用于測量工件的工具機和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工具機，特別是一種磨削機，具有:工件容納部；工具單元測量裝置以及控制裝置，控制裝置能夠與測量裝置和工具單元聯(lián)接。本發(fā)明還涉及一種用于測量工具機中工件的方法，所述工具機特別是指磨削機。
【背景技術(shù)】
[0002]工具機(特別是磨削機)在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。于是，圓磨機例如可以具有旋轉(zhuǎn)對稱的工具，例如磨削盤，所述工具能夠以適當(dāng)?shù)姆绞脚c工件相互作用，以磨去材料。圓磨機例如可以構(gòu)造用于進行外部圓磨、內(nèi)部圓磨或者橫磨或者傾斜橫磨。除了磨削盤，在圓磨時也可以應(yīng)用磨削帶。除了旋轉(zhuǎn)對稱的面，當(dāng)工件容納部和工具單元能被以適當(dāng)方式驅(qū)動并且彼此相對移位時，例如也可以加工偏心設(shè)計的工件面。按照這種方式例如能夠加工或磨削出具有偏心幾何形狀的凸輪軸、曲軸或類似的工件。
[0003]需要加工的工件例如可以被接納在工件容納部的尖頂之間，或者在一側(cè)被接納在工件容納部中。此外，是所謂的無尖頂式磨削，其中，工件在磨削機中并未接納在尖頂之間，而是例如能夠借助放置軌、引導(dǎo)滾輪等得到容納和引導(dǎo)。
[0004]由DE 10 2009 042 252 Al公知一種磨削機，該磨削機具有測量裝置，該測量裝置被構(gòu)造用于在加工過程期間，在待測樣品上進行在線測量。為此目的，測量裝置具有測量頭，該測量頭借助連桿能夠樞轉(zhuǎn)地與測量裝置的基體相連接。測量頭具有能夠偏轉(zhuǎn)的測量探頭，該測量探頭與測量棱柱相聯(lián)接并且設(shè)置用于確定待測樣品的直徑或圓度。連桿應(yīng)當(dāng)被構(gòu)造用于至少能夠在一定的范圍內(nèi)使待測樣品能夠執(zhí)行運動，例如使凸輪軸的凸輪軸頸繞其轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。
[0005]按照這種方式，原則上即使在對偏心布置的圓柱面進行磨削加工時仍然可以至少分段地進行在線測量。這一過程能夠與磨削加工同時進行。但是，測量裝置具有復(fù)雜的構(gòu)造。連桿的構(gòu)造耗費很大并且在運行中難于控制。
[0006]所謂的在線測量(在加工過程期間的測量)可以實現(xiàn)高精度的加工過程并且有助于提高制造品質(zhì)和工藝可靠性。但為此目的，一般需要的是:針對每個需要測量的工件規(guī)格(也就是例如針對每個直徑)，提供與預(yù)計的尺寸精確適配的測量頭。這例如可以是單一目的測量頭，或者是其上能調(diào)整地容納例如兩個測量探頭的測量頭，這兩個測量探頭彼此間具有符合預(yù)期間距的間距。測量探頭分別匹配于需要檢測的尺寸并且相應(yīng)地對準(zhǔn)。
[0007]這種在線測量頭例如在DE 196 16 353 Al中示出。在此，可能不利的是所需的、復(fù)雜的配置、校準(zhǔn)或驗證過程，以便使測量頭匹配于相應(yīng)的使用目的。特別是在小批量和中等批量的單獨加工過程中，例如對測量頭的配置隨之帶來不可忽略的時間耗費。
[0008]基于上述背景，已經(jīng)必須被作為反例的是:由DE 10 2009 042 252 Al公知的測量裝置也許不能滿足在線測量的情況下所要求的測量精度。所屬的測量頭具有一個測量探頭和一個測量棱柱，他們借助連桿的多個連桿元件與絕對測量參照物相關(guān)聯(lián)。沿著連桿動態(tài)鏈的所有偏差都能夠被引入測量頭相對于待測樣品的位置關(guān)系。這特別是在分段測量偏心的工件時是不利的。測量頭相對于待測樣品(例如相對于其角位置)的位置可能是有誤差的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]基于上述背景，本發(fā)明的目的在于:提出一種工具機，特別是磨削機，其中，在低耗費的情況下，設(shè)計出對工件高精度而且高靈活度的測量方案。另外，應(yīng)當(dāng)提出如下用于測量工件、特別是工件直徑的方法，這種方法例如能夠利用所述工具機來執(zhí)行。
[0010]所述目的根據(jù)本發(fā)明通過一種工具機(特別是磨削機)來實現(xiàn)，其具有下列部件:
[0011]工件容納部，具有至少一個用于容納工件的工件保持件，
[0012]工具單元，具有工具芯軸(特別是磨削頭)，用以容納和驅(qū)動工具(特別是至少一個磨削盤)，其中，工具單元能夠至少沿著進給軸線相對于工件移動，
[0013]模塊化的測量裝置，所述測量裝置接納在工具單元上，其中，測量裝置具有至少一個開關(guān)測量頭，其中，該至少一個開關(guān)測量頭被接納在承載件上，該承載件為至少一個開關(guān)測量頭提供多個受限定的預(yù)設(shè)位置，以及
[0014]控制裝置，該控制裝置能夠與測量裝置和工具單元相聯(lián)接，其中，控制裝置被構(gòu)造用于:由至少一個開關(guān)測量頭在觸碰工件時對所觸發(fā)的信號加以檢測，并且借助工具單元的實際位置來獲取至少一個開關(guān)測量頭的實際位置。
[0015]本發(fā)明的目的按照上述方式得到完美實現(xiàn)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，就能夠通過很低的附加耗費來提供大大擴展的功能屬性。通過由控制裝置逆推出在工具單元移動時終歸能被檢測到的或者在無顯著附加耗費的情況下能夠被檢測的位置數(shù)據(jù)，而能夠以高精度來確定至少一個開關(guān)測量頭的實際位置。例如能夠借助至少一個開關(guān)測量頭的觸發(fā)時間點和工具單元所屬的實際位置來獲知開關(guān)測量頭的實際位置。該實際位置能夠?qū)崿F(xiàn)逆推出工件的幾何形狀或工具規(guī)格。
[0017]承載件針對至少一個開關(guān)測量頭提供多個預(yù)設(shè)位置。按照這種方式，至少一個開關(guān)測量頭能夠固定在不同的位置上。這可以有助于實現(xiàn)不同的測量目的。這些測量目的例如可以包括沿徑向?qū)ぜM行觸碰。測量目的還可以包括沿軸向?qū)ぜM行觸碰。至少一個開關(guān)測量頭能夠以如下方式接納在承載件上:使得例如觸碰臂能夠引入工件上的凹陷部或凹處中。這一過程原則上可以沿軸向或沿徑向進行。凹陷部或凹處例如可以構(gòu)造為孔或槽?？桌缈梢詫嵤檩S向孔或徑向孔。槽例如可以構(gòu)造為縱向槽或環(huán)繞槽。至少一個開關(guān)測量頭的不同的受限定的位置和定向?qū)崿F(xiàn)了對大量規(guī)格的精確確定。
[0018]針對至少一個開關(guān)測量頭的多個受限定的預(yù)設(shè)位置還可以實現(xiàn)對如下工件的觸碰和測量，所述工件在其規(guī)格范圍和數(shù)量級方面具有明顯差異。按照這種方式，例如可以在無需明顯改裝工作的情況下，對相對“大的”還有相對“小的”工件加以測量。也可以考慮對不同的位置和形狀公差加以檢測。優(yōu)選的是，將兩個開關(guān)測量頭接納在承載部件上。按照這種方式可以對具備較高可變形性的工件進行測量。根據(jù)優(yōu)選的構(gòu)造方案，至少一個開關(guān)測量頭構(gòu)造為觸發(fā)開關(guān)(或者說觸發(fā)器開關(guān))。換言之，至少一個開關(guān)測量頭例如可以構(gòu)造用于僅產(chǎn)生兩個狀態(tài)信號。在此，可以涉及狀態(tài)“無接觸”以及狀態(tài)“接觸”。按照這種方式，能夠通過由至少一個開關(guān)測量頭產(chǎn)生的“接觸”信號，在考慮到工具單元的實際位置的情況下間接對開關(guān)測量頭進行位置確定?？梢垣@取例如工件幾何形狀的信息。至少一個開關(guān)測量頭的實際位置原則上能夠以絕對或相對的方式得到檢測。
[0019]特別是當(dāng)工具單元針對其移位方案具有多于一個的能夠移動的軸線時，能夠在多個方向或空間軸線上對至少一個開關(guān)測量頭的實際位置加以檢測。工具單元能夠至少沿進給軸線相對于工件移動。據(jù)此，至少一個開關(guān)測量頭的(絕對或相對的)實際位置能夠按照這種方式得到檢測。此外，當(dāng)工具單元能夠沿至少一個另外的軸線相對于工件移動時，能夠借助相應(yīng)多個空間軸線對實際位置進行確定。這種運動例如可以包括前進運動。例如可以實現(xiàn)對至少一個開關(guān)測量頭進行二維或三維的位置確定。不言而喻的是，工具單元能夠直接或間接地運動。一般來講，可以包括工具單元與工件之間的相對運動。換言之，即例如工件相對于工具單元的運動可以表現(xiàn)為工具單元與工具之間的相對運動。為了確定至少一個開關(guān)測量頭的實際位置，能夠利用即便在運動中也能夠得到檢測的工具單元實際位置。另夕卜，工具單元也可以間接地移動。這例如可以借助十字臺來實現(xiàn)，十字臺實現(xiàn)了沿兩個空間方向的運動。
[0020]原則上可以設(shè)想的是:借助參照物來執(zhí)行對模塊式測量裝置的相對或絕對的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)特別是可以與至少一個開關(guān)測量頭相關(guān)。參照物例如可以設(shè)置為工具機的固定的或可分離的參照幾何形狀。通過對具有已知位置和/或已知幾何形狀的參照物能夠進行校準(zhǔn)。絕對的校準(zhǔn)可以包括對至少一個開關(guān)測量頭的實際位置與工具單元的實際位置相關(guān)地加以精確確定。按照這種方式例如能夠?qū)Ω鱾€點進行絕對檢測。相對的校準(zhǔn)例如可以包括對參照物上的兩個限定的點的觸碰。例如當(dāng)這兩個點的間距事先已知的話，則能夠進行相對校準(zhǔn)，而無須分別對至少一個開關(guān)測量頭的絕對位置加以檢測。
[0021]在優(yōu)選的改進方案中，模塊化的測量裝置具有至少兩個開關(guān)測量頭，所述至少兩個開關(guān)測量頭彼此間隔地接納在承載件上，其中，至少兩個開關(guān)測量頭在第一測量構(gòu)型中彼此間具有限定出測量區(qū)域的基本間距，其中，該基本間距大于已知的參照尺寸地選取，并且控制裝置被構(gòu)造用于沿進給軸線檢測工具單元的實際位置，并且基于工具單元的行駛行程，在顧及到參照尺寸和/或基本間距的情況下，在以所述至少兩個開關(guān)測量頭觸碰送入測量區(qū)域中的工件時，來獲取實際間距，特別是實際直徑。特別是至少兩個開關(guān)測量頭能夠在相對于進給軸線平行和/或?qū)?zhǔn)的方向上隔開間距。基本間距例如可以在開關(guān)測量頭的觸碰臂和/或其觸碰球或類似的接觸元件之間加以確定。至少兩個開關(guān)測量頭可以是測量插件的組成部件。
[0022]根據(jù)改進方案，測量插件相比于需要測量的工件的預(yù)計尺寸具有“過盈量”，但該過盈量在測量時能夠抵消。例如當(dāng)測量工件直徑時，首先，至少兩個開關(guān)測量頭中的第一開關(guān)測量頭通過其上接納有測量裝置的工具單元的運動而沿著進給軸線運動，直至能夠進行測量。接下來，工件例如由至少兩個開關(guān)測量頭中的第二開關(guān)測量頭在相反的側(cè)面上加以觸碰，方式為:工具單元相應(yīng)地沿進給軸線移動。
[0023]在雙重觸碰時，能夠確定工具單元的移動行程。自在應(yīng)用已知的參照尺寸下獲得的基本間距出發(fā)，能夠以簡單的方式獲知實際間距。按照這種方式，工具機以特別有利的方式被構(gòu)造用于執(zhí)行能夠?qū)⒔^對測量的分量與相對測量的分量相組合的測量。在機器方面的不精確度(例如由于運行中發(fā)熱等引起的變形)一般能夠通過工具單元的兩個絕對實際位置沿進給軸線的相對間距而在觸碰時被引入測量結(jié)果。該測量可以低誤差地實現(xiàn)。
[0024]機器方面的影響因素不會以明顯的方式作用于測量插件本身，特別是至少兩個開關(guān)測量頭之間的基本間距。相比于其間必須將測量插件以高精度調(diào)整到預(yù)期的程度的在線測量而言，實現(xiàn)了明顯提高的靈活性。按照這種方式，即使在單獨制造、小規(guī)?；蛑械纫?guī)模制造中也能夠在低耗費下確保很高的制造質(zhì)量。特別是在這種用途中，對于測量所需的時間(在其中例如磨削盤不能進行作業(yè))并不重要。不言而喻的是，用于檢測實際位置的能力能夠被用于獲取行駛行程。行駛行程能夠與在觸碰時工具單元的兩個實際位置沿進給軸線的間距相對應(yīng)。實際位置能被絕對地或相對地檢測。
[0025]已知的絕對測量頭一般具有至少兩個復(fù)雜的