DE2931845C2

DE2931845C2 - Kopiersteuerungsvorrichtung für eine Kopierfräsmaschine mit Werkzeugwechseleinrichtung

Info

Publication number: DE2931845C2
Application number: DE2931845A
Authority: DE
Inventors: Keizo Kanagawa Utsumi
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 1978-08-05
Filing date: 1979-08-06
Publication date: 1984-05-10
Also published as: JPS5524826A; DE2931845A1; JPS601139B2; IT1124157B; US4277880A; CH641075A5; IT7912708A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopiersteuerungsvorrichtung nach dem Oberbegriff (Gattungsbegriff) des Hauptanspruchs.

Eine solche Kopiersteuerungsvorrichmng ist in etwa bekannt aus der DtOS 23 56 612 und umfaßt einen angrenzend zu einem Modell angeordneten und dieses abtastenden Taststift sowie ein Werkzeug, welches angrenzend zu einem Werkstück angeordnet ist und in seinen Arbeitsbewegungen so mit dem Taststift gekoppelt ist. daß die Konturen des Modells vom Werkzeug aus dem Werkstück in Übereinstimmung mit den Modellkonturen herausgearbeitet werden können. Dabei sind eine Mehrzahl von Werkzeugen in einer Speichertrommel gelagert, die zusammen mit einer den T;iststift tragenden Führungstroinmel auf einem Kreuzschlitten fest angeordnet ist; mit diesem können beide Trommeln in Maschinenlängsrichtung und in (Verrichtung verschoben werden.

Diese bekannte Kopierfräsmaschine geht auf die Möglichkeit eines Werkzeugaustausches insoweit ein, als beim gewünschten Ersatz eines Vorfräswerkzeuges gegen ein Schlichtwerkzeug lediglich ein die Kopplung zwischen der Speichertrommel für die Werkzeuge und der Führungstrommel über-ohmender Kettentrieb gelöst wird, so daß die Spcichcrtrommeln in eine andere relative Lage zur Führungstrommel gedreht werden kann. Es nimmt dann jeweils das Werkzeug, welches sich in der der Winkellage des Taststiftes entsprechenden Winkellage befindet, eine neue Arbeitsstellung durch Vorfahren einer das Werkzeug haltenden Pinole ein, wobei sich gleichzeitig auch eine Antriebsverbindung mit einem innerhalb der Speichertrommel untergebrachten Werkzeugantrieb herstellen läßt. Diese bekannte Kopierfräsmaschine verfügt somit nicht über eine eigentliche Werkzeugwechselvorrichtung, und es ist bei ihr auch nicht erkannt worden, daß beim Werkzeugwechsel, wenn dieser im Laufe des Bearbcitungsvorgangs zum Ersatz eines abgenutzten Fräswerkzeugs durchgeführt wird, ein Stellungsunterschied auftreten muß mit Bezug auf die Position des Taststiftes oder Fühlelements, da ein abgenutztes Fräswerkzeug nicht die gleichen Abmessungen wie ein neues Fräswerkzeug aufweisen kann. Es ist allerdings zutreffend, daß bei dem ausschließlichen Ersatz eines Vorfräswerk/.eugs durch ein Schlichtwerkzeug ein insoweit unterschiedlicher neuer Arbeitsvorgang eingeleitet wird, was bei der be-

kannten Maschine ohnehin nicht automatisch vor sich geht und wobei Stellungsdifferenzen durch manuelle Justierung ausgeglichen werden können.

Grundsätzlich ist es bei Kopierfräsmaschinen bekannt, das den Taststift aufweisende, an einem Tastkopf befestigte Fühlelement eine Abtastbewegung über die Oberfläche des Modells oder der Schablone ausführen zu lassen, nach deren Form das Werkstück dann entsprechend maschinell bearbeitet, also gefräst wird. Als Folge der Abtastbewegung des Fühlelements über der Modellform erzielt man eine Regelung der Servobewegung des Fräswerkzeugs, welches die Bearbeitung des Werkstücks zur Erzeugung des metallischen Endproduktes durchführt. Dabei verfügt das an einer Spindel befestigte Fräswerkzeug über einen vorgegebenen Werkzeugradius und über eine vorgegebene Werkzeuglänge, wobei allerdings die tatsächlichen Werte des Werkzeugradius und der Werkzeuglänge von den vorgegebenen Werten innerhalb einer Produktionstoleranz für das Fräswerkzeug abweichen können. Sobald die Bearbeitung des metallischen Erzeugnisses aus dem Werkstück vollendet ist, ergibt sich ein Lindprodukt, welches in seiner Form identisch, auf jeden Fall aber äußerst ähnlich zu der Form ist. die dem abgetasteten Modell entspricht.

Dabei benötigt man für die Bearbeitung beispielsweise eines metallischen Werkstücks mit komplizierter Formgebung eine sehr lange Bearbeitungszeit, wobei auch die Menge des von einem Werkstück abgetragenen Materials während des Bearbeitungsvorganges sehr groß sein kann. Daher ist es während der Bearbeitung einer solchen metallischen Form stets notwendig, ein abgenutztes Fräswerkzeug am Spindelkopf durch ein frisches Fräswerkzeug nach vorgegebenen Zeiten zu ersetzen. Außerdem muß beispielsweise bei Bruch eines am Spindelkopf befestigten Fräswerkzeugs dieses ausgetauscht werden. Kopierfräsmaschinen sind jedoch bisher nicht mit automatischen Werkzeugwechslern ausgerüstet worden, die während der maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks zur Herstellung eines metallischen Erzeugnisses einen Werkzeugwechsel durchführen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Verwendung von bekannten automatischen Werkzeugwechslern, wie sie bei üblichen vollautomatischen Maschinensystemen vorhanden sind, bei der> bekannten Kopierfräsmaschinen vom Gesichtspunk! der Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung des Enderzeugnisses eine nicht mehr zu vernachlässigende Schwierigkeit aufweist, die darin besteh'., daß das hergestellte Enderzeugnis genau die gleiche Form wie die abgetastete Schablone bzw. das Modell aufweisen muß. was bei einem automatischen Werkzeugwechsel nicht ohne weiteres erzielt werden kann.

Bei üblichen Kopierfräsmaschinen erfolgt die Steuerung oder Regelung der Horizontalbewegung des Arbeitstisches, an welchem das Werkstück und das Modell fest montiert sind, in den Richtungen der X-Achse und der V-Achse sowie die Regelung der zugeordneten Vertikalbewegungen eines Abtastkopfes sowie des Spindelkopfes, an welchem ein Fräswerkzeug befestigt ist, in Richtung der Z-Achse nach Maßgabe der Nachfahroder Abtastbewegung des Fühlelements über der Oberfläche der Schablone, wobei dann gleichzeitig das Fräswerkzeug am Werkstück eine Zerspanungs- oder Fräswirkung ausübt, so daß das Werkstück in eine der Schablone entsprechend«.·, identische Form gebracht wird. E-. ist daher notwendig, craß während der gesamten Dauer des Bearbeitungsvorganges eines Werkstücks zwischen dem Fräswerkzeug und dem Fühlelement eine vorgegebene Posiiionsbeziehung absolut konstant aufrechterhalten wird, da sonst mit einem solchen Kopierfräsautomaten keine einwandfreie und genaue maschinelle Bearbeitung eines metallischen Erzeugnisses mit der gleichen Form und den gleichen Dimensionen wie die Schablone erzielt werden kann. Aus diesem Grund werden zu Beginn des Bearbeitungsvorganges das Modell oder die Schablone und das Werkstück zunächst am Arbeitstisch der Kopierfräsmaschine in einer solchen Weise befestigt, daß zwischen den Zentren der Schablone und des Werkstücks ein vorgegebener Abstand besieht. Anschließend werden der Abtastkopf und der Spindelkopf so eingestellt, daß der Abstand zwischen den Achsen

is vom Abtastkopf und vom Spindelkopf genau dem vorgegebenen Abstand zwischen den Zentren von Modell und Werkstück entspricht. Danach werden das Fühlelement und ein Fräswerkzeug am Abtastkopf und am Spindelkopf jeweils so befestigt, daß eine vorgegebene Positionsbeziehung zwischen dem Abtastelement und dem Fräswerkzeug errichtet wird. Nach Errichtung dieser vorgegebenen Positionsbeziehung beginnt dann der eigentliche Bearbeitungsvorgang des Werkzeugs auf der Kopierfräsmaschine. Allerdings ist nachteilig, daß dann, wenn während des Fräsvorgangs ein Werkzeugwechsel erforderlich ist — beispielsweise muß ein abgenutztes Fräswerkzeug am Spindelkopf durch ein frisches Fräswerkzeug ersetzt werden —. diese vorgegebene Positionsbeziehung zwischen Fühlelement und dem verbrauchten Fräswerkzeug verlorengeht, da die Werkzeugdaten des frischen, einzusetzenden Fräswerkzeugs, beispielsweise der Radius und die Länge dieses Werkzeugs, üblicherweise zu den Daten des abgenutzten Fräswerkzeugs unterschiedlich sind.

Der Erfindung liegt dfcher die Aufgabe zugrunde, eine Kopiersteuerungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die bei einer Kopierfräsmaschine einen automatischen Werkzeugwechselvorgaog während des Bearbeitungsvorgangs dadurch ermöglicht.

daß auf Maßabweichungen zwischen ausgewechselten W.-rkzeugen zurückzuführende Positionsunterschiede zwischen dem jeweils neuen Werkzeug und dem Fühlelement ausgeglichen werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Kopiersteucrungsvorrichuing mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß bei einer Kopierfräsmaschine ein automatischer Werkzeugwechselvoigang während des Bearbeitungsvorgangs am Werkstück durchgeführt werden kann, ohne daß sich in der Form des nachgearbeiteten Werkstücks auf den unterschiedlichen Abnutzungsgrad der jeweiligen Werkzeuge zurückzuführende Unter < "riede und Ungenauigkeuen ergeben. Es ist daher möglich, den Gcsamtbearbeitungsvorgang eines Werk-Stücks, beginnene! mit einer anfänglichen Schruppbflarbcitung bis zum Feinbearbeitungsvorgang. automatisch und aufeinanderfolgend mit hoher Genauigkeit und hohen wirtschaftlichen Ausstoß bei gutem Wirkungsgrad durchzuführen.

Die Erfindung ermöglicht es, im Verlauf des Bearbeilungsvorgangs eines Werkstücks jeweils nach einem automatischen Werkzeugwechsel eine vorgegebene Positionsbeziehung zwischen dem Abtastelement und dem jeweiligen neuen Fräswerkzeug zu errichten und sicherzustellen, so daß sich auch komplizierte Formen ohne ungebührlich lange Bearbeitungsdauer und insbesondere bei Wegfall der unter Umständen auch nur wieder zu Einstellungstoleranzen führenden manuellen Justierar-

beiten von Bedienungspersonen herstellen lassen. Eine genaue Einstellung einer vorgegebenen Positionsbeziehung zwischen dem Fühlelement des Abtastkopfcs und dem am Spindelkopf unverrückbar befestigten Fräs-Werkzeugs wird automatisch jedesmal dann durchgeführt, wenn von einem automatischen Werkzeugwechsler ein abgenutztes Fräswerkzeug gegen ein frisches ausgetauscht worden ist.

Die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen bzw. Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Hauptanspruch.

Zum weiteren Stand der Technik wird auf die DE-AS 14 77 578 verwiesen, aus der es bei einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, bei der die Arbeitsinformationen beispielsweise auf einem Lochband oder einem Magnetband enthalten sind, bekannt ist, zu Zwckken einer schnelleren Bearbeitung gleich zwei Pinolen mit zwei Fräswerkzeugen vorzusehen, so daß jeder Arbeitsgang doppelt ausgeführt werden kann, wobei dann bei einem Werkzeugwechsel eine axiale justierung des Weikzeugs relativ zur Werk/.eugspindcl so vorgenommen wird, daß sich für die Steuerung des numerisch arbeitenden Systems eine Nullpunktbezogenheit des neuen Werkzeugs ergibt. Zu diesem Zweck ist die das Werkzeug aufnehmende Pinole der Spindel aufwendig gestaltet und nimmt das neue Werkzeug, üblicherweise einen Fräser bzw. Bohrer, zunächst freigleitend auf. Anschließend fährt der Werkzeugträger an eine sich nicht am Werkstück befindende, vorgegebene Bezugsklötzchenfläche und schiebt das Werkzeug so weit in die Pinole ein, bis ein Mikroschalter anspricht. Dann wird das Werkzeug festgespannt und der Bearbeitungsvorgang wird durch das Ablesen der nachfolgenden numerischen Bearbeitungsdaten auf dem Datenträger (z. B. Lochstreifen) fortgesetzt.

Ausführungsbeispielc der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematiseher Seitenansicht sowie in Form eines Blockdiagramnis eine erste Alisführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kopierfräsmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler,

Fig. 2 in schematiseher Diagrammdarstellung eine Ansicht von ersten und /weiten Bezugsebenen, die bei der erfindungsgemäßen lustierung zur Erzielung einer vorgegebenen Positionsbeziehung zwischen dem jeweiligen Fräswerkzeug und dem Fühlelement verwendet werden und

Fig. 3 eine «veitere Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kopierfräsmaschine mit automatischen Werkzeugwechsler.

Der Darstellung der F i g. 1 läßt sich schematisch eine Kopierfräsmaschine 10 mit automatischem Werkzeugwechsler entnehmen. Die Fräsmaschine 10 weist einen im wesentlichen vertikal verlaufenden Maschinenaufbau mit einen horizontalen Arbeitstisch 17 auf und ist mit einem Spindelstock 23 und einem Arm 24 ausgerüstet, die beide zusammen nach oben und nach unten längs eines Ständers 25 als Folge der Drehrichtung eines für den Vertikalantrieb zuständigen Vorschubmotors 22 verfahrbar sind. Der Spindelstock 23 verfügt über eine Spindel 12, an welcher eines der Fräswerkzeuge 7~o bis T_n befestigt ist: dabei ist diese Spinde! 12 in einer Hohlwelle 13 verschiebbar. Die Werkzeugspindel 12 kann nach Einstellen ihrer Vertikalposition mit Bezug auf die Hohlwelle 13 festgespannt werden, wobei dann nach dem Festspannen die Spindel 12 mit gewünschter Drehgeschwindigkeit von einem Spindelantriebsmotor 14 in Drehung versetzt wird. Dem Spindelantriebsmotor 14 wird ein Steuersignal von einer Steuereinheit 15 zugeführt. Ls ist möglich, die Spindel 12 mit Hilfe eines Handgriffs 21 durch manuelle Betätigung allmählich zu verschieben oder den allmählichen Vorschub automatisch mit Hilfe eines Antriebsmotors 16, beispielsweise mittels eines Schrittmotors, vorzunehmen. Auf diese Weise erzielt man die vertikale Positionierung des Fräs-Werkzeugs To (oder eines der Werkzeuge T[ bis T_n), welches an der Spindel 12 befestigt ist. mit Bezug auf das am Arbeitstisch 17 montierte Werkstück VV. Am Arbeitstisch 17 sind jeweils das Werkstück Wund ein Modell bzw. eine Schablone M festgespannt. Der das Werkstück Wund das Modell M tragende Arbeitstisch 17 ist horizontal in Richtung der X-Achse und der Y'-Achsc sowie vertikal in Richtung der Z-Achse verschiebbar. Die Bewegung des Arbeitstisches 17 in der X-Achse.der V'-Achsc und der Z-Achse wird von einer Antricbsein-

:o heil 18, die Antriebsmotoien für die X-Achse, die >'· und die Z-Achse aufweist, bewirkt. Dieser Antriebseinheit 18 werden entsprechende Steuer- oder Regelsignale von einem üblichen Nachlauf-Regler 51 zugeführt. Während der Bewegung des Arbeitstisches 17 in den Richtungen der X-Achse, der V-Achse und der Z-Achse werden die Positionen des Arbeitstisches 17 längs dieser drei Achsen von einer Detektoreinheit 19 festgestellt, und deren Ausgangssignale werden einem im folgenden noch genauer zu beschreibenden Regler 52 der Kopier-

jo fräsmaschine zugeführt.

Das Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Abtasteinrichtung die von dem vorstehend schon erwähnten Arm 24 getragen ist und so arbeitet, daß eine Abtastbewegung längs der Oberfläche des Modells M bewirkt wird, wel-

j5 ches am Arbeitstisch 17 montiert ist. Die Abtasteinrichtung 30 umfaßt ein Fühlelement 31. welches über einen Fühlstift verfügt, der so ausgebildet ist. da" er die Abtast- oder Nachfahrbewegiing über der abzutastenden Oberfläche des Modells Λ7 durchführt; weiterhin ist ein Tastkopf 32 vorgesehen, der ein dem Betrag der Nachfahr- oder Abtastbewegung des Fühlclenients 31 entsprechendes elektrisches Signal erzeugt. Der Kühlstiit des Fühlelements 31 ist üblicherweise von sphärischer Form und in der Lage, eine Verschiebebewegung senk-

4^ri recht zu der Oberfläche durchzuführen, über welche sich der Fühlstift von sphärischer Form bewegt. Das von dem Abtastkopf 32 erzeugte elektrische Signal wird dem für die Abtastbewegung zuständigen Regler51.der im folgenden als Abtastregler (= Nachfahrregler) bezeichnet wird, zugeführt. Genauer gesagt, arbei'it der Abtastkopf 32 beim Betrieb des Kopierfräsautomaten 10. während sich das Fühlelement 31 des Abtastbereichs 30 über die abzutastende Oberfläche des Modells M bewegt, so, daß ein vektorieller Betrag der Nachfahrbewegung bzw. der Verschiebung des Fühlelements 31 mit Bezug auf einen vorgegebenen Verschiebebetrag des Fühlelcments 31 erfaßt wird, wobei dieser vorgegebene Verschiebebetrag beispielsweise ein Referenz-Verschiebebetrag (E_n) des Fühlelements 31 ist. bei dem es sich um einen gesetzten Wert oder um einen Be/ugswert für eine Servoreglung der Abtast- oder Nachfahrbewegung der Abtasteinrichtung 30 mit Bezug auf das Modell M handelt. Der erfaßte Vektorbetrag der Verschiebung des Fühlelements 31 wird in ein elektrisches Signal transformiert und dem Abtastregler 51 zugeführt. Dementsprechend leitet dann der Abtastregler 51 der Antriebseinheit 18 ein Antriebs-Servosignal als Folge des ihm zugcführten elektrischen Signals zu. Auf die-

se Weise L"tvioli man emc Bewegung des Arbeitstisches 17 in den Richtungen der Λ'-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse einsprechend der Form des Modells Λ/.

Wahrend der Bewegung des Arbeitstisches 17 bewirkt das Fräswerkzeug Ti, (oder eines der Fräswerkzeuge Ti bis T„). die an der Spindel 12 befestigt sind, eine Zerspanung am Werkstück IV am Arbeitstisch 17. Es ergiui sich so eine Formgebung für das das Erzeugnis darstellende Werkstück IV entsprechend der Form des Modells M. Wesentlich ist dabei, daß jedes der Fräswerkzeuge (T, bis T_n) jeweils die gleiche rorm wie der Abtaststift des Fühielements 31 aufweist und allgemein sogar über einen geringeren dimensionsmäßigen Wert als der Abtaststift verfügt, so daß dann, wenn jedes Friiswerkzeug mit dem Werkstück IV in Kontakt kommt, sich der Abtaststift des Fühielements 31 schon in Kontakt mit dem Modell M befindet und aus dem dieses Modell nicht kontaktierenden Zustand schon um einen gegebenen Verschiebungswert verschoben worden ist. Das bedeute!, daß dann, wenn jedes der erwähnten Fiaswerk/euge mit dem Werkstück W selbst in Kontakt kommt, der Abtastkopf 32 schon damit begonnen hat. ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches angibt, daß der Fühlstift des Fühlelements 31 um den oben erwähnten, vorgegebenen Verschiebebetrag verschoben worden ist. Darüber hinaus ist der Abstand /wischen der Achse der Abtasteinrichtung 30 und der Achse der Spindel 12 so eingestellt, daß dieser Abstand genau dem Abstand zwischen einem vorgegebenen Mittelpunkt des Modells M und einem vorgegebenen Mittelpunkt des Werkstücks W entspricht, und zwar durch manuelle Betätigung an den Handrädern 33 und 34. Schließlich sind in der vertikalen Vorschubrichtung jedes an der Spindel 12 befestigte Fräswerkzeug und der Fühlslift des Fühlelement 31 mittels des Handrades 35 so eingestellt, daß beide gleichzeitig vorgegebene Posidem Hauplregler 52des Kopierautomaten handelt es sich um eine zentrale Regeleinrichtung dieser Maschine. denn der Hauplregler 52 führt den verschiedenen Antriebsmoioren des Frasaulomaten die elektrische Antriebsleistung zu. Der Hauptregler 52 ist auch bei dem Werkzeug-Wechselvorgang beteiligt, der noch beschrieben wird, sowie bei der hierauf bezogenen Arbeitsweise der Kopierfräsmaschine 10 entsprechend erfinderischen Maßnahmen.

ίο Die Kopierfräsmaschine 10, bei der es sich im übrigen auch um eine in der Wirkungsw eise ähnliche Werkzeugmaschine handeln kann, etwa Schleifmaschine o. dgl., ist weiterhin mit einer eine automatische Auswechslung der Werkzeuge bewirkenden Werkzeugwechseleinrichtung 40 ausgestattet, die seitlich am Spindelstock 23 montiert ist und der ein Werkzeugwechselregler 53 zugeordnet ist. um den automatischen Werkzeug-Wechselvorgang zu steuern und zu kontrollieren. Der Regler 53 für den Weikzeugweehsei-Vorgang ist dem !!riupiregler 52 zugeordnet und mit diesem schalliingsmäßig verbunden: er empfängt vom Hauplregler 52 ein den Werkzeugwechsel bewirkendes Steuersignal. Der Regler 53 für den Werkzeugwechsel erzeugt ein die Vollendung des Werkzeug-Wechselvorgangs angebendes Signal. wenn der Vorgang des Werkzeugwechsels durch die automatische Werkzeug-Wechseleinrichtting 40 vollendet ist: dieses l'ndsignal wird dem Hauptregler 52 der Maschine zugeführt.

Die automatische Werkzeug-Wcchseleinricluung 40 )o verfügt über ein Werkzeugmagazin 41. in welchem die Fräswerkzeuge To bis T_n aufbewahrt sind. Das Werkzeugmagazin 41 ist so ausgebildet, daß es um eine horizontale Achse drehbar ist und es verfügt über Obergabemittel. um die Übergabe eines der Fräswerkzeuge T, bis T_n. beispielsweise des Fräswerkzeugs 7'. aus der Aufbewahrungsposilion innerhalb des Magazins 41 in

■lien des Werkstücks "/und des Modells ,Vi ko;;i;;k:ie sine Werkzeugs-Wcchselposition /u heuirkon. Das in

ren können. In diesem Zustand wird das von der Abtasteinrichtung 30 erzeugte Vcrschiebesignal von dem Abtastkopf 32 in ein entsprechendes Signal transformiert, welches dann seinerseits über einen Transmitter 32' dem Abtastregler 51 zugeführt wird. Daher führt dann dieser Abtastregler 51 eine Servoregelung des Fühielements 31 in der Weise aus. daß der vektorielle Betrag der Verschiebung des Fühielements 31 mit Bezug auf den Referenzbetrag (Eo) der Verschiebung des Fühlelements 31 im Endeffekt eliminiert ist.

Mit dem Bezugszeichen 50 ist eine Bedienungstafel bezeichnet, mit deren Hilfe die Bedienungsperson in der Lage ist, die Nachfahrbewegung des Fühlelements 31 über die abzutastende Oberfläche des Modells M zu kontrollieren. Genauer gesagt, wird die Bcdienungstafcl 50 für die manuelle Durchführung von Steuervorgängen benutzt, darin eingeschlossen die Einstellung einer gewünschten Abtastart des Kopierfräsautomaten, die Vorgabe eines Steuersignales, welches eine Annäherung des Fühlelements 31 an das Modell Λ/angibt oder die Entfernung des Fühlelements 31 vom Modell M sowie die Bewirkung eines Steuersignals, welches das Starten oder Stehenbleiben des Spindelbctriebs angibt. Diese mit Hilfe der Bedienungstafel 50 erzeugten und von dieser ausgehenden Steuersignale werden dem Hauptregler 52 der Kopierfräsmaschine zugeführt Von diesen von der Bedienungstafel 50 ausgehenden Signa-Jen werden das die Einstellung einer gewünschten Abtastart angebende Signal sowie die eine Annäherung und ein Rückziehen des Fühlelements 31 kennzeichnenden Signale an den Abtastregler 51 weitergeleitet. Bei Fig. 1 in gestrichelter Linienführung dargestellte Fräswerkzeug T₁, befindet sich an der WerkzeugWechsclposition, während das in durchgezogener I .inienführunjangegebene Fräswerkzeug T_n sich innerhalb des Werkzeugmagazins 41 im Bereich der Aufbewahrungsposition befindet. Soll ein an der Spindel 12 befestigtes und mit dieser verbundenes, abgenutztes Fräswerkzeug, beispielsweise das Fräswerkzeug Tu. durch ein frisches Fräswerkzeug ersetzt werden, dann wird das benutzte Fräswerkzeug Tn aus der Fräs- oder Schneidposition in eine Werkzeug-Wechselposition bewegt. Das in F i g. I in durchgezogener Linienführung dargestellte Fräswerkzeug T₀ befindet sich an der Werkzeug-Wechselposition. Es ist ein üblicher Werkzeug-Wcchselarm 42 vorgesehen, der den Ersatz des abgenutzten Fräs werkieugs Tu durch das frische Fräswerkzeug T_n vornimmt. Zu diesem Zweck verfügt der Werkzeug-Wechselarm 42 an seinen beiden Enden über übliche Werkzeug-Greifklauen und ist in der Lage, sich sowohl um eine vertikale Achse zu drehen als auch eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung durchzuführen. Daraus ergibt sich, daß dann, wenn die Werkzeug-Greifklauen beide Werkzeuge 7n und T_n ergriffen haben und wenn sich diese Klauen nach unten bewegen, das benutzte Fräswerkzeug T₀ aus der Spindel 12 und das frische Werkzeug T_n gleichzeitig aus dem Werkzeugmagazin 41 herausgezogen werden kann. Danach dreht sich der Werkzeuges Wcchselarm 42 um !80°. bewegt sich nach oben, und befestigt so das frische Fräswerkzeug T₁, an der Spindel 12 und führt das abgenutzte Fräswerkzeug To in die Aufbewahrungsposition im Werkzeugmagazin 41 zu-

ίο

werkzeug T_n) nach oben und nach unten führt, bis das Fräswerkzeug einwandfrei an einer gegebenen Position am Werkstück W positioniert ist, aus welcher Position heraus der vom Fräswerkzeug T_n bewirkte Fräsvorgang einzuleiten ist. Nachdem diese korrekle Positionierung des Fräswerkzeugs vollendet ist, führt der Hauptregler 52 dem Antriebsmotor 14 über das Steuerglied 15 ein Antriebssignal zu. Als Folge davon wird dann die Spindel 12 vom Antriebsmotor 14 in Drehung versetzt, wo·

rück. Auf diese Weise ist dann der Werk/eug-Wechselvorgang beendet.

Dieser soeben beschriebene Werkzeug-Wechsclvorgang wird in der gleichen Weise eingeleitet wie im Falle
einer herkömmlichen Maschine mit einem automatischen Werkzeugwechsler. Das bedeutet, daß dann,
wenn das an der Spindel 12 angeordnete abgenutzte
Fräswerkzeug /1> durch ein frisches Fräswerkzeug T_n
ersetzt werden soll, der Werkzeug-Wechselregler 53 ein
Signal aussendet, welches der automatischen Werk- io durch der Fräsvorgang des ander Spindel 12 befestigten zeug-Wechseleinrichtung 40 den Beginn des Werkzeug- Fräswerkzeugs T_n beginnt.

Wechselvorgangs angibt. Ist dann andererseits der Entsprechend einem wesentlichen Merkmal vorlie-

Werkzcug-Wechselvorgang beendet, dann sendet die gender Erfindung ist jedoch der Kopierfräsautomat 10 automatische Werkzeug-Wechseleinrichtung 40 ein die in der Lage, eine automatische Einstellung der Post-Beendigung des Werkzeug-Wechselvorgang angeben- 15 tionsbeziehung zwischen dem Fühlelement 31 und dem des Signal aus und führt dieses Signal dem Werkzeug- frischen Fräswerkzeug T* welches an der Spindel 12

befestigt ist, vorzunehmen, bevor der Fräsvorgang des Fräswerkzeugs T_n beginnt bzw. eingeleitet wird. Mit der Kopierfräsmaschine 10 ist 65 daher möglich, CSmCm Korn pensationsvorgang bezüglich der Veränderung oder Variation in der Positionsbeziehung automatisch durchzuführen, wenn diese Positionsbeziehung zwischen dem Fühlelement 31 und dem frischen Fräswerkzeug T_n variiert bzw. sich unterscheidet mit Bezug auf die Positions-

ler 54, der so ausgebildet ist, daß er jeweils ein den 25 beziehung, die zwischen dem Fühlelement 31 und dem Werkzeug-Wechselzeitpunkt bestimmendes Signal früher benutzten Fräswerkzeug (beispielsweise dem

dann aussendet, wenn der Zeitpunkt für den Wechsel des abgenutzten Werkzeugs gekommen ist. Der Werk-

Wechselregler 53 zu. Schließlich führt dann, wie vorstehend beschrieben, der Werkzeug-Wechselregler 53 das Endsignai des werkzeug-Wechseivorgangs dem Haupiregler 52 der automatischen Kopierfräsmaschine zu.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Zeitpunkt, zu welchem ein abgenutztes Fräswerkzeug durch ein frisches Fräswerkzeug ausgewechselt werden soll, festgesetzt von einem Werkzeug-Wechsel-Zeitregzeugwechsel-Zeitgeber oder -Zeitregler 54 ist mit dem Fräswerkzeug Tu) vorgelegen hat. verursacht durch den Wechsel der beiden Werkzeuge.
Als Folge dieser Maßnahme ist es daher möglich, eine

Hauptregler 52 des Kopierautomaten verbunden. Der m vorgegebene Positionsbeziehung zwischen dem Fühl·

Werkzeugwechscl-Zeitregler 54 kann von der Art sein, die über eine Zeitgebereinrichtung vergnügt, die so ausgebildet ist, daß die gesamte Betriebs/eit jedes der in dem Werkzeugmagazin 41 aufbewahrten Fräswcrkzcuelcment 31 und einem an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug jedesmal erneut herzustellen, wenn ein Werk/eug-Weehselvorgang durchgeführt worden ist. Mit anderen Worten, es wird die vorgegebene oder vor

ge 7ii bis 7",, gezählt bzw. bestimmt wird und daß dann J5 bestimmte Posilionsbe/iehung /wischen dem Fiihleleein Ausgangssignal erstellt wird, wenn die Gesamtbe- ment 31 und einem an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug während des gesamten Verlaufs des Fräsvorgangs des Werkstücks W ständig aufrechterhalten. Es

unm Daninn wan i^gmii

ir.ebs'zcii jedes t-raswerkzeugs vom Beginn des ί-r.isvorgangs an eine vorgegebene Zeitdauer erreicht hat.

Es ist auch möglich, den Werkzeugwechscl-Zeitregler

54 so auszubilden, daß er in der Lage ist. für jedes der -to wegung des Fühlelements 31 über der abzutastenden Fräswerkzeuge T₀ bis T_n ein Werkzeugweehselsignal zu Oberfläche des Modells M so zu formen, da" es letzten

gelingt daher, das Werkstück Wals Folge der Ablastbe-

crzeugen, wenn während des Fräsvorgangs jedes der Fräswerkzeuge bis zu einer vorgegebenen Grenze abgenutzt ist oder wenn jedes der Fräswerkzeuge oder einige während des Fräsvorgangs etwa durch Bruch zerstört worden sind. Bei jedem Werkzeug-Wechselzeitpunkt bewegt sich die Spindel 12 nach oben in die Wcrkzeug-Wechselposition. Diese nach oben gerichtete Bewegung der Spindel 12 wird bewirkt durch die vom Endes identisch der Form des Modells Λ7 entspricht, selbst dann, wenn während des Fräsvorgangs des Werkstücks W Wechselvorgänge durchgeführt worden sind.

Um diese erwähnte automatische Einstellung der Positionsbeziehung zwischen dem Fühlelement 31 und einem an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug /ti erreichen, sind entsprechend einem Merkmal vorliegender F.rfindung das Werkstück Wund das Modell M. die

Antriebsmotor 22 hervorgerufene Aufwärtsbewegung so am Arbeitstisch 17 montiert sind, jeweils mit einer Be-

dcs Spindelstocks 23 und des Arms 24.

Empfängt dann der Hauptrcgler 52 des Kopierfräsautomaten das die Beendigung des Werkzeugwechsels angebende Endsignai vom Werkzeug-Wechselregler 53, dann betätigt dieser Werkzeug-Wechselregler 53 den Antriebsmotor 22 und veranlaßt eine abwärts gerichtete Bewegung des Spindelstockes 23 und des Armes 24. Es werden dann die Spindel 12 und die Hohlwelle 13 nach unten geführt und in die Arbeitsposition für den zugsebene bzw. -fläche versehen, d. h. mit Bezugsebenen, die gebildet worden sind, bevor das Werkstück W und das Modell M am Arbeitstisch I7moiitiert worden sind. Daher ist dann, wenn das Werkstück IV und das Modell M fest am Arbeitstisch 17 montiert sind, zwischen der Bezugsebene des Werkstücks W und der Bezugsebene des Modells Meine feste Positionsbeziehung errichtet. Diese feste Positionsbeziehung wird dazu benutzt, eine vorgegebene Positionsbeziehung zwischen

Fräsvorgang gebracht. Außerdem bewirkt die abwärts 60 einem an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug und gerichtete Bewegung des Armes 24. daß das Fühlele- dem Fühlelement 31 herzustellen. Das bedeutet, daß

dann, wenn die automatische Einstellung oder Justierung der Positionsbeziehung durchgeführt werden soll, ein an der Spindel 12 befestigtes Fräswerkzeug in Kon-3 takt mit der Bezugsebene des Werkstücks Wund gleichzeitig das Fühlelement 31 in Kontakt mit der Bezugs-

ment 31 der Nachführ- oder Abtasteinrichtung 30 die abzutastende Oberfläche des Modells M erreicht. Haben die Spindel 12 und die Hohlwelle 13 die Arbeitsposition für den Fräsvorgang und das Fühlelement 31 die Abtastoberfläche des Modells M erreicht, dann wird der Schrittmotor 16 so betrieben, daß er das an der Spindel 12 befestigte Fräswerkzeug (beispielsweise das Fräsebene des Modells Angebracht wird, bis beide, das Fräswerkzeug und das Fühlelement 31. in einem gleichen

Kontakl/usland die jeweiligen ikvugsebenen kontaktieren. Dm nun diesen gleichen Koutakt/.usiand festzustellen, sind am Werkstück W und am Modell M Kontaktdetektoren 27 und 28 befestigt. Diese Kontaktdetektoren 27 und 28 sind an eine gemeinsame Kom.aktdetektoreinrichtung 26 angeschlossen, die wiederum mit dem Hauptrcgler 52 des Kopierfräsautomaten verbunden ist. Der Kontaktdetektor 27 führt der Kontaktdetektoreinrichtung 26 dann ein Signal zu, wenn der Kontaktdetektor 27 feststellt, daß das Fräswerkzeug die Bezugsebene des Werkstücks W kontaktiert. In ähnlicher Weise erzeugt der Kontakidetektor 28 ein entsprechendes Detektorsignal und führt dies der Kontaktdetektoreinrichtung 26 zu. wenn er feststellt, daß das Fühlele-

lo 17 montierte Modell Λ/ und das Werkstück VV jeweils über erste Bezugsebenen MR 1 und WR 1 sowie über zweite Bezugsebenen MR 2 und WR 2. Darüber hinaus wird anfänglich zwischen der Achse des an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeugs und der Achse des Fühlelements 31 ein horizontaler, geradliniger Α',όΜηά L, r so eingestellt, daß dieser gleich ist einem horizontalen, geradlinien Abstand Law zwischen dem Zentrum Mo des Modells M und dem Zentrum Wo des Werkstücks W. Bevorzugt wird die Höhe Wn der zweiten Bezugsebene WR 2 des Werkstücks VV, bezogen auf die Oberfläche des Arbeitstisches 17 so eingestellt, daß sie gleich ist der Höhe Mn der zweiten Bezugsebene MR 2 des Modells M. Schließlich wird bevorzugt ein horizontaler.

ment 31 die Bczugsebene des Modells M kontaktiert. 15 geradliniger Abstand Ww /wischen der ersten Bezugs-

Die Kontaktdetektoreinrichtung 26 führt dann ihrerseits ein Detektor-Ausgangssignal dem Hauptregler 52 des Kopierautomaten zu. wenn sie selbst beide Konukuietektorsignale von den Detektoren 27 und 28 empfangen hat.

Die Detektoren 27 und 28 können jeweils aus üblichen, auf elektrischen Widerständen basierenden Detektoren bestehen, die in der Weise arbeiten, daß dann ein elektrischer Schaltkreis geschlossen und ein elektriebene WR 1 des Werkstücks Wund dessen Mittelpunkt Wo so eingestellt, daß dieser Abstand gleich ist einem horizontalen, geradlinien Abstand Μχγ zwischen der ersten Bezugsebene MR 1 des Modells Mund dessen Zentrum Ma Mit diesen erwähnten ersten und zweiten Bezugsebenen des Werkstücks Wund des Modells M werden die horizontalen und vertikalen Einstellungen der Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug T, welches an der Spindel 12 befestigt ist. und dem Fühlele

sches »EIN«-Signal gegebener Amplitude erzeugt wird, 25 ment 31 der Abtasteinrichtung 30 wie folgt durchge-

wenn das Fräswerkzeug das Werkstück W oder das Fühlelement 31 das Modell M kontaktiert. Die Detektoren 27 und 28 können auch als übliche elektrische Detektoren vom Kapazitätstyp ausgebildet sein. Die Kontaktdetektoreinrichlung 26 kann ein UND-Gatter enthalten, so daß dann ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, wenn an den Eingängen der UND-Schaltung beide Detektorsignale von den Detektoren 27 und 28 auftreten.

führt.

Zunächst sendet der Hauptregler 52 dann ein Steuersignal aus, wenn er von dem Werkzeug-Wechselregler 53 ein Signal empfängt, welches die Beendigung des Werkzeug-Wechselvorgangs anzeigt, wobei dieses Hauptregler-Steuersignal dem Abtastregler 51 zugeführt wird und den Beginn des Einstellvorgangs bezüglich der Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug Tund dem Fühlelement 31 angibt. In diesem Mo-

Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Kopierfräs- 35 ment liest der Hauptregler 52 den erwähnten erlaubten automat IO mit einer Werkzeugdaten-Einstelleinrich- Betrag der zusätzlichen Verschiebung des Fühlelemcnts

tung 55 ausgestaltet, die mit dem Hauptregler 52 der Fräsmaschine verbunden ist. In diese Werkzeugdaten-Einsielleinrichtung 55 wird vor dem Starten des Bearbeitungsvorgangs durch die Kopierfräsmaschine IO ein erlaubter Betrag der Verschiebung des Fühlelements 31 für jedes an der Spindel 12 befestigte Fräswerkzeug (7Ii bis T„) vorab eingegeben. Daher werden nach dem Werkzeug-Wechselvorgang die Spindel 12 und das 31 aus der Werkzeugdaten-Einstelleinrichtung 55 aus und führt diesen ausgeiesenen Wert des erlaubten Verschiebungsbetrages dem Abtastregler 51 zu.

Danach veranlaßt der Hauptregler 52 die horizontale Bewegung des Arbeitstisches 17 über den Abtastregler 51 und die Antriebseinheit 18. so daß sich die Spindel 12 und das Fühlelement 31 jeweils dem Werkstück Wbzw. dem Modell M. die am Arbeitstisch 17 gelahrt und

Fühlelement 31 relativ schnell in Richtung auf das 45 festgespannt sind, nähern. Diese Arbeitstischbewegung

Werkstück Wund das Modell M bewegt, bis das Fühlelement 31 das Modell M kontaktiert und um den erlaubten Verschiebebetrag verschoben ist. Wenn die Detektoren dann feststellen, daß der obenerwähnte gleiche wird durch fortlaufende Betätigung der Antriebseinheit 18 solange fortgeführt, bis das Fühlelement 31 die erste Bezugsebene MR 1 und das Fräswerkzeug der Spindel 12 die erste Bezugswebene WR 1 kontaktieren. Hierbei

Kontaktzustand des Fräswerkzeugs und des Fühlele- 50 sei darauf hingewiesen, daß während dieses Kontaktie-

ments 31 erreicht ist, dann ist die Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug und dem Fühlelement 31 gleich der fixierten Positionsbeziehung zwischen den Bezugsebenen des Werkstücks W und des Modells M. Dies bedeutet, daß eine Einstellung vorgenommen worden ist derart, daß die Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug und dem Fühlelement 31 auf den vorgegebenen Wert gebracht worden ist. Nachdem diese Einstellung vorgenommen worden ist, wird der Kopierfräsvorgang der Fräsmaschine 10 gestartet.

Im folgenden wird nunmehr anhand der Darstellung der F i g. 1 und 2 der Betrieb des Kopierfräsautomaten 10 bezüglich der Einstellung der Positionsbeziehung zwischen einem an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug und dem Fühlelement 31, die jedesmal bei einem Werkzeug-Wechseivorgang vorgenommen wird, in größerem Detail erläutert.

Wie in F i g. 2 gezeigt, verfügen das am Arbeitstisch

rungsvorgangs des Fühlelements 31 und des Fräswerkzeugs die Kontaktierung der ersten Bezugsebene MR 1 durch das Fühlelement Slstets der Kontaktierung der ersten Bezugsebene WR 1 durch das Fräswerkzeug T vorausgeht. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß während dieses Kontaktierungsvorgangs der Arbeitstisch 17 von der Antriebseinheit 18 relativ schnell bewegt wird, bis das Fühlelement 31 die erste Bezugsebene MR 1 kontaktiert und bis das Fühlerelement 31 um den erlaubten Verschiebebetrag, der von der Werkzeugdaten-Einstelleinrichtung 55 vorgegeben ist, verschoben worden ist. Nachdem dann das Fühlelement um diesen erlaubten Verschiebebetrag weiter verschoben worden ist, wird der Arbeitstisch 17 mit vergleichsweise niedriger Geschwindigkeit bewegt, bis das Fräswerkzeug die erste Bezugsebene VVT? 1 am Werkstück W kontaktiert. In diesem Zusammenhang läßt sich feststellen, daß sich von der Kontaktierung des Fühlele-

merits 31 mit der ersten Bezugsebene MR1 bis zur Kontaktierung der ersten Bezugsebene VVAfI durch das Fräswerkzeug die Verschiebung des Fühlelements 31, bezogen auf den erwähnten erlaubten Betrag der von der Werkzeugdaten-Einstelleinrichtung 55 vorgegebenen Verschiebebezrehung, noch vergrößert hat Das bedeutet, daß dann, wenn das Fräswerkzeug die erste Bezugsebene WR 1 kontaktiert, der Verschiebebetrag des Fühlelements 31 einen gegebenen Wert erreicht hat, der erreicht, der von der Werkzeugdaten-Einstelleinrichtung 55 vorgegeben ist Anschließend bewirkt dann der Hauptregler 52 des Automaten 10 den Betrieb des Schrittmotors 16 in der Weise, daß die Spindel 12 mit Hohlwelle 13 allmählich nach unten bewegt wird, bis das Fräswerkzeug T an der Spindel 12 die zweite Bezugsebene WR 2 des Werkstücks W berührt Sobald dann das Fräswerkzeug T diese zweite Bezugsebene WR 2 kontaktiert, gehen beide Signale von den Detektoren 27

größer als der erlaubte Betrag der Verschiebung ist, io und 28 in den »EIN«-Zustand über. Als Folge dieser

vorgegeben von der Einrichtung 55. Sobald dann von dsn Detektoren 27 und 28 der Kontakt-Detektoreinrichtung 26 »EIN«-Signale zugeführt und von dieser Einrichtung 26 dem Hauptregler 52 ein Kontaktdetek-MaBnahme erzeugt dann die Detektoreinrichtung 26 ein entsprechendes Ausgangssignal und führt dieses dem Hauptregler 52 zu. Der Hauptregler 52 beendet dann den Betrieb des Schrittmotors 16. Dementspre-

tor-Ausgangssignal zugeführt ist bewirkt der Hauptre- 15 chend wird dann die nach unten gerichtete Bewegung gier 52 die Zuführung eines Signals an den Abtastregler der Spindel 12 und der Hohlwelle 13 abgestoppt und die 51, welche angibt, daß der horizontale Einstellvorgang
abgestoppt werden soIL Als Folge dieses Signals wird
dann die horizontale Einstellbewegung des Arbeitstisches 17 beendet und der horizontale Einstellvorgang 20
ist vollendet in diesem Zustand ist der erwähnte vorgegebene Wert der Verschiebung des Fühlelements 31 als
eingestellte oder errichtete Bezugsverschiebung (E₀) im
Abtastregler 51 gespeichert und wird nachfolgend als

Servobezugswert verwendet 25 ein Signal, welches den Beginn des Kopierfräsvorgangs

Anschließend wird dann der vertikale Einstellvorgang angibt Hierdurch beginnt dann der Fräsbetrieb des an des Fräswerkzeugs Tund des Fühlelements 31 cingelei- der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeugs T. tet. Anfänglich betreibt der Hauptregler 52 des Kopier- Aus der gegebenen Erläuterung geht hervor, daß die

automaten den Antriebsmotor 22 in der Weise, daß eine erfindungsgemäße Kopierfräsmaschine mit automatiaufwärts gerichtete Bewegung des Spindelstocks 23 und 30 schem Werkzeugwechsler so betrieben werden kann, des Arms 24 veranlaßt wird. Als Folge davon bewegen daß eine vorgegebene Positionsbeziehung zwischen ei-

Vertikaleinstellung der Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug Γ und dem Fühlelement 31 ist vollendet

Sobald in der vorstehend beschriebenen Weise sowohl die horizontalen als auch die vertikalen Einstellvorgänge der Positionsbeziehutig zwischen dem an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug T und dem Fühlelement 31 vollendet sind, erzeugt der Hauptregler 52

sich das an der Spindel 12 befestigte Fräswerkzeug T und das Fühlelement 31 vom Werkstück W bzw. vom Modell M nach oben weg. Diese aufwärts gerichtete Bewegung des Spindelstocks 23 und des Arms 24 wird solange fortgesetzt, bis die von den Detektoren 27 und 28 herrührenden Signale ausblieben, die Detektoren 27, 2)) also in den »AUS«-Zustand übergehen. Nach Beendigung dieser aufwärts gerichteten Bewegung liest der nem an der Spindel der Maschine befestigten Fräswerkzeug und dem Fühlelement einer Abtasteinrichtung errichtet werden kann, damit das Modell jedesmal einwandfrei und ohne Sprung weiter abgetastet werden kann, nachdem ein Werkzeugwechsel-Vorgang durch den automatischen Werkzeugwechsler durchgeführt worden ist Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Fräsmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler in

Hauptregler 52 einen erlaubten Betrag der Verschie- 40 der Lage ist. einen Kopierfräsvorgang eines metalli-

bung des Fühlelements 31 in Richtung der vertikalen sehen, über eine komplizierte äußere Formgebung vcr-

Z-Achse aus der Werkzcugdaten-Einstelleinrichtung55 fügenden Erzeugnisses, beispielsweise einer Palrizcn-

aus und setzt den Abtastregler 51 auf diesen ausgelese- oder Mairizen-Metallform hochwirksam und hochgc-

nen Wert. Anschließend veranlaßt der Hauptregler 52 nau durchzuführen. Es versteht sich auch, daß die bishe-

wiederum über den Abtastregler 51 den Betrieb der 45 rige Erläuterung sich lediglich auf ein typisches Ausfüh-

Antriebseinheit 18 in der Weise, daß sich der Arbeitstisch 17 nach oben bewegt, bis das Fühlelement 31 die zweite Bezugsebene MR 2 des Modells M kontaktiert und bis der erlaubte Verschiebebetrag des Fühlelements 31 bewirkt ist. Während dieser nach oben gerichteten Bewegung des Arbeitstisches 17 erzeugt die Kontaktdctektoreinrichtung 26 dann ein Ausgangssignal und führt dieses dem Hauptregler 52 zu. sobald die Signale von den Detektoren 27 und 28 in den »EIN«-Zustand übergehen. Als Folge davon stoppt der Hauptregler 52 sofort die nach oben gerichtete Bewegung des Arbeitstisches 17 ab, wodurch die vertikale Einstellbewegung der Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug Tund dem Fühlelement 31 vollendet ist.

rungsbeispiel vorliegender Erfindung bezogen hat. clic selbstverständlich auch anderen Ausführungsformen und Ausgestaltungen zugänglich ist. So können beispielsweise die Bezugsebenen des Werkstücks und des Modells durch Maßnahmen ersetzt werden, die die Verwendung üblicher Meß- bzw. Lehreneinrichtungen umfassen und die Bezugsebenen vorgeben, mit denen sich durch Kontaktierung mit einem Fräswerkzeug und dem Fühlelement Einstellvorgänge der Positionsbeziehung zwischen dem Fräser und dem Fühler nach dem Werkzeugwechsclvorgang durchführen lassen.

In F i g. 3 ist schematisch eine Fräsmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung

Erzeugt andererseits die Kontaktdetektoreinrichtung ao dargestellt, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel glei-

d h El d Til i i F i 1 dll h

26 während der nach oben gerichteten Bewegung des Arbeitstisches 17 kein Ausgangssignal, bis das Fühlclcmcni 31 die zweite Bezugsebene MR 2 kontaktiert und bis dieses Fühlelement 31 um den erlaubten Wert der vertikalen Verschiebung verschoben worden ist, wird die nach oben gerichtete Einsiellbevvegung des Arbeitstisches 17 sofort dann abgestoppt, wenn die vertikale Verschiebung des Fühlelements 31 den criaublen Wert ehe Elemente oder Teile, wie in F i g. 1 dargestellt, auch mit den gleichen Bc/.ugs/.cichen versehen sind. Daher wird im folgenden auch nur eine Erläuterung des speziellen Arbeitsablaufs der in Fig.3 dargestellten l'riis maschine bezüglich der Einstellung der I'osiiionxhe/iehung /wischen einem an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug und dem Fühlelement Jl vorgenommen, wobei dieser spezielle F.insicllvorgang immer tlniiii vor

genommen wird, wenn ein Werkzeug-Wechselvorgang durch den automatischen Werkzeugwechsler 40 durchgeführt worden ist

Es ist darauf hinzuweisen, daß die in Fi g. 3 gezeigte Kopierfräsmaschine 10 ebenfalls wieder über ein Fühlelement 31 verfügt, welches an seinem Ende über einen sphärisch geformten Fühlstifl verfügt: außerdem handelt es sich bei dem Fräswerkzeugen 7ii bis T„ um sphärisch geformte Fräswerkzeuge, die jeweils über einen

regiere 52 gesetzt- Daher wird im Abtastregler 51 eine neu eingestellte Bezugsverschiebung des Fühlelements 31 eingestellt, so daß die Servosteuerung des Kopierfräsvorgangs mit dem frischen Fräswerkzeug, die von dem Abtastregler 5t vorgenommen wird, mit Bezug auf diese neu eingestellte oder neu errichtete Bezugsverschiebung des Fühlclements 31 erfolgt. Es gelingt auf diese Weise, eine Änderung in der Positionsbeziehung zwischen einem an der Spindel 12 befestigten Fräswerk-

Radius verfügen, der annähernd gleich ist dem Radius io zeug und dem Fühlelement 31, bewirkt durch Unter

des sphärischen Fühlstiftes des Fühlelements 31.

Bei dem Kopierfräsautomaten gemäß F i g. 3 bewegt sich das Fühlelement 31 der Abtasteinrichtung 30 über das Modell M in der Weise, daß eine dreidimensionale

25

schiede zwischen dem Werkzeugradius des abgenutzten Fräswerkzeugs (beispielsweise To) und dem Werkzeugradius eines frischen Fräswerkzeugs (beispielsweise T_n) zu eliminieren. Um das Setzen jedes Korrektur- oder Form dieses Modells M abgetastet wird. Als Folge die- 15 Einstellbetrags der Bezugsverschiebung E₀ des Fühleleser Abtastbewegung des Fühlelements 31 ergibt sich ments 31 im Abtastregler 51 zu bewirken, enthält der eine dreidimensionale Bewegung des Arbeitstisches 17, Hauptregler 52 des Kopierfräsautomaten 10 Schaltund-h. eine Bewegung dieses Arbeitstisches 17 in den gen, die Analog-Digitalwandler und Digital-Analog-Richtungen der X-Achse, der K-Achse und der Z-Achse, wandler umfassen; außerdem enthält der Abtastregler und zwar in geschlossener Schleife geregelt mit Hilfe 20 51 übliche Schaltungen für das Setzen der Bezugsverdes Abtastregiers Sl. Während dieser Bewegung des Schiebung. In der erwähnter! Werkzeugdaten-Einstell-Arbeitstisches 17 wird das Werkstück W, welches auf dem Arbeitstisch 17 festgespannt ist, von einem Fräswerkzeug bearbeitet, welches an der Spindel 12 befestigt ist. Es ergibt sich so eine Formbearbeitung des Werkstücks W als Erzeugnis mit einer zum Modell M identischen Form. Daher muß die Positionsbeziehung zwischen dem Fräswerkzeug und dem Fühlelement 31 während des gesamten Verlaufs des Kopierfräsvoryangs stets konstant gehalten werden, selbst dann, wenn 30 Fräswerkzeug und dem Fühlelement 31 benutzt werden, das an der Spindel 12 befestigte Fräswerkzeug durch ein Wenn dann der Werkzeug-Wechselvorgang durchgefrisches Fräswerkzeug ersetzt wird, welches von der auvematischen Wechseleinrichtung 40 zugeführt wird. Allerdings unterscheiden sich die Abmessungen der Werkzeuge voneinander, d. h. die Werkzeugradien und 35 befestigtes Fräswerkzeug (beispielsweise T_n) aus und die Längen der Werkzeuge To bis T_n. Daher muß immer erzeugt entsprechend dieser ausgelesenen Angabe eine dann, wenn ein an der Spindel 12 befestigtes Fräswerkzeug durch ein anderes Fräswerkzeug ersetzt wird, eine entsprechende Neueinstellung durchgeführt werden, um zwischen jedem an der Spindel 12 befestigten Fräswerkzeug und dem Fühlelement 31 eine vorgegebene Positionsbeziehung herzustellen. Zur Durchführung dieser Einstellung bedient sich die in F i g. 3 dargestellte Fräsmaschine der im folgenden genauer beschriebenen Maßnahmen.

Für den speziellen Einstellvorgang wird in der Werkzeugdaten-Einstelleinrichtung 55 ein Einstellbetrag der Bezugsverschiebung Codes Fühlelements 31 mit Bezug auf jedes einzelne Fräswerkzeug der vorhandenen Werkzeuge T₀ bis T_n gesetzt und gespeichert. Das Set- 50 pierfräsmaschine mit automatischem Weikzeugwechszen des Einstellbeirags der Bezugsverschiebung Eo er- ler in der Lage is;, nicht nur den Werkzeug-Wechselvorfolgt beispielsweise mittels üblicher elektrischer Ein- gang durchzuführen, sondern auch eine vorgegebene richtungen, die dem Abtastregler 51 zugeordnet sind. Positionsbeziehung zwischen einem Fräswerkzeug und Wird dann dem Hauptregler 52 des Kopier'räsautoma- dem Fühlelement zur Abtastung des Modells immer ten 10 ein Werkzeugwechselzeit-Signal vom Werkzeug- 55 dann sicherzustellen, wenn ein Werkzeug-Wechselvor-

ei η richtung 55 kann eine Angabe bzw. ein Datum bezüglich einer Werkzeuglängeneinstellung für jedes einzelne Fräswerkzeug aus der Reihe de.· Fräswerkzeuge T₀ bis T_n gesetzt und gespeichert werden. Jede dieser Werkzeuglängen-Einstellangaben, die in der Werkzeugdaten-Einstelleinrichtung 55 gespeichert sind, kann für die Erstellung einer vorgegebenen vertikalen Positionsbeziehung zwischen jedem an der Spindel 12 befestigten

führt wird, liest der Hauptregler 52 aus der Einstelleinrichtung 55 eine Werkzeuglängen-Korrekturangabe oder -Justierangabe für ein frisches an der Spindel 12

geeignete Anzahl von Impulsen, die dem Schrittmotor 16 zugeführt werden. Der Schrittmotor 16 bewegt dann aufgrund dieses Steuersignals die Spindel 12 in der vertikalen Richtung, bis die justierung der vertikalen Positionsbeziehung zwischen dem frischen Fräswerkzeug und dem Fühlelement 31 vorgenommen ist. Es versteht sich, daß selbstverständlich die Bewegung der Spindel 12 durch eine Bewegung des Abtastkopfes 32 in vertikaler Richtung mittels eines geeigneten Schrittmotors ersetzt werden kann, der mit dem Abtastkopf 32 verbunden ist und über einen geeigneten Vorschubmechanismus verfügt. Den bisherigen Erläuterungen läßt sich entnehmen, daß die erfindungsgemäß ausgebildete Ko-

wechsel-Zeitregler 54 zugeführt, dann führt dieser seinerseits dem Werkzeugwechsel-Regler 53 ein Steuersignal zu, welches den Beginn des Werkzeugwechselvorgangs angibt; außerdem liest der Hauptregler 52 aus der Werkzeugdaten'EinstelleinriQhtung 55 den Einsteübetrag der Referenzverschiebung E₀ des Fühlelements mit Bezug auf ein frisches Fräswerkzeug aus, welches anstelle des abgenutzten Fräswerkzeugs neu an der Spindel 12 befestigt werden soll. Hierbei kann es sich

gang durchgeführt worden ist. Es gelingt daher während des gesamten Verlaufs des Kopierfräsvorgangs — auch im Falle der Herstellung eines Erzeugnisses mit sehr komplizierter Form, beispielsweise einer Patrizen- oder Matrizen-Metallform — die Positionsbeziehung zwischen einem an der Werkzeugspindel befestigten Fräswerkzeug und dem Fühlelement der Maschine stets konstant /u hallen. Daher verfügen die mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Fräsmaschine hergestellten

beispielsweise um ein frisches Fräswerkzeug T_n handeln, b5 Erzeugnisse auch bei sehr komplizierter Formgebung welches das abgenutzte Fräswerkzeug To ersetzt. Dieser über eine hohe Genauigkeit und können mit hoher Pro-Einstellbetrag der Bezugsverschiebung Eo des Fühlele- duktionswirksamkeit hergestellt werden, ments 31 wird in den Abtastregler 51 mittels des Haupt-

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

• Patentansprüche:

1. Kopiersteuerungsvorrichtung für eine Kopierfräsmaschine mit Werkzeugwechseleinrichtung, mit einem Spindelkopf mit Spindel und Fräswerkzeug, einem eine Schablone abtastenden Fühlelement und einem Arbeitstisch, auf dem ein Werkstück und die Schablone befestigt sind, wobei Werkzeug bzw. Fühlelement und Werkstück bzw. Schablone relativ zueinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet,

daß zum automatischen Werkzeugwechsel an der Schablone (M) und am zu bearbeitenden Werkstück (W) jeweils mindestens eine Bezugsebene bzw. -fläehe (MR 1, MR 2; WR 1, WR 2) angebracht ist, wobei sich die Bezugsebenen in einer gegebenen Positionsbeziehung zueinander befinden, daß gleichzeitig eine Relativverschiebung zwischen dem jeweis neu eingesetzten Werkzeug (T₀; T\ bis T_n) und dem Fühlelement (3i) einerseits und dem Werkstück (W) sowie der Schablone (M) andererseits eingeleitet wird und daß
diese Relativverschiebung fortgesetzt wird, bis ein gleicher, durch Rückmeldung erfaßter Kontaktierungszustand zwischen Werkzeug (T₀: T\ bis T_n) und Fühlelement (31) und den jeweils zugeordneten Bezugsebenen erreicht ist.

2. Kopiersteuerungsvorrichiung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Positions-Bestimmungsan-Ordnungen fü. die selbsttätige Einstellung einer Positionsbeziehung zwischen d^m Fühlelement (31) und dem jeweils neuen Werkzeug und durch eine Steuerschaltung (27, 28, 51, 52 53, 54, 55) für Antriebsanordnungen (16, 18, 22) tür den Arbeitstisch J5 (17) in vertikaler und horizontaler Richtung sowie für die gemeinsame Vertikalbewegung von Werkstück und Fühlelement.

3. Kopiersteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückmeldung der Kontaktierung von Werkstück (M) durch das Werkzeug (T₀; T, bis T_n) bzw. von Schablone (V/) durch das Fühlelement (31) Detektoren (27, 28) am Werkstück und an der Schablone sowie eine deren Ausgangssignalc erfassende und verarbeitende Detektorschaltung (26) vorgesehen sind.

4. Kopiersteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an der Schablone (M) als auch an dem Werkstück (W) jeweils erste und zweite Bezugsebenen (MR 1, MR 2; WR 1, WR 2) angeordnet sind, wobei durch das Fühlelement (31) und das jeweils neue Werkzeug jeweils die ersten Bezugsebenen (MRX, WRi) bei einer gemeinsamen Annäherungsbewegung in horizontaler Richtung und jeweils die zweiten Bezugsebenen (MR 2, WR 2) bei einer gemeinsamen Annäherungsbewegung aus einer vertikalen Richtung kontaktierbarsind.

5. Kopiersteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positions-Bestimmungsanordnungen zur Einstellung eines Referenzverschiebungs-Werts (E_n) des Fühlelements (31) mit Bezug zu jedem der Vielzahl von im Werkzeugmagazin (41) der Werkzeugwechseleinrichtung gespeicherten Fräswerkzeuge (T) jeweils zu dem Zeitpunkt ausgebildet sind, zu welchem ein neues Fräswerkzeug (T_n) als Ersatz für ein vorheriges, abgenutztes Fräswerkzeug an der Spindel (12) ange-,

bracht ist.

6. Kopiersteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Werkzeugdaten-Einstelleinrichtung (55) zur Einstellung jeweils individueller Referenzverschiebungen des Fühlelements (31) mit Bezug auf ein jeweils neues Fräswerkzeug bei Ersatz eines vorherigen, abgenutzten Fräswerkzeugs.

7. Kopiersteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lüngeneinstelleinrichtung zur gegenseitigen Anpassung der Länge jedes der Vielzahl der Fräswerkzeuge bei Ersatz eines vorherigen, abgenutzten Fräswerkzeugs und der Länge des Fühlelements (31) vorgesehen ist.

8. Kopiersteuerungsvorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Längeneinsteileinrichtung jeweils einen Antriebsmotor zur allmählichen Verschiebung der Spindel (12) bzw. des Fühlelements (31) in Vertikalrichtung umfaßt.