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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Werkzeugmaschine sowie 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 eine Steuereinrichtung für die Werkzeugmaschine, die 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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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 (Systemprogramm 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 näher 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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Aus der
EP 0 470 350 A2 ist ein Mehrspindelmaschine zum Bohren, Fräsen und dergleichen bekannt. Die Mehrspindelmaschine weist mindestens eine Traverse auf, mittels derer mehrere Spindeln simultan in einer ersten Linearrichtung translatorisch verfahrbar sind. Die einzelnen Spindeln sind entlang der Traverse unabhängig voneinander in einer zweiten Linearrichtung verfahrbar. Die einzelnen Spindeln können an der Traverse derart befestigt sein, dass sie relativ zur Traverse unabhängig voneinander in der ersten Linearrichtung über einen Teil des Verfahrbereichs der Traverse verfahrbar sind.
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Aus der
DE 10 2005 005 905 A1 ist eine 5-Achs-Fräsmaschine bekannt, deren Werkzeugkopf mittels einer Tragstruktur in drei translatorischen Richtungen positionierbar ist. Der Werkzeugkopf selbst ist in zwei rotatorischen Schwenkrichtungen verschwenkbar. Der Werkzeugkopf weist einen zusätzlichen Antrieb auf, mittels dessen der Werkzeugkopf oder ein vom Werkzeugkopf gehaltenes Bearbeitungswerkzeug gegenüber der Tragstruktur in einer Linearrichtung translatorisch verstellbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten 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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Diese Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren für eine Werkzeugmaschine mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten gelöst.
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Ferner wird die Aufgabe durch eine Steuereinrichtung für eine Werkzeugmaschine mit den in Patentanspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe durch eine Werkzeugmaschine mit den in Patentanspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Jeder Zusatzbearbeitungskopf ist unabhängig vom Grundbearbeitungskopf (und im Falle mehrerer Zusatzbearbeitungsköpfe auch unabhängig von den anderen Zusatzbearbeitungsköpfen) in der mindestens einen translatorischen Linearrichtung positionierbar. Die 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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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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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,
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3 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine und
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4 bis 7 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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Zur Ermittlung der Linearpositionierungen PT kann beispielsweise vorgegangen werden, wie dies nachfolgend in Verbindung mit 5 näher erläutert wird. Gemäß 5 kann der Schritt 51 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 S13 zurück.
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Im Schritt S18, der zwischen die Schritte S12 und S13 eingefügt ist, 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.
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Im Stand der Technik ist der Schritt S2 von 4 derart ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung 14 die Linearpositionierung PT für den Grundbearbeitungskopf 8 als Hauptpositionierung PTH übernimmt. Diese Ausgestaltung kann – siehe 6 – 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-Ergänzungsverfahrbereichs 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 6 beibehalten werden. In diesem Fall ist diese Ausgestaltung jedoch nicht mehr zwingend erforderlich. Alternativ zu der Vorgehensweise gemäß 6 ist in diesem Fall auch eine Vorgehensweise möglich, die nachfolgend in Verbindung mit 7 näher erläutert wird.
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7 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 Gegenstände (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.
