DE102015115838B4

DE102015115838B4 - Bearbeitungsmaschine, Verfahren für das Einfahren einer Bearbeitungsmaschine, Verfahren zur Kompensation des temperaturbedingten Wärmeganges in einer Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102015115838B4
Application number: DE102015115838.8A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Kormann
Original assignee: Grob Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Grob Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2035-09-19
Also published as: DE102015115838A1

Abstract

Bearbeitungsmaschine, wobei die Bearbeitungsmaschine (1)mindestens einen entlang zumindest einer Linearachse (X1, Z, Y) verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf (2),mindestens einen um zumindest eine Drehachse (A1, B) rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse (X2) verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch (3)sowie für jede Linear- und/oder Drehachse (A1, B, X1, X2, Y, Z) eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) aufweist undin der Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) die Lage der einzelnen Achsen zueinander durch Lageinformationen beschrieben wird,wobei des Weiteren in der Bearbeitungsmaschine (1), im Bett (10) der Bearbeitungsmaschine (1), am oder im Werkzeugaufnahmekopf (2) und/oder Werkstückaufspanntisch (3), und/oder den Führungen und/oder Lagerungen der Linear- und/oder Drehachsen (A1, B, X1, X2, Y, Z) eine Vielzahl von Temperatursensoren (4, 4a bis 4f) vorgesehen sind, unddie Temperatursensoren (4, 4a bis 4g) mit einer Temperaturmesswertverwaltung (5) verbunden sind und an diese Temperaturmesswerte übertragen undeine Auswertungseinheit (6) aus einem Satz von Temperaturmesswerten einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation der Linear- und/oder Drehachsen (A1, B, X1, X2, Y, Z) ermittelt und diese an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) übermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Werkzeugbearbeitungsmaschine, wobei die Bearbeitungsmaschine mindestens einen um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf, mindestens einen um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch sowie für jede Linear- und/oder Drehachse eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung aufweist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Kompensation des temperaturbedingten Wärmeganges in einer Bearbeitungsmaschine, wobei die Bearbeitungsmaschine mindestens einen, um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren, und/oder entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf und mindestens einen, um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren, und/oder entlang einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch, sowie für jede Linear- und/oder Drehachse eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung vorgesehen sind.
Auch umfasst die Erfindung ein Verfahren für das Einfahren einer Bearbeitungsmaschine, um die Bearbeitungsmaschine zur Kompensation des temperaturabhängigen Wärmeganges vorzubereiten, wobei die Bearbeitungsmaschine mindestens einen um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf und mindestens einen um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch sowie für jede Linear- und/oder Drehachse eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung.
Eingangs beschriebene, gattungsgemäße Bearbeitungsmaschinen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Hierzu zählen insbesondere spanabhebende Werkzeugbearbeitungsmaschinen, bei welchen mit einem Werkzeug, das zumindest eine (bestimmte oder unbestimmte) Schneide aufweist, an einem Werkstück hochgenaue Bearbeitungen ausgeführt werden. Gattungsgemäße Bearbeitungsmaschinen sind mit einer Lageerkennung- und Positionssteuerung ausgestattet, welche die von der Maschinensteuerung vorgegebenen Bearbeitungsschritte an den jeweiligen Bearbeitungskoordinaten umsetzt. Dabei überträgt sie die von einem CAD/CAM-Programm (in einem optimalen kartesischen System) vorgegebenen Bearbeitungspositionen in reale Positionen auf den jeweiligen Linear- und/oder Drehachsen.
Der Begriff „Linear- und/oder Drehachse/n“ ist im Kontext mit dieser Anmeldung sehr umfassend auszulegen. Diese sind nicht nur als räumliche, fiktive Geraden zu verstehen, sondern umfassen auch entsprechende Antriebe um den Bearbeitungspunkt (zum Beispiel die am Werkstück angreifende, spanabhebende Werkzeugspitze) an der jeweiligen Bearbeitungskoordinate zu positionieren, wie auch Sensoren, um diese Lage aufzunehmen und an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung zurückzumelden.
Um eine hochgenaue Bearbeitung erreichen zu können, müssen die maschinenbaulichen Elemente wie Maschinenbett, Gestell, Führungen, Antriebe, Achsen, Sensoren usw. von entsprechender Güte sein. Hier zahlt sich entsprechender Aufwand in der Konstruktion unmittelbar aus um gute Bearbeitungsergebnisse zu erreichen. Allerdings ist der Temperaturgang, also die Lageveränderung von verschiedenen Punkten in der Maschine in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur, ein nur sehr schwer zu beherrschendes Problem (solch genaue Maschinen werden oftmals in vollklimatisierten Räumen betrieben, um den Temperaturgang grundsätzlich zu vermeiden), was allerdings solche Maschinen einerseits bei ihrem Kauf, andererseits aber auch in ihren Betrieb erheblich verteuert.
Das Dokument DE 694 09 315 T2 offenbart eine Werkzeugmaschine, in welcher eine thermische Verformung von Achsen mittels neuronaler Netze überwacht wird.
Das Dokument EP 0 735 443 A2 offenbart ein Verfahren zur Kompensation von verfälschenden Einflüssen bei der Positionierung von Werkstücken oder Werkzeugen einer Werkstückbearbeitungsmaschine durch Bildung von Korrekturwerten.
Das Dokument DE 10 2007 045 592 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer thermisch bedingten Positionsänderung eines Werkzeugmaschinenabschnitts einer Werkzeugmaschine.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, diesen Stand der Technik zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Bearbeitungsmaschine, wie eingangs beschrieben, und schlägt vor, dass in der Lageerkennungs- und Positionssteuerung die Lage der einzelnen Achsen zueinander durch Lageinformationen beschrieben wird, wobei des Weiteren in der Bearbeitungsmaschine, im Bett der Bearbeitungsmaschine, am oder im Werkzeugaufnahmekopf und/oder Werkstückaufspanntisch, und/oder den Führungen und/oder Lagerungen der Linear- und/oder Drehachsen eine Vielzahl von Temperatursensoren vorgesehen sind, und die Temperatursensoren mit einer Temperaturmesswertverwaltung verbunden sind und an diese Temperaturmesswerte übertragen und eine, insbesondere in Art eines neuronalen Netzes aufgebaute Auswertungseinheit aus einem Satz von Temperaturmesswerten einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation der Linear- und/oder Drehachsen ermittelt und diese an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung übermittelt.
Der Pfiff der Erfindung liegt darin, das durch den Einsatz der erfindungsgemäß vorgesehenen Auswertungseinheit (vorzugsweise einem neuronalen Netz) die Lageinformation der Dreh- und/oder Linearachsen verändert wird und nicht andere Parameter, wie zum Beispiel Koordinaten der Bearbeitungsposition.
Hierbei sieht die Erfindung vor, dass die Lageerkennungs- und Positionssteuerung neben den tatsächlich gewünschten Bearbeitungskoordinaten auch genaue Informationen über die Ausrichtung der einzelnen Achsen zueinander hat. Der Begriff „Lageinformation“ beschreibt die tatsächliche reale Lage, das heißt die Winkligkeit der verschieden Achsen zueinander.
Die Auswertungseinheit / neuronales Netz erhält eingangsseitig, von einer Vielzahl von Temperatursensoren, über eine Temperaturmesswertverwaltung, Temperaturmesswerte und liefert ausgangsseitig einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation der Linear- und/oder Drehachsen. Dabei kann die Temperaturmesswertverwaltung sehr einfach ausgestaltet sein, derart, dass diese nur eine unmittelbare Verbindung zwischen den einzelnen Zellen des neuronales Netzes und den Temperatursensoren bildet oder die Temperaturmesswertverwaltung ist komplexer ausgebildet, gruppiert die Temperaturmesswerte für die/das Auswertungseinheit / neuronale Netz und/oder organisiert eine Dokumentation/Archivierung oder Speicherung der Temperaturmesswerte. Die Temperaturmesswertverwaltung ist sehr flexibel realisierbar.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Auswertungseinheit aus dem Satz von Temperaturmesswerten einen weiteren Satz von Korrekturparametern für die die Geradheit beschreibenden Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen ermittelt und diese an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung übermittelt. Durch diesen Vorschlag werden mehrere mögliche Fehlergruppen, die für eine temperaturabhängige Bearbeitungsungenauigkeit verantwortlich sind, korrigiert, wobei man durch die Differenzierung zwischen Lageinformation und Komponenteninformation den unterschiedlichen maschinenbaulichen Elementen gerecht werden kann und so auch eine Optimierung unabhängig voneinander (zum Beispiel auf der maschinenbaulichen Seite oder auf der Seite der Auswertungseinheit/neuronalen Netz) einfacher möglich ist.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist es äquivalent, ob zunächst mit dem Verfahren und/oder der Bearbeitungsmaschine ein Satz von Korrekturparametern für die Komponenteninformation oder zunächst Einsatz von Korrekturparametern für die Lageinformation erzeugt und diese an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung übermittelt wird.
Selbstverständlich ist vorgesehen, dass die Auswertungseinheit, insbesondere das neuronale Netz, sowohl auf die Temperaturabhängigkeit der Lageinformation wie auch auf die Temperaturabhängigkeit der Komponenteninformation trainiert wird.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Lageerkennungs- und Positionssteuerung eine mit der Linear- und/oder Drehachsen zusammenwirkende Kompensationsregelung und eine mit der Kompensationsregelung zusammenwirkende Komponentenfehlerdatei aufweist, welche mit dem Ausgang der Auswertungseinheit und einer Maschinenfehlerdatei verbunden ist, und aus den temperaturabhängigen Daten der Auswärtseinheit und der in der Maschinenfehlerdatei hinterlegten spezifischen Maschinenfehlern einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation und/oder Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen erstellt und diese an die Kompensationsregelung übermittelt.
Des Weiteren ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in analoger, günstiger Weise vorgesehen, dass die Lageerkennungs- und Positionssteuerung eine Komponentenfehlerdatei aufweist, die Auswertungseinheit die Korrekturparameter der Komponentenfehlerdatei zuleitet und die Komponentenfehlerdatei diese mit den Maschinenfehlern aus der Maschinenfehlerdatei verarbeitet und diese verarbeiteten Sätze von Korrekturparametern für die Lageinformationen der zur Lageerkennung- und Positionssteuerung gehörenden Kompensationsregelung zuleitet.
Dieser Vorschlag eröffnet überraschende Möglichkeiten: wie bereits ausgeführt werden erfindungsgemäß aus der Auswertungseinheit Korrekturparameter für die Lageinformation und/oder die Komponenteninformation gewonnenen. Vorteilhaft werden diese jetzt mit Informationen über die Maschinenfehler, die in einer Datei hinterlegt sind, in der Komponentenfehlerdatei kombiniert. Diese Vorgehensweise eröffnet eine Möglichkeit den Maschinenfehler zu korrigieren und/oder zu beeinflussen. Der temperaturabhängige Anteil wird mit dem Maschinenfehler kombiniert und eröffnet die Möglichkeit eine größere Fehlertoleranz bei dem Bau der Maschine zu gestatten, ohne dabei die Genauigkeit der Maschine einzubüßen. Dadurch vermindern sich die Kosten für den Bau einer solchen Bearbeitungsmaschine.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass die Auswerteinheit mit einem Erfahrungsspeicher verbunden ist und auf die dort abgelegten, einander zugeordneten Temperaturmesswerte und Lageinformationen der Linear- und/oder Drehachsen insbesondere zur Konditionierung der in Art eines neuronalen Netzes aufgebauten Auswertungseinheit zugreift. Oftmals werden von einem Typ einer Bearbeitungsmaschine eine Mehrzahl von Maschinen gebaut. Aufgrund der Konstruktion werden sich diese Maschinen bezüglich der Temperaturabhängigkeit gleichartig verhalten. Die Lage- und Komponenteninformationen der einzelnen Maschinen bei verschiedenen Temperaturen können daher untereinander kombiniert werden und stellen ein großen Erfahrungsschatz im Erfahrungsspeicher dar, an dem das neuronale Netz trainiert werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass auch der Werkzeugaufnahmekopf um eine Drehachse rotier- und positionierbar ist.
Als günstig angesehen wird wenn vorgesehen ist, dass zumindest drei der Gesamtheit von Dreh- und Linearachsen zueinander linear unabhängig, insbesondere (mindestens fast) rechtwinklig sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Werkzeugaufnahmekopf zumindest entlang zweier, einander unabhängigen Linearachsen verschieb- und positionierbar ist.
Des Weiteren ist günstiger Weise vorgesehen, dass der Werkstückaufspanntisch zumindest um zwei, zueinander unabhängigen Drehachsen rotier- und positionierbar ist.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass der Werkstückaufspanntisch entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbar ist.
Ein großer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass eine Bearbeitungsmaschine gemäß der Erfindung mit einer Vielzahl von Achsen ausgestattet sein kann und der Einsatz der Erfindung auch bei einer Vielzahl unterschiedlicher Achsen eine Kompensation erreicht. Letztendlich ist das hier vorgeschlagene System bezüglich der Achsenanzahl problemlos skalierbar.
Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass ein zusätzlicher Raumsensor vorgesehen ist, der weitere physikalische Parameter wie zum Beispiel die Raumtemperatur, die Luftfeuchtigkeit oder Ähnliches ermittelt, und diese Messwerte der Messwertverwaltung zugeleitet. Auch weitere Parameter, die von weiteren Sensoren gemessen werden, werden bei der Auswertung in der Auswerteeinheit berücksichtigt.
Des weiteren wird die eingangs beschriebene Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, für das Einfahren einer Bearbeitungsmaschine, um die Bearbeitungsmaschine zur Kompensation des temperaturabhängigen Wärmeganges vorzubereiten, wobei die Bearbeitungsmaschine mindestens einen um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf und mindestens einen um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch sowie für jede Linear- und/oder Drehachse eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung wobei in dieser die Lage der einzelnen Achsen zueinander durch Lageinformationen beschrieben wird sowie in der Bearbeitungsmaschine eine Vielzahl von Temperatursensoren vorgesehen sind und eine Mehrzahl von Datensätzen von einander entsprechenden Temperaturmesswerten und Lageinformationen der Linear- und/oder Drehachsen ermittelt werden, diese Datensätze in einem Erfahrungsspeicher abgelegt werden und auf Basis dieser Datensätze eine insbesondere in Art eines neuronalen Netzes aufgebaute Auswertungseinheit konditioniert wird.
Mithilfe des hier beschriebenen, ebenfalls von der Erfindung umfassten Verfahrens, können neue Bearbeitungsmaschinen eingefahren werden, und so zumindest ein Grundstock an Datensätzen erzeugt werden. Es ist klar, dass das hier beschriebene Verfahren nicht nur für das Einfahren, also die erste, anfängliche Inbetriebnahme einer solchen Bearbeitungsmaschine geeignet ist, sondern ein solcher Einfahrzyklus zum Beispiel bei unterschiedlichen Konditionen (zum Beispiel von Temperatur Luftfeuchtigkeit, Einsatzdauer usw.) durchgeführt werden kann, und daher oftmals mehrfach eingesetzt wird. Es ist auch möglich, den Erfahrungsspeicher einer neuen Maschine mit einem bestehenden Satz von Daten, insbesondere von baugleichen anderen Bearbeitungsmaschinen zu laden, insbesondere wenn diese ähnliche Systemfehler, Lageinformation oder Komponenteninformation aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass die Auswertungseinheit aus dem Satz von Temperaturmesswerten einen weiteren Satz von Korrekturparametern für die die Geradheit beschreibenden Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen ermittelt, diese Datensätze in den Erfahrungsspeicher abgelegt werden und auf Basis dieser Datensätze die Auswertungseinheit konditioniert wird.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist es äquivalent, ob zunächst mit dem Verfahren ein Satz von Korrekturparametern für die Komponenteninformation oder zunächst Einsatz von Korrekturparametern für die Lageinformation zur erzeugt wird.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Lage- und/oder Komponenteninformationen der Linear- und/oder Drehachse zueinander durch eine separate Messanordnung ermittelt werden. Diese Vermessung erfolgt bevorzugt für jede zu gewinnende Information eigens und unabhängig, da dadurch die jeweiligen Messanordnungen für die jeweilige Messeaufgabe optimiert eingesetzt werden können, was zu einer höheren Datenqualität führt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass vor einer Ermittlung der einander zugeordneten Datensätzen von Temperaturmesswerten und Koordinaten die Elemente der Messanordnung an dem Werkzeugaufnahmekopf und/oder den Werkstückaufspanntisch installiert werden, und insbesondere während der Bestimmung der jeweiligen Achslagen die Temperaturmesswerte ermittelt werden.
Geschickter Weise ist vorgesehen, dass die Ermittlung eines Datensatzes von Temperaturmesswerten und Lage- und/oder Komponenteninformationen zyklisch erfolgt und/oder dann, wenn Temperaturmesswerte gemessen werden, die hinreichend neu sind im Vergleich mit den im Erfahrungsspeicher abgelegten Temperaturmesswerten. Es ist klar, dass das oben beschriebene Einfahrverfahren automatisch angestoßen werden kann und, wenn eben hinreichend neue Umgebungsparameter vorgefunden werden, ein entsprechender Einfahrprozess durchgeführt wird. Hierdurch wird die Qualität an Daten, bei welchen das neuronalen Netz trainiert werden kann, kontinuierlich verbessert und die Genauigkeit der Bearbeitungsmaschine über einen großen Bereich von Einsatzparametern (wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, usw.) kontinuierlich verbessert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lageerkennungs- und Positionssteuerung und die Messwertverwaltung die einander zugeordneten Datensätzen von Temperaturmesswerten und Lage- und/oder Komponenteninformationen in den Erfahrungsspeicher leiten und diese dort abgelegt werden. Bevorzugter Weise ist zum Beispiel eine Messsteuerung vorgesehen, die zu entsprechenden Zeitpunkten oder in Abhängig von anderen Parametern veranlasst, dass diese Werte in der Erfahrungsspeicher geschrieben werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Kompensation des temperaturbedingten Wärmeganges, wie eingangs beschrieben, gelöst, bei welchem in der Lageerkennungs- und Positionssteuerung die Lage der einzelnen Achsen (Linear- und/oder Drehachsen) zueinander durch Lageinformationen beschrieben wird, sowie in der Bearbeitungsmaschine eine Vielzahl von Temperatursensoren vorgesehen sind und die gemessenen Temperaturwerte einer, insbesondere in Art eines neuronalen Netzes aufgebauten Auswertungseinheit zugeleitet werden, welche hieraus einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation der jeweiligen Linear- und/oder Drehachsen ermittelt und diese der jeweiligen Lageerkennungs- und Positionssteuerung übermittelt werden.
Vorteilhafter Weise ist bei dem Verfahren zur Kompensation vorgesehen, dass die Auswertungseinheit kontinuierlich die Korrekturparameter der Lageerkennungs- und Positionssteuerung übermittelt. Durch eine solche Vorgehensweise wird die hohe Genauigkeit der Bearbeitungsmaschine auch während einer langen Bearbeitungsdauer und/oder Schicht gewährleistet. Kontinuierlich bedeutet hierbei einerseits zyklisch, periodisch oder andererseits dann, wenn sich der Parametersatz, insbesondere die Temperatur derart verändern, dass eine neue Auswertung durchgefahren werden muss oder aber wenn die andauernde Auswertung einen neuen Parametersatz ein Korrekturparameter produziert, die erheblich von den im Moment eingesetzten abweichen.
Günstiger Weise ist vorgesehen, dass die Lageerkennungs- und Positionssteuerung eine Komponentenfehlerdatei aufweist, die Auswertungseinheit die Korrekturparameter der Komponentenfehlerdatei zuleitet und die Komponentenfehlerdatei diese mit den Maschinenfehlern aus der Maschinenfehlerdatei verarbeitet und diese verarbeiteten Sätze von Korrekturparametern für die Lageinformationen der zur Lageerkennung- und Positionssteuerung gehörenden Kompensationsregelung zuleitet.
In diesem Zusammenhang wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf die Bearbeitungsmaschine beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahren für das Einfahren einer Bearbeitungsmaschine oder Verfahren zur Kompensation des temperaturbedingten Wärmeganges in einer Bearbeitungsmaschine übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung, das bedeutet, nur im Bezug auf das erfindungsgemäßen Verfahren für das Einfahren einer Bearbeitungsmaschine oder Verfahren zur Kompensation des temperaturbedingten Wärmeganges in einer Bearbeitungsmaschine genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale können auch im Rahmen der Vorrichtungsansprüche berücksichtigt und beansprucht werden und zählen ebenfalls zur Offenbarung.
In der Zeichnung ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigt:

1 in einem schematischen Blockschaltbild eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie schematisch eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine.

Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen ist sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und/oder gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
1 zeigt in einem schematischen Blockschaltbild eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie schematisch eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine. Im oberen Bereich von 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine 1 zu sehen. Aufgebaut ist diese Bearbeitungsmaschine 1 auf einem Bett 10 der Maschine. Dieses Bett 10 trägt dem Werkstückaufspanntisch 3. Dieser Werkstückaufspanntisch 3 ist im dargestellten Fall um die beiden Drehachsen A₁ und B dreh- und/oder rotierbar. Darüber hinaus ist der Werkstückaufspanntisch 3 entlang der Linearachse X₂ linear verschieb- bez. positionierbar. Die Linearachse X₂ sowie die Drehachse A₁ verlaufen in 1 in die Zeichnungsebene hinein. Auf dem Werkstückaufspanntisch 3 befindet sich ein schematisch dargestelltes Werkstück. Dieses Werkstück wird von einem Werkzeug bearbeitet, welches vom Werkzeugaufnahmekopf 2 aufgenommen wird. Der Werkzeugaufnahmekopf 2 ist im dargestellten Fall entlang von drei Linearachsen X₁ , Y und Z linear verschieb- und positionierbar. Die Positionierung des Werkzeugaufnahmekopfes 2 entlang dieser Linearachsen erfolgt dabei teilweise durch Bewegungen des im linken Bereich der Bearbeitungsmaschine 1 dargestellten Maschinengestells. In der dargestellten Ausführungsform ist der Werkzeugaufnahmekopf 2 auch um die Drehachse A₂ rotier- und/oder positionierbar. Durch diese zusätzliche Drehachse A₂ werden bei der Bearbeitung des Werkstücks zusätzliche Möglichkeiten eröffnet. Selbstverständlich kann eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine 1 auch ohne die zusätzliche Drehachse A₂ ausgeführt werden.
An vielen verschiedenen Stellen der dargestellten Bearbeitungsmaschine 1 sind Temperatursensoren 4 angebracht, welche die lokale Temperatur messen. So sind beispielsweise die Temperatursensoren 4a und 4b am Maschinengestell angebracht, die Temperatursensoren 4c und 4e am Bett 10 der Bearbeitungsmaschine 1, die Temperatursensoren 4d und 4f am Werkstückaufspanntisch 3 sowie der Temperatursensor 4g am Werkzeugaufnahmekopf 2 und/oder an dessen tragender Konstruktion. Die große Anzahl an Temperatursensoren 4 ermöglicht eine genaue Kenntnis der aktuellen Temperaturverteilung an der Bearbeitungsmaschine 1. Während des Betriebs der Bearbeitungsmaschine 1 steigt die Temperatur vor allem in der Nähe des Bearbeitungsbereichs des Werkzeugs am Werkstück, sowie in den Führungen der Dreh- und Linearachsen. Stellen, welche etwas weiter ab von diesen Bereichen liegen werden erst später erwärmt, beispielsweise das Bett 10 oder das Gestell der Bearbeitungsmaschine 1. Es ist mit zur Offenbarung der Erfindung gehörend, auch an weiteren oder anderen Positionen an der Bearbeitungsmaschine 1 Temperatursensoren vorzusehen. Die von den Temperatursensoren 4 ermittelten Messwerte werden einer Temperaturmesswertverwaltung 5 zugeführt. An dieser Temperaturmesswertverwaltung 5 ist weiterhin ein Raumsensor 40 angeschlossen. Dieser ermittelt verschiedene physikalische Parameter, wie beispielsweise die Luftfeuchtigkeit oderdie TemperaturderUmgebung der Bearbeitungsmaschine 1. Die Messwerte dieses Raumsensors 40 werden ebenfalls der Temperaturmesswertverwaltung 5 zugeleitet.
Im unteren Bereich von 1 ist ein Blockschaltbild dargestellt, welches das Zusammenspiel verschiedener Komponenten bei der Steuerung und Regelung der Bearbeitungsmaschine und des dazugehörigen Verfahrens verdeutlicht.
Die bereits zuvor bezüglich ihrer Anschlüsse beschriebene Temperaturmesswertverwaltung 5 ist oben rechts im Blockschaltbild zu sehen. Auf der linken Seite ist die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 zu sehen, welche aus den weiter unten beschriebenen einzelnen Komponenten Kompensationsregelung 70, Komponentenfehlerdatei 71 und Maschinenfehlerdatei 72 aufgebaut ist. Die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 ist in 1 umgeben von einer gestrichelte Linie dargestellt. Alternativ kann für jede der einzelnen Linear- und/oder Drehachsen eine eigene Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 vorgesehen sein oder, wie im dargestellten Fall, wird eine komplexer ausgeführte Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 für alle Achsen eingesetzt. Die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 hat im Wesentlichen zwei Aufgaben: Zum Einen werden die aktuellen Ist-Positionen der Linear- und Drehachsen der Bearbeitungsmaschine 1 erkannt und bestimmt. Die Ermittlung der aktuellen Position oder Lageinformation der einzelnen Komponenten und Achsen der Bearbeitungsmaschine 1 ist essenziell wichtig für eine qualitativ hochwertige und genaue Regelung der Werkstückbearbeitung. Für die physikalische Bestimmung der Positionen der Achsen der Bearbeitungsmaschine 1 sind dort entsprechende Sensoren vorgesehen. Diese Sensoren können unterschiedlichster Art sein und übermitteln die benötigten Informationen an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7. Zum Anderen hat die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 die Aufgabe, direkt die Antriebe der Bearbeitungsmaschine 1 anzusteuern. Unter den Antrieben sind hier die Aktoren oder Motoren der Linear- und Drehachsen sowie der Spindel(n) der Bearbeitungsmaschine zu verstehen. Die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 ist somit diejenige Komponente, die ohne Zwischenschaltung weiterer Steuer- und/oder Regelungselemente die Positionen der Bearbeitungsmaschine 1 und damit auch die Bearbeitung des Werkstücks steuert.
Die Maschinensteuerung 8 ist im oberen Bereich im Blockschaltbild von 1 zwischen Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 und Temperaturmesswertverwaltung 5 angeordnet. Diese Maschinensteuerung 8 stellt die benötigten Daten für die Bearbeitung des Werkstücks zur Verfügung. Diese, das Werkstück definierende Daten, beispielsweise Abmessungen oder Oberflächenangaben, liegen in der Maschinensteuerung 8 in optimaler Form vor. Das bedeutet, dass diese in der Maschinensteuerung enthaltenen Daten in keiner Weise Kompensationen oder Korrekturen zum Ausgleich von Maschinenfehlern enthalten. Die Werkstückdaten liegen beispielsweise so vor, wie sie bei der Konstruktion mit einem CAD-System unter idealen Bedingungen erzeugt werden. Von der Maschinensteuerung 8 werden die idealen werkstückbezogenen Daten an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 weitergeleitet, welche dann wiederum nach einem weiter unten beschriebenen Verfahren die Ansteuerung der Bearbeitungsmaschine 1 unter Berücksichtigung der idealen Daten aus der Maschinensteuerung 8 und einer Kompensation möglicher Maschinenfehler durchführt. Die Maschinensteuerung 8 hat somit keinerlei Funktion bei der Kompensation von Maschinenfehlern. Ebenso wenig hat die Maschinensteuerung 8 eine Funktion bei der Kompensation von durch Temperaturunterschiede hervorgerufenen Fehlern. Die Maschinensteuerung 8 steuert lediglich die Betriebsart der Temperaturmesswertverwaltung 5, beispielsweise wie oft oder in welchem Abstand Temperaturwerte ermittelt werden.
Unterhalb der Temperaturmesswertverwaltung 5 ist die Auswertungseinheit 6 dargestellt, welche als Eingangsinformationen Temperaturwerte von der Temperaturmesswertverwaltung 5 erhält. Die Auswertungseinheit 6 ist weiterhin mit dem darunter befindlichen Erfahrungsspeicher 60 verbunden, mit welchem sie Daten und Informationen in beide Richtungen austauscht. Die Auswertungseinheit 6 übermittelt wiederum Daten an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswertungseinheit 6 als neuronales Netz ausgeführt. Unter neuronalen Netz kann hier eine durch Hard- und Software dargestellte Struktur verstanden werden, die dazu in der Lage ist, anhand von Beispielen oder Erfahrungen zu lernen. Ein derartiges neuronales Netz lässt sich besonders gut dann verwenden, wenn man eine mathematische oder physikalische Funktion nicht kennt aber viele Daten zur Verfügung hat. Bei einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine 1 werden durch die Temperaturmesswertverwaltung 5 und die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 sehr viele Daten zur Verfügung gestellt, die durch eine mathematisch unbekannte Funktion zwischen Temperatur und damit verbundenen maßgeblichen Veränderungen der Maschine verknüpft sind. Die Datensätze aus ermittelten Temperaturen und ermittelten maßgeblichen Veränderungen der Maschine, welche über den Erfahrungsspeicher 60 an die Auswertungseinheit 6 übermittelt werden, werden dazu verwendet, das neuronale Netz zu trainieren und damit kontinuierlich zu verbessern. Eine als neuronales Netz ausgeführte Auswertungseinheit 6 lernt somit kontinuierlich dazu und verbessert dabei die Qualität der Ausgabe der Auswertungseinheit 6 an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7. Der Erfahrungsspeicher 60, unten rechts in 1 dargestellt, verknüpft dazu Messwerte aus der Temperaturmesswertverwaltung 5 mit Positionsinformationen zu den einzelnen Komponenten der Bearbeitungsmaschine 1, welche von der Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 zur Verfügung gestellt werden. Diese Positionsinformationen zu den einzelnen Komponenten können auch als Lage- und/oder Komponenteninformationen bezeichnet werden. Die so erzeugten Erfahrungen werden im Erfahrungsspeicher 60 abgespeichert und stehen der Auswertungseinheit 6 zur Verfügung. Es ist alternativ auch möglich, dass im Erfahrungsspeicher 60 Temperaturmesswerte aus der Temperaturmesswertverwaltung 5 mit Positionsinformationen zu den Komponenten der Bearbeitungsmaschine 1 verknüpft werden, die durch eine separate Messeanordnung ermittelt werden. Eine derartige separate Messeanordnung kann an verschiedenen Komponenten oder Elementen der Bearbeitungsmaschine 1 angebracht werden und unabhängig von der Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 Positionsinformationen zu den einzelnen Komponenten bzw. Lage- und/oder Komponenteninformationen ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass zusätzliche Lage- und/oder Komponenteninformationen ermittelt werden können, die nur durch eine separate Messeanordnung aufgenommen werden können und so weitere nützliche Informationen für das Lernen der als neuronales Netz ausgebildeten Auswertungseinheit 6 zur Verfügung stehen. Die Auswertungseinheit 6 stellt als Ausgangsinformationen Sätze von Korrekturparametern zur Verfügung, welche an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 übermittelt werden. Diese Korrekturparameter ermöglichen eine Kompensation von Positionsveränderungen der einzelnen Komponenten der Bearbeitungsmaschine 1 zueinander, welche durch Temperaturänderungen in der Bearbeitungsmaschine 1 verursacht werden. Die Positionsveränderungen der einzelnen Komponenten der Bearbeitungsmaschine 1 zueinander können synonym auch als Lageinformation der Linear- und/oder Drehachsen bezeichnet werden, welche weiter oben bereits genauer beschrieben wurden. Es ist darüber hinaus auch möglich, dass die Auswertungseinheit 6 neben Korrekturparametern zur Lageinformation (bzw. der Positionsveränderungen der einzelnen Komponenten der Bearbeitungsmaschine 1 zueinander) zusätzlich Korrekturparameter für die die Geradheit beschreibenden Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen bereitstellt und übermittelt. Die Geradheit vor allem der Linearachsen hat entscheidenden Einfluss auf die spätere Qualität des bearbeiteten Werkstücks, insbesondere bei großen Werkstücken. Das Vorsehen von zwei Sätzen Korrekturparametern, nämlich zur Lageinformation und zur Geradheit der Komponenten der Bearbeitungsmaschine 1 bringt somit weitere Qualitätsvorteile bei der Bearbeitung von Werkstücken.
Die Korrekturparameter werden von der Auswertungseinheit 6 an die Komponentenfehlerdatei 71 übermittelt, die Teil der Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 ist. In dieser Komponentenfehlerdatei 71 werden die Korrekturparameter aus der Auswertungseinheit 6 mit weiteren Korrekturdaten zu Maschinenfehlern kombiniert. Unter Maschinenfehlern sind hier Ungenauigkeiten in der Lage und Position der einzelnen Komponenten der Bearbeitungsmaschine 1 zu verstehen, welche ihre Ursache in fertigungsbedingten Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Bearbeitungsmaschine haben. Diese Maschinenfehler sind von Maschine zu Maschine unterschiedlich und hängen nicht von lokalen Lageveränderungen durch Temperaturschwankungen in der Bearbeitungsmaschine 1 ab. Nach der Herstellung einer Bearbeitungsmaschine 1 werden die Maschinenfehler bei der Inbetriebnahme ermittelt und in der Maschinenfehlerdatei 72 abgespeichert. Das Kombinieren dieser individuellen Maschinenfehler mit den temperaturabhängigen Korrekturparametern aus der Auswertungseinheit 6 in der Komponentenfehlerdatei 71 bringt entscheidende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik mit sich. Der Ausgang der Komponentenfehlerdatei 71 zur Kompensationsregelung 70 vereint die Kompensation systematisch vorliegender Maschinenfehler mit von der Bearbeitungssituation abhängigen Fehlern, die von Temperaturänderungen verursacht werden. Somit werden innerhalb der Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 zwei unterschiedliche Fehlerquellen miteinander verknüpft kompensiert. Dies bietet den Vorteil, dass die Anforderungen an die Genauigkeit der Einzelteile bei der Herstellung einer Bearbeitungsmaschine 1 gesenkt werden können, ohne dabei Qualitätsverluste bei der Bearbeitung von Werkstücken hinnehmen zu müssen. Durch geringere Anforderungen an diese Genauigkeit der Einzelteile entstehen möglicherweise größere systematische Maschinenfehler. Da diese aber bei der Inbetriebnahme systematisch ermittelt werden und in der Maschinenfehlerdatei 72 abgespeichert werden stellen diese größeren Maschinenfehler kein Problem für die Genauigkeit bei der Werkstückbearbeitung dar, da sie ja in der Komponentenfehlerdatei 71 berücksichtigt werden und beim Ausgang aus der Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 durch die Kompensationsregelung 70 kompensiert werden. Durch die daraus resultierenden geringeren Anforderungen an die Genauigkeit der Einzelteile für die Herstellung einer Bearbeitungsmaschine 1 können Aufwand und damit verbundene Herstellkosten eingespart werden. Trotzdem weist eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine 1 einen exzellenten, selbstlernenden Fehlerkompensations-mechanismus auf, welcher durch die Komponenten Temperaturmesswertverwaltung 5, Auswertungseinheit 6, Erfahrungsspeicher 60 und Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 realisiert wird. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die theoretisch optimalen Werkstückdaten in der Maschinensteuerung 8 nicht zur Fehlerkompensation verändert oder angepasst werden müssen, sondern diese Fehlerkompensation in der nachgeschalteten Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 automatisch erfolgt. Für die Fehlerkompensation werden dabei die Lageinformationen der Dreh- und/oder Linearachsen der Maschine verändert und nicht die Positionskoordinaten für die Bearbeitung des Werkstücks.
Durch die bevorzugte Ausgestaltung der Auswertungseinheit 6 als neuronales Netz wird ermöglicht, dass Lageveränderungen der einzelnen Komponenten der Bearbeitungsmaschine 1 zueinander, die durch insbesondere lokale Temperaturveränderungen auftreten selbstlernend kompensiert werden. Im Erfahrungsspeicher werden bei jedem Betrieb der Bearbeitungsmaschine 1 Datensätze aus Temperaturmesswerten, also Temperaturverteilungen über die verschiedenen Teile der Bearbeitungsmaschine und die davon verursachten Lageveränderungen als Erfahrungen im Erfahrungsspeicher 60 abgespeichert. Bei einem danach erfolgenden Betrieb der Bearbeitungsmaschine 1 werden wiederum die Temperaturen an verschiedenen Stellen der Bearbeitungsmaschine 1 gemessen und der Auswertungseinheit 6 übermittelt. Die als neuronales Netz ausgeführte Auswertungseinheit 6 vergleicht dann die aktuellen Temperaturwerte und deren zeitliche Veränderungen mit den bereits im Erfahrungsspeicher 60 abgespeicherten Datensätzen. Bei gleichen oder ähnlichen Veränderungen der aktuell gemessenen Temperaturwerte zu bereits bekannten Erfahrungen und/oder Datensätzen kann die Auswertungseinheit 6 die zu erwartenden, aus den Temperaturveränderungen resultierenden Lageänderungen vorhersehen und dementsprechend Korrekturparameter optimal an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 übermitteln. Da bei unterschiedlichen Werkstücken oder Bearbeitungen unterschiedliche Temperaturveränderungen auftreten, ist die Ausführung der Auswertungseinheit 6 als neuronales Netz in Kombination mit dem Erfahrungsspeicher 60 besonders vorteilhaft. Es ist so sichergestellt, dass die Lageerkennungs- und Positionssteuerung 7 automatisch und ohne Einstellungs- oder Justierungsaufwand fürden Bediener stets die optimalen Korrekturparameter übermittelt bekommt. Werden neue Werkstücke oder Bearbeitungen auf einer Bearbeitungsmaschine erstmalig durchgeführt, so werden dabei die ersten Datensätze im Erfahrungsspeicher abgelegt. Mit jedem weiteren, gleichen Bearbeitungsvorgang gewinnt die Bestimmung der Korrekturparameter an Genauigkeit, da jeder dieser Bearbeitungsvorgänge als weitere Erfahrung im Erfahrungsspeicher 60 abgelegt wird.
Eine Bearbeitungsmaschine 1 in gezeigter Ausführungsform bietet noch weitere Möglichkeiten. So kann beispielsweise die Maschinensteuerung 8 den jeweiligen Temperaturwerten in der Temperaturmesswertverwaltung 5 ein bestimmtes Werkstück, ein bestimmtes Werkzeug oder einen bestimmten Bearbeitungsvorgang zuordnen. Diese Zuordnung wird dann auch in die Datensätze im Erfahrungsspeicher 60 übernommen. Durch diese Zuordnung von Werkstück, Werkzeug und/oder Bearbeitungsvorgang zu einzelnen Datensätzen und/oder Erfahrungen ist es möglich, beim Vergleich der aktuellen Temperaturen und deren Veränderungen mit diesen Erfahrungen durch die Auswertungseinheit 6 Fehler bei der Produktion zu erkennen. Ein signifikanter Unterschied zwischen abgespeicherter Erfahrung und aktuellen Werten kann beispielsweise auf eine Störung in der Kühlmittelzuführung oder der Verwendung eines falschen, nicht auf das Werkstück abgestimmten Werkzeuges hinweisen. Die im Erfahrungsspeicher 60 abgespeicherten Erfahrungen, die bestimmten Werkstücken oder Bearbeitungsvorgängen zugeordnet sind, können somit zur Prozess- und Qualitätsüberwachung bei der Produktion mit der Bearbeitungsmaschine 1 verwendet werden. Nachfolgend werden mögliche Merkmale des Vorschlages strukturiert wiedergegeben. Die nachfolgenden strukturiert wiedergegebenen Merkmale können beliebig mit- und untereinander kombiniert werden und können in beliebiger Kombination in die Ansprüche der Anmeldung aufgenommen werden. Dem Fachmann ist klar, daß sich die Erfindung bereits aus dem Gegenstand mit den wenigsten Merkmalen ergibt. Insbesondere sind nachfolgend vorteilhafte oder mögliche Ausgestaltungen, nicht jedoch die einzig möglichen Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.
Die Erfindung umfasst:

Eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine Werkzeugbearbeitungsmaschine, wobei die Bearbeitungsmaschine
mindestens einen entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf,
mindestens einen um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch
sowie für jede Linear- und/oder Drehachse eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung aufweist und
in der Lageerkennungs- und Positionssteuerung die Lage der einzelnen Achsen zueinander durch Lageinformationen beschrieben wird,
wobei des Weiteren in der Bearbeitungsmaschine, im Bett der Bearbeitungsmaschine, am oder im Werkzeugaufnahmekopf und/oder Werkstückaufspanntisch, und/oder den Führungen und/oder Lagerungen der Linear- und/oder Drehachsen eine Vielzahl von Temperatursensoren vorgesehen sind, und
die Temperatursensoren mit einer Temperaturmesswerteverwaltung verbunden sind und an diese Temperaturmesswerte übertragen und
eine, insbesondere in Art eines neuronalen Netzes aufgebaute Auswertungseinheit aus einem Satz von Temperaturmesswerten einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation der Linear- und/oder Drehachsen ermittelt und diese an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung übermittelt.

Eine wie zuvor ausgeführte Bearbeitungsmaschine, wobei die Auswertungseinheit aus dem Satz von Temperaturmesswerten einen weiteren Satz von Korrekturparametern für die die Geradheit beschreibenden Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen ermittelt und diese an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung übermittelt.
Eine wie zuvor ausgeführte Bearbeitungsmaschine, wobei die Lageerkennungs- und Positionssteuerung eine mit der Linear- und/oder Drehachsen zusammenwirkende Kompensationsregelung und eine mit der Kompensationsregelung zusammenwirkende Komponentenfehlerdatei aufweist, welche mit dem Ausgang der Auswertungseinheit und einer Maschinenfehlerdatei verbunden ist, und aus den temperaturabhängigen Daten der Auswertungseinheit und der in der Maschinenfehlerdatei hinterlegten spezifischen Maschinenfehlern einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation und/oder Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen erstellt und diese an die Kompensationsregelung übermittelt.
Eine wie zuvor ausgeführte Bearbeitungsmaschine, wobei die Auswertungseinheit mit einem Erfahrungsspeicher verbunden ist und auf die dort abgelegten, einander zugeordneten Temperaturmesswerte und Lageinformationen der Linear- und/oder Drehachsen, insbesondere zur Konditionierung der in Art eines neuronalen Netzes aufgebauten Auswertungseinheit zugreift.
Eine wie zuvor ausgeführte Bearbeitungsmaschine, wobei auch der Werkzeugaufnahmekopf um eine Drehachse rotier- und positionierbar ist.
Eine wie zuvor ausgeführte Bearbeitungsmaschine, wobei zumindest drei der Gesamtheit von Dreh- und Linearachsen zueinander linear unabhängig sind.
Eine wie zuvor ausgeführte Bearbeitungsmaschine, wobei der Werkzeugaufnahmekopf zumindest entlang zweier, einander unabhängigen Linearachsen verschieb- und positionierbar ist.
Eine wie zuvor ausgeführte Bearbeitungsmaschine, wobei der Werkstückaufspanntisch zumindest um zwei, zueinander unabhängigen Drehachsen rotier- und positionierbar ist.
Eine wie zuvor ausgeführte Bearbeitungsmaschine, wobei der Werkstückaufspanntisch entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbar ist.
Eine wie zuvor ausgeführte Bearbeitungsmaschine, wobei ein zusätzlicher Raumsensor vorgesehen ist, der weitere physikalische Parameter wie zum Beispiel die Raumtemperatur, die Luftfeuchtigkeit oder Ähnliches ermittelt, und diese Messwerte der Messwertverwaltung zugeleitet.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren für das Einfahren einer Bearbeitungsmaschine, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, um die Bearbeitungsmaschine zur Kompensation des temperaturabhängigen Wärmeganges vorzubereiten,

wobei die Bearbeitungsmaschine mindestens einen entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf und
mindestens einen um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch sowie
für jede Linear- und/oder Drehachse eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung aufweist,
wobei in dieser Lageerkennungs- und Positionssteuerung die Lage der einzelnen Achsen zueinander durch Lageinformationen beschrieben wird,
sowie in der Bearbeitungsmaschine eine Vielzahl von Temperatursensoren vorgesehen sind und eine Mehrzahl von Datensätzen von einander entsprechenden Temperaturmesswerten und Lageinformationen der Linear- und/oder Drehachsen ermittelt werden,
diese Datensätze in einem Erfahrungsspeicher abgelegt werden und
auf Basis dieser Datensätze eine insbesondere in Art eines neuronalen Netzes aufgebaute Auswertungseinheit konditioniert wird.

Das zuvor genannte Verfahren, alternativ umfassend die Schritte dass die Auswertungseinheit aus dem Satz von Temperaturmesswerten einen weiteren Satz von Korrekturparametern für die die Geradheit beschreibenden Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen ermittelt, diese Datensätze in den Erfahrungsspeicher abgelegt werden und auf Basis dieser Datensätze die Auswertungseinheit konditioniert wird und/oder die Lageerkennungs- und Positionssteuerung und die Messwertverwaltung die einander zugeordneten Datensätzen von Temperaturmesswerten und Lage- und/oder Komponenteninformationen in den Erfahrungsspeicher leiten und diese dort abgelegt werden.
Das zuvor genannte Verfahren, alternativ umfassend die Schritte dass die Lage- und/oder Komponenteninformationen der Linear- und/oder Drehachse zueinander durch eine separate Messanordnung ermittelt werden.
Das zuvor genannte Verfahren, alternativ umfassend die Schritte dass vor einer Ermittlung der einander zugeordneten Datensätze von Temperaturmesswerten und Koordinaten die Elemente der Messanordnung an dem Werkzeugaufnahmekopf und/oder den Werkstückaufspanntisch installiert werden, und insbesondere während der Bestimmung der jeweiligen Achslagen die Temperaturmesswerte ermittelt werden.
Das zuvor genannte Verfahren, alternativ umfassend die Schritte dass die Ermittlung eines Datensatzes von Temperaturmesswerten und Lage- und/oder Komponenteninformationen zyklisch erfolgt und/oder dann, wenn Temperaturmesswerte gemessen werden, die hinreichend neu sind im Vergleich mit den im Erfahrungsspeicher abgelegten Temperaturmesswerten.
Das zuvor genannte Verfahren, alternativ umfassend die Schritte dass die Lageerkennungs- und Positionssteuerung und die Messwertverwaltung die einander zugeordneten Datensätzen von Temperaturmesswerten und Lage- und/oder Komponenteninformationen in den Erfahrungsspeicher leiten und diese dort abgelegt werden.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Kompensation des temperaturbedingten Wärmeganges in einer Bearbeitungsmaschine, insbesondere nach einem oder mehreren vorher beschriebenen Ausführungsformen,

wobei die Bearbeitungsmaschine mindestens einen entlang zumindest einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf und
mindestens einen, um zumindest eine Drehachse rotier- und positionierbaren, und/oder entlang einer Linearachse verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch
sowie für jede Linear- und/oder Drehachse eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung aufweist und
in dieser Lageerkennungs- und Positionssteuerung die Lage der einzelnen Achsen zueinander durch Lageinformationen beschrieben wird
sowie in der Bearbeitungsmaschine eine Vielzahl von Temperatursensoren vorgesehen sind und
die gemessenen Temperaturwerte einer, insbesondere in Art eines neuronalen Netzes aufgebauten Auswertungseinheit zugeleitet werden, welche hieraus einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation der jeweiligen Linear- und/oder Drehachsen ermittelt und diese der Lageerkennungs- und Positionssteuerung übermittelt werden.

Das zuvor genannte Verfahren, alternativ umfassend die Schritte dass die Auswertungseinheit kontinuierlich die Korrekturparameter der Lageerkennungs- und Positionssteuerung übermittelt.
Das zuvor genannte Verfahren, alternativ umfassend die Schritte dass die Lageerkennungs- und Positionssteuerung eine Komponentenfehlerdatei aufweist, die Auswertungseinheit die Korrekturparameter der Komponentenfehlerdatei zuleitet und die Komponentenfehlerdatei diese mit den Maschinenfehlern aus der Maschinenfehlerdatei verarbeitet und diese verarbeiteten Sätze von Korrekturparametern für die Lageinformationen der zur Lageerkennung- und Positionssteuerung gehörenden Kompensationsregelung zuleitet.
Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
Sollte sich bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.
Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims

Bearbeitungsmaschine, wobei die Bearbeitungsmaschine (1) mindestens einen entlang zumindest einer Linearachse (X₁, Z, Y) verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf (2), mindestens einen um zumindest eine Drehachse (A₁, B) rotier- und positionierbaren und/oder entlang zumindest einer Linearachse (X₂) verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch (3) sowie für jede Linear- und/oder Drehachse (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) aufweist und in der Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) die Lage der einzelnen Achsen zueinander durch Lageinformationen beschrieben wird, wobei des Weiteren in der Bearbeitungsmaschine (1), im Bett (10) der Bearbeitungsmaschine (1), am oder im Werkzeugaufnahmekopf (2) und/oder Werkstückaufspanntisch (3), und/oder den Führungen und/oder Lagerungen der Linear- und/oder Drehachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) eine Vielzahl von Temperatursensoren (4, 4a bis 4f) vorgesehen sind, und die Temperatursensoren (4, 4a bis 4g) mit einer Temperaturmesswertverwaltung (5) verbunden sind und an diese Temperaturmesswerte übertragen und eine Auswertungseinheit (6) aus einem Satz von Temperaturmesswerten einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation der Linear- und/oder Drehachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) ermittelt und diese an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) übermittelt.
Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (6) aus dem Satz von Temperaturmesswerten einen weiteren Satz von Korrekturparametern für die die Geradheit beschreibenden Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) ermittelt und diese an die Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) übermittelt.
Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) eine mit den Linear- und/oder Drehachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) zusammenwirkende Kompensationsregelung (70) und eine mit der Kompensationsregelung (70) zusammenwirkende Komponentenfehlerdatei (71) aufweist, welche mit dem Ausgang der Auswertungseinheit (6) und einer Maschinenfehlerdatei (72) verbunden ist, und aus den temperaturabhängigen Daten der Auswertungseinheit (6) und den in der Maschinenfehlerdatei (72) hinterlegten spezifischen Maschinenfehlern einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation und/oder Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) erstellt und diese an die Kompensationsregelung (70) übermittelt.
Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (6) mit einem Erfahrungsspeicher (60) verbunden ist und auf die dort abgelegten, einander zugeordneten Temperaturmesswerte und Lageinformationen der Linear- und/oder Drehachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) zugreift und/oder ein zusätzlicher Raumsensor (40) vorgesehen ist, der weitere physikalische Parameter wie die Raumtemperatur, die Luftfeuchtigkeit oder Ähnliches ermittelt, und diese Messwerte der Messwertverwaltung (5) zuleitet.
Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Werkzeugaufnahmekopf (2) um eine Drehachse (A₂) rotier- und positionierbar ist und/oder zumindest drei der Gesamtheit von Dreh- und Linearachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) zueinander linear unabhängig sind und/oder der Werkzeugaufnahmekopf (2) zumindest entlang zweier, einander unabhängigen Linearachsen (X, X₁, Y, Z) verschieb- und positionierbar ist und/oder der Werkstückaufspanntisch (3) zumindest um zwei, zueinander unabhängigen Drehachsen (A₁, B) rotier- und positionierbar ist und/oder der Werkstückaufspanntisch (3) entlang zumindest einer Linearachse (X₂) verschieb- und positionierbar ist.
Verfahren für das Einfahren einer Bearbeitungsmaschine (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, um die Bearbeitungsmaschine (1) zur Kompensation des temperaturabhängigen Wärmeganges vorzubereiten, wobei eine Mehrzahl von Datensätzen voneinander entsprechenden Temperaturmesswerten und Lageinformationen der Linear- und/oder Drehachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) ermittelt werden, diese Datensätze in einem Erfahrungsspeicher (60) abgelegt werden und auf Basis dieser Datensätze die Auswertungseinheit (6) konditioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (6) aus dem Satz von Temperaturmesswerten einen weiteren Satz von Korrekturparametern für die die Geradheit beschreibenden Komponenteninformation der Linear- und/oder Drehachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) ermittelt, diese Datensätze in den Erfahrungsspeicher (60) abgelegt werden und auf Basis dieser Datensätze die Auswertungseinheit (6) konditioniert wird und/oder die Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) und die Messwertverwaltung (5) die einander zugeordneten Datensätze von Temperaturmesswerten und Lage- und/oder Komponenteninformationen in den Erfahrungsspeicher (60) leiten und diese dort abgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage- und/oder Komponenteninformationen der Linear- und/oder Drehachse (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) zueinander durch eine separate Messanordnung ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Ermittlung der einander zugeordneten Datensätze von Temperaturmesswerten und Koordinaten die Elemente der Messanordnung an dem Werkzeugaufnahmekopf (2) und/oder den Werkstückaufspanntisch (3) installiert werden, und während der Bestimmung der jeweiligen Achslagen die Temperaturmesswerte ermittelt werden und/oder die Ermittlung eines Datensatzes von Temperaturmesswerten und Lage- und/oder Komponenteninformationen zyklisch erfolgt und/oder dann, wenn Temperaturmesswerte gemessen werden, die hinreichend neu sind im Vergleich mit den im Erfahrungsspeicher (60) abgelegten Temperaturmesswerten.
Verfahren zur Kompensation des temperaturbedingten Wärmeganges in einer Bearbeitungsmaschine (1), wobei die Bearbeitungsmaschine (1) mindestens einen entlang zumindest einer Linearachse (X₁, Y, Z) verschieb- und positionierbaren Werkzeugaufnahmekopf (2) und mindestens einen, um zumindest eine Drehachse (A₁, B) rotier- und positionierbaren, und/oder entlang einer Linearachse (X₂) verschieb- und positionierbaren Werkstückaufspanntisch (3) sowie für jede Linear- und/oder Drehachse (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) eine Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) aufweist und in dieser Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) die Lage der einzelnen Achsen zueinander durch Lageinformationen beschrieben wird sowie in der Bearbeitungsmaschine (1) eine Vielzahl von Temperatursensoren (4, 4a-4g) vorgesehen sind und die gemessenen Temperaturwerte einer Auswertungseinheit (6) zugeleitet werden, welche hieraus einen Satz von Korrekturparametern für die Lageinformation der jeweiligen Linear- und/oder Drehachsen (A₁, B, X₁, X₂, Y, Z) ermittelt und diese der Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) übermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (6) kontinuierlich die Korrekturparameter der Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) übermittelt und/oder die Lageerkennungs- und Positionssteuerung (7) eine Komponentenfehlerdatei (71) aufweist, die Auswertungseinheit (6) die Korrekturparameter der Komponentenfehlerdatei (71) zuleitet und die Komponentenfehlerdatei (71) diese mit den Maschinenfehlern aus der Maschinenfehlerdatei (72) verarbeitet und diese verarbeiteten Sätze von Korrekturparametern für die Lageinformationen der zur Lageerkennung- und Positionssteuerung (7) gehörenden Kompensationsregelung (70) zuleitet.