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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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Außerdem betrifft die Erfindung 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 Werkstückträgereinheit vorgesehenen Führungsflächen quer zur Einsetzrichtung bewegbar sind.
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Derartige Werkzeugmaschinen sind aus dem Stand der Technik beispielsweise nach der
DE 101 16 994 A1 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 Werkstückträgereinheit 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 Ski 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.
