DE102018113324A1

DE102018113324A1 - Machine tool and method for setting up the same

Info

Publication number: DE102018113324A1
Application number: DE102018113324.3A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Märker; Elmar Blank
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2018-06-05
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2019-12-05

Abstract

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die das Einrichten der Werkzeugmaschine im Hinblick auf die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Werkstücke ohne Justage der Werkstückabstände zueinander wie auch ohne Justage der Spindelabstände zueinander gestattet. Dies ohne dem Maschineneinrichter die Eingabe von Korrekturwerten aufzuerlegen. Die Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine (10) ermittelt entsprechende Korrekturwerte auf Basis von aus Werkstückmessungen gewonnenen Daten automatisch.In the case of the machine tool according to the invention and the method according to the invention, a control device is provided which permits the machine tool to be set up simultaneously with respect to the simultaneous machining of several workpieces without adjustment of the workpiece distances and without adjustment of the spindle distances from one another. This without imposing correction values on the machine setter. The control device of the machine tool (10) automatically determines corresponding correction values on the basis of data obtained from workpiece measurements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine sowie ein Verfahren zum Einrichten derselben.The invention relates to a machine tool and a method for setting the same.

Werkzeugmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Werkstücke, wie zum Beispiel Kurbelwellen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dazu wird exemplarisch auf die EP 3 117 954 A1 verwiesen, die eine Werkzeugmaschine zur Parallelbearbeitung von mehreren Werkstücken, insbesondere Kurbelwellen, zeigt. Dazu ist an der Werkzeugmaschine eine Werkstückaufnahmeeinrichtung vorgesehen, die mehreren Kurbelwellen aufnehmen kann, von denen jeweils drei zugleich in Bearbeitungsposition überführbar sind. Den drei Kurbelwellen sind drei Arbeitsspindeln zugeordnet, die relativ zu den Kurbelwellen positionierbar sind.Machine tools, in particular machine tools for the simultaneous machining of multiple workpieces, such as crankshafts, are known from the prior art. This is exemplified on the EP 3 117 954 A1 referenced, which shows a machine tool for parallel processing of several workpieces, in particular crankshafts. For this purpose, a workpiece receiving device is provided on the machine tool, which can accommodate a plurality of crankshafts, of which three can be simultaneously transferred to the processing position. The three crankshafts are assigned three work spindles, which can be positioned relative to the crankshaft.

Auch die EP 2 805 794 A1 veranschaulicht eine Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung von Kurbelwellen und weist dazu eine Werkstückaufnahmeeinrichtung auf, die zugleich zwei Kurbelwellen aufnehmen kann. Den beiden Kurbelwellen sind zwei Arbeitsspindeln zugeordnet, die auf einem gemeinsamen Schlitten angeordnet sind.Also the EP 2 805 794 A1 illustrates a machine tool for machining crankshafts and has for this purpose a workpiece receiving device which can simultaneously accommodate two crankshafts. The two crankshafts are assigned two work spindles, which are arranged on a common slide.

Auch die DE 33 29 619 A1 veranschaulicht eine zweispindlige Werkzeugmaschine, deren beiden Arbeitsspindeln in festem räumlichem Abstand zueinander angeordnet sind.Also the DE 33 29 619 A1 illustrates a two-spindle machine tool, the two spindles are arranged at a fixed spatial distance from each other.

Aus der DE 10 2015 118 672 A1 ist zusätzlich eine Werkzeugwechseleinrichtung bekannt, die speziell für den synchronen Werkzeugwechsel in einer dreispindligen Werkzeugmaschine eingerichtet ist. Dieser Werkzeugwechsler weist Werkzeugpositionen in zueinander vorgegebenen festen Abständen auf und setzt deswegen eine Werkzeugmaschine voraus, deren Arbeitsspindeln wenigstens beim Werkzeugwechsel in festen gegenseitigen Abständen positioniert sind.From the DE 10 2015 118 672 A1 In addition, a tool changing device is known which is specially set up for the synchronous tool change in a three-spindle machine tool. This tool changer has tool positions in mutually predetermined fixed distances and therefore requires a machine tool, the work spindles are positioned at least at the tool change in fixed mutual distances.

Bei mehrspindligen Werkzeugmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen mit mehr als zwei Arbeitsspindeln, sind, insbesondere wenn die Arbeitsspindeln an einem gemeinsamen Träger, beispielsweise einem gemeinsamen Schlitten montiert sind, die Bewegungen der Arbeitsspindeln fest aneinander gekoppelt. Eine individuelle Korrektur der Position einer Arbeitsspindel ist nicht möglich. Dies erschwert die Einrichtung einer solchen Maschine erheblich und stellt hohe Ansprüche an den Maschineneinrichter.In multi-spindle machine tools, in particular machine tools with more than two work spindles, in particular when the work spindles are mounted on a common carrier, for example a common slide, the movements of the work spindles are firmly coupled to each other. An individual correction of the position of a work spindle is not possible. This makes the establishment of such a machine considerably difficult and places high demands on the machine setter.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Konzept anzugeben, mit dem sich eine erleichterte Maschineneinrichtung erreichen lässt.It is an object of the invention to provide a concept with which a facilitated machine device can be achieved.

Diese Aufgabe wird mit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 wie auch mit dem Verfahren nach Anspruch 8 gelöst:This object is achieved with the machine tool according to claim 1 as well as with the method according to claim 8:

Nach dem erfindungsgemäßen Konzept weist die Werkzeugmaschine eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Positioniereinrichtung, d.h. aller Achsen der Werkzeugmaschine, entsprechend einem Bearbeitungsprogramm auf. Zusätzlich ist die Steuereinrichtung mit einer Eingabeschnittstelle verbunden, über die aus Messergebnissen von bearbeiteten Werkstücken gewonnene Daten an die Steuereinrichtung übertragen werden oder übertragbar sind. Die Steuereinrichtung ist erfindungsgemäß darauf eingerichtet, die von dem Bearbeitungsprogramm vorgegebenen Relativbewegungen anhand der über die Schnittstelle empfangenen Daten derart zu modifizieren, dass die Maßabweichungen der mindestens zwei gleichzeitig von der Werkstückaufnahmeeinrichtung zur Bearbeitung bereitgehaltenen Werkstücke innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegen. Die Steuereinrichtung setzt dabei ein Steuerungskonzept um, nach dem auch systematische Abweichungen vom idealen Arbeitsergebnis (d.h. Toleranz Null) in Kauf genommen werden, solange das betreffende Maß des Werkstückes innerhalb der Toleranz liegt. Zeigen beispielsweise die von der ersten Arbeitsspindel bearbeiteten Werkstücke keine Maßabweichung, die von der anderen Arbeitsspindel jedoch eine unzulässig hohe Maßabweichung in einer vorgegebenen Richtung (zum Beispiel positive Abweichung eines Maßes), werden die Bewegungssolldaten für die gemeinsam zu bewegenden beiden Arbeitsspindeln so geändert, dass die zuvor keine Maßabweichung aufweisenden, von der ersten Spindel bearbeiteten Werkstücke eine negative Maßabweichung und dafür die von der zweiten Arbeitsspindel bearbeiteten Werkstücke eine noch immer positive aber verringerte und somit innerhalb des Toleranzbands liegende Maßabweichung haben.According to the inventive concept, the machine tool has a control device for controlling the positioning device, i. all axes of the machine tool, according to a machining program. In addition, the control device is connected to an input interface, via which data obtained from measurement results of machined workpieces are transmitted to the control device or can be transmitted. According to the invention, the control device is set up to modify the relative movements predetermined by the machining program on the basis of the data received via the interface such that the dimensional deviations of the at least two workpieces held ready for machining by the workpiece mounting device lie within a predetermined tolerance range. The control device implements a control concept according to which systematic deviations from the ideal work result (i.e., tolerance zero) are accepted as long as the relevant dimension of the workpiece lies within the tolerance. If, for example, the workpieces machined by the first work spindle show no dimensional deviation, but the other work spindle an unduly high dimensional deviation in a given direction (for example positive deviation of a measure), the movement target data for the two work spindles to be moved together are changed so that the previously had no dimensional deviation, machined by the first spindle workpieces a negative dimensional deviation and for the workpieces machined by the second work spindle still have a positive but reduced and thus lying within the tolerance band dimensional deviation.

Das gleiche Konzept wird angewendet, wenn drei oder mehrere Arbeitsspindeln vorgesehen sind. Das Konzept ist somit in der Lage, ohne großen manuellen Einrichtungsaufwand eine geeignete Maschineneinrichtung zu erbringen und eine ausschussfreie Produktion zu erreichen.The same concept is used when three or more work spindles are provided. The concept is thus able to provide a suitable machine setup and to achieve a jam-free production without much manual setup.

Wenn zur Qualitätssicherung die betreffenden Maße nach Durchführung der Bearbeitung nachgemessen werden, ist es auch möglich, mehrere Werkstücke auch dann zeitgleich mit mehreren Arbeitsspindeln zu bearbeiten, wenn die Erwartungswerte für die Maßabweichungen der von den verschiedenen Arbeitsspindeln bearbeiteten Werkstücke so nahe an der Toleranzgrenze liegen, dass gelegentlich ein außerhalb der Toleranz liegendes Werkstück produziert wird. Dieses wird dann aussortiert, wobei aber die mehrspindlige Bearbeitung beibehalten werden kann. Letztendlich legt die Steuereinrichtung zu den von dem Bearbeitungsprogramm vorgegebenen Relativbewegungen und insbesondere den durch diese Relativbewegung anzufahrenden Zielpunkten Offsets fest, mit denen sich eine geringstmögliche Ausschussquote erreichen lässt. Ermittelt die Steuereinrichtung, dass ein solcher Offset, der eine fehlerlose oder fehlerarme Produktion ermöglicht, nicht existiert, kann sie dies anzeigen und auf geeignete Weise signalisieren. Der Offset ist ein positiver oder negativer Korrekturwert, der zu Positionswerten hinzuaddiert wird. Er kann eine oder mehrere Koordinaten betreffen. Der Offset kann ein Skalar oder ein Vektor sein. Der Maschineneinrichter kann dann seinerseits Maßnahmen ergreifen, wie beispielsweise festlegen, dass der betreffende Bearbeitungsschritt mit einer Anzahl von Werkzeugen und Arbeitsspindeln durchgeführt wird, die geringer ist als die Gesamtzahl der Arbeitsspindeln. Beispielsweise werden solche Verarbeitungsvorgänge dann mit leidglich einer oder lediglich zwei Arbeitsspindeln durchgeführt. Dies kann bei der Bestückung des Werkzeugmagazins berücksichtig werden.If, for quality assurance purposes, the relevant dimensions are measured after the machining has been carried out, it is also possible to machine several workpieces simultaneously with several work spindles if the expected values for the dimensional deviations of the workpieces machined by the various work spindles are so close to the tolerance limit that occasionally an out-of-tolerance workpiece is produced. This is then sorted out, but the multi-spindle machining can be maintained. Ultimately, the Control means fixed to the predetermined by the machining program relative movements and in particular to be approached by this relative movement target points offsets, which can achieve the lowest possible reject rate. If the control unit determines that such an offset, which enables flawless or low-defect production, does not exist, it can display this and signal it in a suitable manner. The offset is a positive or negative correction value that is added to position values. It can affect one or more coordinates. The offset can be a scalar or a vector. In turn, the machine setter may take action, such as determining that the particular machining step is being performed with a number of tools and work spindles that is less than the total number of work spindles. For example, such processing operations are then performed on the assumption of one or only two spindles. This can be taken into account when equipping the tool magazine.

Es ist auch möglich, dass die Steuereinrichtung ihrerseits anstelle einer Signalisierung, dass eine mehrspindlige Bearbeitung nicht möglich sei, eine Bearbeitung in Unterzahl (mit weniger als der Anzahl der verfügbaren Arbeitsspindeln) festlegt und lediglich signalisiert, dass eine entsprechende geänderte Bestückung des Werkzeugmagazins erforderlich ist. Dies insbesondere in Fällen, in denen der Werkzeugwechsler für jede Arbeitsspindel ein oder zwei Werkzeugpositionen aufweist. Wird hingegen der Werkzeugwechsel mit einem Universalwechsler bewirkt, der jede Arbeitsspindel individuell bedient, ist eine solche Signalisierung nicht erforderlich. Die Steuereinrichtung kann in diesem Fall darauf eingerichtet sein, eine nicht gleichzeitige Bearbeitung der Werkstücke durch lediglich eine oder wenige der Arbeitsspindeln zu veranlassen, wenn kein Offset-Wert existiert, bei dessen Anwendung alle Werkstücke innerhalb der Toleranz bearbeitet werden.It is also possible for the control device, in turn, instead of signaling that multispindle machining is not possible, specifies processing in a minority (with less than the number of available work spindles) and merely signals that a corresponding modified assembly of the tool magazine is required. This is especially true in cases where the tool changer has one or two tool positions for each work spindle. If, however, the tool change is effected with a universal changer that operates each work spindle individually, such signaling is not required. The control means may in this case be adapted to cause non-simultaneous machining of the workpieces by only one or a few of the work spindles if no offset value exists, in the application of which all workpieces are machined within the tolerance.

Das Bearbeitungsprogramm kann so eingerichtet sein, dass es zunächst einen Offset-Wert ermittelt, bei dessen Anwendung alle Arbeitsspindeln und deren Werkzeuge gleichzeitig aktiv und somit alle von der Werkstückaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden können. Sie kann weiter dazu eingerichtet sein, in Fällen, in denen ein solcher Offset nicht existiert (d.h. sich nicht ermitteln lässt), einen Offset zu ermitteln, der für eine verminderte Anzahl von Arbeitsspindeln gilt. Lässt sich auch für eine verminderte Anzahl von Arbeitsspindeln kein Offset-Wert finden, bei dem die noch beteiligten, gleichzeitig bearbeiteten Werkstück innerhalb der vorgegebenen Toleranz liegen, kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eine Einzelbearbeitung der Werkstücke für den betreffenden Bearbeitungsschritt vorgibt.The machining program can be set up in such a way that it first determines an offset value, in the application of which all working spindles and their tools are active simultaneously and thus all workpieces picked up by the workpiece mounting device can be processed simultaneously. It may be further configured to determine, in cases where such an offset does not exist (i.e., can not be determined), an offset that applies to a reduced number of work spindles. If it is not possible to find an offset value for a reduced number of work spindles, in which the still involved, simultaneously machined workpiece lies within the specified tolerance, it can be provided that the control device prescribes individual machining of the workpieces for the relevant processing step.

Mit dem erfindungsgemäßen Konzept wird eine Werkzeugmaschine geschaffen, die anhand von aus Messwerten von verarbeiteten Werkstücken abgeleiteten Daten automatisch eine Maschineneinrichtung durch Vorgabe eines Offset-Werts vornimmt, so dass mit Arbeitsspindeln, die in festen Abständen zueinander an einem gemeinsamen Träger, beispielsweise Schlitten, montiert sind und bei Werkstücken, die auf einem Werkstückträger in festen seitlichen Abständen zueinander gehalten sind, trotz auftretender Maßabweichungen innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegende Werkstücke erzeugt werden können.With the concept according to the invention, a machine tool is created which automatically uses data derived from measured values of processed workpieces to set a machine by setting an offset value, so that work spindles which are mounted at fixed distances from one another on a common carrier, for example carriages and workpieces that are held on a workpiece carrier at fixed lateral distances from each other, despite occurring deviations within a predetermined tolerance lying workpieces can be generated.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung, der Zeichnung oder von Ansprüchen. Es zeigen:

1 eine Werkzeugmaschine zur mehrspindligen Bearbeitung mehrerer Werkstücke, in schematisierter Seitenansicht,
2 ein typisches Werkstück für die Werkzeugmaschine nach 1, in schematisierter Seitenansicht,
3 das Steuerkonzept der Werkzeugmaschine nach 1 als Blockbild,
4 bis 7 Diagramme zur Veranschaulichung von Maßabweichungen und deren Korrektur.

Further details of advantageous embodiments of the invention are the subject of the description, the drawings or claims. Show it:

1 a machine tool for multi-spindle machining of several workpieces, in a schematic side view,
2 a typical workpiece for the machine tool after 1 in a schematic side view,
3 the control concept of the machine tool 1 as a block picture,
4 to 7 Diagrams to illustrate deviations and their correction.

In 1 ist eine Werkzeugmaschine 10 veranschaulicht, die zur Parallelbearbeitung mehrerer Werkstücke 11, 12, 13 dient. Unter Parallelbearbeitung wird dabei eine gleichzeitige Bearbeitung, wie auch eine ganz oder teilweise serielle Bearbeitung verstanden, wobei sich jedoch dabei alle Werkstücke 11, 12, 13 zugleich in dem Arbeitsraum 14 der Werkzeugmaschine 10 befinden und dabei in Bearbeitungsposition gehalten sind. Die Werkstücke 11, 12, 13 sind in einer Werkstückaufnahmevorrichtung 15 zur Bearbeitung gehalten. Die Werkstückaufnahmeeinrichtung 15 hält die vorzugsweise länglichen Werkstücke 11, 12, 13 dabei vorzugsweise in Parallelausrichtung übereinander, wobei sie darauf eingerichtet ist, die Werkstücke 11, 12, 13 aus der Bearbeitungsposition heraus in eine Übergabeposition zu fahren, in der sie von außen zugänglich sind und ausgewechselt werden können.In 1 is a machine tool 10 illustrates that for parallel machining multiple workpieces 11 . 12 . 13 serves. Under parallel processing is a simultaneous processing, as well as a wholly or partially understood serial processing, but in this case all workpieces 11 . 12 . 13 at the same time in the workroom 14 the machine tool 10 are located and held in processing position. The workpieces 11 . 12 . 13 are in a workpiece receiving device 15 kept for editing. The workpiece holder 15 holds the preferably elongated workpieces 11 . 12 . 13 preferably in parallel alignment one above the other, being adapted to the workpieces 11 . 12 . 13 to move from the processing position to a transfer position, where they are accessible from the outside and can be replaced.

Als typisches Beispiel für die Werkstücke 11, 12, 13 wird auf das Werkstück 11 nach 2 verwiesen. Es handelt sich dabei um eine Kurbelwelle mit einer Vielzahl von in spanender Bearbeitung zu erzeugenden Strukturmerkmalen wie beispielsweise Hauptlagern 16, Hublagern 17, Ölbohrungen 18 und dergleichen mehr.As a typical example of the workpieces 11 . 12 . 13 is on the workpiece 11 after 2 directed. It is a crankshaft with a variety of machining features to be produced in machining such as main bearings 16 , Stopper bearings 17 , Oil wells 18 and more.

Die Werkstückaufnahmeeinrichtung 15 hält die zwei oder mehreren Werkstücke 11, 12, 13 vertikal übereinander in festen Abständen zueinander. Eine Verstellung dieser Abstände ist weder während des Betriebs der Werkzeugmaschine 10 noch während der Einrichtung derselben vorgesehen. The workpiece holder 15 holds the two or more workpieces 11 . 12 . 13 vertically one above the other at fixed distances from each other. An adjustment of these distances is neither during operation of the machine tool 10 still provided during the establishment of the same.

Zu der Werkzeugmaschine 10 gehört außerdem ein Träger 19 und eine Positioniereinrichtung 20 für diesen sowie weitere zu bewegende Maschinenkomponenten. Der Träger ist zum Beispiel als vertikal- und/oder horizontal verfahrbarer Schlitten ausgebildet, auf dem Arbeitsspindeln 21, 22, 23 angebracht sind. Jede Arbeitsspindel 21, 22, 23 ist dazu eingerichtet, an ihrer dem jeweiligen Werkstück 11, 12, 13 zugewandten Seite ein nicht weiter veranschaulichtes Werkzeug aufzunehmen. Außerdem ist jeder Arbeitsspindel 21, 22, 23 eine Antriebseinrichtung zugeordnet, um das betreffende Werkzeug um eine im Beispiel horizontal ausgerichtete Drehachse 24, 25, 26 drehend anzutreiben. Die Drehachsen 24, 25, 26 sind in festen Abständen zueinander angeordnet, wobei diese Abstände mit den Abständen übereinstimmen, in denen die Werkstücke 11, 12, 13 zueinander gehalten sind. Die Arbeitsspindeln 21, 22, 23 sind vorzugsweise derart an dem Träger 19 gehalten, dass der Abstand der Arbeitsspindeln 21, 22, 23 zueinander weder während des Betriebs der Werkzeugmaschine 10 noch während der Einrichtung derselben zu verstellen ist. Die Arbeitsspindeln 21, 22, 23 können insoweit fest an dem Träger 19 angebracht sein.To the machine tool 10 also owns a carrier 19 and a positioning device 20 for this and other machine components to be moved. The carrier is designed for example as a vertically and / or horizontally movable carriage, on the spindles 21 . 22 . 23 are attached. Each work spindle 21 . 22 . 23 is set to, at their respective workpiece 11 . 12 . 13 facing side to receive a not further illustrated tool. In addition, each work spindle 21 . 22 . 23 associated with a drive device to the tool in question about a horizontal axis of rotation in the example 24 . 25 . 26 to turn around. The axes of rotation 24 . 25 . 26 are arranged at fixed distances from one another, these distances agree with the distances in which the workpieces 11 . 12 . 13 held each other. The spindles 21 . 22 . 23 are preferably on the support 19 held that the distance of the work spindles 21 . 22 . 23 to each other neither during operation of the machine tool 10 to be adjusted while the device is being set up. The spindles 21 . 22 . 23 can in this respect firmly on the carrier 19 to be appropriate.

Die Werkzeugmaschine 10 gestattet mittels der Positioniereinrichtung 20 kontrollierte Bewegungen der Werkstückaufnahmeeinrichtung 15 und/oder der Arbeitsspindel 21, 22, 23 durch Motorstellantriebe und entsprechende Führungen, wobei die entsprechenden Achsen in 1 lediglich durch Pfeile 27, 28, 29, 30 angedeutet sind. Die Bewegung des Trägers 19 und/oder der Werkstückaufnahmeeinrichtung 15 in Richtung dieser Pfeile 27, 28, 29, 30 wird von der Positioniereinrichtung 20 bewirkt und von einer Steuereinrichtung 31 kontrolliert, die in 3 als Blockbild veranschaulicht ist. Die Steuereinrichtung 31 steuert die Bewegung der entsprechenden Antriebe (d.h. Achsen) der Werkzeugmaschine 10, die in 3 durch Blöcke dargestellt sind. Die Blöcke sind mit dem in 1 den Pfeilen zugeordneten Bezugszeichen unterschieden, um zu verdeutlichen, dass die Steuereinrichtung 31 sowohl die Bewegung der Arbeitsspindeln 21, 22, 23 wie auch die Bewegung der Werkstückaufnahmeeinrichtung 15 steuert. Außerdem kann die Steuereinrichtung eine Drehung der Werkstücke 11, 12, 13 um ihre jeweilige Längsachse (Horizontalachse) steuern, was in 1 und 3 nicht weiter veranschaulicht ist.The machine tool 10 permitted by means of the positioning device 20 controlled movements of the workpiece holder 15 and / or the work spindle 21 . 22 . 23 by motor actuators and corresponding guides, with the corresponding axes in 1 only by arrows 27 . 28 . 29 . 30 are indicated. The movement of the carrier 19 and / or the workpiece holder 15 in the direction of these arrows 27 . 28 . 29 . 30 is from the positioning device 20 causes and by a control device 31 controlled in 3 is illustrated as a block diagram. The control device 31 controls the movement of the corresponding drives (ie axes) of the machine tool 10 , in the 3 are represented by blocks. The blocks are with the in 1 distinguished the reference numerals assigned to the arrows, to make it clear that the control device 31 both the movement of the work spindles 21 . 22 . 23 as well as the movement of the workpiece holder 15 controls. In addition, the control device, a rotation of the workpieces 11 . 12 . 13 to control their respective longitudinal axis (horizontal axis), what in 1 and 3 not further illustrated.

Die Steuereinrichtung 31 enthält einen Block 32, der die Bewegungen der Achsen entsprechend der Pfeile 27, 28, 29, 30 detailliert vorgibt. Dies aufgrund eines Bearbeitungsprogramms 33, das die Werkstückgeometrie zumindest hinsichtlich der zu bearbeitenden Strukturmerkmale 16, 17, 18 festlegt. Die Steuereinrichtung 31 weist zusätzlich eine Eingangsschnittstelle 34 auf, die aus Messungen gewonnene Daten aufnimmt. Die Messungen betreffen Werkstücke, die beispielsweise während einer Einrichtungsphase in einem Probebetrieb der Werkzeugmaschine 10 erzeugt worden sind. Die an der Eingangsschnittstelle 34 ankommenden Daten können zum Beispiel die tatsächlichen Messergebnisse der Strukturmerkmale 16, 17, 18 sein. Es kann sich auch um Daten handeln, die lediglich die Abweichung der Messergebnisse von den Sollwerten der Strukturmerkmale 16, 17, 18 kennzeichnen. Diese Messergebnisse werden zum Beispiel drahtgebunden oder über eine andere Datenübertragungsstrecke oder auch manuell in die Eingangsschnittstelle 34 eingegeben.The control device 31 contains a block 32 that the movements of the axes according to the arrows 27 . 28 . 29 . 30 specifies in detail. This due to a machining program 33 that the workpiece geometry at least with respect to the structural features to be processed 16 . 17 . 18 sets. The control device 31 additionally has an input interface 34 auf, which receives data obtained from measurements. The measurements relate to workpieces that, for example, during a setup phase in a trial operation of the machine tool 10 have been generated. The at the input interface 34 incoming data can, for example, the actual measurement results of the structural features 16 . 17 . 18 his. It can also be data that is merely the deviation of the measurement results from the nominal values of the structural features 16 . 17 . 18 mark. These measurement results are, for example, wired or via another data transmission link or manually in the input interface 34 entered.

Die Steuereinrichtung 31 enthält einen Baustein, beispielsweise einen Programmbaustein 35, der dazu eingerichtet ist, aus dem Bearbeitungsprogramm 33 Vorgaben für die zwischen den Werkstücken 11, 12, 13 und den Werkzeugen der Arbeitsspindeln 21, 22, 23 durchzuführenden Relativbewegungen zu ermitteln. Dieser Programmbaustein 35 berücksichtigt zusätzlich die an der Eingangsschnittstelle 34 empfangenen Daten, die aus der Messung probeweise produzierter Werkstücke stammen.The control device 31 contains a block, for example a program block 35 which is set up, from the editing program 33 Specifications for between the workpieces 11 . 12 . 13 and the tools of the work spindles 21 . 22 . 23 To determine to be performed relative movements. This program block 35 additionally takes into account that at the input interface 34 received data, which come from the measurement of test-produced workpieces.

In der Einrichtungsphase der Werkzeugmaschine 10 dient der Programmbaustein 35 dazu, die Einrichtung der Werkzeugmaschine 10 zu erleichtern, wie nachstehend unter Rückgriff auf die 4 und 5 erläutert wird:In the setup phase of the machine tool 10 serves the program block 35 to the device of the machine tool 10 as explained below with reference to the 4 and 5 explains:

Es wird davon ausgegangen, dass in einem ersten Produktionsschritt probeweise einige Werkstücke 11 (zum Beispiel drei) einige Werkstücke 12 (wiederum zum Beispiel drei) und einige Werkstücke 13 (zum Beispiel drei) produziert und danach vermessen worden sind. Die in 4 dargestellte Messauswertung bezieht sich dabei auf ein einziges spezielles Strukturmerkmal wie hier beispielsweise der Durchmesser des Hauptlagers 16 oder des Hublagers 17 oder die Position der Ölbohrung 18. Bei absoluter Maßhaltigkeit liegt der entsprechende durch ein Kreuzchen gekennzeichnete Messwert genau auf der horizontalen Nulllinie „0“. Um diese Nulllinie herum existiert ein Toleranzband U-L, dessen obere Grenze U und dessen untere Grenze L in 4 durch horizontale gestrichelte Linien markiert sind.It is assumed that in a first production step, some workpieces 11 (for example, three) some workpieces 12 (again, for example, three) and some workpieces 13 (for example, three) were produced and then measured. In the 4 shown measurement evaluation refers to a single special structural feature as here, for example, the diameter of the main bearing 16 or the stroke bearing 17 or the position of the oil hole 18 , For absolute dimensional accuracy, the corresponding measured value indicated by a cross is exactly on the horizontal zero line "0". There is a tolerance band UL around this zero line, its upper limit U and its lower limit L in 4 are marked by horizontal dashed lines.

Wie ersichtlich, befinden sich die betreffenden Messwerte aller Werkstücke 12 und 13 innerhalb der Toleranz während von den produzierten Werkstücken 11 zumindest eines außerhalb der Toleranz liegt und den oberen Toleranzwert U überschreitet. Der Programmbaustein 35 überprüft nun, ob eine Fehlerkorrektur durch Vorgabe eines Offset-Werts off existiert. Dazu kann er beispielsweise prüfen, wie weit die Messwerte der übrigen Werkstücke von der unteren Grenze L entfernt sind. Ist dieser Abstand, der in 4 bei dem Werkstück 13 durch das unterste Kreuz markiert ist, größer als die Überschreitung der oberen Grenze (in 4 durch das obere Kreuzchen des Werkstücks 11 markiert), lässt sich ein Offset off festlegen wie es 5 veranschaulicht. Dieser Offset off betrifft beispielsweise die Positionierung des Trägers 19 bei der Bearbeitung eines spezifischen Strukturmerkmals, beispielsweise der Ölbohrung. Der Block 32 steuert nun alle Achsen 27, 28, 30 unter Berücksichtigung des Offsets off. Wie ersichtlich liegen dabei alle produzierten Werkstücke 11, 12, 13 innerhalb der Toleranz U-L.As can be seen, the relevant measured values of all workpieces are located 12 and 13 within the tolerance during of the produced workpieces 11 at least one out of tolerance and exceeds the upper tolerance value U. Of the program block 35 now checks whether an error correction exists by specifying an offset value off. For this purpose, it can check, for example, how far away the measured values of the remaining workpieces are from the lower limit L. Is this distance in 4 at the workpiece 13 marked by the lowest cross, greater than the upper limit exceeded (in 4 through the upper cross of the workpiece 11 marked), an offset off can be defined as it is 5 illustrated. For example, this offset off relates to the positioning of the carrier 19 when working on a specific structural feature, such as the oil well. The block 32 now controls all axes 27 . 28 . 30 taking into account the offsets off. As can be seen, all produced workpieces lie here 11 . 12 . 13 within tolerance UL.

Die vorstehend beschriebene Fehlerkorrektur kann von dem Programmbaustein 35 nur vorgenommen werden, wenn die Maßabweichung zwischen der größten positiven Abweichung 36 und der größten negativen Abweichung 37 geringer ist als das Toleranzband U-L. Ist der Abstand zwischen der größten positiven Abweichung 36 und der größten negativen Abweichung 37 jedoch größer als das Toleranzband U-L, wie es in 6 veranschaulicht ist, ist eine exakt gleichzeitige Bearbeitung aller drei Werkstücke 11, 12, 13 unter Vermeidung von Produktionsausschuss auch durch Vergrößerung des Offsets off nicht möglich, wie 7 zeigt. In einem solchen Fall kann die Steuereinrichtung ein entsprechendes Signal generieren, um dem Maschineneinrichter mitzuteilen, dass eine gleichzeitige qualitätsgerechte Bearbeitung alle drei Werkstücke 11, 12, 13 mit gleichzeitigem Einsatz aller drei Arbeitsspindeln 21, 22, 23 bzw. der darin gehaltenen Werkzeuge mindestens zu gelegentlichem Ausschuss führt. Ist dies nicht akzeptabel, kann die Bearbeitung dieses Strukturmerkmals, bei dem eine Fehlerbeseitigung durch Festlegung eines geeigneten Offsets off nicht möglich ist, zu einer Bearbeitung mit weniger als allen Arbeitsspindeln 21, 22, 23 übergegangen werden:The above-described error correction can be done by the program module 35 only be made if the dimensional deviation between the largest positive deviation 36 and the biggest negative deviation 37 less than the tolerance band UL , Is the distance between the largest positive deviation 36 and the biggest negative deviation 37 but larger than the tolerance band UL as it is in 6 is illustrated, is an exact simultaneous processing of all three workpieces 11 . 12 . 13 while avoiding production scrap even by increasing the offset off not possible, such as 7 shows. In such a case, the controller may generate a corresponding signal to notify the machine setter that simultaneous high quality machining of all three workpieces 11 . 12 . 13 with simultaneous use of all three work spindles 21 . 22 . 23 or held therein tools at least to occasional committee. If this is unacceptable, the processing of this feature, in which debugging by setting a suitable offset off is not possible, can result in machining with less than all work spindles 21 . 22 . 23 to be transferred:

Beispielsweise kann bei der Situation nach 6 zunächst ohne Festlegung eines Offsets off mit Werkzeugen in den Arbeitsspindeln 22, 23 eine Werkstückbearbeitung vorgenommen werden, während sich in der Arbeitsspindel 21 kein Werkzeug befindet. In einem zweiten Schritt sind die Arbeitsspindeln 22, 23 werkzeuglos, während ausschließlich die Arbeitsspindel 21 mit Werkzeug bestückt ist und die Bearbeitung dann mit einem geeignet großen Offset off durchführt.For example, in the situation after 6 initially without fixing an offset off with tools in the work spindles 22 . 23 Workpiece machining can be done while in the work spindle 21 no tool is located. In a second step are the spindles 22 . 23 without tools, while only the work spindle 21 equipped with tools and then performs the machining with a suitable large offset off.

Es ist sowohl möglich, die Entscheidung über die Aufsplittung der sonst synchron und gleichzeitig durchzuführenden Bearbeitung des betreffenden Strukturmerkmals an den Werkstücken 11, 12, 13 dem Maschineneinrichter zu überlassen als auch diesen Vorgang automatisiert von dem Programmbaustein 35 vorgeben zu lassen.It is both possible to decide on the splitting of the otherwise synchronous and simultaneous processing of the relevant structural feature on the workpieces 11 . 12 . 13 to leave the machine setter as well as this process automated by the program block 35 pretend.

Ist die Werkzeugmaschine 10 über einen Werkzeugwechsler mit einem Werkzeugmagazin verknüpft, der die Arbeitsspindel 21, 22, 23 nacheinander bedient, kann die Aufsplittung eines Bearbeitungsvorgangs in zwei oder mehrere Einzelbearbeitungen oder Bearbeitungen mit reduzierter Gruppe (nicht alle Werkstücke 11, 12, 13 gleichzeitig) unter entsprechender Anpassung des Werkzeugwechselprogramms automatisiert vorgenommen werden. Wird hingegen ein spezifischer Werkzeugwechsler eingesetzt, der alle drei Arbeitsspindeln 21, 22, 23 gleichzeitig bedient, muss für die Bearbeitung der Werkstücke für das aufgesplittete Verfahren ein entsprechend sortierter Werkzeugvorrat bereitgehalten werden. Wenn, wie im vorstehenden Beispiel erläutert, die Werkstücke 12, 13 gemeinsam und dann das Werkstück 11 gesondert bearbeitet werden sollen, muss in der Werkzeugkette des Werkzeugmagazins zunächst eine Gruppierung aus einer Leerposition bzw. einem Dummy sowie zwei Werkzeugen, und an anderer Stelle eine Gruppierung aus zwei Leerpositionen bzw. Dummies und einem Werkzeug enthalten.Is the machine tool 10 linked via a tool changer with a tool magazine, the work spindle 21 . 22 . 23 operated one after the other, the splitting of a machining operation into two or more individual machining operations or machining with a reduced group (not all workpieces 11 . 12 . 13 at the same time) are automatically made with appropriate adaptation of the tool change program. If, however, a specific tool changer is used, all three work spindles 21 . 22 . 23 operated simultaneously, a correspondingly sorted tool stock must be kept available for processing the workpieces for the split procedure. If, as explained in the previous example, the workpieces 12 . 13 together and then the workpiece 11 must be processed separately, in the tool chain of the tool magazine must first contain a grouping of an empty position or a dummy and two tools, and elsewhere a grouping of two empty positions or dummies and a tool.

Bei der Aufsplittung eines Bearbeitungsvorgangs in zwei oder mehrere Einzelbearbeitungen kann die Bearbeitung auch mittels einer Variante erfolgen, bei der die feste Zuordnung einer Arbeitsspindel zu einem jeweiligen Werkstück aufgegeben wird. So kann beispielsweise die Arbeitsspindel 22 zunächst das Werkstück 12 bearbeiten, und anschließend durch entsprechende Positionierung des Trägers 19 das Werkstück 11 und durch erneute Positionierung des Trägers 19 das Werkstück 13. Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass nach der Entfernung der Werkzeuge aus den nicht benutzten Arbeitsspindeln 21 und 23 kein Werkzeugwechsel zwischen der Bearbeitung der Werkstücke 11, 12 und 13 durchgeführt werden muss. Dadurch ergeben sich kürzere Taktzeiten. Bei dieser Variante muss der Verstellbereich des Trägers 19 zum Positionieren der verwendeten Arbeitsspindel ausreichend groß sein, um alle Werkstücke bearbeiten zu können. Dazu ist der Verstellbereich mindestens so groß, wie der Abstand der Mittelachse des Werkstücks 11 von der Mittelachse des Werkstücks 13. Es versteht sich, dass diese Variante prinzipiell auch mit den Arbeitsspindeln 21 oder 23 durchführbar ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn bei dieser Variante die Arbeitsspindeln 21, 22 und 23 gleich häufig zum Einsatz kommen, beispielsweise, indem bei jedem Bearbeitungstakt eine andere Arbeitsspindel eingesetzt wird. Dies führt dazu, dass alle betreffenden Werkzeuge gleichmäßig verschleißen und somit gleichzeitig ihr Standzeitende erreichen. Wenn bei dieser Variante immer dieselbe Spindel zum Einsatz kommt, ist es von Vorteil, wenn auch die den nicht benutzten Arbeitsspindeln zugeordneten Werkzeuge eingesetzt werden, insbesondere durch abwechselnden Einsatz bei jedem Bearbeitungstakt. Auch hierbei erreichen alle Werkzeuge gleichzeitig ihr Standzeitende.When splitting a machining operation into two or more individual machining operations, the machining can also take place by means of a variant in which the fixed assignment of a work spindle to a respective workpiece is abandoned. For example, the work spindle 22 first the workpiece 12 edit, and then by appropriate positioning of the carrier 19 the workpiece 11 and by repositioning the carrier 19 the workpiece 13 , The advantage of this variant is that after the removal of the tools from the unused spindles 21 and 23 no tool change between machining the workpieces 11 . 12 and 13 must be performed. This results in shorter cycle times. In this variant, the adjustment of the carrier 19 be sufficient to position the working spindle used to work on all workpieces can. For this purpose, the adjustment is at least as large as the distance of the central axis of the workpiece 11 from the central axis of the workpiece 13 , It is understood that this variant in principle also with the work spindles 21 or 23 is feasible. It is particularly preferred if in this variant, the work spindles 21 . 22 and 23 be used equally often, for example, by each work cycle another work spindle is used. As a result, all the tools concerned wear evenly and thus simultaneously reach their end of life. If in this variant always the same spindle is used, it is advantageous, albeit the unused working spindles assigned tools are used, in particular by alternating use in each machining cycle. Again, all tools reach their end of life at the same time.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die das Einrichten der Werkzeugmaschine im Hinblick auf die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Werkstücke ohne Justage der Werkstückabstände zueinander wie auch ohne Justage der Spindelabstände zueinander gestattet. Dies ohne dem Maschineneinrichter die Eingabe von Korrekturwerten aufzuerlegen. Die Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine 10 ermittelt entsprechende Korrekturwerte auf Basis von aus Werkstückmessungen gewonnenen Daten automatisch.In the case of the machine tool according to the invention and the method according to the invention, a control device is provided which permits the machine tool to be set up simultaneously with respect to the simultaneous machining of several workpieces without adjustment of the workpiece distances and without adjustment of the spindle distances from each other. This without imposing correction values on the machine setter. The control device of the machine tool 10 determines corresponding correction values on the basis of data obtained from workpiece measurements automatically.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Werkzeugmaschinemachine tool
1111: erstes Werkstückfirst workpiece
1212: zweites Werkstücksecond workpiece
1313: drittes Werkstückthird workpiece
1414: Arbeitsraumworking space
1515: WerkstückaufnahmeeinrichtungWorkpiece holding mechanism
1616: Strukturmerkmal HauptlagerStructure feature main bearing
1717: Strukturmerkmal HublagerStructural feature stroke bearing
1818: Strukturmerkmal ÖlbohrungStructural feature oil drilling
1919: Trägercarrier
2020: Positioniereinrichtungpositioning
2121: erste Arbeitsspindelfirst work spindle
2222: zweite Arbeitsspindelsecond work spindle
2323: dritte Arbeitsspindelthird work spindle
2424: erste Drehachsefirst axis of rotation
2525: zweite Drehachsesecond axis of rotation
2626: dritte Drehachsethird axis of rotation
2727: Pfeil Drehbewegung der Aufnahmeeinrichtung 15 Arrow Rotary movement of the receiving device 15
2828: Pfeil Linearewegung der Aufnahmeeinrichtung 15 Arrow Linearewegung the receiving device 15
2929: Pfeil Vertikalbewegung des Trägers 19 Arrow Vertical movement of the carrier 19
3030: Pfeil Horizontalbewegung des Trägers 19 Arrow Horizontal movement of the carrier 19
3131: Steuereinrichtungcontrol device
3232: Blockblock
3333: Bearbeitungsprogrammediting program
3434: EingangsschnittstelleInput interface
3535: Programmbausteinprogram block
3636: Abweichungdeviation
3737: Abweichungdeviation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 3117954 A1 [0002]
EP 2805794 A1 [0003]
DE 3329619 A1 [0004]
DE 102015118672 A1 [0005]

Claims

Machine tool (10) for parallel processing of a plurality of workpieces (11, 12, 13), with a workpiece holder (15) which is adapted to receive at least two workpieces (11, 12, 13) at fixed distances from one another, a first work spindle (21) adapted to receive a first machining tool and connected to a rotary drive device and held on a support (19), a second work spindle (22) adapted to receive a second machining tool and connected to a rotary drive device and held on the support (19), a positioning device (20) which is connected to the workpiece holder (15) and / or the carrier (19) in order to move the carrier (15) and / or the workpiece holder (19) relative to each other, a control device (31) which is connected to the positioning device (20) in order to cause it to bring about relative movements between the workpiece holder (15) and the carrier (19) corresponding to a processing program (33), with an input interface (34), which is connected to the control device (31), for data obtained from measurement results of machined workpieces (11, 12, 13), wherein the control device (31) is adapted to modify the relative movements predetermined by the machining program (33) such that the dimensional deviations of the at least two workpieces (11, 12, 13) simultaneously held by the workpiece holder (15) within a predetermined Tolerance range (UL).

Machine tool after Claim 1 , characterized in that the machining program (33) provides that the two workpieces (11, 12, 13) simultaneously held by the workpiece holder (15) for machining are to be machined simultaneously.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the two of the support (19) held working spindles (21, 22, 23) of the carrier (19) are held in a fixed, preferably non-adjustable distance from each other.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (19) is a carriage which is movable in at least one spatial direction (x, y) relative to the workpiece receiving means (15).

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the working spindles (21, 22, 23) mutually parallel axes of rotation (24, 25, 26).

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (31) is adapted, during machining operations with less than all work spindles (21, 22, 23) for each work spindle (21, 22, 23) a separate modification (off) pretend.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (31) is set up for machining operations that do not tolerate due to the measurement results with all work spindles (21, 22, 23), a machining with less than all spindles ( 21, 22, 23).

Method for parallel processing of a plurality of workpieces, which are received in a workpiece holder (15) at fixed intervals from each other, by means of a plurality of work spindles (21, 22, 23), each adapted to receive a machining tool and connected to a rotary drive device and on a support (19) wherein a positioning device (29) connected to the workpiece receiving device (15) and / or the carrier (19) moves the carrier (19) and / or the workpiece receiving device (15) relative to each other, by means of a processing program (33) which effects a relative movement between the workpiece holder (15) and the carrier (19), wherein data obtained from measurement results of machined workpieces (11, 12, 13) are used by a control device (31) of the machine tool (10) to modify the relative movements predetermined by the machining program (33) such that the dimensional deviations of the at least two simultaneously from the workpiece holder (15) held for processing workpieces (11, 12, 13) within a predetermined tolerance range (UL) are.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the machine tool (10) neither the distance between the workpieces (11, 12, 13) to each other nor the distance of the working spindles (21, 22, 23) is adjusted to each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the control device (31) a simultaneous machining with less than all work spindles (21, 22, 23) is specified when machining the workpieces (11, 12, 13) with simultaneous use all Working spindles (21, 22, 23) to at least one lying outside the tolerance range (UL) processing result on at least one of the workpieces (11, 12, 13) leads.