DE102019006466A1

DE102019006466A1 - Werkzeugschneiden-Verstellkopf, Verfahren zu dessen Betrieb und zur Korrektur des Werkzeugschneiden-Verschleißes

Info

Publication number: DE102019006466A1
Application number: DE102019006466.6A
Authority: DE
Inventors: Gregor Maier; Christian Harscher; Thomas Vujica; Michael Renz
Original assignee: Komet Deutschland GmbH; Blum Novotest GmbH
Current assignee: Komet Deutschland GmbH; Blum Novotest GmbH
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-03-11
Also published as: WO2021047940A1; JP7463496B2; CN114728344A; EP4028189A1; US20220314336A1; JP2022551052A

Abstract

Der Verstellkopf dient zum Einsatz im Arbeitsraum einer CNC-Maschine, die eine zum Informationsaustausch mit einem Mess-Taster oder Bohrungsmessdorn eingerichtete und bestimmte Basis-Station aufweist, welche mit einer Steuerung der CNC-Maschine verbunden ist, und umfasst ein erstes Funktionsmodul und ein zweites Funktionsmodul, wobei das erste Funktionsmodul in ein Energieversorgungs- und ein Datenübertragungsmodul gegliedert ist, wobei das zweite Funktionsmodul ein Bearbeitungsmodul zur Aufnahme wenigstens eines Werkzeugs umfasst, wobei das Bearbeitungsmodul eine Werkzeug-Verstelleinrichtung zur Verstellung des Werkzeugs in einer radialen und/oder einer axialen Richtung und/oder in einer Winkelausrichtung des Werkzeugs basierend auf Vorgaben der Steuerung umfasst, und wobei das Energieversorgungsmodul Komponenten des Verstellkopfes, einschließlich des Datenübertragungsmoduls und der Werkzeug-Verstelleinrichtung mit elektrischer Energie versorgt, und wobei das Datenübertragungsmodul zum Austauschen von Information betreffend zumindest das Verstellen von in dem Verstellkopf aufgenommenem Werkzeug mit der Basis-Station des Mess-Tasters oder Bohrungsmessdorns in dem Arbeitsraum der CNC-Maschine eingerichtet und bestimmt ist.

Description

Einleitung
Hier werden ein Werkzeugschneiden-Verstellkopf und ein Verfahren zu dessen Betrieb und zur Korrektur des Werkzeugschneiden-Verschleißes offenbart. Außerdem werden die entsprechenden Vorrichtungskomponenten wie der Werkzeugschneiden-Verstellkopf und ein entsprechender Sender/ Empfänger zur Kommunikation mit einer NC-Steuerung zum Beispiel einer Werkzeugmaschine erläutert. Ein Werkzeugschneiden-Verstellkopf wird auch als Aussteuerwerkzeug bezeichnet. Details hierzu sind in den Ansprüchen definiert; aber auch die Beschreibung enthält relevante Angaben zur Struktur und zur Funktionsweise sowie zu Varianten des Verfahrens und den System- oder Vorrichtungskomponenten.
Hintergrund, Stand der Technik
In Bearbeitungszentren wird mit einer oder mehreren Spindeln ein Werkstück bearbeitet. Ein Bearbeitungszentrum ist eine Werkzeugmaschine, die für einen automatisierten Betrieb mit einer CNC-Steuerung zur Komplettbearbeitung von (Metall-, Holz-, oder Kunststoff-) Werkstücken ausgerüstet ist. An jeder der Spindeln kann ein Werkzeug oder ein Werkstück montiert sein; die Spindeln können fest positioniert oder zum Beispiel in drei orthogonalen Richtungen X, Y, Z innerhalb eines Arbeitsraums des Bearbeitungszentrums bewegt und angetrieben werden. Bearbeitungszentren haben in der Regel einen automatischen Werkzeug- und Werkstückwechsler, der - von der CNC-Steuerung veranlasst - einen Mess-Taster in die jeweilige Spindel ein- und auswechseln kann, um das mit dieser Spindel bearbeitete Werkstück auch zu vermessen. Der Mess-Taster kommuniziert dazu mit der CNC-Steuerung. Bei einer spanabhebenden Bearbeitung unterliegen Werkzeugschneiden einem kontinuierlichen Verschleiß. Dieser Verschleiß lässt sich in Grenzen durch eine Korrektur der Zustellung des Werkzeugs zum Werkstück kompensieren. Bei Fräs- und Drehbearbeitungen kann in der CNC-Steuerung der Verschleiß mit den in der CNC-Steuerung vorgehaltenen Werkzeugdaten verrechnet werden. Während der Bearbeitung des Werkstücks wird dann mit aktivierter Kompensation des Werkzeugradius der Verschleiß des Werkzeugs ausgeglichen.
Bei Bohr- und Ausdrehwerkzeugen kann der Verschleiß des Werkzeugs nur durch Verstellen der Schneide kompensiert werden. Bei den meisten Werkzeugen dieser Art erfolgt das Verstellen manuell durch den Maschinenbediener innerhalb oder außerhalb der Maschine. Weitere Werkzeuge haben eine motorische Verstellung. Dazu gehören zum Beispiel der Feinverstellkopf Komet-042, in den ein direktes Mess-System am Verstellschieber, ein Servogetriebe-Motor sowie eine Infrarot-Sende- und Empfangselektronik integriert ist, wobei die externe Energieversorgung berührungslos erfolgt. Üblicherweise wird beim Feinbearbeiten von Bohrungen manuell in den Fertigungsablauf eingegriffen, um durch Messen und Korrigieren Toleranzen im Mikrometer-Bereich zu erreichen.
Mit dem Feinverstellkopf Komet-042 ist ein Messen und Korrigieren im automatisierten Gesamtablauf möglich. Der Feinverstellkopf Komet-042 erlaubt das Verstellen der Schneide in µm-Schritten im geschlossenen Regelkreis. Dazu wird der Feinverstellkopf Komet-042 durch einen externen Messrechner angesteuert.
Eine weitere Lösung ist das KOMET KomTronic® U-Achssystem, ein automatisch einwechselbares Werkzeugsystem. Diese Anordnung erlaubt ein Ausdrehen, Hinterdrehen, Anfasen und Erzeugen von CNC-gesteuerten Konturen an Werkstücken. Unterschiedliche Innen- und Außenkonturen sind in Verbindung mit Aufsatzwerkzeugen und Wendeschneidplatten auch an nicht rotationssymmetrischen Bauteilen in einem Arbeitsgang herstellbar.
Des Weiteren sind berührungslos oder taktil wirkende Mess-Taster bekannt, die mit der CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine kommunizieren um in einem Maschinenraum (Bearbeitungsraum) eine Oberfläche, eine Kante oder eine Spitze eines Werkzeugs oder Werkstücks abzutasten. Für jedes detektierte Merkmal signalisiert der Kontakt- / kontaktlose Mess-Taster entsprechende Mess-Daten an die CNC-Maschinen-Steuerung, die ein Computerprogramm enthalten kann. Zusammen mit Maschinenpositionsdaten aus der CNC-Steuerung erlauben die Mess-Tasterdaten der numerischen Steuerung, ein exaktes Bild der Abmessungen des Werkzeugs oder Werkstücks zu ermitteln.
Die DE 2010200 A betrifft eine Werkzeughaltevorrichtung, bei der das Werkzeug an einem Schlitten befestigt ist, der relativ zu einem Körper, der an einer Werkzeugmaschine von dieser drehbar befestigt ist, radial verschiebbar ist. Ein Mehrphasen-Schrittmotor ist an einem Körper befestigt und derart angeordnet, dass er eine relative Radialbewegung erzeugen kann. Die Welle des Schrittmotors verläuft koaxial zu der Drehachse des Körpers. An der Welle ist eine Schneckenschraube befestigt, die mit einem Schneckenrad gekoppelt ist, das an dem zentralen Teil einer zweiten Welle zwischen einem zylindrischen Teil, das von einem oder mehreren Lagern getragen wird, und einem Gewindeteil, das mit einer an dem Schlitten befestigten Mutter gekuppelt ist, verbunden ist.
Weiteren technologischen Hintergrund enthalten die EP 491 724 B1 und die EP 719 195 B1 . Ein dort gezeigter Werkzeugkopf für den Einsatz in Werkzeugmaschinen hat einen um eine Drehachse rotierenden Grundkörper. Ein relativ zum Grundkörper quer zur Drehachse verstellbarer Schieber ist mit einem Schneidwerkzeug bestückbar. Des Weiteren sind eine MessEinrichtung für den Verstellweg des Schiebers relativ zum Grundkörper und eine Einrichtung zur Auswertung und Anzeige der Wegmess-Ergebnisse vorhanden.
Um die Position des Schneidwerkzeugs einstellen zu können, ist aus der DE-OS 35 26 712 bekannt, den Verstellweg des Schiebers relativ zum Gehäuse auf direktem Wege durch optische Abtastung zu messen. Die Ablesung der Wegmess-Ergebnisse erfordert eine ortsgebundene Installation. Der Einsatz des Werkzeugkopfes ist auf diese Installation enthaltende Werkzeugmaschinen beschränkt.
Die bekannten Lösungen haben zur Datenübertragung als Übertragungsmedium Infrarotlicht (zum Beispiel der Feinverstellkopf M042). Dazu ist im Arbeitsraum der CNC-Maschine ein Infrarot- Sende/Empfangsmodul installiert, das mit dem jeweiligen Feinverstellkopf kommuniziert. Von diesem Sende/Empfangsmodul führt eine bidirektionale Datenleitung zu einem Ansteuergerät. Der KOMET MicroKom BluFlex^® 2 Feinverstellkopf mit integriertem Display und Bluetooth® Technologie erlaubt eine Datenübertragung zu einem Mobilgerät (Smartphone, Tablet, etc.), es gibt aber keine Vorkehrungen in der CNC-Maschine für eine direkte Verbindung mit diesem Feinverstellkopf über Bluetooth®. Beim Feinverstellkopf M042 ist die Verstellung des Schiebers des Schneidwerkzeugs durch einen integrierten Servomotor und die Ansteuerung und Bedienung über eine bidirektionale Infrarot-Schnittstelle möglich. Dadurch kann der Feinverstellkopf auch in der Spindel verstellt werden. Die Schieberstellung wird durch das Messsystem erfasst. Die Verstellung erfolgt mit einem externen Bediengerät. Der Datenaustausch und die Energiezufuhr geschehen über fest installierte Verbindungen durch die Spindel.
Der MicroKom BluFlex^® 2 Feinverstellkopf ist ausschließlich zum Auf- und Ausbohren und Überdrehen bestimmt. Der MicroKom BluFlex^® 2 Feinverstellkopf darf nur in dafür vorgesehene Werkzeugmaschinen eingebaut und dort betrieben werden. Zulässige Drehzahlen des Feinverstellkopfes sind abhängig vom verwendeten Werkzeug (Masse & Typ) und der Schieberaussteuerung. Die Drehzahlen müssen entsprechend der Bearbeitung und deren Bedingungen angepasst sein.
Die bekannten Werkzeugschneiden-Feinverstellköpfe haben ein Gehäuse mit einer Trennstelle (ABS^® 32, ABS^® 50) einerseits und andererseits einer Werkzeug-Schnittstelle (zum Beispiel ABS^® 32, ABS^® 50 oder einer Aufnahme für Bohrstangen mit Zylinderschaft nach DIN 1835-A, etc.) Auch die übrigen Komponenten (Schnittstelle für Energie und Daten, Infrarot-Sende/Empfangsmodul, Voreinstellgerät, Stellmotor, etc.) sind in dem Gehäuse untergebracht. Für die Kommunikation sind ein dediziertes Infrarot-oder Bluetooth^®- Sende/Empfangsmodul im Maschinenraum erforderlich, das Platz benötigt, zu montieren und mit der Steuerung zu verbinden ist.
Aus der EP 0 907 444 A1 ist Werkzeugkopf für den Einsatz in Werkzeugmaschinen bekannt, mit einem Grundkörper, einem axial über den Grundkörper überstehenden, mit einer Maschinenspindel kuppelbaren Werkzeugschaft, mit einem quer zur Grundkörperachse verstellbaren, eine stirnseitige Werkzeugaufnahme aufweisenden Arbeitsschieber und mit einem im Grundkörper angeordneten Verstellmotor. Getriebemittel im Grundkörper haben eine konzentrisch zur Grundkörperachse drehbare Ausgangswelle mit einem Antriebsritzel. Eine arbeitsschieberseitige Verzahnung kämmt mit dem Antriebsritzel und ist an einem im Grundkörper geführten Zwischengetriebeelement angeordnet, das mit dem Arbeitsschieber gekuppelt ist. Der Verstellmotor und das Getriebe sind zumindest teilweise radial und axial ineinandergeschachtelt. Eine Schieberbaugruppe zur Aufnahme des Arbeitsschiebers und ggf. eines Ausgleichsschiebers, eine Antriebsbaugruppe zur Aufnahme des Verstellmotors und des Getriebes und eine den Werkzeugschaft aufweisende Anschlussbaugruppe sind an axialen Trennstellen lösbar miteinander verbunden.
Die Schieberbaugruppe enthält eine Messeinrichtung zur direkten Messung des Verstellwegs des Arbeitsschiebers relativ zum Grundkörper. Die Schieberbaugruppe und/oder die Antriebsbaugruppe enthält eine mit der Messeinrichtung verbundene Mess- und Regelelektronik zur Ansteuerung des Verstellmotors. Die Anschlussbaugruppe enthält eine Schnittstelle für eine induktive Stromversorgung und Datenübertragung. Der Verstellmotor ist mit seinem Gehäuse in einer zur Grundkörperachse konzentrischen Ausnehmung des Grundkörpers unter Freilassung eines mit einem Kühlmittel beaufschlagbaren Spaltraums für die Motorkühlung angeordnet ist. Die Stromversorgungsschnittstelle befindet sich in einem außenseitig über einen Spaltraum mit einem Kühlmittel beaufschlagbaren Gehäuse. Die Antriebsbaugruppe mit einer axial überstehenden Lagerhülse für die Ausgangswelle greift in eine axial offene Ausnehmung der Schieberbaugruppe ein. Die Lagerhülse greift in ein Langloch des Ausgleichsschiebers ein. Die arbeitsschieberseitige Zahnplatte oder das Antriebsritzel in zwei axial getrennte, relativ zueinander verschieb- oder verdrehbare und starr miteinander verbindbare Verzahnungsteile unterteilt sind. Der Arbeitsschieber hat eine mit der Werkzeugaufnahme verbundene, parallel zur Verstellrichtung ausgerichtete Radialbohrung für den Anschluss an eine grundkörperfeste Kühlmittelleitung. Die grundkörperfeste Kühlmittelleitung hat ein in die Radialbohrung gleitend und flüssigkeitsdicht eingreifendes Steckrohr. Die Schieberbaugruppe hat ein über ein Deckelteil mit dem Grundkörper verspanntes Mantelrohr. Der Grundkörper hat im Bereich der Schieberbaugruppe eine Schnittstelle für eine galvanische Stromversorgung und Datenübertragung.
Zugrundeliegendes Problem
Ausgehend hiervon soll ein Werkzeugkopf der eingangs angegebenen Art universell einsetzbar und kostengünstig in Anschaffung und Betrieb, sowie störungsarm sein.
Vorgestellte Lösung
Hierzu wird die im Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert und nachstehend erörtert.
Die vorgestellte Lösung geht u.a. von der Erkenntnis aus, dass in Bearbeitungszentren oder anderen CNC-Maschinen vielfach Mess-Taster der eingangs genannten Art zum Einsatz kommen, die über eine drahtlose Licht- oder Funkverbindung mit der CNC-Steuerung oder einem Mess-PC kommunizieren.
Der hier vorgeschlagene Verstellkopf ist bestimmt und eingerichtet zum Einsatz im Arbeitsraum einer CNC-Maschine, die eine zum Informationsaustausch mit einem Mess-Taster oder Bohrungsmessdorn eingerichtete und bestimmte Basis-Station aufweist, welche mit einer Steuerung der CNC-Maschine verbunden ist, und umfasst ein erstes Funktionsmodul und ein zweites Funktionsmodul, wobei das erste Funktionsmodul in ein Energieversorgungs- und ein Datenübertragungsmodul gegliedert ist, wobei das zweite Funktionsmodul ein Bearbeitungsmodul zur Aufnahme wenigstens eines Werkzeugs umfasst, wobei das Bearbeitungsmodul eine Werkzeug-Verstelleinrichtung zur Verstellung des Werkzeugs in einer radialen und/oder einer axialen Richtung und/oder in einer Winkelausrichtung des Werkzeugs basierend auf Vorgaben der Steuerung umfasst, und wobei das Energieversorgungsmodul Komponenten des Verstellkopfes, einschließlich des Datenübertragungsmoduls und der Werkzeug-Verstelleinrichtung mit elektrischer Energie versorgt, und wobei das Datenübertragungsmodul zum Austauschen von Information betreffend zumindest das Verstellen von in dem Verstellkopf aufgenommenem Werkzeug mit der Basis-Station des Mess-Tasters oder Bohrungsmessdorns in dem Arbeitsraum der CNC-Maschine eingerichtet und bestimmt ist.
Da nur eine (stationäre) Basis-Station für den wenigstens einen Verstellkopf einerseits und den/die Mess-Taster andererseits benötigt wird, reduziert dies die Kosten für Anschaffung, Installation und Betrieb der Gesamtanordnung. Dabei ist die Basis-Station dazu eingerichtet und bestimmt, auf entsprechende Befehle der Steuerung der CNC-Maschine den / jeden Verstellkopf, sowie den / jeden Mess-Taster oder Bohrungsmessdorn im Arbeitsraum der CNC-Maschine anzusprechen, zu deaktivieren, den / jeden Verstellkopf mit Verstellaufgaben seiner Schneide(n) anzusprechen, entsprechende Rückmeldungen zu empfangen und an die Steuerung der CNC-Maschine weiterzuleiten, den / jeden Mess-Taster oder Bohrungsmessdorn mit Mess-Aufgaben anzusprechen, entsprechende Rückmeldungen zu empfangen und an die Steuerung der CNC-Maschine weiterzuleiten.
Ausgestaltungen, Vorteile, Eigenschaften
Bei einer Variante des Verstellkopfes sind das Datenübertragungsmodul und die Basis-Station dazu eingerichtet und bestimmt, die Information betreffend zumindest das Verstellen von in dem Verstellkopf aufgenommenem Werkzeug über eine drahtlose bidirektionale Funkschnittstelle oder eine drahtlose bidirektionale Infrarotschnittstelle auszutauschen.
Bei einer Variante des Verstellkopfes sind nur ein erstes Funktionsmodul und ein zweites Funktionsmodul vorgesehen, also keine drei Baugruppen sondern nur zwei. Hierbei folgt die Aufteilung der Unterbaugruppen (Energieversorgungs- Datenübertragungsmodul, Bearbeitungsmodul, Werkzeug-Verstelleinrichtung ...) auf das erste und zweite Funktionsmodul dem Konzept, dass die Energie- und Datenübertragung einerseits, und die Bearbeitung andererseits klar zu trennen sind.
Da die beiden Funktionsmodule zwar fest und dicht miteinander verbunden (verschraubt), aber einfach voneinander zu trennen sind, können auf sehr einfache Weise unterschiedliche Module miteinander kombiniert werden. So ist zum Beispiel der Verstellkopf mit unterschiedlichen Energieversorgungs- (Ultracap plus induktive Energie-Einkopplung oder extern aufladbare Akkumulatoren) und Datenübertragungsmodulen (Infrarot oder Funk), oder anderen Bearbeitungsmodulen und unterschiedlichen Werkzeugaufnahmen im zweiten Funktionsmodul einfach zu konfigurieren.
Bei einer Variante des Verstellkopfes haben das Energieversorgungs- und das Datenübertragungsmodul einen Abschnitt eines integrierten Kühlmittelkanals zum Durchleiten von Kühlschmierstoff zu wenigstens einer Bearbeitungsstelle des Bearbeitungsmoduls. Die beiden Abschnitte des Kühlmittelkanals im Energieversorgungs- und das Datenübertragungsmodul einerseits und im Bearbeitungsmodul andererseits sind miteinander verbunden und leiten den Kühlschmierstoff vom Einlass auf der Seite des Energieversorgungs- oder des Datenübertragungsmoduls zum dem Bearbeitungsmodul zugeordneten Auslass. Ein integriertes Wegmessmodul dient zur Erfassung der Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul.
Bei einer Variante des Verstellkopfes ist das Bearbeitungsmodul dazu eingerichtet, ein Ausspindelwerkzeug mit justierbarer Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) aufzunehmen oder zu bilden, welches keine Veränderung während des Zerspanungsbetriebs zulässt. Bei einer weiteren Variante des Verstellkopfes ist das Bearbeitungsmodul dazu eingerichtet, während einer spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks eine Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) zuzulassen. In einer weiteren Variante des Verstellkopfes ist das Bearbeitungsmodul dazu eingerichtet, ein Reibwerkzeug mit mehreren Schneiden aufzunehmen oder zu bilden, das während der Bearbeitung eine feinjustierbare Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) zulässt. Bei einer weiteren Variante des Verstellkopfes ist das Bearbeitungsmodul dazu eingerichtet, ein Honwerkzeug aufzunehmen oder zu bilden, und ist dazu eingerichtet, Honsteine des Honwerkzeugs während der Bearbeitung zu verstellen, und Daten zu einem aktuellen Durchmesser des Honwerkzeugs über das Datenübertragungsmodul der Steuerung der CNC-Maschine zu signalisieren, um so ein Beenden eines Honvorgangs bei Erreichen eines programmierten Fertigungsmaßes durch die Steuerung auszulösen oder anzusteuern.
Bei weiteren Varianten des Verstellkopfes ist/sind eine oder mehrere Schneidenpositionen eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs elektrisch, zum Beispiel mittels eines Elektromotors oder eines Piezoantriebs veränderbar, oder eine Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul ist/sind hydraulisch mittels eines druckbeaufschlagten (Kühl-)Fluid zu bewirken, wobei durch das Fluid (z.B. durch eine Membrane oder durch einen Kolben) eine Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) zu bewirken ist.
Bei der Variante des hydraulischen Verstellens der Schneidenpositionen dienen von der Steuerung der CNC-Maschine an das Datenübertragungsmodul übermittelte Daten zum Ansteuern eines Fluidventils, um zusammen mit einem integrierten Wegmessmodul eine Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) zu bewirken, entsprechend dem Daten aus der Steuerung der CNC-Maschine während des Zerspanungsbetriebs.
Bei weiteren Varianten des Verstellkopfes ist/sind im Bearbeitungsmodul ein oder mehrere Sensoren vorgesehen, dazu eingerichtet und bestimmt, Betriebsparameter einer oder mehrerer Schneiden eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs, zum Beispiel Temperatur, Vibration, Zustand der Werkzeugschneiden (letzterer zum Beispiel ermittelt aus einer aufzuwendenden Schnittkraft oder einer akustisch erfassten Signatur beim Schneidvorgang) usw. zu erfassen und über das Datenübertragungsmodul als Roh-Datensignal oder als Prozesszustandssignal der Steuerung der CNC-Maschine zu signalisieren.
Bei der Variante, in der Roh-Datensignale übertragen werden, erfolgt deren Aufbereitung und Auswertung in der Steuerung der CNC-Maschine. Als Prozesszustandssignal werden im Verstellkopf (durch einen Prozessor zum Beispiel des ersten Funktionsmoduls) aufbereitete und ausgewertete Sensordaten an die Steuerung der CNC-Maschine übertragen. Dabei werden zum Beispiel die Sensordaten durch den Prozessor mit im Verstellkopf abgelegten Grenzwerten verglichen und beim Überschreiten derselben eine Meldung oder ein Fehlersignal an die Steuerung der CNC-Maschine übertragen. Steigt zum Beispiel plötzlich die Schnittkraft an, deutet dies auf eine beschädigte Schneide hin. In einer weiteren Ausgestaltung, wenn der Verstellkopf mit einem Honwerkzeug ausgestattet ist, könnte das Erreichen des im Verstellkopf abgelegten Maß für den zu honenden Durchmesser als Prozesszustandssignal der Steuerung der CNC-Maschine signalisiert werden.
Bei weiteren Varianten des Verstellkopfes ist im Energieversorgungsmodul eine Turbine vorgesehen, die mittels eines dem Verstellkopf zuzuführenden, druckbeaufschlagten (Kühl-)Fluids in Rotation zu versetzen ist. Die Turbine ist betrieblich mit einem Generator gekoppelt, der gewandelte Energie einem Akku und/oder Kondensator zur Zwischenspeicherung zuführt.
Bei weiteren Varianten des Verstellkopfes ist zum Datenübertragungsmodul kumulativ oder alternativ ein Schnittstellenmodul vorgesehen, das dazu bestimmt und eingerichtet ist, durch einen berührend oder berührungslos wirkenden, externen Geber in Form eines Betätigungsstiftes, einer Licht- oder (Ultra-)Schallquelle, eines Permanent- oder Elektromagneten, oder dergl. eine oder mehrere manuelle Eingaben zu erfassen und zu verarbeiten, um daraus eine Signalisierung im Sinne einer (Fein-)Justierung einer oder mehrerer Schneidenpositionen eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs, das Einnehmen einer (eingefahrenen oder ausgefahrenen) Endstellung, einer vordefinierten Sollstellung, oder dergl. an das Bearbeitungsmodul zu bewirken.
Bei weiteren Varianten des Verstellkopfes hat das Schnittstellenmodul eine optische (z.B. LED(-Array), akustische (Piepser) und/oder haptische (Summer oder Vibrator) Ausgabeeinheit zur Rückmeldung einer erfolgten Eingabe. Das Schnittstellenmodul ist dazu bestimmt und eingerichtet, abhängig von der jeweiligen Eingabe unterschiedliche Positionierungsabläufe eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors, Piezoantriebs oder des Fluidventils eine Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul zu bewirken.
Bei weiteren Varianten des Verstellkopfes sind das Datenübertragungsmodul und das Schnittstellenmodul dazu eingerichtet und bestimmt, eine Aktivierung und/ oder Ansprache des Verstellkopfes mit Datenaustausch zu empfangen, um wahlweise eine manuelle Verstellung oder eine über eine drahtlose Datenverbindung vorgegebene Verstellung eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs zu bewirken.
Des Weiteren wird hier ein Verfahren zur Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul eines Verstellkopfes beschrieben, wobei bei einer spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs auftretender Verschleiß der Schneide(n) des Werkzeugs mit in der CNC-Steuerung vorliegenden Werkzeugdaten des im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs verrechnet werden, und die CNC-Steuerung dann bei der Bearbeitung des Werkstücks den auftretenden Verschleiß der Schneide(n) des Werkzeugs ausgleicht durch entsprechende Korrektur der Stellung der Schneide(n) des Werkzeugs.
Die Verstellung der Schneide(n) des Werkzeugs wird nicht durch einen externen Messrechner, sondern durch eine Funktion der Maschinensteuerung selbst errechnet und bewirkt. Dabei wird gleichzeitig nicht jede mögliche Verstellung durchgeführt sondern nur eine abhängig von den Werkzeugdaten der Steuerung notwendige/mögliche Verstellung. Die Korrekturwerte können aus der direkten Messung oder aus einer nachgelagerten Vermessung des Werkstückes, oder durch manuelle Eingabe in die Maschinensteuerung an den Verstellkopf übertragen werden.
Korrekturwerte sind hier durch direkte manuelle Eingabe in den Verstellkopf in den Bearbeitungsprozess einzuführen, während in bekannten Systemen nur die Eingabe über einen externen Messrechner möglich ist. Auch ein direktes Ermitteln der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Werten in der CNC-Steuerung ist in bekannten Systemen nicht möglich.
Bei weiteren Varianten des Verfahrens zur Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul eines Verstellkopfes wird in einem Datenspeicher des Verstellkopfes eine Null-Stellung und eine aktuelle Stellung der Schneide(n) des Werkzeugs abgelegt, und bei einem Anlernschritt werden die im Verstellkopf gespeicherten Informationen „Null-Stellung“ und „aktuelle Stellung“ oder „Ist-Stellung“ der Schneide(n) des Werkzeugs durch das Datenübertragungsmodul an die CNC-Steuerung übermittelt. So wird der Verstellkopf in unterschiedlichen Bearbeitungszentren oder anderen CNC-Maschinen sehr einfach einsetzbar.
Mit der hier vorgestellten Verfahrensweise und dem hier vorgestellten Verstellkopf ist eine automatische Korrektur des Verschleißes von Werkzeugschneiden vereinfacht. Die hier vorgestellte Vorgehensweise hat eine automatische Verstellung der Schneide zur Folge. Demgegenüber beruht die bisherige Vorgehensweise darauf, dass ein Messrechner einen Korrekturwert aus von der CNC-Maschine übermittelten Koordinatenwerten errechnet. Der errechnete Korrekturwert wird an eine zusätzliche Steuerungseinheit übertragen um eine entsprechende Verstellung des Werkzeugs auszulösen. Diese Steuerungseinheit ist mit der hier vorgestellten Vorgehensweise entbehrlich.
Der Regelkreis schließt sich durch das gezielte Generieren des Ist-Maßes durch ein Messmittel im Bearbeitungszentrum und einer, durch die Maschine abhängig von den Regelparametern eingestellten Korrektur des Werkzeuges, um das Soll-Maß bei der nächsten Bearbeitung zu erreichen.
Gleichzeitig kann die maximale Verstellung der Schneiden auch Aufschluss über die Notwendigkeit eines Schneidentausches geben. Der Verstellkopf meldet, dass die Verstellung nicht mehr möglich ist, oder die Steuerung ermittelt abhängig von der Null-Position und der IstPosition den bisherigen verstellten Wert und signalisiert, dass ein Schneidentausch notwendig ist.
Das hier vorgestellte Verfahren kompensiert einen Verschleiß einer Schneide des Werkzeugs durch eine Korrektur der Zustellung. So kann bei spanabhebender Bearbeitung (zum Beispiel Fräsen, Drehen etc.) der Verschleiß mit den Werkzeugdaten verrechnet werden um den Verschleiß auszugleichen. Bei Bohr- und Ausdrehwerkzeugen kann der Verschleiß durch Verstellen der Schneide kompensiert werden. Das hier vorgeschlagene Verfahren sieht vor, die Verstellung der Schneide des Verstellkopfes direkt auf der Maschinensteuerung selbst auszuführen. Der Verstellkopf umfasst eine Speichereinheit für die Nullposition und die aktuelle Position.
Ein bisher erforderlicher externer Messrechner, der die zu korrigierende Position abhängig von den Variablen aus der Maschinensteuerung korrigiert, ist so nicht mehr erforderlich. Der Messrechner ist nicht zwischen unterschiedlichen Bearbeitungszentren austauschbar. Weil mit der hier vorgestellten Lösung kein Messrechner mehr notwendig ist, lässt sich das System einfach an mehreren Maschinen betreiben, und durch die Speicherung der Ist- und Null-Position kennt jede Maschine die Werte des Verstellkopfes.
Das hier vorgestellte Verfahren zur Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul eines Verstellkopfes sieht vor, dass mittels eines Tast- oder Messkopfes ein Ist-Maß an dem Werkstück erfasst, und in der CNC-Steuerung anhand des Ist-Maßes und einer vom Nennmaß des Werkstücks ermittelten Abweichung ein Korrekturwert ermittelt wird, der an den Verstellkopf bereitgestellt wird. Durch entsprechende Ansteuerung eines Aktors im Werkzeug ein Verstellen des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) ausgelöst wird, wobei der Korrekturwert über eine Datenverbindung an den Verstellkopf kommuniziert. Vorzugsweise wird der Korrekturwert auch im Datenspeicher des Verstellkopfes abgelegt.
Die hier vorgestellte Verfahrensweise und der hier vorgestellte Verstellkopf erlauben die Berechnung des Korrekturwertes durch die CNC-Steuerung und das anschließende Speichern der Informationen „Null-Stellung“ und „aktuelle Stellung“ der Schneide(n) des Werkzeugs im Verstellkopf. Dies erlaubt eine Taktzeitreduzierung bei der spanabhebenden Fertigung, höhere Maßhaltigkeit und geringeren Integrationsaufwand.
So betrifft unter anderem die DE 102 62 188 A1 einen multidirektionalen Mess-Taster mit einem Gehäuse, in dem ein ringförmiges Stützlager ausgebildet ist, das eine X, Y-Lagerebene und eine dazu normale zentrale Achse Z des Mess-Tasters definiert. An einem Tragkörper ist eine Taststiftaufnahme zentral angeordnet um einen Taststift aufzunehmen. Ein Übertragungsglied ist im Gehäuse entlang der zentralen Achse Z verschiebbar geführt, um beliebige Auslenkungen des Tragkörpers aus seiner Ruhelage in geradlinige Bewegungen umzusetzen. Ein Sensor setzt die Bewegungen des Übertragungsgliedes in Mess-Signale um. Die Übertragung der Mess-Signale von einem Mess-Taster zu einer stationären Basis-Station erfolgt drahtlos entweder durch optische (z.B. Infrarot) Signale oder durch Funksignale. Üblicherweise sind in einem Bearbeitungszentrum entsprechend der Anzahl der Spindeln auch mit der stationären Basis-Station kommunizierende Mess-Taster vorgesehen, die in die jeweilige Spindel zur Werkstückvermessung eingesetzt werden können, wobei in neueren Ausführungen in einem Messablauf gleichzeitig bearbeitete Werkstücke auch gleichzeitig gemessen werden können.
Anstatt die Daten-Kommunikation zwischen dem hier vorgestellten Verstellkopf und der CNC-Steuerung oder dem Mess-PC über separate Infrarot-oder Bluetooth^®- Sende/Empfangsmodule im Feinverstellkopf und im Maschinenraum abzuwickeln, ist der hier vorgestellte Verstellkopfes so modularisiert, dass er ein Datenübertragungsmodul hat, das dem des Mess-Tasters entspricht. So kann die Daten-Kommunikation des hier vorgestellten Verstellkopfes auch über die bereits in dem Maschinenraum vorhandene drahtlose Licht- oder Funkverbindungs-Basis-Station erfolgen.
Dazu ist in einer Variante der Verstellkopf mit einem Licht- oder Funkverbindungsmodul wie ein Mess-Taster oder Bohrungsmessdorn ausgestattet. In gleicher Weise ist in einer Variante der Verstellkopf mit einem dem Stromversorgungsmodul des Mess-Tasters oder Bohrungsmessdorns entsprechenden Stromversorgungsmodul ausgestattet. Durch diese Ausgestaltung des hier vorgestellten Verstellkopfes ist die Mehrfachnutzung der vorhandenen Ressourcen (im Maschinenraum vorhandene, für die Kommunikation des/der Mess-taster/s mit der CNC-Steuerung vorgesehene drahtlose Licht- oder Funkverbindungs-Basis-Station) möglich.
Auch kann der Anteil der Gleichteile in dem Verstellkopf und dem Mess-Taster oder Bohrungsmessdorn (Licht- oder Funkverbindungsmodul, Stromversorgungsmodul, Wegmesssystem, etc.) steigen. Dies senkt die Lagerhaltung, und den Anschaffungs- und Wartungsaufwand. Da die Licht- oder Funkverbindungs-Basis-Station in der Werkzeugmaschine im Betrieb für einen Mess-Taster und/ oder Bohrungsmesskopf einerseits und den Verstellkopf andererseits gleichermaßen genutzt wird, ist in dieser Konstellation ein effizienter und präziser Bearbeitungsprozess bei vergleichsweise geringen Investitionskosten und verringertem Installationsaufwand realisierbar. Diese Konstellation eignet sich auch für kostengünstigere Bearbeitungszentren und Nachrüstungen.
Im Einsatz ist der Verstellkopf auch dadurch präzisier, dass das integrierte Wegmessmodul sowie dessen Mess- und Auswerteelektronik für die direkte Verstellwegmessung in das Innere des integrierte Wegmessmodul verlegt wird und dabei die Besonderheiten des Betriebs an schnelldrehenden Werkzeugmaschinen berücksichtigt werden. Insbesondere ist bei drehenden Teilen dafür zu sorgen, dass die auf die Teile einwirkende Beschleunigungs- und Zentrifugalkräfte sich kompensieren, um keine drehzahlabhängigen Fehler in der Längenmessung zu erhalten.
Die modulare Bauweise des Spannungsversorgungs-, Datenübertragungs- und integrierten Wegmessmoduls ist vielseitig und kostengünstig mit verschiedenen Bearbeitungsmodulen des Verstellkopfes kompatibel verwendbar. In einer Variante des Verstellkopfes sind das Spannungsversorgungs- und/oder Datenübertragungsmodul und/oder das jeweilige Bearbeitungsmodul statisch und/oder dynamisch ausgewuchtet, indem das jeweilige Modul in einer, zwei oder mehr Ebenen unwuchtfrei ausgelegt und nachjustiert ist. Damit können die einzelnen Module beliebig kombiniert werden um den Verstellkopf nach Kundenwunsch zu konfigurieren.
Hier wird auch eine CNC-Maschine offenbart mit einem Maschinenraum. Die CNC-Maschine ist dazu eingerichtet und bestimmt, mit wenigstens einem in einer Spindel der CNC-Maschine aufgenommenen Werkzeug ein Werkstück zu bearbeiten. Die Spindel und das Werkstück sind, gesteuert durch eine CNC-Steuerung, relativ zueinander bewegbar. Die oder eine der Spindeln ist auch dazu eingerichtet und bestimmt, einen Mess-Taster aufzunehmen. Der Mess-Taster ist dazu eingerichtet und bestimmt, das Werkstück berührend oder berührungslos abzutasten und entsprechende Mess-Signale zur Kommunikation zwischen dem Mess-Taster und einer mit einer Steuerung der CNC-Maschine oder einem Steuerrechner verbundenen Basis-Station drahtlos auszugeben. Die oder eine der Spindeln ist auch dazu eingerichtet und bestimmt, als Werkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks einen Verstellkopf aufzunehmen, der ebenfalls zur drahtlosen Kommunikation mit der Basis-Station bestimmt und eingerichtet ist. Der Verstellkopf hat vorzugsweise eines oder mehrere der oben erläuterten Merkmale.
Ebenso wird hier eine Basis-Station offenbart zum Einsatz in einem Maschinenraum einer CNC-Maschine. Die Basis-Station ist mit einer Steuerung der CNC-Maschine oder einem Steuerrechner verbunden. Die CNC-Maschine ist dazu eingerichtet und bestimmt, mit wenigstens einem in einer Spindel der CNC-Maschine aufgenommenen Werkzeug ein Werkstück zu bearbeiten. Die oder eine der Spindeln ist auch dazu eingerichtet und bestimmt, einen Mess-Taster aufzunehmen, der dazu eingerichtet und bestimmt ist, das Werkstück berührend oder berührungslos abzutasten und entsprechende Mess-Signale an die Basis-Station drahtlos auszugeben. Die oder eine der Spindeln ist auch dazu eingerichtet und bestimmt, als Werkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks einen Verstellkopf aufzunehmen. Er ist ebenfalls zur drahtlosen Kommunikation mit der Basis-Station bestimmt und eingerichtet. Der Verstellkopf hat vorzugsweise eines oder mehrere der oben erläuterten Merkmale.
Das Spannungsversorgungs- und/oder das Datenübertragungsmodul des Verstellkopfes / des Mess-Tasters sind vielseitig einsetzbar und ermöglichen dem Werkzeughersteller die kostengünstige Herstellung unterschiedlicher aktorischer oder intelligenter Werkzeuge.
Zum Initialisieren / (In-)Aktivieren jedes der Mess-Taster / Verstellköpfe ist gemäß einer Variante vorgesehen, dass vor dem Aussenden der eigentlichen Information ein Aktivierungssignal, und nach dem Aussenden der eigentlichen Information ein Inaktivierungssignal an die jeweiligen Mess-Taster / Verstellkopf gesendet wird.
Dabei kann gemäß einer Variante jeder der Mess-Taster / Verstellköpfe mittels eines dedizierten Aktivierungssignals für den jeweiligen der Mess-Taster / Verstellköpfe aktiviert werden. Gemäß einer anderen Variante kann jeder der Mess-Taster / Verstellköpfe mittels eines gemeinsamen Aktivierungssignals für alle, einer einzigen Basis-Station zugeordneten Mess-Taster / Verstellköpfe aktiviert werden.
Das oder jedes der Aktivierungssignale kann dabei je nach Systemarchitektur und Steuerungskonzept des Bearbeitungszentrums entweder von dem Empfangsteil und/ oder von der numerischen Steuerung des Bearbeitungszentrums zum Beispiel auch von einem zusätzlichen Teilnehmer oder der Steuerung der CNC-Maschine über den Empfänger ausgesendet werden.
Die Mess-Taster / Verstellköpfe können gemäß einer Variante nach ihrem Aktivieren ihre Datentelegramme in vorbestimmten Zeitintervallen an die einzige Basis-Station aussenden. Dabei überwacht gemäß einer Variante insbesondere in der Betriebsart „Normalbetrieb“ der / jeder Mess-Taster / Verstellkopf die einzige Basis-Station, ob eine Kommunikation fortwährend besteht, und / oder ob der Zustand „Batterie des Mess-Tasters / Verstellkopfes ist gut“ in „Batterie des Mess-Tasters / Verstellkopfes ist leer“ gewechselt hat. Sollte dies der Fall sein, kann gemäß einer Variante vorgesehen sein, dass ein hierfür charakteristisches Warnsignal von der Basis-Station abgegeben wird.
Des Weiteren kann gemäß einer Variante vorgesehen sein, dass die Übertragungszeit der Datentelegramme für alle Datentelegramme aller Mess-Taster zumindest annähernd identisch ist.
Schließlich wird hier auch eine Basis-Station vorgestellt zum Austausch von Information mit gemeinsam in einem Bearbeitungszentrum aufzunehmenden Mess-Tastern / Verstellköpfen. Die Basis-Station ist dazu eingerichtet, zu ermitteln ob von einem Mess-Taster / Verstellkopf ein jeweiliges Datentelegramm empfangen wurde, und dieses dann an die Steuerung weiterzuleiten.
Figurenliste
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und zugehöriger Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Zusammenstellung in der Beschreibung oder der Zeichnungen, oder ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.

1a, 1b veranschaulichen schematisch einen Arbeitsraum einer CNC-Maschine mit einem Mess-Taster und einem Verstellkopf, die beide nacheinander in derselben Spindel der CNC-Maschine aufgenommen sind.
1c veranschaulichen schematisch einen Arbeitsraum einer CNC-Maschine mit einem Mess-Taster und einem Verstellkopf, die beide gleichzeitig in unterschiedlichen Spindeln der CNC-Maschine aufgenommen sind.
2 veranschaulicht schematisch eine Variante eines Verstellkopfes aus der 1.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1a, 1b veranschaulichen schematisch ein Bearbeitungszentrum in Gestalt einer CNC-Maschine 110 mit einem Arbeits- oder Maschinenraum 112, in dem eine Spindel 114 im Betrieb des Bearbeitungszentrums ein eingespanntes Werkstück WS bearbeitet (gefräst, gebohrt, oder dergl.) wird. Das Bearbeitungszentrum hat eine CNC-Steuerung 140. Die Spindel 114 ist hier in drei orthogonalen Richtungen X, Y, Z innerhalb des Maschinenraums 112 des Bearbeitungszentrums relativ zum Werkstück WS beweg- und antreibbar. In einem Bearbeitungszentrum mit einer Spindel kann an dem Werkstück WS, wie hier gezeigt, gearbeitet und im Wechsel gemessen werden. In der hier gezeigten Situation werden durch einen nicht weiter veranschaulichten automatischen Werkzeugwechsler, von der CNC-Steuerung 140 veranlasst, ein Mess-Taster 120 und ein Verstellkopf 100 abwechselnd in die Spindel 114 eingewechselt, um das bearbeitete Werkstück WS zu vermessen bzw. zu bearbeiten.
Der hier gezeigte Mess-Taster 120 funktioniert berührend; er detektiert eine (Werkstück-)Oberfläche bei Kontakt mit dieser. Für jedes detektierte Merkmal gibt der Mess-Taster 120 entsprechende Mess-Signale aus. Ein solcher Mess-Taster der Anmelderin ist zum Bespiel in der DE 102 62 188 A1 offenbart, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird. Die Kommunikation zwischen dem Mess-Taster 120 und einer im Maschinenraum 112 angeordneten Basis-Station 130 erfolgt drahtlos entweder durch optische Signale oder durch Funksignale. Dabei werden von dem Mess-Taster 120 Mess-Signale zu der Basis-Station 130 ausgegeben, und von der Basis-Station 130 Steuerbefehle an den Mess-Taster 120 ausgegeben.
1c veranschaulicht schematisch ein Bearbeitungszentrum in Gestalt einer CNC-Maschine 110 mit einem Arbeits- oder Maschinenraum 112, in dem zwei Spindeln 114, 116 im Betrieb des Bearbeitungszentrums ein eingespanntes Werkstück WS bearbeitet (gefräst, gebohrt, oder dergl.) wird. Das Bearbeitungszentrum hat eine CNC-Steuerung 140. Die beiden Spindeln 114, 116 sind hier in drei orthogonalen Richtungen X, Y, Z innerhalb des Maschinenraums 112 des Bearbeitungszentrums relativ zum Werkstück WS beweg- und antreibbar. In einem Bearbeitungszentrum mit zwei Spindeln können zum Beispiel zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden, oder an dem Werkstück WS können wie hier gezeigt, beide Spindeln gleichzeitig arbeiten. In der hier gezeigten Situation wurden bereits durch einen nicht weiter veranschaulichten automatischen Werkzeugwechsler, von der CNC-Steuerung 140 veranlasst, ein Mess-Taster 120 und ein Verstellkopf 100 in die jeweilige Spindel 116, 114 eingewechselt, um das bearbeitete Werkstück WS zu vermessen bzw. zu bearbeiten.
Auch der hier gezeigte Mess-Taster 120 funktioniert berührend; er entspricht dem Mess-Taster aus der 1b.
Details zur Vorgehensweise bei der Signalübertragung zwischen dem einen, hier veranschaulichten, oder hier nicht weiter veranschaulichten, mehreren Mess-Taster(n) 120 und der stationären Basis-Station 130 sind in einer Variante auch in der DE 10 2013 008 182 A1 der Anmelderin offenbart, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird. Mit der dort beschriebenen Vorgehensweise bei der Signalübertragung ist es möglich, dass mehrere Komponenten denselben drahtlosen Übertragungskanal nutzen. Sofern der Übertragungskanal eine (Infrarot-)Lichtstrecke ist, benutzen die Mess-Taster 120 Lichtsignale gleicher Wellenlänge und Modulationsschemata. Sofern der Übertragungskanal eine Funkstrecke zum Beispiel in einem ISM-Band (z.B. 2.4 GHz) ist, benutzen die Mess-Taster 120 gleiche Trägerfrequenzen und Modulationsschemata. Damit ist es möglich, dass die Mess-Taster 120 mit ein und derselben stationären Basis-Station 130 über den Übertragungskanal kommunizieren.
Wie vorstehend erläutert ist mit der CNC-Maschine 110, genauer gesagt mit einem in einer Spindel 114 der CNC-Maschine aufgenommenen Werkzeug ein Werkstück WS zu bearbeiten. Die Spindel 114 und das Werkstück sind, gesteuert durch eine CNC-Steuerung 140, relativ zueinander bewegbar. Die oder eine der Spindeln 114, 116 kann auch einen Mess-Taster 120 aufnehmen. Der in der 1 veranschaulichte Mess-Taster 120 dient dazu, das Werkstück WS berührend abzutasten und entsprechende Mess-Signale zur Kommunikation zwischen dem Mess-Taster 120 und der mit der Steuerung 140 der CNC-Maschine 110 verbundenen Basis-Station 130 drahtlos auszugeben. Die oder eine der Spindeln 114, 116 nimmt als Werkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks WS einen Verstellkopf 100 auf. Dieser Verstellkopf 100 oder auch weitere, hier nicht veranschaulichte Verstellköpfe 100, ist ebenfalls zur drahtlosen Kommunikation mit der Basis-Station 130 bestimmt und eingerichtet. Der Verstellkopf 100 hat vorzugsweise eines oder mehrere der nachstehend erläuterten Merkmale.
Die Basis-Station 130 ist mit einer Steuerung 140 der CNC-Maschine 110 oder einem Steuerrechner verbunden. Die Basis-Station 130 dient dazu, mit wenigstens einem in einer Spindel 114, 116 der CNC-Maschine 110 aufgenommenen Mess-Taster 120 zu kommunizieren und abwechselnd oder (quasi-)gleichzeitig mit einem Verstellkopf 100 zu kommunizieren, der ebenfalls in einer Spindel 114, 116 der CNC-Maschine 110 aufgenommen ist.
Der in 1 schematisch in einer Einsatzsituation veranschaulichte Verstellkopf 100 umfasst, wie in 2 näher veranschaulicht, einen in etwa kreiszylindrischen Grundkörper, der in ein erstes Funktionsmodul 150 und ein zweites Funktionsmodul 160 gegliedert ist, wobei das erste Funktionsmodul 150 in ein Energieversorgungs- 152 und ein Datenübertragungsmodul 154 gegliedert ist. Das zweite Funktionsmodul 160 hat ein Bearbeitungsmodul 162 zur Aufnahme wenigstens eines Werkzeugs. Das Bearbeitungsmodul 162 hat eine Werkzeug-Verstelleinrichtung 164 zur Verstellung des Werkzeugs in einer radialen Richtung basierend auf Vorgaben der CNC-Steuerung. Das Energieversorgungsmodul hat Batterien 158, und versorgt Komponenten des Verstellkopfes 100, also das Datenübertragungsmodul 154, die Werkzeug-Verstelleinrichtung 164, und andere, weiter unten näher beschriebene Komponenten des Verstellkopfes 100 mit elektrischer Energie.
Das Datenübertragungsmodul 154 ist in der Lage, dazu programmiert und eingerichtet, Information betreffend zumindest das Verstellen von in dem Verstellkopf aufgenommenem Werkzeug mit der Basis-Station 130 des Mess-Tasters 120 oder eines Bohrungsmessdorns in dem Arbeitsraum 121 der CNC-Maschine 110 mit der Steuerung 140 der CNC-Maschine 110 auszutauschen. Mit anderen Worten kommunizieren sowohl der Verstellkopf 100 als auch der Mess-Taster 120 oder ein (nicht näher gezeigter) Bohrungsmessdorn in dem Arbeitsraum 121 der CNC-Maschine 110 bidirektional über die Basis-Station 130 mit der Steuerung 140 der CNC-Maschine 110. Hierzu dienen bei dem Verstellkopf 100 entlang des Umfangs des Datenübertragungsmoduls 154 gleichmäßig verteilt angeordnete Infrarot-Sende-/Empfangsdioden 182, über die das Datenübertragungsmodul 154 mit entsprechenden Infrarot-Sende-/Empfangsdioden der Basis-Station 130 kommuniziert. So ist die drahtlose bidirektionale Infrarotschnittstelle 180b implementiert. Dies ist in einer anderen, nicht gezeigten Variante durch eine drahtlose bidirektionale Funkschnittstelle 180a implementiert.
Genauer gesagt, sendet das Datenübertragungsmodul 154 des Verstellkopfes 100 an die Basis-Station 130, und durch diese an die Steuerung 140 der CNC-Maschine 110, die Information betreffend unter anderem das Verstellen des in dem Verstellkopf 100 aufgenommenen Werkzeuges 170 über die in den Fig. gezeigte, drahtlose bidirektionale Infrarotschnittstelle 180b. Außerdem erhält das Datenübertragungsmodul 154 des Verstellkopfes 100 durch die Basis-Station 130 von der Steuerung 140 der CNC-Maschine 110 Informationen oder Befehle (Weg- / Winkelangaben für eine / alle Schneiden des Werkzeuges 170) zum Verstellen des in dem Verstellkopf 100 aufgenommenen Werkzeuges 170.
Bei einer Variante des Verstellkopfes haben das Energieversorgungs- 152 und das Datenübertragungsmodul 154 einen ersten Abschnitt eines integrierten Kühlmittelkanals 155 zum Durchleiten von Kühlschmierstoff, und das Bearbeitungsmodul 162 einen zweiten Abschnitt eines integrierten Kühlmittelkanals 165, der zu wenigstens einer Bearbeitungsstelle des Bearbeitungsmoduls 162 führt. Ein integriertes Wegmessmodul 200 im Bearbeitungsmodul 162 dient zur Erfassung der Verstellung des Werkzeugs 170 im Bearbeitungsmodul 162.
Wie in 2 veranschaulicht, ist die Schneidenposition eines im Bearbeitungsmodul 162 befindlichen Werkzeugs 170 elektrisch, hier mittels eines Piezoantriebs 210, veränderbar.
Das Maß der Veränderung gibt ein Befehl aus der CNC-Steuerung 140 vor, der über die Basis-Station 130 und die drahtlose bidirektionale Infrarotschnittstelle 180b an das Datenübertragungsmodul 154 des Verstellkopfes 100 übermittelt wird. Dort wird der Befehl in entsprechende Ansteuersignale für den Piezoantrieb 210 umgesetzt, was zur Verstellung der Ausrichtung der Schneiden 170a, 170b führt. Das integrierte Wegmessmodul 200 im Bearbeitungsmodul 162 erfasst die erfolgte Verstellung des Werkzeugs 170 im Bearbeitungsmodul 162 und signalisiert die entsprechenden Werte durch das Datenübertragungsmodul 154 des Verstellkopfes 100 über die drahtlose bidirektionale Infrarotschnittstelle 180b über die Basis-Station 130 an die CNC-Steuerung 140 zurück.
In einer nicht weiter veranschaulichten Variante erfolgt eine Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul 162 hydraulisch mittels eines druckbeaufschlagten Kühlfluids. Dabei kann durch das Fluid indirekt oder direkt eine Verstellung des Werkzeugs 170 oder seiner Schneide(n) 170a, 170b zu bewirken sein.
Das integrierte Wegmessmodul 200 im Bearbeitungsmodul 162 führt seine Messungen zur Stellung der Schneiden oder des Werkzeugs aus. Zur besonders präzisen Kontrolle der Schneidengeometrie, des Schneidenzustandes und anderer Bearbeitungsparameter können zusätzlich oder anstelle des integrierten Wegmessmodul 200 im Bearbeitungsmodul 162 ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Betriebsparameter der Schneide(n) des im Bearbeitungsmodul 162 befindlichen Werkzeugs 170 vorgesehen sein. Hierzu gehören Sensoren 212 zur Erfassung von Temperatur, Vibration, Zustand der Werkzeugschneiden, zum Beispiel durch Erfassen der erforderlichen Schnittkraft/-kräfte. Das Datenübertragungsmodul 154 empfängt die Signale dieser Sensoren 212 und sendet sie als Roh-Datensignale oder als Prozesszustandssignale durch das Datenübertragungsmodul 154 des Verstellkopfes 100 über die bidirektionale Infrarotschnittstelle 180b über die Basis-Station 130 an die CNC-Steuerung 140.
Bei Varianten des Verstellkopfes 100 nach den 1 und 2 ist zum Datenübertragungsmodul 154 kumulativ ein Schnittstellenmodul 240 vorgesehen, um durch einen externen Geber in Form eines Magnet-Betätigungsstiftes MAG bereitgestellte, manuelle Eingaben mit mehreren Sensoren zum Beispiel in Form von Kontaktstellen 240a ... d zu erfassen und zu verarbeiten. Basierend auf diesen Eingaben erfolgt eine Signalisierung im Sinne einer (Fein-)Justierung der Schneide(n) des im Bearbeitungsmodul 162 befindlichen Werkzeugs 170, das Einnehmen einer (eingefahrenen oder ausgefahrenen) Endstellung, einer vordefinierten und in einem Datenspeicher des Verstellkopfes 100 abgelegten Sollstellung, oder dergl. an das Bearbeitungsmodul 162. In der gezeigten Variante sind mehrere Kontaktstellen 240a ... d vorgesehen, die bei Annäherung des Magnet-Betätigungsstiftes MAG jeweils die Ausführung eines vordefinierten Kommandos auslösen. Diese Kommandos können von der CNC-Steuerung 140 über die Basis-Station 130 an das Datenübertragungsmodul 154 des Verstellkopfes 100 gesendet werden. Dort werden sie in dem Datenspeicher abgelegt. Alternativ oder zusätzlich können auch bei Annäherung des Magnet-Betätigungsstiftes MAG an die jeweilige der Kontaktstellen 240a ... d entsprechende Funktionen ausgeführt werden oder Werte, z.B. Stellpositionen des Werkzeugs 170 oder seiner Schneide(n) 170a, 170b aufgerufen oder verändert werden. Diese jeweiligen ausgeführten Funktionen oder Werte werden auch an einer Anzeige 244 ausgegeben.
So kann auch abhängig von der gewählten Reihenfolge der jeweilige der Kontaktstellen 240a ... d unterschiedliche Positionierungsabläufe gestartet werden, um zum Beispiel manuell eine Sollposition des Werkzeugs 170 oder seiner Schneide(n) 170a, 170b anzufahren. Letztlich lassen mithilfe des Schnittstellenmoduls unterschiedliche Positionierungsabläufe eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs oder seiner Schneide(n) 170a, 170b entsprechend der jeweiligen manuellen Eingabe, unabhängig oder zusätzlich zur Ansteuerung durch die die drahtlose bidirektionale Funk- oder Infrarotschnittstelle 180 über die Basis-Station 130 durch entsprechende Ansteuerung des Aktors (Elektromotors, Piezoantriebs oder des Fluidventils) bewirken.
Diese manuell aktivierbaren Funktionen sind an dem Verstellkopf 100 in der CNC-Maschine auch durch die drahtlose Übertragung eines entsprechenden Korrekturwertes ausführbar. Wenn zum Beispiel an der entsprechenden der Kontaktstellen 240a ... d die Aktivierung des Verstellkopfes 100 durch einen Magnetstift MAG erkannt wird, wird der Verstellkopf 100 aktiviert. Allerdings bleibt dabei die drahtlose bidirektionale Funk- oder Infrarotschnittstelle 180 deaktiviert. Durch die berührungslose Interaktion mit dem Magnetstift MAG kann die gewünschte Sollposition des Werkzeugs 170 oder seiner Schneide(n) 170a, 170b angefahren werden.
Der hier vorgestellte Verstellkopf 100 ist ein batteriebetriebener motorisch verstellbar Feinverstellkopf, der sowohl eine manuelle Verstellung als auch eine über eine drahtlose Datenverbindung vorgegebene Verstellung des Werkzeugs 170 oder seiner Schneide(n) 170a, 170b ermöglicht.
So werden Voreinstellgeräte mit zusätzlicher Hardware überflüssig. Hierdurch entfallen Anschaffungs-, Folge- und Unterhaltskosten.
Bei dem hier gezeigten Verstellkopf 100 hat das Schnittstellenmodul ein LED(-Array) als Ausgabeeinheit zur Rückmeldung einer erfolgten Eingabe.
Zur Verstellung des Werkzeugs 170 oder seiner Schneide(n) 170a, b im Bearbeitungsmodul des Verstellkopfes wird bei einer spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks mittels des Verstellkopfes 100 auftretender Verschleiß der Schneide(n) des Werkzeugs mit in der CNC-Steuerung vorliegenden Werkzeugdaten des im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs verrechnet. Das Verfahren zur automatischen Korrektur des Schneidenverschleißes sieht vor, dass die durch einen Mess-Taster (oder einen Mess-Kopf) ermittelte Abweichung vom Nennmaß des bearbeiteten Werkstücks durch Bereitstellen eines auf der CNC-Steuerung ermittelten Korrekturwertes an den Verstellkopf eine Verstellung der Schneide(n) des Werkzeugs 170 bewirkt. So führt eine weitere Bearbeitung zur Maßhaltigkeit des Werkstückes. Der Korrekturwert wird dabei über eine Datenverbindung an den Verstellkopf kommuniziert. Die CNC-Steuerung berechnet den Korrekturwert, der anschließend an den Verstellkopf kommuniziert und dort im Speicher abgelegt wird. Das Messen und Korrigieren muss nicht zwingend bei der Bearbeitung ein und desselben Werkstückes erfolgen. Bei einer Serienfertigung wird so auch bei gleichen, nacheinander hergestellten Werkstücken ein Werkstückmaß innerhalb sehr enger Toleranzgrenzen gehalten.
Die CNC-Steuerung gleicht dann bei der Bearbeitung des Werkstücks auftretenden Verschleiß der Schneide(n) des Werkzeugs aus durch entsprechende Korrektur der Stellung der Schneide(n) des Werkzeugs. Hierzu werden über die drahtlose Schnittstelle 130 von der CNC-Steuerung 140 entsprechende Kommandos an den Verstellkopf 100 gesendet, und dieser liefert in umgekehrter Richtung Mess-Daten an die CNC-Steuerung 140.
Zur Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul des Verstellkopfes 100 wird in einem Datenspeicher des Verstellkopfes eine Null-Stellung und eine aktuelle Stellung der Schneide(n) des Werkzeugs abgelegt. Bei einem Anlernschritt werden die im Datenspeicher des Verstellkopfes 100 gespeicherten Informationen „Null-Stellung“ und „aktuelle Stellung der Schneide(n) des Werkzeugs durch das Datenübertragungsmodul an die CNC-Steuerung übermittelt.
Die vorangehend beschriebenen Varianten des Verfahrens und der Vorrichtung dienen lediglich dem besseren Verständnis der Struktur, der Funktionsweise und der Eigenschaften der vorgestellten Lösung; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Varianten ein. Die Fig. sind schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches / welche in den Fig. oder im Text offenbart ist/sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Fig., anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen der beschriebenen Lösung zuzuschreiben sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Fig. umfasst.
Die vorstehend erläuterten Vorrichtungs- und Verfahrensdetails sind zwar im Zusammenhang dargestellt; sie sind jedoch auch unabhängig voneinander und auch frei miteinander kombinierbar. Die in den Fig. gezeigten Verhältnisse der einzelnen Teile und Abschnitte hiervon zueinander und deren Abmessungen und Proportionen sind nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr können einzelne Abmessungen und Proportionen auch von den gezeigten abweichen.
Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle aufgezeigten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2010200 A [0007]
EP 491724 B1 [0008]
EP 719195 B1 [0008]
DE 3526712 [0009]
EP 0907444 A1 [0013]
DE 10262188 A1 [0044, 0061]
DE 102013008182 A1 [0064]

Claims

Verstellkopf (100), bestimmt und eingerichtet zum Einsatz im Arbeitsraum einer CNC-Maschine, die eine zum Informationsaustausch mit einem Mess-Taster (120) oder Bohrungsmessdorn eingerichtete und bestimmte Basis-Station (130) aufweist, welche mit einer Steuerung der CNC-Maschine (140) verbunden ist, wobei der Verstellkopf (100) umfasst: - ein erstes Funktionsmodul (150) und ein zweites Funktionsmodul (160), wobei das erste Funktionsmodul (150) in -- ein Energieversorgungs- (152) und -- ein Datenübertragungsmodul (154) gegliedert ist, wobei das zweite Funktionsmodul -- ein Bearbeitungsmodul (162) zur Aufnahme wenigstens eines Werkzeugs (170) umfasst, wobei das Bearbeitungsmodul (162) eine Werkzeug-Verstelleinrichtung zur Verstellung des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) in einer radialen und/oder einer axialen Richtung und/oder in einer Winkelausrichtung des Werkzeugs (170) basierend auf Vorgaben der Steuerung umfasst, und wobei --- das Energieversorgungsmodul (152) Komponenten des Verstellkopfes (100), einschließlich des Datenübertragungsmoduls (154) und der Werkzeug-Verstelleinrichtung mit elektrischer Energie versorgt, und wobei --- das Datenübertragungsmodul (154) zum Austauschen von Information betreffend zumindest das Verstellen von in dem Verstellkopf (100) aufgenommenem Werkzeug mit der Basis-Station (130) des Mess-Tasters (120) oder Bohrungsmessdorns in dem Arbeitsraum der CNC-Maschine (140) eingerichtet und bestimmt ist.
Verstellkopf (100) nach Anspruch 1, bei dem - das Datenübertragungsmodul (154) des Verstellkopfes (100) und die Basis-Station (130) dazu eingerichtet und bestimmt sind, die Information betreffend zumindest das Verstellen von in dem Verstellkopf (100) aufgenommenem Werkzeug (170) über eine drahtlose bidirektionale Funkschnittstelle oder eine drahtlose bidirektionale Infrarotschnittstelle auszutauschen.
Verstellkopf (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem - das Energieversorgungs- (152) und das Datenübertragungsmodul (154) einen integrierten Kühlmittelkanal zur Durchleitung von Kühlschmierstoff zu wenigstens einer Bearbeitungsstelle des Bearbeitungsmoduls aufweisen, und/oder bei dem - ein integriertes Wegmessmodul zur Erfassung der Verstellung des Werkzeugs (170) im Bearbeitungsmodul (162) vorgesehen ist.
Verstellkopf (100) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem - das Bearbeitungsmodul (162) dazu eingerichtet ist, ein Ausspindelwerkzeug mit justierbarer Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) aufzunehmen, welches keine Veränderung während des Zerspanungsbetriebs zulässt, oder - das Bearbeitungsmodul (162) während der Bearbeitung eine Verstellung des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) zulässt, oder - das Bearbeitungsmodul (162) dazu eingerichtet ist, ein Reibwerkzeug mit mehreren Schneiden aufzunehmen, das während der Bearbeitung eine feinjustierbare Verstellung des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) zulässt, oder - das Bearbeitungsmodul (162) dazu eingerichtet ist, ein Honwerkzeug aufzunehmen, und dazu eingerichtet ist, Honsteine des Honwerkzeugs während der Bearbeitung zu verstellen, und Daten zu einem aktuellen Durchmesser des Honwerkzeugs über das Datenübertragungsmodul (154) der Steuerung der CNC-Maschine zu signalisieren, um so ein Beenden eines Honvorgangs bei Erreichen eines programmierten Fertigungsmaßes durch die Steuerung auszulösen.
Verstellkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - eine Verstellung des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) im Bearbeitungsmodul (162) elektrisch, zum Beispiel mittels eines Elektromotors oder eines Piezoantriebs zu bewirken ist, oder eine Verstellung des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) im Bearbeitungsmodul (162) hydraulisch mittels eines druckbeaufschlagten (Kühl-)Fluid zu bewirken ist, wobei durch das Fluid eine Verstellung des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) zu bewirken ist.
Verstellkopf (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem - in der Variante des hydraulischen Verstellens des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) von der Steuerung der CNC-Maschine an das Datenübertragungsmodul (154) übermittelte Daten zum Ansteuern eines Fluidventils dienen, um zusammen mit einem integrierten Wegmessmodul ein Verstellen des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) zu bewirken, entsprechend dem Daten aus der Steuerung der CNC-Maschine während des Zerspanungsbetriebs.
Verstellkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Datenübertragungsmodul dazu eingerichtet und bestimmt ist, Roh-Datensignale oder Prozesszustandssignale aus dem Verstellkopf (100) an die Steuerung der CNC-Maschine zu signalisieren.
Verstellkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - im Bearbeitungsmodul (162) wenigstens ein Sensor vorgesehen ist, der dazu eingerichtet und bestimmt ist, Betriebsparameter einer oder mehrerer Schneiden eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs, zum Beispiel Temperatur, Vibration, Werkzeugschneidenzustand oder Schnittkraft des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) usw. zu erfassen und über das Datenübertragungsmodul als Roh-Datensignal oder als Prozesszustandssignal der Steuerung der CNC-Maschine zu signalisieren.
Verstellkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - im Energieversorgungsmodul (152) eine Turbine vorgesehen ist, die mittels eines druckbeaufschlagten (Kühl-)Fluids in Rotation zu versetzen ist, wobei - die Turbine betrieblich mit einem Generator gekoppelt ist, der gewandelte Energie einem Akku und/oder Kondensator zur Zwischenspeicherung zuführt.
Verstellkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - zum Datenübertragungsmodul (154) kumulativ oder alternativ ein Schnittstellenmodul vorgesehen ist, das dazu bestimmt und eingerichtet ist, durch einen berührend oder berührungslos wirkenden, externen Geber in Form eines Betätigungsstiftes, einer Licht- oder (Ultra-)Schallquelle, eines Permanent- oder Elektromagneten, oder dergl. eine oder mehrere manuelle Eingaben zu erfassen und zu verarbeiten, um daraus eine Signalisierung im Sinne einer (Fein-)Justierung des Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b), das Einnehmen einer (eingefahrenen oder ausgefahrenen) Endstellung, einer vordefinierten Sollstellung, oder dergl. an das Bearbeitungsmodul zu bewirken.
Verstellkopf (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Schnittstellenmodul - eine optische, akustische und/oder haptische Ausgabeeinheit zur Rückmeldung einer erfolgten Eingabe aufweist, und - dazu bestimmt und eingerichtet ist, abhängig von der jeweiligen Eingabe unterschiedliche Positionierungsabläufe eines im Bearbeitungsmodul (162) befindlichen Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) durch entsprechende Ansteuerung des Aktors in Form eines Elektromotors, Piezoantriebs, des Fluidventils oder dergl. ein Verstellen des befindlichen Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b) auszulösen.
Verstellkopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Datenübertragungsmodul (154) und das Schnittstellenmodul dazu eingerichtet und bestimmt sind, eine Aktivierung und/ oder Ansprache des Verstellkopfes (100) zu empfangen, um wahlweise eine manuelle Verstellung oder eine über eine drahtlose Datenverbindung vorgegebene Verstellung eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs (170) oder seiner Schneide(n) (170a, b)zu bewirken.
CNC-Maschine (110) mit einem Maschinenraum (112), die dazu eingerichtet und bestimmt ist, mit wenigstens einem in einer Spindel (114) der CNC-Maschine (110) aufgenommenen Werkzeug ein Werkstück (WS) zu bearbeiten, wobei die Spindel (114) und das Werkstück (WS), gesteuert durch eine CNC-Steuerung (140), relativ zueinander bewegbar sind, wobei die oder eine der Spindeln (114) auch dazu eingerichtet und bestimmt ist, einen Mess-Taster (120) aufzunehmen, der dazu eingerichtet und bestimmt ist, das Werkstück (WS) berührend oder berührungslos abzutasten und entsprechende Mess-Signale zur Kommunikation zwischen dem Mess-Taster (120) und einer mit einer Steuerung der CNC-Maschine (110) oder einem Steuerrechner verbundenen Basis-Station (130) drahtlos auszugeben, und wobei die Spindel (114) auch dazu eingerichtet und bestimmt ist, als Werkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks (WS) einen Verstellkopf (100) aufzunehmen, der ebenfalls zur drahtlosen Kommunikation mit der Basis-Station (130) bestimmt und eingerichtet ist, wobei der Verstellkopf (100) vorzugsweise die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1 -11 umfasst.
Basis-Station (130) zum Einsatz in einem Maschinenraum (112) einer CNC-Maschine (110), die mit einer Steuerung der CNC-Maschine (110) oder einem Steuerrechner verbunden ist, und die dazu eingerichtet und bestimmt ist, mit wenigstens einem in einer Spindel (114) der CNC-Maschine (110) aufgenommenen Werkzeug ein Werkstück (WS) zu bearbeiten, wobei die oder eine der Spindeln (114) auch dazu eingerichtet und bestimmt ist, einen Mess-Taster (120) aufzunehmen, der dazu eingerichtet und bestimmt ist, das Werkstück (WS) berührend oder berührungslos abzutasten und entsprechende Mess-Signale an die Basis-Station (130) drahtlos auszugeben, und wobei die oder eine der Spindeln (114) auch dazu eingerichtet und bestimmt ist, als Werkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks (WS) einen Verstellkopf (100) aufzunehmen, der ebenfalls zur drahtlosen Kommunikation mit der Basis-Station (130) bestimmt und eingerichtet ist, wobei der Verstellkopf (100) vorzugsweise die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1-11 umfasst.
Verfahren zur Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul eines Verstellkopfes mit einem oder mehreren Merkmalen der vorangehenden Vorrichtungsansprüche 1-11, wobei bei einer spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs auftretender Verschleiß der Schneide(n) des Werkzeugs mit in der CNC-Steuerung vorliegenden Werkzeugdaten des im Bearbeitungsmodul befindlichen Werkzeugs verrechnet werden, und die CNC-Steuerung bei der Bearbeitung des Werkstücks den auftretenden Verschleiß der Schneide(n) des Werkzeugs ausgleicht durch entsprechende Korrektur der Stellung der Schneide(n) des Werkzeugs.
Das Verfahren zur Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul eines Verstellkopfes nach dem vorherigen Verfahrensansprüche, bei dem mittels eines Tast- oder Messkopfes ein Ist-Maß an dem Werkstück erfasst, in der CNC-Steuerung anhand des Ist-Maßes und einer vom Nennmaß des Werkstücks ermittelten Abweichung ein Korrekturwert ermittelt wird, der an den Verstellkopf bereitgestellt wird, und durch entsprechende Ansteuerung des Aktors ein Verstellen des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) ausgelöst wird, wobei der Korrekturwert über eine Datenverbindung an den Verstellkopf kommuniziert und im Datenspeicher des Verstellkopfes abgelegt wird.
Verfahren zur Verstellung des Werkzeugs oder seiner Schneide(n) im Bearbeitungsmodul eines Verstellkopfes nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, bei dem in einem Datenspeicher des Verstellkopfes eine Null-Stellung und eine aktuelle Stellung der Schneide(n) des Werkzeugs abgelegt wird, und bei einem Anlernschritt die im Verstellkopf gespeicherten Informationen „Null-Stellung“ und „aktuelle Stellung der Schneide(n) des Werkzeugs durch das Datenübertragungsmodul mit der CNC-Steuerung ausgetauscht werden.