DE102023105146A1

DE102023105146A1 - Machine tool with retraction assistant

Info

Publication number: DE102023105146A1
Application number: DE102023105146.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Schmidt; Manfred Hoss
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2023-03-02
Filing date: 2023-03-02
Publication date: 2024-09-05

Abstract

Mit der Erfindung hat der Bediener der Werkzeugmaschine (10) die Möglichkeit, das Werkzeug (20) und das Werkstück (18) beim Einfahren eines NC-Programms ununterbrochen zu beobachten, ohne seinen Blick auf den Bildschirm (13) richten zu müssen. Die für das Einfahren der Werkzeugmaschine (10) wesentlichste Information, nämlich die Information über den von dem Werkstück (18) oder dem Werkzeug (20) zurückzulegenden Weg (anstehende Alarme, Fehlermeldungen, Warnung vor drohender Kollision z.B. durch Blinken) hat der Bediener im Arbeitsraum (17) durch den Balken (16) im Blick. So kann er beispielsweise eine drohende Kollision zwischen dem Werkzeug (20) und dem Werkstück (18) oder anderen Teilen der Maschine frühzeitig erkennen, bevor tatsächlich eine Berührung zwischen potenziell kollisionsgefährdeten Teilen stattfindet.The invention enables the operator of the machine tool (10) to continuously observe the tool (20) and the workpiece (18) when running an NC program without having to look at the screen (13). The most important information for running the machine tool (10), namely the information about the path to be covered by the workpiece (18) or the tool (20) (pending alarms, error messages, warning of impending collision, e.g. by flashing), is visible to the operator in the work area (17) through the bar (16). This enables him to, for example, detect an impending collision between the tool (20) and the workpiece (18) or other parts of the machine at an early stage, before there is actually contact between parts that are potentially at risk of collision.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit numerischer Steuerung sowie ein Verfahren zum Einfahren eines Maschinensteuerprogramms auf einer solchen Werkzeugmaschine.The invention relates to a machine tool with numerical control and a method for running a machine control program on such a machine tool.

Werkzeugmaschinen werden typischerweise durch Maschinensteuerprogramme gesteuert, die auch als NC-Programme bezeichnet werden. Solche NC-Programme können im CAD generiert und direkt auf die Werkzeugmaschine übertragen werden. Bei fortgeschrittenen Systemen, bei denen die Programme vor Übertragung auf die Werkzeugmaschine in einer Simulation, zum Beispiel auf Kollisionsfreiheit, getestet werden, sind diese unmittelbar lauffähig. In vielen Fällen ist es jedoch erforderlich, NC-Programme zu testen, bevor die Werkzeugmaschine mit diesem NC-Programm ihren regulären Betrieb aufnimmt. Das Erfordernis ergibt sich beispielsweise nach manueller Erstellung oder nach manuellen Änderungen des NC-Programms, z.B. durch Eingriff in die NC-Befehle, durch Verwendung geänderter Werkzeuge oder Rohlinge, bei kleineren Maßänderungen am Werkstück und dergleichen Gründen mehr. Das manuelle Testen wird auch als „Einfahren“ bezeichnet. Dabei beobachtet ein Bediener die Abläufe am Werkstück visuell, während das NC-Programm schrittweise Abschnitt für Abschnitt abgearbeitet wird. Bei diesem Vorgang muss der Bediener sowohl das Werkstück als auch den Bildschirm der Maschinensteuerung im Blick haben. Der Bildschirm der Maschinensteuerung ist typischerweise neben der Werkzeugmaschine angeordnet, sodass der Bediener nicht zugleich durch das Sichtfenster in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine und auf den Bildschirm schauen kann.Machine tools are typically controlled by machine control programs, also known as NC programs. Such NC programs can be generated in CAD and transferred directly to the machine tool. In advanced systems where the programs are tested in a simulation before being transferred to the machine tool, for example to ensure there are no collisions, they can be run immediately. In many cases, however, it is necessary to test NC programs before the machine tool starts regular operation with this NC program. This requirement arises, for example, after manual creation or manual changes to the NC program, e.g. by intervening in the NC commands, using modified tools or blanks, minor dimensional changes to the workpiece, and other similar reasons. Manual testing is also known as "running in". An operator visually observes the processes on the workpiece while the NC program is processed step by step, section by section. During this process, the operator must keep an eye on both the workpiece and the machine control screen. The machine control screen is typically located next to the machine tool so that the operator cannot look through the viewing window into the machine tool's work area and at the screen at the same time.

Dazu schlägt die DE 10 2010 054 855 B4 vor, Anzeigeelemente im direkten Sichtbereich des Bedieners an einem Maschinenteil anzuordnen, sodass der Bediener, wenn er in den Arbeitsraum schaut, zugleich die Vorgänge am Werkstück und die Anzeigeelemente im Blick hat. Dabei soll als Anzeige zum Beispiel ein optisches Leuchtelement an einer Seitenwand der Bearbeitungseinheit angeordnet sein, das verschiedene Farben zum Beispiel grün, gelb/orange oder rot annehmen kann, um normale, kritische oder gefährliche Zustände zu signalisieren. Außerdem kann das grüne Feld eine veränderbare Größe aufweisen, wobei seine relative Größe die Ist-Größe eines überwachten Betriebsparameters angibt. Bei Einrichtungen der Maschine kann daher der Bediener die Maschine auf einen Wert ausrichten, der nahe an der oberen Grenze des grünen Felds liegt. So kann der Bediener beispielsweise den Vorschub des Werkzeugs so groß wählen, dass die Stromaufnahme des Motors der Antriebsspindel sich im oberen Bereich des grünen Felds befindet, um den Vorschub zu optimieren und entsprechende Spanleistungen zu erreichen. Auch andere Größen, wie Vibrationen der Werkzeugmaschine, können so angezeigt werden.To this end, the EN 10 2010 054 855 B4 propose arranging display elements on a machine part in the operator's direct field of vision so that the operator, when looking into the work area, can see both the processes on the workpiece and the display elements. For example, an optical light element should be arranged on a side wall of the machining unit as a display, which can take on different colors, such as green, yellow/orange or red, to signal normal, critical or dangerous conditions. In addition, the green field can have a variable size, with its relative size indicating the actual size of a monitored operating parameter. When setting up the machine, the operator can therefore align the machine to a value that is close to the upper limit of the green field. For example, the operator can select the tool feed so large that the current consumption of the drive spindle motor is in the upper area of the green field in order to optimise the feed and achieve the appropriate cutting performance. Other variables, such as vibrations of the machine tool, can also be displayed in this way.

Alternativ werden zum Einblenden von Betriebsparametern in den Arbeitsraum Head-Up-Displays vorgeschlagen, so zum Beispiel in der EP 1 484 133 A1 , der JPH 1115667 A. Weiterer Stand der Technik wird durch die DE 10 2014 000 789 A1 und die US 10,222,781 gebildet.Alternatively, head-up displays are proposed for displaying operating parameters in the workspace, for example in the EP 1 484 133 A1 , the JPH1115667 A. Further state of the art is provided by the EN 10 2014 000 789 A1 and the US$10,222,781 formed.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die ein erleichtertes Einfahren von NC-Programmen gestatten.Based on this, it is the object of the invention to create a machine tool that allows an easier entry of NC programs.

Diese Aufgabe wird mit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und auch mit dem Verfahren nach Anspruch 14 gelöst:This object is achieved with the machine tool according to claim 1 and also with the method according to claim 14:

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist NC-gesteuert und weist eine Maschinensteuerung mit einem Bildschirm und einem Eingabemittel auf, die wie üblich an der Maschine außerhalb des von dem Fenster der Maschineneinhausung vorgegebenen Bereichs mit Sicht auf den Arbeitsraum angeordnet sind. Zusätzlich ist eine Anzeigeeinrichtung zur Visualisierung eines Balkens variabler Länge vorgesehen. Der Balken ist ein Fortschrittsbalken, der erkennen lässt, welcher Anteil einer vorgesehenen Bewegung bereits abgearbeitet und wie groß der Teil der Bewegung ist, der noch abzuarbeiten ist.The machine tool according to the invention is NC-controlled and has a machine control with a screen and an input device, which are arranged as usual on the machine outside the area defined by the window of the machine housing with a view of the work area. In addition, a display device is provided for visualizing a bar of variable length. The bar is a progress bar that shows which part of a planned movement has already been processed and how large the part of the movement is that still has to be processed.

Die Anzeigeeinrichtung ist darauf eingerichtet, diesen Balken im Arbeitsraum zu visualisieren. Dazu kann direkt im Arbeitsraum an der Innenseite der Maschineneinhausung, an einer Seitenfläche der Arbeitsspindel oder eines Spindelkopfs oder auch an anderer Stelle eine Anzeigeeinrichtung physisch angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, zur Anzeige des Balkens im Arbeitsraum ein Head-Up-Display einzusetzen, so dass ein Bild des Balkens für den Betrachter im Arbeitsraum zu schweben scheint, wobei die Anzeigeeinrichtung physisch außerhalb der Maschineneinhausung angeordnet ist.The display device is designed to visualize this bar in the work area. For this purpose, a display device can be physically arranged directly in the work area on the inside of the machine housing, on a side surface of the work spindle or spindle head, or at another location. However, it is also possible to use a head-up display to display the bar in the work area, so that an image of the bar appears to float in the work area for the viewer, with the display device being physically arranged outside the machine housing.

Die Maschinensteuerung und die Anzeigeeinrichtung sind darauf eingerichtet, den Balken in Stufen oder auch stufenlos in variabler Länge, jedoch vorzugsweise gleichbleibender Dicke, anzuzeigen. Außerdem können die Maschinensteuerung und die Anzeigeeinrichtung darauf eingerichtet sein, den Balken in verschiedenen Farben wiederzugeben. Vorzugsweise ist die Anzeigeeinrichtung darauf eingerichtet, den Balken leuchtend darzustellen.The machine control and the display device are designed to display the bar in steps or continuously in variable lengths, but preferably with a constant thickness. In addition, the machine control and the display device can be designed to display the bar in different colors. Preferably, the display device is designed to display the bar in a light-emitting manner.

Die Länge des Balkens folgt einem Anzeigewert, wobei der Balken bei einem Anzeigewert von 100% in voller Länge und bei einem Anzeigewert von 0% in minimaler Länge dargestellt wird. Die minimale Länge kann Null oder auch ein sehr geringer Wert sein. Die Anzeigeeinrichtung kann darauf eingerichtet sein, die Farbe des Balkens zu wechseln, wenn der minimale Wert erreicht ist.The length of the bar follows a display value, whereby the bar stops at a display value of 100% is displayed in full length and at a display value of 0% in minimum length. The minimum length can be zero or a very small value. The display device can be set up to change the color of the bar when the minimum value is reached.

Weiter kann die Maschinensteuerung dazu eingerichtet sein, einen Farbbefehl zu erzeugen, wobei die Anzeigeeinrichtung dazu eingerichtet ist, den Balken in einer dem Farbbefehl entsprechenden Farbe wiederzugeben. Damit lassen sich zusätzlich zu der Balkenlänge weitere Informationen, beispielsweise über Gefahrensituationen oder Fehler, übermitteln, ohne dass der Bediener dazu den Blick von Werkstück weg und zu dem Bildschirm richten müsste. Auch kann der Balken zwischen Dauerleuchten und Blinken gegebenenfalls auch mit unterschiedlichen Frequenzen umschaltbar sein, um bestimmte Situationen, z.B. Gefahrensituationen zu signalisieren.The machine control can also be set up to generate a color command, with the display device being set up to display the bar in a color corresponding to the color command. This allows additional information, such as dangerous situations or errors, to be transmitted in addition to the bar length without the operator having to look away from the workpiece and towards the screen. The bar can also be switched between constant lighting and flashing, possibly with different frequencies, in order to signal certain situations, such as dangerous situations.

Die Anzeigeeinrichtung und entsprechende Teile des Maschinensteuerprogramms bilden einen auf das NC-Programm zugreifenden Einfahr-Assistenten, mit dem das NC-Programm eingefahren werden kann, nachdem es auf die Werkzeugmaschine übertragen worden ist oder nachdem es an der Werkzeugmaschine erstellt oder verändert worden ist oder nachdem Veränderungen am Werkstück, Werkstückspannvorrichtung oder Werkzeug vorgenommen worden sind. Zum Einfahren gehört die Abarbeitung des von dem Maschinensteuerprogramm umfassten NC-Programms unter manueller Kontrolle. Dabei werden einzelne Programmabschnitte des NC-Programms, die einzelnen Arbeitsschritten entsprechen, vorzugsweise langsam schrittweise abgearbeitet. Ein Arbeitsschritt kann ein Bearbeitungsschritt, beispielsweise das Fräsen einer Nut in einem Werkstück, oder ein sonstiger mit einer Bewegung des Werkstücks oder des Werkzeugs einhergehender Schritt sein. Der Programmabschnitt des NC-Programms muss nicht unbedingt eine Bewegung kodieren. Wenn der Programmabschnitt (NC-Satz) keine Bewegung kodiert, wird kein Restweg angezeigt. Dadurch weiß der Bediener, dass der NC-Satz unkritisch ist. So kann er gleich zum nächsten NC-Satz übergehen.The display device and corresponding parts of the machine control program form a run-in assistant that accesses the NC program and can be used to run the NC program after it has been transferred to the machine tool or after it has been created or modified on the machine tool or after changes have been made to the workpiece, workpiece clamping device or tool. Run-in includes the execution of the NC program included in the machine control program under manual control. Individual program sections of the NC program that correspond to individual work steps are preferably processed slowly step by step. A work step can be a machining step, for example milling a groove in a workpiece, or another step that involves a movement of the workpiece or tool. The program section of the NC program does not necessarily have to encode a movement. If the program section (NC block) does not encode a movement, no remaining distance is displayed. This lets the operator know that the NC block is not critical. He can then move on to the next NC block straight away.

Bei einem Bearbeitungsschritt wird z.B. die Arbeitsspindel in Rotation versetzt und in Relation zu dem Werkstück bewegt. Diese Bewegung kann mehrere Abschnitte enthalten, im Rahmen derer das Fräswerkzeug in das Werkstück eintaucht und danach oder zugleich radial zur Drehrichtung bewegt wird. Dabei wird das Werkzeug in mindestens einer Achsrichtung beispielsweise in Richtung der Z-Achse bewegt. Der dabei zu durchlaufende Weg ist vom NC-Programm festgelegt. Die Maschinensteuerung kann dazu eingerichtet sein, einen Anzeigewert zu erzeugen, dessen Größe dem noch nicht zurückgelegten Teil dieses Verstellwegs entspricht. Wird die Bewegung des Werkzeugs durch eine Überlagerung der Bewegung der Arbeitsspindel oder des Werkstücks in verschiedenen Richtungen zum Beispiel zugleich in Z- und in Y- und/oder X-Richtung erzielt, kann die Maschinensteuerung darauf eingerichtet sein, eine entsprechende Trajektorie zu berechnen und daraus einen Anzeigewert zu ermitteln, der wiederum den noch nicht durchlaufenen Anteil der Trajektorie kennzeichnet.During a machining step, for example, the work spindle is set in rotation and moved in relation to the workpiece. This movement can contain several sections during which the milling tool plunges into the workpiece and is then or simultaneously moved radially to the direction of rotation. The tool is moved in at least one axial direction, for example in the direction of the Z axis. The path to be traversed is defined by the NC program. The machine control can be set up to generate a display value whose size corresponds to the part of this adjustment path that has not yet been covered. If the movement of the tool is achieved by superimposing the movement of the work spindle or the workpiece in different directions, for example simultaneously in the Z and Y and/or X directions, the machine control can be set up to calculate a corresponding trajectory and from this to determine a display value, which in turn indicates the part of the trajectory that has not yet been traversed.

Entsprechendes gilt für Arbeitsschritte, die keine Bearbeitungsschritte sind, wie z.B. die zum Werkstückwechsel nötigen Bewegungen oder Positionierbewegungen, die zu Bearbeitungsschritten gehören oder zwischen Bearbeitungsschritten zu durchlaufen sind.The same applies to work steps that are not machining steps, such as the movements required for changing the workpiece or positioning movements that are part of machining steps or that have to be carried out between machining steps.

Aus Sicht des Bedieners ergibt sich eine Balkenanzeige, wobei sich der Balken bei langsamem Durchlauf eines Programmabschnitts mit zunehmender Vollendung des betreffenden Arbeitsschritts mehr und mehr verkürzt.From the operator's perspective, a bar display results, whereby the bar becomes increasingly shorter as a program section is run through slowly and the work step in question is completed.

Diese Vorgehensweise gilt nicht nur für Bearbeitungsschritte, sondern auch für Bewegungen des Werkzeugs oder Werkstücks ohne gegenseitigen Eingriff, d.h. Arbeitsschritte allgemein. Solche Arbeitsschritte arbeitet der Bediener insbesondere zur rechtzeitigen Erkennung und Vermeidung von Kollisionen ebenfalls beim Einfahren eines NC-Programms unter manueller Kontrolle ab. Er kann dies nun tun, ohne den Blick vom Werkstück und Werkzeug zum Bildschirm hin wenden zu müssen.This procedure applies not only to machining steps, but also to movements of the tool or workpiece without mutual interference, i.e. work steps in general. The operator also carries out such work steps under manual control when running an NC program, particularly in order to detect and avoid collisions in good time. He can now do this without having to look away from the workpiece and tool to the screen.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung und Ansprüchen. Es zeigen:

1 eine Werkzeugmaschine mit nummerischer Steuerung, in perspektivischer schematisierter Darstellung,
2 die Maschinensteuerung, in Blockdarstellung,
3 einen auf der Maschinensteuerung lauffähigen Einfahr-Assistenten, in Blockdarstellung und
4 den Zusammenhang zwischen einem Bearbeitungsschritt und einer Balkendarstellung des Einfahr-Assistenten, in schematisierter Darstellung.

Further details of advantageous embodiments of the invention emerge from the drawing, the description and claims. They show:

1 a machine tool with numerical control, in perspective schematic representation,
2 the machine control, in block diagram,
3 a run-in assistant that runs on the machine control, in block representation and
4 the relationship between a processing step and a bar display of the entry assistant, in a schematic representation.

In 1 ist eine Werkzeugmaschine 10 veranschaulicht, die mittels einer Maschinensteuerung 11 numerisch gesteuert ist. Die Maschinensteuerung 11 umfasst eine Bedieneinheit 12 mit einem Bildschirm 13 und Eingabemitteln 14, beispielsweise in Gestalt einer Tastatur, Stellrädern oder dergleichen. Zu der Maschinensteuerung 11 gehört außerdem eine Anzeigeeinrichtung 15 zur Visualisierung eines Balkens 16 in einem Arbeitsraum 17 der Werkzeugmaschine 10. Es kann eine Software vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Anzeigeeinrichtung 15 in ihrer Funktion modifiziert werden kann. Sie kann beispielsweise für folgende Anwendungen vorgesehen sein: Zur Restweganzeige; zur Anzeige der Auslastung der Spindel; zur Anzeige des thermischen Zustands von Maschinenbaugruppen; zur Anzeige ob Eilgang oder Vorschub vorliegt; zur Anzeige einer Gefahr der Kollision von Maschine und Werkzeug; zur Anzeige einer Gefahr einer Kollision von Teilen der Maschine mit anderen Teilen der Maschine (z.B. durch Blinken); zur Anzeige einer Überlastung der Spindel und/oder der von Vorschubantrieben.In 1 a machine tool 10 is illustrated which is numerically controlled by means of a machine control 11. The machine control 11 comprises an operating unit 12 with a screen 13 and input means 14, for example in Form of a keyboard, adjusting wheels or the like. The machine control 11 also includes a display device 15 for visualizing a bar 16 in a work area 17 of the machine tool 10. Software can be provided with the aid of which the function of the display device 15 can be modified. It can be provided for the following applications, for example: To display the remaining path; to display the utilization of the spindle; to display the thermal state of machine assemblies; to display whether rapid traverse or feed is present; to display a risk of collision between machine and tool; to display a risk of collision between parts of the machine and other parts of the machine (e.g. by flashing); to display an overload of the spindle and/or the feed drives.

Der Arbeitsraum 17 dient der Bearbeitung von Werkstücken, wie dem Werkstück 18, mittels eines an einer Arbeitsspindel 19 gehaltenen Werkzeugs 20. Das Werkzeug 20 kann insbesondere ein zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks 18 vorgesehenes Werkzeug sein, wie beispielsweise ein Bohrer, ein Fräser oder dergleichen.The working space 17 serves for machining workpieces, such as the workpiece 18, by means of a tool 20 held on a work spindle 19. The tool 20 can in particular be a tool intended for machining the workpiece 18, such as a drill, a milling cutter or the like.

Die Arbeitsspindel 19 ist vorzugsweise zur Aufnahme von Werkzeughaltern mit Werkzeugen 20 eingerichtet und drehend antreibbar. Zusätzlich können das Werkstück 18 und/oder die Arbeitsspindel 19 relativ zueinander bewegt werden. Beispielsweise kann die Arbeitsspindel 19 in X- und/oder Y-Richtung und/oder Z-Richtung bewegbar sein. Die Y-Richtung ist üblicherweise die Vertikale. Die X- und Z-Richtung sind Horizontalrichtungen, wobei die Z-Richtung typischerweise parallel zu der Drehachse der Arbeitsspindel 19 gerichtet ist. Es kann aber vorgesehen sein, dass die Arbeitsspindel 19 in andere Richtungen orientierbar ist.The work spindle 19 is preferably designed to accommodate tool holders with tools 20 and can be driven in rotation. In addition, the workpiece 18 and/or the work spindle 19 can be moved relative to one another. For example, the work spindle 19 can be movable in the X and/or Y direction and/or Z direction. The Y direction is usually the vertical. The X and Z directions are horizontal directions, with the Z direction typically being parallel to the axis of rotation of the work spindle 19. However, it can be provided that the work spindle 19 can be oriented in other directions.

Das Werkstück 18 kann auf einem Rundtisch drehbar gelagert oder auch in verschiedenen Richtungen verschieb- oder schwenkbar gelagert sein. Die Bewegungen der Arbeitsspindel 19 und/oder des Werkstücks 18 wird von der Maschinensteuerung 11 kontrolliert.The workpiece 18 can be mounted on a rotary table so that it can rotate or can be moved or pivoted in different directions. The movements of the work spindle 19 and/or the workpiece 18 are controlled by the machine control 11.

Die Werkzeugmaschine weist eine Einhausung 21 auf, die den Arbeitsraum 17 umschließt und ein Sichtfenster 22 aufweist. Durch das Sichtfenster 22 ist der Arbeitsraum 17 einsehbar, sodass ein Bediener sowohl dort das Werkstück 18, als auch die Arbeitsspindel 19 und das Werkzeug 20 sehen und deren Bewegungen verfolgen kann. Die Anzeigeeinrichtung 15, die in vorliegendem Ausführungsbeispiel als Head-Up-Display ausgebildet sein kann, projiziert ein Bild des Balkens 16 so auf das durchsichtige Sichtfenster 22, dass ein Bild des Balkens 16 im Bereich der Arbeitsspindel 19, zum Beispiel als farbiger leuchtender Streifen, sichtbar ist. Alternativ und bevorzugt kann der Balken 16 auch an einer Anzeigeeinrichtung sichtbar sein, die körperlich in dem Arbeitsraum 17 angeordnet ist, beispielsweise als LED-Balkenanzeige oder dergleichen. Dabei wird bei vorteilhaften Ausführungsformen der Werkzeugmaschine 10 Wert darauf gelegt, dass der reale oder auch der virtuelle Balken 16 von dem Betrachter ebenso weit weg erschein, wie die Arbeitsspindel oder das Werkzeug 20.The machine tool has a housing 21 that encloses the work area 17 and has a viewing window 22. The work area 17 can be viewed through the viewing window 22, so that an operator can see the workpiece 18, the work spindle 19 and the tool 20 and follow their movements. The display device 15, which in the present embodiment can be designed as a head-up display, projects an image of the bar 16 onto the transparent viewing window 22 so that an image of the bar 16 is visible in the area of the work spindle 19, for example as a colored, illuminated strip. Alternatively and preferably, the bar 16 can also be visible on a display device that is physically arranged in the work area 17, for example as an LED bar display or the like. In advantageous embodiments of the machine tool 10, importance is attached to the fact that the real or virtual beam 16 appears to be as far away from the observer as the work spindle or the tool 20.

Im Falle der virtuellen Darstellung des Balkens 16 durch eine Projektionseinrichtung, z. B. ein Head-Up-Display, ist es vorteilhaft, wenn die Maschinensteuerung 11 und die Anzeigeeinrichtung 15 darauf eingerichtet sind, den Balken 16 der Arbeitsspindel 19 folgen zu lassen. In diesem Fall ändert sich die Relativposition des Balkens 16 in Bezug auf die bewegte Werkzeugspindel 19 nicht. Wird hingegen das Werkstück 18 bewegt, kann der Balken 16 an dem Werkstück 18 angezeigt werden. Auch hier ist es wieder vorteilhaft, wenn die Maschinensteuerung 11 und die Anzeigeeinrichtung 15 darauf eingerichtet sind, den Balken 16 dem Werkstück 18 folgen zu lassen. In diesem Fall ändert sich die Relativposition des Balkens 16 in Bezug auf das bewegte Werkstück 18 nicht.In the case of the virtual representation of the beam 16 by a projection device, e.g. a head-up display, it is advantageous if the machine control 11 and the display device 15 are set up to let the beam 16 follow the work spindle 19. In this case, the relative position of the beam 16 in relation to the moving tool spindle 19 does not change. If, on the other hand, the workpiece 18 is moved, the beam 16 can be displayed on the workpiece 18. Here, too, it is advantageous if the machine control 11 and the display device 15 are set up to let the beam 16 follow the workpiece 18. In this case, the relative position of the beam 16 in relation to the moving workpiece 18 does not change.

2 veranschaulicht die Maschinensteuerung 11, die mit der Bedieneinheit 12 und der Anzeigeeinrichtung 15 verbunden ist. Weiter ist sie mit Stellantrieben 23, 24, 25, 26 der Arbeitsspindel 19 und/oder eines Werkstückhalters für das Werkstück 18 steuernd verbunden. Auf diese Weise kann die Maschinensteuerung 11 alle Bewegungen des Werkstücks 18 und Werkzeugs 20 entsprechend den Vorgaben eines Bearbeitungsprogramms steuern. Ein solches Bearbeitungsprogramm oder NC-Programm besteht aus Programmbefehlen und Programmabschnitten, die einzelne Arbeitsschritte oder Bearbeitungsschritte steuern, die an dem Werkstück 18 vorzunehmen sind. 2 illustrates the machine control 11, which is connected to the operating unit 12 and the display device 15. It is also connected to actuators 23, 24, 25, 26 of the work spindle 19 and/or a workpiece holder for the workpiece 18. In this way, the machine control 11 can control all movements of the workpiece 18 and tool 20 in accordance with the specifications of a machining program. Such a machining program or NC program consists of program commands and program sections that control individual work steps or machining steps that are to be carried out on the workpiece 18.

3 veranschaulicht dazu ein solches Bearbeitungsprogramm 27, das mehrere Programmabschnitte 28 bis 32 enthält. Jeder dieser Programmabschnitte 28 bis 32 kennzeichnet eine Bewegung des Werkstücks 18 oder der Arbeitsspindel 19. Zum Beispiel steuert der Programmabschnitt 28 lediglich den Stellantrieb 23, während der Programmabschnitt 29 zwei Stellantriebe, zum Beispiel zugleich die Stellantriebe 24, 25 und der Programmabschnitt 30 wiederum nur einen Stellantrieb, zum Beispiel den Stellantrieb 26 steuert. Der Programmabschnitt 31 kann beispielsweise drei Stellantriebe 24, 25, 26 steuern, während der letzte Programmabschnitt 32 wiederum nur einen Stellantrieb, zum Beispiel den Stellantrieb 26 steuert. 3 illustrates such a machining program 27, which contains several program sections 28 to 32. Each of these program sections 28 to 32 characterizes a movement of the workpiece 18 or the work spindle 19. For example, the program section 28 only controls the actuator 23, while the program section 29 controls two actuators, for example the actuators 24, 25 at the same time, and the program section 30 in turn only controls one actuator, for example the actuator 26. The program section 31 can, for example, control three actuators 24, 25, 26, while the last program section 32 in turn only controls one actuator, for example the actuator 26.

Dem Bearbeitungsprogramm 27 ist ein Einfahr-Assistent 33 zugeordnet, der durch einen Programmabschnitt gebildet wird. Dieser Einfahr-Assistent 33 kommuniziert mit dem Eingabemittel 14, um das Bearbeitungsprogramm 27 Programmabschnitt für Programmabschnitt unter manueller Kontrolle abzuarbeiten. Der Einfahrassistent 33 kommuniziert außerdem mit der Anzeigeeinrichtung 15 und zumindest optional auch mit dem Bildschirm 13. Zur Kommunikation mit der Anzeigeeinrichtung 15 ist die Maschinensteuerung 11 dazu eingerichtet, einen Anzeigewert A zu bilden und an die Anzeigeeinrichtung 15 zu senden.The machining program 27 is assigned a run-in assistant 33, which is controlled by a pro program section. This run-in assistant 33 communicates with the input means 14 in order to process the machining program 27 program section by program section under manual control. The run-in assistant 33 also communicates with the display device 15 and at least optionally also with the screen 13. In order to communicate with the display device 15, the machine control 11 is set up to form a display value A and to send it to the display device 15.

Während auf dem Bildschirm 13 umfangreiche Informationen, wie beispielsweise der NC-Code des jeweils in Abarbeitung befindlichen Programmabschnitts 28 bis 32, angezeigt werden kann, ist die Anzeigeeinrichtung 15 lediglich in der Lage, den Balken 16 mit variabler Länge, das heißt einer Länge von 0% bis 100% und gegebenenfalls wechselndem Muster und/oder wechselnder Farbe, oder Blinken dazustellen. Alternativ kann die Anzeige auch die absolute Größe des Restwegs abbilden. Das bedeutet, dass ein Restweg von beispielsweise 50 mm auf der Anzeige mit einer Länge von 50 mm abgebildet wird. Dies entspricht einem Abbildungsmaßstab von 1:1. Die Anzeigeeinrichtung 15 und deren Steuereinrichtung können darauf eingerichtet sein, dem Maschinenbediener mittels der Eingabeeinrichtung 14 die Wahl zwischen den Anzeigearten zu ermöglichen. Dabei kann die Steuereinrichtung auch dazu eingerichtet sein, zwischen verschiedenen Abbildungsmaßstäben umzuschalten, z.B. auf 10:1. Dann entspricht eine Balkenlänge von 50 mm einem Restweg von 5 mm. Es können Eingabemittel vorgesehen sein, die die Auswahl verschiedener Abbildungsmaßstäbe ermöglichen.While extensive information, such as the NC code of the program section 28 to 32 currently being processed, can be displayed on the screen 13, the display device 15 is only able to display the bar 16 with a variable length, i.e. a length of 0% to 100% and, if necessary, a changing pattern and/or changing color, or flashing. Alternatively, the display can also show the absolute size of the remaining path. This means that a remaining path of, for example, 50 mm is shown on the display with a length of 50 mm. This corresponds to a display scale of 1:1. The display device 15 and its control device can be set up to enable the machine operator to choose between the display types using the input device 14. The control device can also be set up to switch between different display scales, e.g. to 10:1. A bar length of 50 mm then corresponds to a remaining path of 5 mm. Input means may be provided which enable the selection of different image scales.

Mittels der Eingabeeinrichtung 14 kann das NC-Programm in den einzelnen Programmabschnitten 28 bis 32 langsam und schrittweise abgearbeitet werden, wobei der Bediener die (langsame) Bewegung des Werkstücks 18 und/oder des Werkzeugs 20 durch das Sichtfenster 22 visuell verfolgen kann.By means of the input device 14, the NC program can be processed slowly and step by step in the individual program sections 28 to 32, whereby the operator can visually follow the (slow) movement of the workpiece 18 and/or the tool 20 through the viewing window 22.

Der Einfahr-Assistent 33 ist dabei darauf eingerichtet, mittels des Balkens 16 variabler Länge anzuzeigen, wie viel des von dem jeweiligen Programmabschnitts 28 bis 32 vorgegebenen Wegs des Werkstücks 18 und/oder des Werkzeugs 19 noch zurückzulegen ist. Dazu wird ein entsprechender Anzeigewert A erzeugt und an die Anzeigeeinrichtung 15 übermittelt. So wird der Balken 16 mit zunehmender Vollendung der von dem jeweiligen Programmabschnitt vorgegebenen Bewegung immer kürzer. Die Bewegung kann eine geradlinige Bewegung sein, wenn der jeweilige Programmabschnitt 28 bis 32 lediglich einen einzelnen Stellantrieb, wie z.B. den Stellantrieb 23 oder 26 ansteuert. Der Bewegungsweg kann jedoch auch eine gekrümmte Trajektorie 34 sein, wie sie in 4 veranschaulicht ist. Der Einfahr-Assistent 33 ist dazu eingerichtet, die Trajektorie zu ermitteln und den Balken 16 entsprechend des von dem Werkzeug 20 (oder dem Werkstück 18) noch zurückzulegenden Restwegs der Trajektorie nach und nach zu verkürzen.The entry assistant 33 is designed to use the variable length bar 16 to indicate how much of the path specified by the respective program section 28 to 32 of the workpiece 18 and/or the tool 19 still has to be covered. For this purpose, a corresponding display value A is generated and transmitted to the display device 15. The bar 16 thus becomes shorter and shorter as the movement specified by the respective program section is completed. The movement can be a straight-line movement if the respective program section 28 to 32 only controls a single actuator, such as the actuator 23 or 26. However, the movement path can also be a curved trajectory 34, as shown in 4 The run-in assistant 33 is designed to determine the trajectory and to gradually shorten the beam 16 according to the remaining distance of the trajectory still to be covered by the tool 20 (or the workpiece 18).

Auf der insoweit beschriebenen Werkzeugmaschine 10 wird ein NC-Programm 27 wie folgt eingefahren:On the machine tool 10 described above, an NC program 27 is run as follows:

Die Maschinensteuerung 11 wird zunächst in den Einfahrmodus versetzt, in der der Einfahr-Assistent 33 aktiviert ist. Dieser gestattet über das Eingabemittel 14 eine schrittweise Abarbeitung der einzelnen Programmabschnitte 28 bis 32 des Bearbeitungsprogramms 27. Jeder Programmabschnitt 28 bis 32 charakterisiert eine bestimmte Bewegung des Werkstücks 18 und/oder der Arbeitsspindel 19 bzw. des Werkzeugs 20. Dabei zeigt der Einfahr-Assistent 33 zu Beginn jedes Programmabschnitts 28 bis 32 den Balken 16 zunächst in voller Länge an. Mit zunehmender Abarbeitung des jeweiligen Programmabschnitts legen das Werkstück 18 oder das Werkzeug 20 einen immer größer werdenden Teil des zu durchlaufenden Wegs zurück, sodass der noch zu durchlaufende restliche Weg immer kleiner wird. Entsprechend verkürzt der Einfahrassistent 33 den Balken 16, indem er einen immer kleiner werdenden Anzeigewert A erzeugt und an die Anzeigeeinrichtung 15 übermittelt. Sind beispielsweise 40% des von dem Programmabschnitt 28 vorgegebenen Wegs von dem Werkzeug 20 zurückgelegt, verkürzt der Einfahr-Assistent 33 die Länge des Balkens 16 auf 60% usw. bis kein Restweg mehr vorhanden ist und die Länge des Balkens auf 0% reduziert ist. In 4 hat das Werkzeug den Punkt P auf der Trajektorie 34 erreicht. Entsprechend ist der Balken 16 gekürzt.The machine control 11 is first put into the run-in mode, in which the run-in assistant 33 is activated. This allows the individual program sections 28 to 32 of the machining program 27 to be processed step by step via the input device 14. Each program section 28 to 32 characterizes a specific movement of the workpiece 18 and/or the work spindle 19 or the tool 20. At the beginning of each program section 28 to 32, the run-in assistant 33 initially displays the bar 16 in its full length. As the respective program section is processed, the workpiece 18 or the tool 20 covers an increasingly larger part of the path to be traversed, so that the remaining path to be traversed becomes increasingly smaller. The run-in assistant 33 shortens the bar 16 accordingly by generating an increasingly smaller display value A and transmitting it to the display device 15. If, for example, 40% of the path specified by the program section 28 has been covered by the tool 20, the run-in assistant 33 shortens the length of the beam 16 to 60% and so on until there is no remaining path and the length of the beam is reduced to 0%. In 4 the tool has reached point P on the trajectory 34. The beam 16 is shortened accordingly.

In dieser Darstellung wird ein linearer Zusammenhang zwischen dem noch zu durchlaufenden Weg und der Balkenlänge vorausgesetzt. Es kann jedoch auch ein nicht linearer Zusammenhang gewählt werden, sodass der Balken 16 zum Beispiel erst auf den letzten 20% des Gesamtwegs sich zu verkürzen beginnt.In this representation, a linear relationship is assumed between the distance still to be covered and the length of the bar. However, a non-linear relationship can also be selected, so that bar 16, for example, only begins to shorten in the last 20% of the total distance.

Der Einfahr-Assistent 33 kann außerdem dazu eingerichtet sein, die Farbe des Balkens 16 zu ändern, beispielsweise abhängig von weiteren Größen, wie zum Beispiel Spindelkräften, Vibrationen, Blinken oder dergleichen mehr.The retraction assistant 33 can also be configured to change the color of the bar 16, for example depending on other variables such as spindle forces, vibrations, flashing or the like.

Mit der Erfindung hat der Bediener der Werkzeugmaschine 10 die Möglichkeit, das Werkzeug 20 und das Werkstück 18 beim Einfahren eines NC-Programms ununterbrochen zu beobachten, ohne seinen Blick auf den Bildschirm 13 richten zu müssen. Die für das Einfahren der Werkzeugmaschine 10 wesentlichste Information, nämlich die Information über den von dem Werkstück 18 oder dem Werkzeug 20 zurückzulegenden Weg, (anstehende Alarme, Fehlermeldungen, Warnung vor drohender Kollision z.B. durch Blinken) hat der Bediener im Arbeitsraum 17 durch den Balken 16 im Blick. So kann er beispielsweise eine drohende Kollision zwischen dem Werkzeug 20 und dem Werkstück 18 oder anderen Teilen der Maschine frühzeitig erkennen, bevor tatsächlich eine Berührung zwischen potenziell kollisionsgefährdeten Teilen stattfindet.With the invention, the operator of the machine tool 10 has the possibility of continuously observing the tool 20 and the workpiece 18 when running an NC program without having to look at the screen 13. The The operator can see the most important information, namely the information about the path to be covered by the workpiece 18 or the tool 20 (pending alarms, error messages, warnings about impending collision, e.g. by flashing) in the work area 17 through the bar 16. In this way, he can, for example, recognize an impending collision between the tool 20 and the workpiece 18 or other parts of the machine at an early stage, before there is actually contact between parts that are potentially at risk of collision.

Bezugszeichen:Reference number:

1010: WerkzeugmaschineMachine tool
1111: MaschinensteuerungMachine control
1212: BedieneinheitControl unit
1313: BildschirmScreen
1414: EingabemittelInput devices
1515: AnzeigeeinrichtungDisplay device
1616: Balkenbeam
1717: ArbeitsraumWorkspace
1818: Werkstückworkpiece
1919: ArbeitsspindelWork spindle
2020: WerkzeugTool
2121: EinhausungEnclosure
2222: SichtfensterViewing window
23 - 2623 - 26: StellantriebeActuators
2727: BearbeitungsprogrammEditing program
28 - 3228 - 32: ProgrammabschnitteProgram sections
3333: Einfahr-AssistentEntry assistant
3434: TrajektorieTrajectory
AA: AnzeigewertDisplay value
PP: Punkt auf einer zurückzulegenden Bahn (Trajektorie 34) des Werkzeugs oder WerkstücksPoint on a path to be travelled (trajectory 34) of the tool or workpiece

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010054855 B4 [0003]
EP 1484133 A1 [0004]
JP-H1115667 [0004]
DE 102014000789 A1 [0004]
US10222781 [0004]

Claims

Machine tool (10), in particular for machining workpieces (18), with a work space (17) in which means () for positioning a workpiece (18) and at least one work spindle (19) are arranged, with a machine housing (21) which has at least one viewing window (22) through which the workpiece (18) and the work spindle (18) are visible, with a machine control (11) which includes a screen (13) and input means (14) which are arranged outside the work space (17), with a display device (15) for visualizing the size of the remainder of a path to be traversed by the work spindle (19) or the workpiece (18) in the work space (17).

Machine tool according to Claim 1 , characterized in that the display device (15) is arranged to display a bar (16).

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the display device (15) is arranged to display the bar (16) in at least two different colors.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the machine control (11) is designed to supply the display device (15) with a display value that can be selected by means of the input means (14).

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the machine control (11) is designed to set the display value between 0% and 100% and that the display device (15) is designed to display the bar (16) in full length when the display value is 100% and in minimum length when the display value is 0%.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the machine control (11) is designed to provide the display value in a selectable image scale for the remaining path still to be traversed.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the machine control (11) is designed to generate a color command, wherein the display device is designed to display the bar (16) in a color corresponding to the color command.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the display device (15) is a light bar display attached to the work spindle (19).

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the display device (15) is a head-up display.

Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the machine control (11) is set up to execute a machine control program (27) in normal operation and in running-in operation.

Machine tool according to Claim 10 , characterized in that the machine control (11) is designed to execute the machine control program (27) in run-in mode under manual control.

Machine tool Claim 10 or 11 , characterized in that the machine control (11) is designed to determine a display value in the run-in operation from a predetermined axis adjustment path of a machining process and the path already traversed and to feed it to the display device (15).

Machine tool Claim 12 , characterized in that the machine control (11) is designed to calculate a trajectory (34) from several synchronously predetermined axis adjustment paths and to calculate the one display value which characterizes the portion of the trajectory (34) which has not yet been traversed.

Method for running a machine control program on a machine tool (10) according to one of the preceding claims, in which: the machine control program (27) has several program sections (28 - 32) which correspond to individual processing steps, whereby individual program sections (28 - 32) are processed section by section by means of the input means (14) under manual control, whereby a training assistant (33) determines a display value which characterizes the remaining, not yet processed part of the processing step, and whereby the display value in the work area (17) of the Machine tool (10) is displayed as a bar (16).