3ei dieser zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Messverfahrens erübrigt es sich also, den Steuerfühler 90 in einer durch das Steuerprogramm vorgegebenen Messposition anzuhalten, bis er durch Anfahren der Tastfläche 90a durch die Werk euσsoitze 34a betäti t wird.

Während vorstehend anhand der Figuren 1 und 3 die Vermes¬ sung eines Werkzeugs des hinteres Werkzeugrevoivers 34 in Richtung der X-Achse erläutert wurde, dient die Figur 2 der Erläuterung der Vermessung eines Werkzeugs, z.3. des Werkzeugs 38, des vorderen Werkz ugrevoivers 70 in ?.ichtung

der X-Achse mit Hilfe eines Steuerfühlers, z.B. des Steuerfühlers 86, des hinteren Werkzeugrevoivers 34. Aus den in Figur 1 gezeigten Schaltpositionen der Werkzeugrevolver 34 und 70 heraus bedarf es lediglich eines Schaltens bzw. Drehens der beiden Werkz ugrevolver um jeweils 130°. Der Messvorgang ist sinngemäss derselbe, wie er vorstehend anhand der Figuren 1 und 3 beschrieben wurde, lediglich mit dem unterschied, daß jetzt vom Steuerfühler 86 über eine übertragungsstrecke 100' ein Korrektursignai an die Steuereinheit 80 bzw. an beide Steuereinheiten 73, 80 gegeben und der von der Rechen¬ einheit 76 errechnete Korrekturwert an die Steuereinheit 30 gegeben wird.

Da es sich bei- den Steuerfühlern 86 und 90 um sog. 3 D-Taster handeln soll, d.h. um Steuerfühler, die, wie erwähnt, in den drei zueinander senkrechten Richtungen der drei Maschinenachsen (Z-Achse, X-Achse und die senkrecht zur Zeichnungsebene der Figuren 1 bis 3 verlaufende Y-Achse) betätigt werden können, ist es ohne weiteres ersichtlich, daß sich mit den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten erfindungsgemässen Ξinstelleinrichtungen Werkzeuge z.B. auch in Richtung der Z-Achse vermessen lassen. Man steile sich beim Betrachten der Figur 2 nur vor, der Werkzeug¬ revoiver 70 trage anstelle des Werkzeugs 33 das Werkzeug 34, mit dessen Spitze in Richtung der Z-Achse der Steuerfühler 36 des Werkzeugrevoivers 34 angefahren werde. 3ei einem solchen Messprogramm würden dann die in Richtung der Z-Achse, aus¬ gehend von den Ausgangspunkten R und R2, zurückgelegten tatsächlichen Weσe durch die Weσmeßsvste e 42 und 64 erfasst.

Die Figur 4 zeigt abgewandelte Steuerfühler 86' und 90' in den Werkz ugrevolvern 34 und 70, die zunächst anhand der Figuren 5 und 5a näher erläutert werden sollen. Dabei seil angenommen werden, daß die beiden Steuerfühler identisch ausgebildet sind, so daß es genügt, den Steuer¬ fühler 90' etwas näher zu beschreiben. Wie die Figuren 5 und 5a erkennen lassen, besitzt er eine stimseitige Tast- flache 90a', zwei hierzu senkrecht verlaufende Tastflachen 90b' und 90c' sowie stirnseitig eine kreisringförmig und ballig ausgebildete Tastfläche 90α' . Wie durch die mit ausgezogenen Linien, gestrichelt und strichpunktiert dar¬ gestellten Werkzeugspitzen 34a angedeutet wurde, lassen sich die Werkzeugschneiden mit den Tastfiächen 90a', 90b' und 90c' in zwei zueinander senkrechten Richtungen vermessen, und die ballig ausgebildete Tastfläche 90c' kann zur Ver¬ messung von Radien bzw. Durchmessern verwendet werden.

Die Figuren 6 und 6a zeigen eine besonders vorteilhafte Variante des in den Figuren 5 und 5a dargestellten Steuer¬ fühlers, wobei diese Variante ausser planen Tastfiächen 90b" und 90c" sowie einer kreisringf rmigen und ballig ausge¬ bildeten Tastfläche 90d" stirnseitig eine ballig ausge¬ bildete Tastfläche 90a" -aufweist, um in Richtung der X-Achse Radien bzw. Durchmesser vermessen zu k nnen.

Die Figur» 4 dient nun dem Zweck, das Eichen der Steuer¬ fühler Vor dem Vermessen der Werkzeuge zu erläutern. Zu diesem Zweck sind mit Ξichflachen versehene Ξichelemente, die z.3. Quader- eder Würfelform haben kennen, an bezüg¬ lich der Hauotarbeitsstiindei 14 stationären Orten angebracht,

und er indungsgemäss haben die Ξichflachen 110a und 112b, die durch die strichpunktiert angedeuteten Steuerfühler 86 ' und 90' angefahren werden, einen konstanten und vorbekannten Abstand von der Drehachse 16 (Ξichflache 110a) bzw. von einem nicht dargestellten und üblicherweise vorhandenen axialen Werkstückanschlag des Spannfutters 18 (Ξichflache 112b) . Die Ξicheiemente 110 und 112 können am Spindeistcck 12 befestigt sein, sie können aber auch an der Hauptarbeits- spindei 14 angebracht sein, die sich ja bei jeder NC-Dreh- maschine in einer ganz bestimmten Drehwinkelstellung still¬ setzen lässt.

3eim Eichen der Steuerfühler wird der durch die Wegme Systeme ermittelte und bei Abgabe des KorrekturSignals erfassteIst- Wert der zurückgelegten Schlittenwege mit dem vorgegebenen Abstand der Ξichflächen von den Ausgangspunkten R1 und R2 verglichen und die so ermittelten, sich auf die Steuerfühler beziehenden Korrekturwerte in den Steuerein¬ heiten 78 und 80 abgespeichert, so daß später beim Ver¬ messen der Werkzeuge die ermittelten Werkzeugiängenmassa entsprechend kcrriσiert werden können.

Die Figur 7 zeigt nur einige Teile einer dritten Ausführungs¬ form einer Drehmaschine mit einer erfindungsgemässen Ein¬ steileinrichtung und zwar wiederum in der Draufsicht. Ein Maschinengesteli 210 trägt in üblicher Weise ein Kreuz- schiittensystem 224 mit einem in Richtung der Z-Achse beweglichen nterschiitten 223 und einem in Richtung der X-Achse beweglichen Cberschüttan 232, an dem wiederum ein Werkzeugrevoiver 234 um eine zur X-Achse parallele σeiaσert ist. In einem Spindeistcck 212

ist eine Hauptarbeitsspindel 214 drehbar gelagert. Am Maschinengesteli 210 ist aber auch ein Werkzeugrevolver 270 mit einer stationären Schaltachse 272 drehbar gelagert, und er ist z.B. mit als 3chrern ausgebildeten Werkzeugen 288 bestückt. Hingegen ist eine Station des Werkzeugrevoivers 234 mit einem Steuerfühler 286 und eine andere Station dieses Werkzeugrevoivers mit einem um eine Drehachse 300 antreib¬ baren Spannfutter 302 zum Halten eines Werkstücks 220 bestückt, welches zuvor von der Hauptspindei 214 gehalten und mittels nicht dargestellter Werkzeuge des Werkzeug¬ revoivers 234 bearbeitet worden war.

Mit Hilfe des Steuerfühlers 286 lassen sich nun zunächst die Werkzeuge 288 hinsichtlich ihrer Länge (d.h. in Rich¬ tung der Z-Achse) sowie hinsichtlich ihres Durchmessers (in Richtung der X-Achse) nacheinander vermessen, gegebenen¬ falls nach dem Eichen des Steuerfühlers 236 mit Hilfe eines am Maschinengesteli 210 befestigten stationären Ξichelements 301, worauf der Werkzeugrevolver 234 um beispielsweise 180° gedreht wird, um das in bekannter Weise angetriebene Werk¬ stück 220 mit Hilfe der Werkzeuge des Werkzeugrevoivers 270 bearbeiten zu können.

Die Figur 7 lässt erkennen, daß es bei dieser Ausführungs¬ form nicht darauf ankommt, daß die Ξicheiemente bezüglich der Hauptarbeitsspindel in vergegebener Weise positioniert sind, sondern erfindungsgemäss bezüglich eines ortsfest angebrachten Werk eugträgers, nämlich hier des Werkzeug¬ revoivers 2~0.

Die Figuren 8 bis 1.0 zeigen schliesslich eine Ausführungs¬ form der erfindungsgemässen Ξinstelieinrichtung, die sich besonders für solche Drehmaschinen eignet, auf denen wellen¬ förmige und deshalb an ihren beiden Enden gehaltene Werk¬ stücke bearbeitet werden sollen.

Die Figur 8 zeigt wieder einen Spindeikasten oder Spindel¬ stock 412, in dem eine Hauptarbeitsspindei 414 drehbar, gelagert ist. Sie trägt ein Werkstück-Spannfutter 413 zum Halten des einen Endes eines wellenförmigen Werkstück 420, das sich um seine mit der Drehachse 416 der Haupt¬ arbeitsspindei 4 ¹ 4 zusammenfallende Achse antreiben lässt. Das andere Ξnde'des Werkstücks 420 besitzt an seiner Stirnseite eine zentrale Ausnehmung, ein sog. Zentrum, in welches die Spitze 422 einer sog. Pinole 424 eingreift, welche in einem sog. Reitstock 426 so gehalten ist, daß die Achse der Spitze 422 mit der Drehachse 416 zusammen¬ fällt. Wie bei Drehmaschine ^' ri ^" üblich, ist der Reitstock 426 in Richtung der Drehachse -auf -einem- nicht -dargeste-i-i-ten- Maschinenσesteii verschiebbar σeführt und festleσbar.

Zwei durch in Richtung der X- und der Z-Achse verlaufende Dcppelofeiie ersetzte Kreuzschlittensysteme tragen in üblicher Weise zwei Werkzeugrevolver 423 und 430, wobei der Werk eu revoiver 428 erkennen lässt, daß die Schalt¬ achse 423a der Werkzeugrevoiver durchaus nicht immer parallel oder senkrecht zur Drehachse 4^6 verlaufen muss, sondern bei entsprechender Gestaltung des Werkzeugrevoiver- körpers auch schräg zur Drehachse verlaufen kann. 3ei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Werkzeug¬ revoiver mit einem Steuerfühler 422 bzw. 434 und einem

Werkzeug 436 bzw. 438 bestückt, und erfindungsgemäss ist auf der Pinole 424 ein Übertragungsglied 440 schwimmend gelagert, das jedoch, wenn es kräftefrei ist, durch ge¬ eignete Kraftspeicher in einer Ruhe-oder Nullpcsition

Soll nun ein auf der einen Seite der Drehachse 416 liegendes Werkzeug mittels eines auf der anderen Seite der Drehachse liegenden Steuerfühlers vermessen werden, so wie dies in Figur 3 bei dem Werkzeug 436 und dem Steuerfühler 434 der Fall ist, so kann der direkte Kontakt des Werkzeugs mit dem Steuerfühler dadurch ersetzt werden, daß Werkzeug und Steuerfühler gegen einander gegenüberliegende Seiten des Übertragungs¬ glied 440 gefahren werden. Wie in Figur 8 dargestellt, lässt sich z.3. das Werkzeug 436 in Richtung der X-Achse gegen die hintere Stirnfläche des Übertragungsglied 440 fahren, während die Tastfläche des Steuer ühlers 434 gegen die vordere Stirnfläche des Übertragungsglieds 440 anliegt. Dank der schwimmenden Lagerung des Übertragungs¬ glieds,d.h. seiner Beweglichkeit in Richtung der X-Achse, lässt sich dann der Steuerfühler 434 in Richtung der X-Achse betätigen, ohne daß das Werkzeug 436 den Steuer¬ fühler selbst berührt.

Wenn das Übertragungsglied 440 nicht nur im Sinne einer linearen Verschiebung schwimmend gelagert ist, sondern auch im Sinne einer Schwenk-, Kipp- und/Oder Drehbewegung um seine Längsachse, die bei der dargestellten Ausführungs- form carallei zur X-Achse verläuft, so lässt sich das

Werkzeug 436 nicht nur in Richtung der X-Achse vermessen, wie dies in Figur 8 dargestellt wurde, sondern auch in Richtung der Z-Achse, wie eine Betrachtung der Figur 9 erkennen lässt.

Die Figur 10 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungs¬ form des Übertragungsglieds 440. Bei dieser Ausführungs¬ form ist an der Pinole 424 mittels einer Schraube 440a ein Kugelführungskörper 440b des Übertragungsglieds 440 befestigt. Dieser sitzt in einer Hülse 440c, welche mitteis Kugeln 440d auf dem Kugelführungskörper 440b gelagert ist, und zwar längs einer Achse 440e des Ku el- führungskörpers 440b verschiebbar und um diese Achse drehbar. Diese Hülse ist stirnseitig verschlossen und wird durch auf Druck bzw. Zug und Torsion beanspruchte Rückstellfedern 44Of sowohl bezüglich der Translation, als auch bezüglich der Rotation in einer Null- oder Ruhestellung gehalten, sofern das Übertragungsglied 440 kräftefrei ist. An der Hülse 440c ist ein die Pinole 424 übergreifender Bügel 440g befestigt, weicher Tastflächen- eiemente 440h und 440i an einander bezüglich der Pinolen- achse gegenüberliegenden Stellen des Übertragungsglieds träσt.

Zum besseren Verständnis der Ansprüche sei nccheinmal auf die Figur 3 verwiesen, aus der sich folgendes ergibt: Die Werkzeugspitze 34a soll mit Hilfe des ersten Kreuz- schüttensystems 24 in der Zeichnungsebene der Figur 3 verfahrbar sein. Sezugsebene im Sinne der Ansprüche ist diejenige Ebene senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 3, die durch die Spitzen der Doppelpfeile L und T sowie durch die Werkzeugspitze 34a verläuft, wenn

der Steuerfühler 90 durch die Werkzeugspitze 84a betätigt wird. Bezugspunkt ist derjenige Punkt, in dem die Werk¬ zeugspitze 84a die Tastfläche 90a berührt, wenn der Steuerfühler 90 durch das Werkzeug betätigt wird. Da die Länge T des Steuerfühlers 90 bekannt ist, besitzt die Bezugsebene bzw. der Bezugspunkt einen vorgegebenen Abstand vcm Steuerfühlerschlitten-Ausgangspunkt R2 und wegen des vorgegebenen Abstand der beiden Ausgangspunkte AI und A2 von¬ einander auch einen vorgegebenen Abstand vom Werkzeugschütten- Ausgangspunkt R1. Aus den im Zeitpunkt der Abgabe des Kcrrektursignals erfassten WegmeßSignalen 31 und S2 lässt sich wegen der vorbekannten Länge T des. Steuerfühlers 90 die tatsächliche Länge L des Werkzeugs errechnen, da auch der Abstand A zwischen den beiden Ausgangspunkten R1 und R2 bekannt und konstant ist.