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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine,
- – wobei
die Werkzeugmaschine eine Hauptpositioniereinrichtung aufweist,
mittels derer ein Haupttragelement in mindestens einer translatorischen Linearrichtung
innerhalb eines Hauptverfahrbereichs positionierbar ist,
- – wobei
am Haupttragelement eine Grundbearbeitungseinrichtung und mindestens
eine Zusatzbearbeitungseinrichtung angeordnet sind,
- – wobei
die Grundbearbeitungseinrichtung eine Grundschwenkeinrichtung aufweist,
mittels derer ein Grundbearbeitungskopf in mindestens einer rotatorischen
Grundschwenkrichtung verschwenkbar ist,
- – wobei
jede Zusatzbearbeitungseinrichtung eine Zusatzschwenkeinrichtung
aufweist, mittels derer jeweils ein Zusatzbearbeitungskopf in mindestens einer
jeweiligen rotatorischen Zusatzschwenkrichtung verschwenkbar ist.
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Die
Wortbestandteile „Grund-" und „Zusatz-" sowie „Haupt-" und „Ergänzungs-" dienen hierbei – wie auch
im übrigen
Text der Beschreibung und den Ansprüchen – lediglich der sprachlichen
Unterscheidung der einzelnen Bestandteile der Werkzeugmaschine.
Eine weitergehende Bedeutung kommt diesen Begriffen nicht zu.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Betriebsverfahren für eine derartige
Werkzeugmaschine, wobei eine Steuereinrichtung für die Werkzeugmaschine zyklisch
folgende Schritte ausführt:
- – Sie
ermittelt anhand eines Anwendungsprogramms für jeden Bearbeitungskopf je
eine translatorische Linearpositionierung und eine rotatorische
Schwenkpositionierung;
- – sie
ermittelt anhand zumindest der translatorischen Linearpositionierung
für den
Grundbearbeitungskopf eine rotatorische Hauptpositionierung;
- – sie
steuert die Hauptpositioniereinrichtung derart an, dass diese das
Haupttragelement an die translatorische Hauptpositionierung verfährt;
- – sie
steuert jede Schwenkeinrichtung derart an, dass diese den von ihr
verschwenkbaren Bearbeitungskopf in seine jeweilige rotatorische Schwenkpositionierung
verschwenkt.
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Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das Maschinencode
umfasst, dessen Ausführung
durch eine Steuereinrichtung für
eine Werkzeugmaschine der obenstehend beschriebenen Art bewirkt,
dass die Steuereinrichtung die Werkzeugmaschine gemäß einem
Betriebsverfahren der obenstehend beschriebenen Art steuert.
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Schließlich betrifft
die vorliegende Erfindung einen Datenträger, auf dem ein Computerprogramm der
obenstehend beschriebenen Art gespeichert ist, und eine Steuereinrichtung
für eine
Werkzeugmaschine der obenstehend beschriebenen Art, in der ein Computerprogramm
der obenstehend beschriebenen Art gespeichert ist, wobei das Computerprogramm
von der Steuereinrichtung ausführbar
ist.
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Werkzeugmaschinen
und die weiteren, obenstehend beschriebenen Gegenstände sind
allgemein bekannt. Sie werden beispielsweise als sogenannte Mehrfach-Fünfachs-Fräsmaschinen
angeboten. Derartige Werkzeugmaschinen weisen mindestens eine Linearachse
auf, mittels derer alle Bearbeitungsköpfe gleichzeitig und gleichartig
translatorisch bewegt werden. In anderen translatorischen Linearrichtungen
kann eine Bewegung der Bearbeitungsköpfe alternativ unmöglich sein
oder unabhängig
voneinander möglich
sein. Eine beispielhafte Ausgestaltung einer Werkzeugmaschine des
Standes der Technik und deren Betriebsweise werden nachfolgend in
Verbindung mit den 1 und 2 näher erläutert.
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Gemäß 1 weist
die Werkzeugmaschine des Standes der Technik ein Portal 1 auf.
Das Portal 1 entspricht einem Haupttragelement 1 im
Sinne der vorliegenden Erfindung. Das Portal 1 ist mittels
eines schematisch dargestellten Antriebs 2 in einer translatorischen
Linearrichtung – nachfolgend
beispielhaft als x-Richtung bezeichnet – positionierbar. Der Antrieb 2 des
Portals 1 entspricht einer Hauptpositioniereinrichtung 2 im
Sinne der vorliegenden Erfindung.
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Das
Portal 1 ist mittels des Antriebs 2 über einen
Verfahrbereich 3 verfahrbar. Der Verfahrbereich 3 des
Portals 1 entspricht einem Hauptverfahrbereich 3 im
Sinne der vorliegenden Erfindung. Er kann mehrere Meter betragen.
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Am
Portal 1 sind (mindestens) zwei Bearbeitungseinrichtungen 4, 5 angeordnet.
Sie entsprechen einer Grundbearbeitungseinrichtung 4 und
einer Zusatzbearbeitungseinrichtung 5 im Sinne der vorliegenden
Erfindung. Bei der Werkzeugmaschine des Standes der Technik sind
die Bearbeitungseinrichtungen 4, 5 gleich ausgebildet.
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Jede
Bearbeitungseinrichtung 4, 5 weist eine Schwenkeinrichtung 6, 7 auf,
mittels derer ein jeweiliger Bearbeitungskopf 8, 9 in
mindestens einer rotatorischen Schwenkrichtung α, β verschwenkbar ist. Meist sind
die Bearbeitungsköpfe 8, 9 in
zwei rotatorischen Schwenkrichtungen α, β verschwenkbar.
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Es
ist in Einzelfällen
möglich,
dass die Bearbeitungsköpfe 8, 9 relativ
zum Portal 1 nur verschwenkbar sind. In der Regel weisen
die Bearbeitungseinrichtungen 4, 5 jedoch weitere
Positioniereinrichtungen 10 bis 13 auf, mittels
derer die Bearbeitungsköpfe 8, 9 in
mindestens einer weiteren Richtung translatorisch positionierbar
sind, wobei diese weitere Richtung linear unabhängig – insbesondere orthogonal – zur Richtung
ist, in der das Portal 1 translatorisch positionierbar
ist. Oftmals sind die Bearbeitungsköpfe 8, 9 sogar
in zwei weiteren Richtungen – nachstehend
beispielhaft als y- und z-Richtung bezeichnet – translatorisch
positionierbar. Soweit die Bearbeitungsköpfe 8, 9 relativ
zum Haupttragelement 1 translatorisch positionierbar sind,
wirken diese translatorischen Positionierungen nur auf den jeweiligen
Bearbeitungskopf 8, 9.
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Meist
ergänzen
sich die translatorischen Freiheitsgrade, in denen das Haupttragelement 1 verfahrbar
ist, und die translatorischen Freiheitsgrade, in denen die Bearbeitungsköpfe 8, 9 unabhängig voneinander
relativ zum Haupttragelement 1 verfahrbar sind, zu rechtwinkeligen,
kartesischen Koordinatensystemen, die – je nach Lage des Einzelfalls – eine Ebene
oder den dreidimensionalen Raum abdecken.
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Die
obenstehende Ausgestaltung ist typisch für Mehrfach-Werkzeugmaschinen
des Standes der Technik. Es sind jedoch ohne weiteres Abwandlungen
möglich
und denkbar. So könnte
beispielsweise in einer alternativen Ausgestaltung das Haupttragelement
nicht als Portal 1 ausgebildet sein, sondern beispielsweise
als Träger,
der entlang des Portals 1 translatorisch positionierbar
ist. In diesem Fall wäre das
Hauptragelement in zwei zueinander orthogonalen Richtungen translatorisch
positionierbar, so dass eine voneinander unabhängige translatorische Positionierung
der Bearbeitungsköpfe 8, 9 relativ
zum Haupttragelement entweder gar nicht oder nur in einer einzigen,
zu den möglichen
translatorischen Verfahrrichtungen des Haupttragelements linear
unabhängigen
Richtung möglich
ist. In Ausnahmefällen kann
es sogar möglich
sein, dass in allen drei translatorischen Richtungen konstruktionsbedingt
nur ein gemeinsames Positionieren der Bearbeitungsköpfe 8, 9 möglich ist.
Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Haupttragelement
als Balken ausgebildet ist, der am oben erwähnten Träger absenkbar und anhebbar
ist.
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Die
Werkzeugmaschine von 1 wird von einer Steuereinrichtung 14 gesteuert.
Die Steuereinrichtung 14 ist in der Regel als Bewegungsführungseinrichtung
(motion control unit) ausgebildet, insbesondere als numerische Steuerung
(= CNC). In der Steuereinrichtung 14 ist daher ein Computerprogramm 15 (Sys temprogramm 15)
gespeichert. Das Computerprogramm 15 ist zuvor erstellt
und der Steuereinrichtung 14 zugeführt worden. Beispielsweise
kann das Computerprogramm 15 auf einem Datenträger 16 gespeichert
worden sein und der Steuereinrichtung 14 auf diese Weise
zugeführt
worden sein. Der Datenträger 16 kann
in diesem Fall auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise
als Speicherkarte, als USB-Memorystick, als CD-ROM usw..
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Alternativ
zum Zuführen über einen
Datenträger 16 ist
es möglich,
der Steuereinrichtung 14 das Computerprogramm 15 über eine
Rechner-Rechner-Verbindung 17 zuzuführen. Die Rechner-Rechner-Verbindung 17 kann
beispielsweise das Internet sein.
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Das
Computerprogramm 15 umfasst Maschinencode 18,
welcher von der Steuereinrichtung 14 ausführbar ist.
Die Ausführung
des Computerprogramms 15 durch die Steuereinrichtung 14 bewirkt, dass
die Steuereinrichtung 14 die Werkzeugmaschine gemäß einem
Betriebsverfahren steuert, das nachfolgend in Verbindung mit 2 näher erläutert wird.
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Gemäß 2 ermittelt
die Steuereinrichtung 14 zunächst in einem Schritt S1 anhand
eines Anwendungsprogramms 19 für jeden Bearbeitungskopf 8, 9 je
eine translatorische Linearpositionierung PT (T für translatorisch)
und eine rotatorische Schwenkpositionierung PS (S für schwenken).
Das Anwendungsprogramm 19 kann beispielsweise ein Teileprogramm
gemäß DIN 66025
sein.
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In
einem Schritt S2 ermittelt die Steuereinrichtung 14 sodann
anhand der translatorischen Linearpositionierung PT für den Grundbearbeitungskopf 8 eine
translatorische Hauptpositionierung PTH. In einem Schritt S3 steuert
die Steuereinrichtung 14 die Hauptpositioniereinrichtung 2 derart
an, dass diese das Haupttragelement 1 an die translatorische Hauptpositionierung
PTH verfährt.
Weiterhin steuert die Steuereinrichtung 14 in einem Schritt
S4 jede Schwenkeinrichtung 6, 7 derart an, dass
diese den von ihr verschwenkbaren Bearbeitungskopf 8, 9 in seine
jeweilige rotatorische Schenkpositionierung PS verschwenkt.
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Im
Beispiel von 1, bei der das Haupttragelement 1 nur
eindimensional translatorisch positionierbar ist, ermittelt die
Steuereinrichtung 14 – vorzugsweise
im Rahmen des Schrittes S2 – auch
eine Positionierung für
die anderen translatorischen Richtungen, in denen die Bearbeitungsköpfe 8, 9 unabhängig voneinander
positionierbar sind. Diese Positionierungsbewegungen sind im Rahmen
der vorliegenden Erfindung jedoch von untergeordneter Bedeutung.
Sie werden auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, auf die später noch
eingegangen wird, auf die gleiche Weise ermittelt und ausgeführt, wie dies
im Stand der Technik der Fall ist. Auf diese translatorischen Positionierungsvorgänge wird
daher nachfolgend nicht naher eingegangen.
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Auf
Grund des Umstands, dass die Bearbeitungsköpfe 8, 9 in
mindestens einer translatorischen Richtung nur gemeinsam positionierbar
sind, müssen das
Anwendungsprogramm 19 und das Computerprogramm 15 derart
miteinander zusammenwirken, dass die Bearbeitungsköpfe 8, 9 stets
gleichartig positioniert werden. Die translatorischen Linearpositionierungen
PT und die rotatorischen Schwenkpositionierungen PS des Grundbearbeitungskopfes 8 werden
daher einfach als entsprechende Positionierungen des Zusatzbearbeitungskopfes 9 übernommen.
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Die
obenstehend beschriebene Vorgehensweise des Standes der Technik
führt zu
befriedigenden Ergebnissen, wenn die Bearbeitungsköpfe 8, 9 identisch
aufgebaut sind und auch Werkzeuge, die von den Bearbeitungsköpfen 8, 9 geführt werden, identisch
aufgebaut sind. Die Identität
von Bearbeitungsköpfen 8, 9 und
Werkzeugen kann jedoch nicht immer gewährleistet werden. Weiterhin
ist die oben genannte Vorgehensweise zwangsweise darauf beschränkt, identische
Bearbeitungsvorgänge
durchzuführen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mög lichkeiten
zu schaffen, mittels derer die Einsatzmöglichkeiten von Mehrfach-Werkzeugmaschinen
deutlich erweitert werden, die Vorteile von Mehrfach-Werkzeugmaschinen
jedoch nicht beeinträchtigt
werden.
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Die
Aufgabe wird für
eine Werkzeugmaschine der obenstehend beschriebenen Art dadurch
gelöst,
dass jede Zusatzschwenkeinrichtung mit dem Haupttragelement über eine
jeweilige Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung
verbunden ist, mittels derer der jeweilige Zusatzbearbeitungskopf
in der mindestens einen translatorischen Linearrichtung relativ
zum Haupttragelement innerhalb eines jeweiligen Zusatz-Ergänzungsverfahrbereichs
positionierbar ist, der erheblich kleiner als der Hauptverfahrbereich
ist.
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Denn
dadurch ist jeder Zusatzbearbeitungskopf unabhängig vom Grundbearbeitungskopf
(und im Falle mehrerer Zusatzbearbeitungsköpfe auch unabhängig von
den anderen Zusatzbearbeitungsköpfen)
in der mindestens einen translatorischen Linearrichtung positionierbar.
Durch die jeweilige Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung
erreichte translatorische Positionierbarkeit ist zwar auf den jeweiligen
Zusatz-Ergänzungsverfahrbereich
beschränkt.
Diese Beschränkung
ist in aller Regel jedoch unkritisch, da die Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung
nur kleine translatorische Ausgleichs- und Korrekturbewegungen ausführen muss.
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Die
Aufgabe wird weiterhin für
das Betriebsverfahren dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung zusätzlich zu
den obenstehend in Verbindung mit 2 beschriebenen
Schritten für
jeden Zusatzbearbeitungskopf anhand von dessen translatorischer
Linearpositionierung und der translatorischen Hauptpositionierung
jeweils eine translatorische Zusatz-Ergänzungspositionierung ermittelt
und jede Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung
derart ansteuert, dass diese den von ihr positionierbaren Zusatzbearbeitungskopf
an die jeweilige translatorische Zusatz-Ergänzungspositionierung verfährt.
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Die
Aufgabe wird auch durch ein Computerprogramm gelöst, das Maschinencode umfasst,
dessen Ausführung
durch eine Steuereinrichtung für eine
Werkzeugmaschine der erfindungsgemäßen Art bewirkt, dass die Steuereinrichtung
die Werkzeugmaschine gemäß einem
erfindungsgemäßen Betriebsverfahren
steuert.
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Schließlich wird
die Aufgabe durch einen Datenträger
gelöst,
auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm
gespeichert ist, und durch eine Steuereinrichtung für eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine
gelöst,
in der ein erfindungsgemäßes Computerprogramm
gespeichert ist, das von der Steuereinrichtung ausführbar ist.
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Bezüglich der
Ausgestaltung der Werkzeugmaschine ist es ausreichend, wenn nur
die Zusatzbearbeitungsköpfe
in der mindestens einen translatorischen Linearrichtung relativ
zum Haupttragelement positionierbar sind. Es ist jedoch alternativ
möglich, dass
die Grundschwenkeinrichtung mit dem Haupttragelement über eine
Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung
verbunden ist, mittels derer der Grundbearbeitungskopf in der mindestens
einen translatorischen Linearrichtung relativ zum Haupttragelement innerhalb
eines Grund-Ergänzungsverfahrbereichs positionierbar
ist, der erheblich kleiner als der Hauptverfahrbereich ist. In diesem
Fall sind alle Bearbeitungsköpfe – also sowohl
die Zusatzbearbeitungsköpfe
als auch der Grundbearbeitungskopf – mittels der jeweils korrespondierenden
Ergänzungspositioniereinrichtung
relativ zum Haupttragelement translatorisch positionierbar.
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Die
letztgenannte Vorgehensweise ist insbesondere dann sinnvoll, wenn
die Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung
und die Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung
eine Dynamik aufweisen, die größer – insbesondere
erheblich größer – als die
Dynamik der Hauptpositioniereinrichtung ist. Denn in diesem Fall
kann die Werkzeugmaschine zumeist mit höherer Dynamik betrieben werden.
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Für das Betriebsverfahren
ist es von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung für jeden Bearbeitungskopf dessen
jeweilige translatorische Linearpositionierung dadurch ermittelt,
dass sie
- – anhand
des Anwendungsprogramms unter Vernachlässigung der jeweiligen rotatorischen Schwenkpositionierung
eine jeweilige vorläufige translatorische
Linearpositionierung ermittelt,
- – anhand
der jeweiligen rotatorischen Schwenkpositionierung und für den jeweiligen
Bearbeitungskopf spezifischer Geometriedaten jeweilige translatorische
Linearpositionskorrekturdaten ermittelt und
- – anhand
der jeweiligen vorläufigen
translatorischen Linearpositionierung und der jeweiligen translatorischen
Linearpositionskorrekturdaten die jeweilige translatorische Linearpositionierung ermittelt.
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Durch
diese Vorgehensweise kann in vielen Fällen die Ermittlung der jeweiligen
translatorischen Linearpositionierung vereinfacht werden.
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Wenn
die von den Bearbeitungsköpfen
auszuführenden
Bearbeitungsvorgänge
miteinander korrespondieren, kann die Ermittlung der vorläufigen translatorischen
Linearpositionierungen und der rotatorischen Schwenkpositionierungen
dadurch vereinfacht werden, dass die Steuereinrichtung für jeden Zusatzbearbeitungskopf
dessen vorläufige
translatorische Linearpositionierung und dessen rotatorische Schwenkpositionierung
dadurch ermittelt, dass sie die vorläufige translatorische Linearpositionierung und
die rotatorische Schwenkpositionierung für den Grundbearbeitungskopf
ermittelt und als vorläufige translatorische
Linearpositionierung und rotatorische Schwenkpositionierung für den jeweiligen
Zusatzbearbeitungskopf übernimmt.
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Alternativ
ist es möglich,
dass die Steuereinrichtung die vorläufige translatorische Linearpositionierung
und die rotatorische Schwenkpositionierung für jeden Bearbeitungskopf un abhängig von
der vorläufigen
translatorischen Linearpositionierung und der rotatorischen Schwenkpositionierung
der anderen Bearbeitungsköpfe
ermittelt. Diese letztgenannte Vorgehensweise ist stets ausführbar, also
unabhängig
davon, ob die vorläufigen
translatorischen Linearpositionierungen der Bearbeitungsköpfe miteinander korrespondieren
oder nicht.
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Die
translatorischen Linearpositionierungen müssen – zumindest in der mindestens
einen translatorischen Linearrichtung – für jeden Bearbeitungskopf unabhängig von
den translatorischen Linearpositionierungen der anderen Bearbeitungsköpfe ermittelt
werden. Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es jedoch
zusätzlich
möglich,
auch die rotatorischen Schwenkpositionierungen der Bearbeitungsköpfe unabhängig voneinander
zu ermitteln.
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Es
ist stets möglich,
dass die Steuereinrichtung die translatorische Linearpositionierung
für den Grundbearbeitungskopf
als translatorische Hauptpositionierung übernimmt. In dem Fall, dass
die Grundschwenkeinrichtung mit dem Haupttragelement über die
Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung
verbunden ist, ist es jedoch alternativ möglich, dass die Steuereinrichtung
- – die
translatorische Hauptpositionierung anhand der vorläufigen translatorischen
Linearpositionierungen aller Bearbeitungsköpfe ermittelt,
- – für den Grundbearbeitungskopf
anhand von dessen translatorischer Linearpositionierung und der
translatorischen Hauptpositionierung eine translatorische Grund-Ergänzungspositionierung ermittelt
und
- – die
Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung derart
ansteuert, dass diese den Grundbearbeitungskopf an die translatorische
Grund-Ergänzungspositionierung
verfährt.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
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1 eine
Werkzeugmaschine des Standes der Technik,
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2 ein
Ablaufdiagramm,
-
3 eine
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine
und
-
4 bis 8 Ablaufdiagramme.
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Die
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist
eine Weiterbildung der Werkzeugmaschine des Standes der Technik,
die obenstehend beispielhaft in Verbindung mit 1 erläutert wurde.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine
weist daher die gleichen Elemente auf wie die Werkzeugmaschine des
Standes der Technik. Diese Elemente sind in 3 auch mit
denselben Bezugszeichen versehen wie in 1. Zusätzlich weist
die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine
jedoch eine Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 auf. Über die
Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 ist
die Zusatzschwenkeinrichtung 6 mit dem Haupttragelement 1 verbunden.
Mittels der Zusatzergänzungspositioniereinrichtung 20 ist
der Zusatzbearbeitungskopf in der mindestens einen translatorischen
Linearrichtung – gemäß 3 die
x-Richtung – relativ
zum Haupttragelement 1 positionierbar.
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Die
Positionierbarkeit mittels der Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 ist
nur innerhalb eines Zusatz-Ergänzungsverfahrbereichs 21 möglich. Der
Zusatz-Ergänzungsverfahrbereich 21 ist
in aller Regel erheblich kleiner als der Hauptverfahrbereich 3.
Dies ist in aller Regel jedoch unkritisch. Von Bedeutung hingegen
ist, dass die translatorische Linearrichtung (bzw. bei mehreren
Richtungen die translatorischen Linearrichtungen), in denen die
Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 die
Zusatzschwenkeinrichtung 6 translatorisch positionieren
kann, mit der translatorischen Linearrichtung (bzw. im Falle mehrerer
Richtungen mit den translatorischen Linearrichtungen) korrespondiert,
in denen das Haupttragelement 1 translatorisch positionierbar ist.
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Bei
der beispielhaften Ausgestaltung gemäß 3 ist der
Zusatz-Ergänzungsverfahrbereich 21 beispielsweise
auf die x-Richtung
beschränkt.
Der Zusatz-Ergänzungsverfahrbereich 21 beträgt meist nur
wenige cm, beispielsweise 5 bis 20 cm. Der Hauptverfahrbereich 3 hingegen
ist zwar ebenfalls nur auf die translatorische x-Richtung beschränkt, beträgt hingegen
oftmals mehrere Meter, beispielsweise 5 bis 10 Meter. Das Größenverhältnis von Hauptverfahrbereich 3 zu
Zusatz-Ergänzungsverfahrbereich 21 liegt
in der Regel zwischen 30:1 und 300:1.
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Gemäß der Darstellung
von 3 ist die Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 derart
angeordnet, dass sie den weiteren Positioniereinrichtungen 11, 13,
mittels derer der Zusatzbearbeitungskopf 9 in der y- und
der z-Richtung positionierbar ist, nachgeordnet ist. Diese Ausgestaltung
ist zwar möglich
und sogar bevorzugt, aber nicht zwingend. Die Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 könnte an
beliebiger Stelle angeordnet sein, also beispielsweise vor oder
zwischen den weiteren Positioniereinrichtungen 11, 13,
wenn sie nur die oben stehend erläuterte Funktionalität erfüllt.
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Die
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine wird – wie die
Werkzeugmaschine des Standes der Technik auch – von einer entsprechenden
Steuereinrichtung 14 gesteuert, die mittels eines entsprechenden
Computerprogramms 15 programmiert ist, Im Unterschied zur
Ausgestaltung gemäß 1 ist
das Computerprogramm 15 jedoch derart ausgestaltet, dass
die Steuereinrichtung 14 die Werkzeugmaschine gemäß einem
Betriebsverfahren steuert, das nachfolgend in Verbindung mit 4 näher erläutert wird.
Die übrige
Ausgestaltung des Computerprogramms 15, des Datenträgers 16 und
der Steuereinrichtung 14 bleibt hingegen unverändert. Analog
zu der Ausgestaltung gemäß 1
- – umfasst
das Computerprogramm 15 somit Maschinencode 18,
dessen Ausführung
durch die Steuereinrichtung 14 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 14 die
Werkzeugmaschine gemäß einem Betriebsverfahren
steuert, wie es nachfolgend in Verbindung mit 4 erläutert wird,
- – ist
auf dem Datenträger 16 das
Computerprogramm 15 gespeichert und
- – ist
in der Steuereinrichtung 14 das Computerprogramm 15 gespeichert,
wobei das Computerprogramm 15 von der Steuereinrichtung 14 ausführbar ist.
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Gemäß 4 führt die
Steuereinrichtung 14 – ebenso
wie bei 2 – ihr Steuerprogramm zyklisch
aus. Zusätzlich
zu den Schritten S1 bis S4, die bereits in Verbindung mit 2 erläutert wurden, sind
jedoch Schritte S5 und S6 vorhanden. Im Schritt S5 ermittelt die
Steuereinrichtung 14 für
jeden Zusatzbearbeitungskopf 9 anhand von dessen Linearpositionierung
PT und der Hauptpositionierung PTH jeweils eine Zusatz-Ergänzungspositionierung
PTZ. Die Zusatz-Ergänzungspositionierung
PTZ entspricht der Differenz von Linearpositionierung PT für den jeweiligen
Zusatzbearbeitungskopf 9 und Hauptpositionierung PTH. Im
Schritt S6 steuert die Steuereinrichtung 14 jede Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 derart
an, dass die jeweilige Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 den
von ihr positionierbaren Zusatzbearbeitungskopf 9 an die
jeweilige Zusatz-Ergänzungspositionierung
PTZ verfährt.
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Es
ist möglich,
dass die Steuereinrichtung 14 die Linearpositionierungen
PT der Bearbeitungsköpfe 8, 9 direkt
ermittelt. In diesem Fall sollten die Linearpositionierungen PT
der Bearbeitungsköpfe 8, 9 vorzugsweise
unabhängig
voneinander ermittelt werden. Weiterhin können in diesem Fall auch die Schwenkpositionierungen
PS der Bearbeitungsköpfe 8, 9 unabhängig voneinander
ermittelt werden.
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Zur
Ermittlung der Linearpositionierungen PT kann beispielsweise vorgegangen
werden, wie dies nachfolgend in Verbindung mit 5 näher erläutert wird.
Gemäß 5 kann
der Schritt S1 von 4 beispielsweise wie folgt implementiert
sein: In einem Schritt S11 selektiert die Steuereinrichtung 14 den
Grundbearbeitungskopf 8. In einem Schritt S12 ermittelt
die Steuereinrichtung 14 für den selektierten Bearbeitungskopf 8, 9 anhand
des Anwendungsprogramms 19 eine vorläufige Linearpositionierung
PT'. Diese Ermittlung
erfolgt unter Vernachlässigung
der Schwenkpositionierung PS für
den selektierten Bearbeitungskopf 8, 9.
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In
einem Schritt S13 ermittelt die Steuereinrichtung 14 anhand
der Schwenkpositionierung PS des selektierten Bearbeitungskopfes 8, 9 und
Geometriedaten Linearpositionskorrekturdaten PT" für den
selektierten Bearbeitungskopf 8, 9. Die Geometriedaten
sind hierbei für
den selektierten Bearbeitungskopf 8, 9 spezifisch.
In einem Schritt S14 ermittelt die Steuereinrichtung 14 anhand
der vorläufigen Linearpositionierung
PT' und der Linearpositionskorrekturdaten
PT" des selektierten
Bearbeitungskopfes 8, 9 die (endgültige) Linearpositionierung
PT für
den selektierten Bearbeitungskopf 8, 9.
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In
einem Schritt S15 ermittelt die Steuereinrichtung 15 eine
logische Variable FERTIG. Die logische Variabel FERTIG nimmt den
Wert „WAHR" dann und nur dann
an, wenn die Steuereinrichtung 14 bereits für alle Zusatzbearbeitungsköpfe 9 deren
(endgültige)
Linearpositionierung PT und deren Schwenkpositionierung PS ermittelt
hat. Den Wert der logischen Variable FERTIG überprüft die Steuereinrichtung in
einem Schritt S16.
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Wenn
die logische Variable FERTIG den Wert „WAHR" aufweist, ist das Verfahren von 5 beendet.
Anderenfalls geht die Steuereinrichtung 14 zu einem Schritt
S17 über.
Im Schritt S17 selektiert die Steuereinrichtung 14 einen
Zusatzbearbeitungskopf 9, für den sie die zugehörige Linearpositionierung
PT und die zugehörige
Schwenkpositionierung PS noch nicht ermittelt hat. Vom Schritt S17
aus geht die Steuereinrichtung 14 zum Schritt S12 zurück.
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Bei
der Ausgestaltung gemäß 5 ermittelt die
Steuereinrichtung 14 die vorläufige Linearpositionierung
PT' und die Schwenkpositionierung
PS für
jeden Bearbeitungskopf 8, 9 unabhängig von
der vorläufigen
Linearpositionierung PT' und
der Schwenkpositionierung PS der anderen Bearbeitungsköpfe 8, 9. Alternativ
ist es möglich,
so vorzugehen, wie dies nachfolgend in Verbindung mit 6 erläutert wird.
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Die
Vorgehensweise von 6 entspricht im Wesentlichen
der Vorgehensweise von 5. Es bestehen jedoch zwei Unterschiede.
Der eine Unterschied besteht darin, dass zusätzlich zu den Schritten S11
bis S17 ein Schritt S18 vorhanden ist, der zwischen die Schritte
S12 und S13 eingefügt
ist. Im Schritt S18 übernimmt
die Steuereinrichtung 14 die vorläufige Linearpositionierung
PT' des Grundbearbeitungskopfes 8 und
die Schwenkpositionierung PS des Grundbearbeitungskopfes 8 als
vorläufige
Linearpositionierungen PT' bzw.
Schenkpositionierungen PS für
die Zusatzbearbeitungsköpfe 9.
Der andere Unterschied besteht darin, dass vom Schritt S17 aus nicht
zum Schritt S12 zurückgesprungen
wird, sondern zum Schritt S13.
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Im
Stand der Technik ist der Schritt 52 von 4 derart
ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung 14 die Linearpositionierung
PT für
den Grundbearbeitungskopf 8 als Hauptpositionierung PTH übernimmt. Diese
Ausgestaltung kann – siehe 7 – bei der vorliegenden
Erfindung beibehalten werden. In dem Fall, dass die nachfolgend
näher beschriebene
optionale Ausgestaltung der Werkzeugmaschine nicht gegeben ist,
ist diese Ausgestaltung sogar zwingend erforderlich.
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Gemäß 3 ist
es jedoch optional möglich, dass – zusätzlich zur
Verbindung der Zusatzschwenkeinrichtungen 7 mit dem Haupttragelement 1 über eine
jeweilige Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 – auch die
Grundschwenkeinrichtung 6 mit dem Haupttragelement 1 über eine
Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung 22 verbunden
ist. In diesem Fall ist auch der Grundbearbeitungskopf 8 mittels
der Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung 22 in
der mindestens einen translatorischen Linearrichtung relativ zum
Haupttragelement 1 positionierbar. Die Positionierbarkeit
relativ zum Haupttragelement 1 korrespondiert hierbei bezüglich der
translatorischen Freiheitsgrade als solcher mit denen des Haupttragelements 1.
Die Positionierbarkeit ist jedoch nur innerhalb eines Grund-Ergänzungs verfahrbereichs 23 möglich, wobei
der Grund-Ergänzungsverfahrbereich 23 – analog
zu den Zusatz-Ergänzungsverfahrbereichen 21 – erheblich
kleiner als der Hauptverfahrbereich 3 ist.
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Die
zuletzt beschriebe Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine,
also das zusätzliche
Vorhandensein der Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung 22,
ist nur optional. Aus diesem Grund ist die Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung 22 in 3 nur
gestrichelt eingezeichnet.
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Im
Falle des Vorhandenseins der Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung 22 kann
die Ausgestaltung des Schrittes S2 entsprechend 7 beibehalten
werden. In diesem Fall ist diese Ausgestaltung jedoch nicht mehr
zwingend erforderlich. Alternativ zu der Vorgehensweise gemäß 7 ist
in diesem Fall auch eine Vorgehensweise möglich, die nachfolgend in Verbindung
mit 8 näher
erläutert
wird.
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8 enthält die Schritte
S1 bis S6 von 4 sowie zusätzlich Schritte S21 und S22.
Die Schritte S1 und S3 bis S6 können
unverändert
beibehalten werden. Der Schritt S2 ist geringfügig modifiziert. Nachfolgend
werden daher nur der modifizierte Schritt S2 sowie die Schritte
S21 und S22 näher
erläutert.
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Im
modifizierten Schritt S2 ermittelt die Steuereinrichtung 14 die
Hauptpositionierung PTH anhand der Linearpositionierungen PT aller
Bearbeitungsköpfe 8, 9.
Beispielsweise kann die Hauptpositionierung PTH als Mittelwert der
Linearpositionierungen PT aller Bearbeitungsköpfe 8, 9 ermittelt
werden. Alternativ kann beispielsweise – in jeder der möglichen
Verfahrrichtungen des Haupttragelements 1 – die minimale
und die maximale Linearpositionierung PT der Bearbeitungsköpfe 8, 9 ermittelt
werden und die Hauptpositionierung PTH für jede translatorische Richtung
des Haupttragelements 1 als Mittelwert von Minimalwert
und Maximalwert ermittelt werden.
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Im
Schritt S21 ermittelt die Steuereinrichtung 14 für den Grundbearbeitungskopf 8 anhand
von dessen Linearpositionierung PT und der Hauptpositionierung PTH
eine Grund-Ergänzungspositionierung PTG.
Die Ermittlung der Grund-Ergänzungspositionierung
PTG erfolgt analog zur Ermittlung der Zusatz-Ergänzungspositionierungen
PTZ. Im Schritt S22 steuert die Steuereinrichtung 14 die
Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung 22 derart
an, dass die Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung 22 den Grundbearbeitungskopf 8 an
die im Schritt S21 ermittelte Grund-Ergänzungspositionierung PTG verfährt.
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Die
Ergänzungspositioniereinrichtungen 20, 22 sollten
vorzugsweise eine Dynamik aufweisen, die mindestens so groß wie die
Dynamik der Hauptpositioniereinrichtung 2 ist. Wenn nur
die Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtungen 20 vorhanden
sind, ist es ausreichend, wenn die Dynamik der Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtungen 20 ebenso groß ist wie
die Dynamik der Hauptpositioniereinrichtung 2.
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Wenn
auch die Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung 22 vorhanden
ist, ist es ebenfalls möglich,
dass die Dynamik der Ergänzungspositioniereinrichtungen 20, 22 ebenso
groß ist
wie die Dynamik der Hauptpositioniereinrichtung 2. Wenn
auch die Grund-Ergänzungspositioniereinrichtung 22 vorhanden
ist, ist es alternativ jedoch möglich,
dass die Ergänzungspositioniereinrichtungen 20, 22 eine
Dynamik aufweisen, die größer als
die Dynamik der Hauptpositioniereinrichtung 2 ist. Dies
ist in 3 dadurch angedeutet, dass eine Verfahrbewegung
des Haupttragelements 1 in 3 durch
einen einfachen Pfeil dargestellt ist, eine Verfahrbewegung der Schwenkeinrichtungen 6, 7 relativ
zum Haupttragelement 1 hingegen mit Doppelpfeilen. Eine
derartige größere Dynamik
kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die weiteren Positioniereinrichtungen 10 bis 13 ebenfalls
eine Dynamik aufweisen, die größer als
die Dynamik der Hauptpositioniereinrichtung 2 ist.
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Die
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, das
erfindungsgemäße Betriebsverfahren
sowie die entsprechenden weiteren Gegen stände (Computerprogramm 15,
Datenträger 16 und
Steuereinrichtung 14) weisen eine Vielzahl von Vorteilen
gegenüber dem
Stand der Technik auf. Insbesondere ist es nicht mehr zwingend erforderlich,
dass der Grundbearbeitungskopf 8 und die Zusatzbearbeitungsköpfe 9 miteinander
korrespondierende Bearbeitungen realisieren. Im Falle voneinander
verschiedener Bearbeitungen muss lediglich beachtet werden, dass
die hierfür benötigten Relativbewegungen
der Bearbeitungsköpfe 8, 9 relativ
zueinander mittels der Ergänzungspositioniereinrichtungen 20, 22 realisierbar
sind. Weiterhin können
mechanische Toleranzen eliminiert werden und die Genauigkeit der
Bearbeitungsvorgänge
bei unveränderter
Produktivität
gesteigert werden. Werkzeuge können
besser ausgenutzt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Realisierung mit zwei Bearbeitungsköpfen 8, 9,
also einem Grundbearbeitungskopf 8 und einem einzigen Zusatzbearbeitungskopf 9,
beschränkt.
Vielmehr ist die vorliegende Erfindung ohne weiteres auch mit mehreren
Zusatzbearbeitungsköpfen 9 realisierbar. In
diesem Fall ist jedem Zusatzbearbeitungskopf 9 jeweils
eine eigene Zusatz-Ergänzungspositioniereinrichtung 20 zugeordnet,
die von der Steuereinrichtung 14 entsprechend angesteuert
wird.
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Die
obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung
der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
soll hingegen ausschließlich
durch die beigefügten
Ansprüche bestimmt
sein.