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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine umfassend ein Maschinengestell,
zwei einander gegenüberliegend
positionierbare und jeweils Werkstückaufnahmen aufweisende Werkstückträgereinheiten,
von denen mindestens eine Werkstückträgereinheit
relativ zur anderen Werkstückträgereinheit
in Richtung einer Z-Achse parallel zur Ihrer Werkstückaufnahmeachse
mittels eines Z-Achsantriebs bewegbar ist und von denen mindestens
eine Werkstückaufnahme
eine Spanneinrichtung zum bezüglich
der jeweiligen Werkstückaufnahmeachse
radialen Spannen eines der Werkstücke trägt, bei welcher Spannelemente
durch einen axial in Richtung der Werkstückaufnahmeachse wirkenden Spannantrieb
relativ zu stationär
an der jeweiligen Werkstückspindel
vorgesehenen Führungsflächen radial
zur Werkstückaufnahmeachse
bewegbar sind.
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Derartige
Werkzeugmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Bei
diesen besteht das Problem, dass bei Übergabe eines Werkstücks von
einer Werkstückträgereinheit
zur anderen Werkstückträgereinheit,
beispielsweise zur Rückseitenbearbeitung,
ein Spannpositionsfehler in Richtung der Z-Achse entsteht, da die radial bewegbaren
Spannelemente sich nicht stets in derselben Position ihrer axialen
Bewegung kraftschlüssig
an das zu übernehmende
Werkstück anlegen,
sondern diese kraftschlüssige
Fixierung aufgrund von Maßtoleranzen,
Oberflächeneigenschaften
oder -Variationen oder anderen Einflussgrößen hinsichtlich ihrer axialen
Position unbestimmt erfolgt.
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Ein
derartiger Spannpositionsfehler in Richtung der Z-Achse führt zu einem
Fehler bei der Bearbeitung des Werkstücks in der dieses übernehmenden
Werkstückträgereinheit,
da damit die Position des Werkstücks
relativ zur übernehmenden
Werkstückträgereinheit
in Richtung der Z-Achse mit diesem Spannpositionsfehler behaftet
ist, der dann bei allen sich quer zur Z-Achse erstreckenden Flächen auftritt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine
der gattungsgemäßen Art
derart zu verbessern, dass der Spannpositionsfehler in Richtung
der Z-Achse bei Übernahme
eines Werkstücks
minimiert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Spanneinrichtung eine Wegmesseinrichtung zugeordnet ist,
mit welcher ein axialer Weg der Spannelemente in Richtung der Werkstückaufnahmeachse
erfassbar ist und dass eine Spannbewegungssteuerung vorgesehen ist,
mit welcher der Spannantrieb sowie der Z-Achsantrieb der mindestens
einen Werkstückspindeleinheit
derart koordinierbar sind, dass der axialen Bewegung der Spannelemente
bei einem Spannvorgang ein Verschieben der mindestens einen in Richtung
der Z-Achse bewegbaren Werkstückträgereinheit
mittels des Z-Achsantriebs so entgegenwirkt, dass eine Differenz
der Abstände
der die Spannbewegung ausführenden
Spannelemente der einen Werkstückträgereinheit
von der anderen Werkstückträgereinheit bei
geöffneter
Stellung der Spannelemente und bei gespannter Stellung der Spannelemente
kleiner ist als ein Zehntel des Spannwegs der Spannelemente.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist
darin zu sehen, dass damit die Möglichkeit
besteht, den Spannpositionsfehler erheblich zu minimieren, um somit
das in der übernehmenden
Werkstückträgereinheit
aufgenommene Werkstück
relativ zu dieser exakt zu positionieren.
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Besonders
günstig
ist es, wenn die Differenz der Abstände bei geöffneter Stellung der Spannelemente
und bei gespannter Stellung der Spannelemente weniger als ein Fünfzigstel,
noch besser weniger als ein Hundertstel des Spannwegs beträgt.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
sieht vor, dass während
des Spannens des Werkstücks
die Spannelemente eine axiale Bewegung relativ zu der anderen Werkstückträgereinheit
ausführen,
die maximal ein Zehntel, noch besser maximal ein Zwanzigstel, des
Spannwegs beträgt.
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Damit
schafft diese erfindungsgemäße Lösung auch
die Möglichkeit,
mit in axialer Richtung geringem Überlapp zwischen Werkstück und Spannfläche des
Spannelements zu arbeiten, da nur eine geringe Relativverschiebung
zwischen den Spannelementen und dem Werkstück während des Spannens desselben
erfolgt.
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Bei
der vorstehenden Definition der erfindungsgemäßen Lösung wurde offen gelassen,
welche der Werkstückträgereinheiten
in Richtung der Z-Achse bewegbar sein soll.
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So
ist es beispielsweise denkbar, dass die die Spanneinrichtung mit
den zum Spannen des Werkstücks
axial bewegbaren Spannelementen tragende Werkstückträgereinheit die in Richtung
der Z-Achse bewegbare Werkstückträgereinheit
ist.
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Alternativ
oder ergänzend
dazu ist es aber auch denkbar, dass die nicht die Spanneinrichtung mit
den zum Spannen des Werkstücks
axial bewegbaren Spannelementen tragende Werkstückträgereinheit die in Richtung
der Z-Achse bewegbare Werkstückträgereinheit
ist.
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In
allen Fällen
kommt es bei der erfindungsgemäßen Lösung lediglich
darauf an, dass eine Relativbewegung der Werkstückträgereinheiten zueinander in
Richtung der Z-Achse möglich
ist, unabhängig
davon, ob eine Werkstückträgereinheit
oder die andere Werkstückträgereinheit
oder beide Werkstückträgereinheiten
in Richtung der Z-Achse bewegbar sind. Entscheidend ist lediglich
die Relativbewegung der beiden Werkstückträgereinheiten zueinander in
Richtung der Z-Achse.
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Hinsichtlich
der Arbeitsweise der Spannbewegungssteuerung wurden bislang keine
näheren Angaben
gemacht.
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So
wäre es
beispielsweise denkbar, dass die Spannbewegungssteuerung mit wegsteuerbaren Spannantrieben
arbeitet und beispielsweise durch Ansteuerung der Spannantriebe
den von diesen erzeugten Spannweg und die Relativbewegung der Werkstückträgereinheiten
in Richtung der Z-Achse gemeinsam steuert oder auch den Spannweg
in Abhängigkeit
von der Relativbewegung der Werkstückträgereinheiten in Richtung der
Z-Achse steuert, um ein exaktes synchrones Bewegen der Spannelemente
und der Werkstückträgereinheiten
relativ zueinander zu erreichen. Dies setzt jedoch einen wegsteuerbaren
Spannantrieb voraus.
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Eine
hinsichtlich des Aufbaus besonders vorteilhafte Lösung sieht
daher vor, dass die Spannbewegungssteuerung mit der Spannbewegung – insbesondere
dem Spannweg – als
Führungsgröße für die Relativbewegung
der Werkstückträgereinheiten
in Richtung der Z-Achse arbeitet, da in diesem Fall die Spannantriebe
nicht wegsteuerbar ausgebildet sein müssen. Insbesondere erlaubt
diese Lösung
hydraulische Spannzylinder als Spannantriebe einzusetzen, die bei üblichen
Werkzeugmaschinen vorhanden sind.
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Um
einer sehr schnellen Spannbewegung durch den Spannantrieb – insbesondere
bei Hydraulikzylindern – folgen
zu können,
ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Spannbewegungssteuerung mit einer
Vorlaufsteuerung die Relativbewegung der Werkstückträgereinheiten mit einem Bewegungsvorlauf
steuert.
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Beispielsweise
kann der Bewegungsvorlauf so konzipiert sein, dass sichergestellt
ist, dass bis zum Erreichen eines Bereichs, in welchem die Spannelemente
kraftschlüssig
an dem Werkstück
angreifen werden, auf jeden Fall die Relativposition der Werkstückträgereinheiten
die diesem Spannweg entspricht, erreicht ist.
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Diese
Relativposition kann beispielsweise bereits vorab erreicht werden,
das heißt,
dass der Bewegungsvorlauf entsprechend einer festgelegten Relativbewegung
der Werkstückträgereinheiten
zueinander in einer bestimmten Zeit erfolgt.
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Dabei
ist vorzugsweise der Bewegungsvorlauf so konzipiert, dass er Trägheitseffekte
des mindestens einen Z-Achsantriebs für die mindestens eine Werkstückträgereinheit
berücksichtigt.
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Ferner
ist der Bewegungsvorlauf so konzipiert, dass er Totzeiten des mindestens
einen Z-Achsantriebs für
die mindestens eine Werkstückträgereinheit
berücksichtigt.
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Besonders
günstig
ist es dabei, wenn die Spannbewegungssteuerung mit einer Vorlaufsteuerung
aus dem zeitlichen Verlauf der axialen Spannbewegung einen zukünftigen
zeitlichen Verlauf der axialen Spannbewegung ermittelt und entsprechend diesem
zukünftigen
zeitlichen Verlauf der axialen Spannbewegung die Relativbewegung
der Werkstückträgereinheiten
steuert.
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Bei
nicht wegsteuerbaren Spannantrieben, insbesondere hydraulischen
Spannzylindern, ist davon auszugehen, dass der pro Zeiteinheit durchlaufene
Spannweg im Verlauf der Spannbewegung signifikant variiert.
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Aus
diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Spannbewegungssteuerung
aus einem zeitlichen Verlauf der axialen Spannbewegung der Spannelemente
den Verlauf der Relativbewegung der Werkstückträgereinheiten in Richtung der Z-Achse
ermittelt.
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Das
heißt,
dass in diesem Fall die Spannbewegungssteuerung in der Lage ist,
die Relativbewegung der Werkstückträgereinheit
in Richtung der Z-Achse an einen nicht linearen Verlauf des Spannwegs über der
Zeit anzupassen, um damit die Relativbewegung der Werkstückträgereinheiten
und die axiale Spannbewegung möglichst
synchron zueinander durchzuführen.
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Hinsichtlich
der Anordnung der Wegmesseinrichtung für den axialen Weg der Spannelemente wurden
bislang keine näheren
Angaben gemacht.
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So
sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor,
dass die Wegmesseinrichtung für
den axialen Weg der Spannelemente dem Spannantrieb zugeordnet ist.
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Vorzugsweise
ist dabei der Spannantrieb auf einer den Spannelementen gegenüberliegenden
Seite der Werkstückträgereinheit
angeordnet.
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Ferner
ist vorzugsweise auch die Wegmesseinrichtung auf einer den Spannelementen
gegenüberliegenden
Seite der Werkstückträgereinheit
angeordnet.
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Die
eingangs beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren
zum Übergeben
eines Werkstücks
von einer Werkstückträgereinheit
zu einer dieser gegenüberliegenden
Werkstückträgereinheit,
die in Richtung einer Z-Achse relativ zueinander bewegbar sind und
von denen die übernehmende
Werkstückträgereinheit
eine Spanneinrichtung zum Spannen des Werkstücks aufweist, bei welcher Spannelemente
durch einen axial in Richtung einer Einsetzrichtung des Werkstücks wirkenden
Spannantrieb relativ zu stationär
an der jeweiligen Werkstückaufnahme
vorgesehenen Führungsflächen quer
zur Einsetzrichtung bewegbar sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der Spanneinrichtung eine Wegmesseinrichtung zugeordnet ist, mit
welcher ein axialer Weg der Spannelemente in Richtung der Einsetzrichtung
erfassbar ist und dass der Spannantrieb sowie eine Relativbewegung
der Werkstückträger derart
koordinierbar sind, dass der axialen Bewegung der Spannelemente
bei einem Spannvorgang durch den Spannantrieb ein Verschieben der
anderen Werkstückträgereinheit
im Wesentlichen so entgegenwirkt, dass eine Differenz der Abstände der
die Spannbewegung ausführenden Spannelemente
der einen Werkzeugträgereinheit von
der anderen Werkstückträgereinheit
bei geöffneter
Stellung der Spannelemente und bei gespannter Stellung der Spannelemente
kleiner ist als ein Zehntel des Spannwegs der Spannelemente.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden
Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
von zwei einander zugewandten Werkstückspindeleinheiten der Werkzeugmaschine
in 1;
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3 einen
Längsschnitt
durch einen Spannelemente aufweisenden Bereich einer Werkstückspindel
mit den in einer Werkstückfreigabestellung stehenden
Spannelementen;
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4 eine
Darstellung ähnlich 3 mit
den in einer Werkstückspannstellung
stehenden Spannelementen und
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5 ein
Wegzeitdiagramm eines Spannwegs der Spannelemente sowie ein Wegzeitdiagramm
einer Relativbewegung der Werkstückspindeleinheiten.
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Ein
in 1 schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Drehmaschine
umfasst ein Maschinenbett 10, an welchem als erste Werkzeugträgereinheit
eine erste Werkstückspindeleinheit 20 und
als zweite Werkzeugträgereinheit
eine zweite Werkstückspindeleinheit 30 angeordnet
sind.
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Die
erste Werkstückspindeleinheit 20 umfasst
ein stationär
am Maschinenbett 10 angeordnetes Werkstückspindelgehäuse 22,
in welchem eine erste Werkstückspindel 24 um
eine erste Werkstückspindelachse 26 drehbar
gelagert ist.
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Desgleichen
umfasst die zweite Werkstückspindeleinheit 30 ein
zweites Werkstückspindelgehäuse 32,
in welchem eine zweite Werkstückspindel 34 um
eine zweite Werkstückspindelachse 36 drehbar
gelagert ist.
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Im
Gegensatz zur ersten Werkstückspindeleinheit 20 ist
bei der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 das
Werkstückspindelgehäuse 32 nicht
fest am Maschinenbett 10 angeordnet, sondern sitzt insgesamt
auf einem Schlitten 40, welcher relativ zum Maschinenbett 10 zumindest
in Richtung einer Z-Achse parallel zur zweiten Werkstückspindelachse 36 verfahrbar
ist.
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Ferner
ist die zweite Werkstückspindeleinheit 30 mit
der zweiten Werkstückspindelachse 36 zumindest
koaxial zur ersten Werkstückspindelachse 26 ausrichtbar
oder ständig
koaxial zur ersten Werkstückspindelachse 26 ausgerichtet.
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Der
Schlitten 40 ist dabei an Schlittenführungen 42a, 42b geführt, die
am Maschinenbett 10 vorgesehen sind, und in Richtung der
Z-Achse verlaufen.
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Vorzugsweise
ist zum Bewegen der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 relativ
zum Maschinenbett 10 ein Z-Achsantrieb 44 vorgesehen,
welcher beispielsweise über
eine Antriebsspindel 46 in der Lage ist, das zweite Werkstückspindelgehäuse 32 in Richtung
der Z-Achse zu verschieben und exakt zu positionieren.
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Darüber hinaus
sind am Maschinenbett 10 noch ein erster Werkzeugträger 50 und
ein zweiter Werkzeugträger 60 vorgesehen,
die beispielsweise als Werkzeugrevolver ausgebildet sind und zumindest
in Richtung einer X-Achse und in Richtung einer Z-Achse relativ
zum Maschinenbett 10 bewegbar sind, um ein erstes Werkstück W1, welches
in der ersten Werkstückspindeleinheit 20 gehalten
ist, und ein zweites Werkstück
W2, welches in der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 gehalten
ist, bearbeiten zu können.
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Dabei
erfolgt beispielsweise eine Bearbeitung des ersten, in der ersten
Werkstückspindeleinheit
gehaltenen Werkstücks
W1 auf einer Vorderseite V, nämlich
einer Seite, welche der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 zugewandt
ist, mit dem Werkzeugträger 50,
während
eine Bearbeitung des zweiten Werkstücks W2 im Bereich einer Rückseite
R erfolgt, welche der ersten Werkstückspindeleinheit 20 zugewandt
angeordnet ist, wobei hierzu die Werkzeuge des Werkzeugträgers 60 einsetzbar
sind.
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Die
Werkzeugträger 50 und 60 sind
exemplarisch als Werkzeugrevolver dargestellt. Es ist aber auch
denkbar, diese Werkzeugträger 50 und 60 in beliebiger
anderer Art und Weise auszubilden oder beispielsweise auch weitere
Werkzeugträger
für die Bearbeitung
der Vorderseite V des Werkstücks
W1 und/oder die Bearbeitung der Rückseite R des Werkstücks W2 vorzusehen.
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Zur
Steuerung sämtlicher
Funktionen der Werkzeugmaschine ist eine als Ganzes mit 70 bezeichnete
Maschinensteuerung vorgesehen, welche zeichnerisch nicht dargestellte
Achsantriebe für
die Bewegung der Werkzeugträger 50 und 60 in
Richtung der jeweiligen X-Achse und der jeweiligen Z-Achse ansteuert,
welche aber auch zeichnerisch nicht dargestellte Spindelmotoren
der Werkstückspindeln 20 und 30 ansteuert.
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Ferner
ist durch die Steuerung 70 auch der Z-Achsantrieb 44 zum
Bewegen der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 gesteuert
antreibbar.
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Mit
der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
findet bevorzugterweise eine Bearbeitung der Vorderseite V des Werkstücks W1 in
bei Aufnahme desselben in der ersten Werkstückspindeleinheit 20 statt
und danach erfolgt durch Verschieben der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 in
Richtung der ersten Werkstückspindeleinheit 20 eine Übergabe
des Werkstücks
W1 in die zweite Werkstückspindeleinheit 30,
in welcher das Werkstück
W1 mit seiner bereits bearbeiteten Vorderseite V gespannt und als Werkstück W2 auf
seiner Rückseite
R bearbeitet wird.
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Die
Fixierung der Werkstücke
W1 und W2 in der jeweiligen Werkstückspindel 24 bzw. 36 erfolgt, wie
in 2 dargestellt, durch eine erste Werkstückspanneinrichtung 80 in
der ersten Werkstückspindel 24 und
eine zweite Werkstückspanneinrichtung 90 in der
zweiten Werkstückspindel 34.
Hierzu umfasst jede der Spanneinrichtungen 80, 90 Spannelemente 82 bzw. 92,
die jeweils an sich konisch erweiternden Führungsflächen 84 bzw. 94 eines
an der jeweiligen Werkstückspindel 24, 34 angeordneten
Haltekörpers 86 bzw. 96 geführt sind
und selbst vorzugsweise Stützflächen 88 bzw. 98 aufweisen,
die an den Führungsflächen 84 bzw. 94 anliegen.
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Die
Spannelemente 82 bzw. 92 umfassen ferner noch
Spannflächen 89 bzw. 99,
die beispielsweise parallel zur jeweiligen Werkstückspindelachse 26 bzw. 36 verlaufen
und somit ein Einspannen des jeweiligen Werkstücks W1 bzw. W2 durch radial
zur jeweiligen Werkstückspindelachse 26 bzw. 36 wirkende
Spannkräfte
erlauben.
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Ein
Spannen des jeweiligen Werkstücks
W1 bzw. W2 ist dadurch möglich,
dass die Spannelemente 82 bzw. 92, wie in 3 und 4 exemplarisch am
Beispiel der Spannelemente 92 dargestellt, von einer in
Richtung der jeweils anderen Werkstückspindel (30, 20)
gegenüber
dem Haltekörper 86 verschobenen
offenen Stellung durch ein Zugelement 100 bzw. 110 in
Richtung von der jeweils anderen Werkstückspindeleinheit 20, 30 weg
in den Haltekörper 86 bzw. 96 hineingezogen
werden und dabei aufgrund der sich konisch verjüngenden Führungsflächen 84 bzw. 94 des
jeweiligen Haltekörpers 86 bzw. 96 mit ihren
Spannflächen 89 bzw. 99 radial
zur jeweiligen Werkstückspindelachse 26 bzw. 36 auf
diese zu bewegt werden und somit das Werkstück W1 im Bereich seiner Rückseite
R bzw. das Werkstück
W2 im Bereich seiner Vorderseite V durch eine radiale Spannkraft
S1 bzw. S2 einspannen.
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Die
auf die Spannelemente 82 bzw. 92 wirkenden Zugelemente 100 bzw. 110 sind
beispielsweise als Zugrohre ausgebildet, welche in den Werkstückspindeln 24 bzw. 34 von
den die Haltekörper 86 bzw. 96 tragenden
Vorderseiten der Werkstückspindeln 24 bzw. 34 zu
diesen Vorderseiten abgewandten Rückseiten der Werkstückspindeln 24 bzw. 34 verlaufen
und mit an den Rückseiten
der Werkstückspindeln 24 bzw. 34 angeordneten
Spannantrieben 102 bzw. 112 zusammenwirken, die
beispielsweise als hydraulischer Spannzylinder ausgebildet sein
können
und durch die Maschinensteuerung 70 ansteuerbar sind, um
entweder auf die Zugelemente 100 bzw. 110 mit
einer Spannkraft SK1 bzw. SK2 einzuwirken oder eine der jeweiligen
Spannkraft SK1 bzw. SK2 entgegengesetzte Bewegung der Zugelemente 100 bzw. 110 und
somit ein Öffnen
der Spannelemente 82 bzw. 92 durch Auseinanderbewegen
der Spannflächen 89 bzw. 99 zuzulassen.
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Wie
in 3 am Beispiel der zweiten Werkstückspindel 34 dargestellt,
bewirkt die auf die Spannelemente 82 bzw. 92 wirkende
Spannkraft SK1 bzw. SK2 dass sich die Spannelemente 92 ausgehend
von ihrer geöffneten
Stellung, dargestellt in 3 beim Bewegen in ihre das Werkstück W1 bzw.
W2 spannende Stellung in Richtung der jeweiligen Werkstückspindelachse 26 bzw. 36 einen
Spannweg SPW durchlaufen der dazu führt, dass bei einer Positionierung
der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 in
einer Übernahmestellung
für das
in der ersten Werkstückspindel 24 gehaltene
Werkstück
W1 die Spannflächen 99 der
Spannelemente 92 nicht nur eine radiale Bewegung auf die
bearbeitete Vorderseite V des Werkstücks W1 zu durchlaufen, sondern
sich noch gleichzeitig in Richtung der zweiten Werkstückspindelachse 36 unter
Vergrößerung des
Abstandes A zur ersten Werkstückspindeleinheit 20 über den Spannweg
SPW bewegen und somit bei in Richtung der Z-Achse feststehenden
Werkstückspindeleinheiten 20 bzw. 30 eine
Relativbewegung zur bearbeiteten Vorderseite V des Werkstücks W1 beim
Spannen durchführen,
da das Werkstück
W1 noch auf seiner Rückseite
R durch die Spannelemente 82 in der ersten Werkstückspindel 24 in
Richtung der bei der Übergabe
koaxial zueinander ausgerichteten Werkstückspindelachsen 26 bzw. 36 fixiert
gehalten ist.
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Diese
Relativbewegung der Spannfläche 99 zur
Vorderseite V des Werkstücks
W1 hat zur Folge, dass das Werkstück W1, welches dann auf seiner Rückseite
R als Werkstück
W2 in der zweiten Werkstückspindel 34 bearbeitet
werden soll, relativ zur Position der zweiten Werkstückspindel 34 und
auch der ersten Werkstückspindel 20 mit
einem nicht vorhersehbaren Spannpositionsfehler behaftet positioniert ist,
da die Position, in welcher die Spannflächen 99 unverschieblich
die Vorderseite V des Werkstücks W1
kraftschlüssig
greifen, in Richtung der Z-Achse variiert.
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Um
das Werkstück
W1 auf der bearbeiteten Vorderseite V mit exakter Positionierung
in Richtung der zweiten Werkstückspindelachse 36 und
somit in Richtung der Z-Achse der zweiten Werkstückspindel 34 positionieren
zu können,
ist erfindungsgemäß der jeweiligen
Spanneinrichtung 80 bzw. 90 eine Wegmesseinrichtung 104 bzw. 114 zugeordnet,
welche es erlaubt, den von den Spannelementen 82 bzw. 92 beim
Spannen des Werkstücks
W1 bzw. W2 durchlaufenen Spannweg SPW1 bzw. SPW2 zu erfassen.
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Vorzugsweise
ist die jeweilige Wegmesseinrichtung 104 bzw. 114 an
einer den Spannelementen 82 bzw. 92 abgewandten
Rückseite
der jeweiligen Werkstückspindel 24 bzw. 34 im
Bereich des Spannantriebs 102 bzw. 112 angeordnet,
wobei die jeweilige Wegmesseinrichtung 104 bzw. 114 einen
Weg erfasst, der genau dem jeweiligen Weg der Spannelemente 82 bzw. 92 in
Richtung der jeweiligen Spindelachse 26 bzw. 36 und
somit in Richtung der jeweiligen Z-Achse entspricht.
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Diese
Wegmesseinrichtungen 104 bzw. 114 sind mit einer
Spannbewegungssteuerung 120 der Maschinensteuerung 70 verbunden,
die beim Spannen eines der Werkstücke W1 bzw. W2 auch in der Lage
ist, einerseits die Spanneinrichtungen 102 und 112 anzusteuern,
die dadurch durchlaufenen Spannwege SPW1 und SPW2 zu erfassen und
außerdem noch
die in Richtung der Z-Achse bewegbare zweite Werkstückspindeleinheit 30 in
Richtung der Z-Achse mittels
des Z-Achsantriebs 44 zu bewegen und diese Bewegung über ein
Z-Achswegmesssystem 48 zu erfassen.
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Die
Spannbewegungssteuerung 120 erfasst nun beispielsweise
beim Spannen des Werkstücks W1
auf seiner bearbeiteten Vorderseite V mittels der Spannelemente 92 bei
Aktivierung des Spannantriebs 112 den von der Wegmesseinrichtung 114 erfassten
zeitlichen Verlauf des Spannwegs SPW2, den die Spannelemente 92 in
Richtung der zweiten Werkstückspindelachse 36 und
somit in Richtung der Z-Achse zurücklegen als Führungsgröße und bewegt gleichzeitig,
und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit von
dem zeitlichen Verlauf des Spannwegs SPW2 die zweite Werkstückspindeleinheit 30 in
Richtung der Z-Achse und zwar entgegengesetzt zum Spannweg SPW2,
um einen relativen Abstand A der zweiten Spannelemente 92 relativ
zur ersten Werkstückspindeleinheit 20,
beispielsweise zu den nicht bewegten Spannelementen 82 im
Wesentlichen konstant zu halten, um so auch eine Relativbewegung zwischen
den Spannflächen 99 der
Spannelemente 92 und der bearbeiteten Vorderseite V des
Werkstücks
W1 im Wesentlichen zu verhindern, so dass das Werkstück W1 mit
seiner bearbeiteten Vorderseite V in möglichst exakt definierter Position
in Richtung der zweiten Werkstückspindelachse 36 und
somit in Richtung der Z-Achse in der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 gespannt
werden kann.
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Dieser
zeitliche Verlauf des Spannwegs SPW2 ist im Fall einer hydraulischen
Spanneinrichtung 112, das heißt eines hydraulischen Spannzylinders,
in 5 dargestellt.
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Ferner
zeigt 5 den Bereich B, innerhalb von welchem nicht voraussehbar
die Spannfläche 99 der
Spannelemente 92 kraftschlüssig an der bearbeiteten Vorderseite
V des Werkstücks
W1 zur Anlage kommen, so dass dieser Bereich B den maximalen Spannpositionsfehler
wiedergibt, welcher bei der Positionierung des Werkstücks W1 beim
Spannen durch die Spannelemente 92 in Richtung der zweiten Werkstückspindelachse 36 und
somit in Richtung der Z-Achse
der zweiten Werkstückspindeleinheit
auftreten kann.
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Um
diese Spannpositionsfehler zu reduzieren, erfolgt, wie ebenfalls
in 5 dargestellt, eine Bewegung der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 in Richtung
der Z-Achse auf die erste Werkstückspindeleinheit 20 zu, über einen
Spindelweg SWZ in Richtung der Z-Achse, welcher ebenfalls über der Zeit
in 5 eingezeichnet ist. Da der als hydraulische Spannzylinder
ausgeführte
Spannantrieb 112 den Spannwerg SPW2 sehr schnell durchläuft und die
Bewegung der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 in
Richtung der Z-Achse mittels des Z-Achsantriebs 44 jedoch
mit Totzeiten und Trägheiten
behaftet ist, kann die Bewegung der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 in
Richtung der Z-Achse auf die erste Werkstückspindeleinheit 20 zu
dem Spannweg SPW2 nicht schnell genug folgen, so dass der pro Zeiteinheit
zurückgelegte
Spindelweg SWZ in Z-Richtung zunächst
geringer ist als der zurückgelegte
Spannweg SWZ und somit während
der Anfangszeit des Spannvorgangs bis vor dem Anliegen der Spannelemente 92 mit
den Spannflächen 99 an der
Vorderseite des Werkstücks
W1 geringer ist als der Spannweg SPW2 der Spannelemente 92 in
Richtung der Z-Achsen.
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Aus
diesem Grund existiert zuvor während der
Anfangszeit eine Differenz D zwischen dem zurückgelegten Spannweg SPW2 und
dem zurückgelegten
Spindelweg SWZ, diese ist jedoch geringer ist als der maximale Spannpositionsfehler
ohne Bewegung der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 in Richtung
der Z-Achse. Die Differenz D ist identisch mit der Differenz D der
Abstände
A der zweiten Spannelemente 92 von der ersten Werkstückspindeleinheit 20 in
der offenen Stellung und in spannender Stellung.
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Um
diese Differenz D möglichst
gering zu halten, arbeitet ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der
Spannbewegungssteuerung 120 mit einer Spannvorsteuerung 122,
welche aus einem Verlauf der Zunahme des Spannweges SP2 pro Zeiteinheit eine
zusätzliche
Beschleunigung der Bewegung der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 in
Richtung der Z-Achse und somit einen stärkeren Anstieg des Spindelwegs
SWZ in Z-Richtung über
der Zeit zur Folge hat, so dass die Differenz D reduziert wird.
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Vorzugsweise
arbeitet die Spannvorsteuerung 122 so, dass der zeitliche
Verlauf des Spannwegs SPW und der des Spindelwegs SWZ zum Ende des
Spannvorgangs dicht beieinander verlaufen, oder nahezu gleich sind,
so dass innerhalb des Bereichs B des Spannwegs SPW die Differenz
D minimal ist, und folglich die Abstände A der Spannelemente 92 in
der offenen Stellung und in der geschlossenen Stellung sich ebenfalls
nur um diese minimale Differenz, die beispielsweise kleiner ist
als ein Zehntel des Spannwegs SPW, noch besser ein Hundertstel des
Spannwegs SPW, unterscheiden, welche dann den Spannpositionsfehler
darstellt.
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Besonders
günstig
ist es, wenn die Differenz D vor Erreichen des Bereichs B insbesondere
während
des gesamten Spannvorgangs und somit des gesamten Verlaufs des Spannwegs
SPW gering, das heißt
kleiner als ein Zehntel des Spannwegs SPW, noch besser kleiner als
ein Hundertstel des Spannwegs SPW, ist, so dass während des
gesamten Spannvorgangs die Abstände
A der Spannelemente 92 von der ersten Werkstückspindeleinheit
(20) ebenfalls gering variieren, um während des Spannvorgangs mit
den Spannelementen 92 das Werkstück W1 auf der Vorderseite V
an Flächenbereichen mit
geringer Ausdehnung in Z-Richtung prozesssicher greifen zu können.
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Mit
der erfindungsgemäßen Lösung besteht aber
auch die Möglichkeit,
von der in Richtung der Z-Achse bewegbaren Werkstückspindeleinheit 30 der
ersten Werkstückspindeleinheit 20 zu übergeben.
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In
diesem Fall wird der Spannweg SPW1 von der Wegmesseinrichtung 104 erfasst,
die Relativbewegung zwischen den Werkstückspindeleinheiten 20 und
30 zum Ausgleich der Bewegung der Spannelemente 82 in Richtung
der ersten Werkstückspindelachse 26 und
somit in Richtung der Z-Achse wird aber nach wie vor durch Bewegung
der zweiten Werkstückspindeleinheit 30 in
Richtung der Z-Achse mittels des Z-Achsantriebs 44 ausgeglichen.