WO2000037213A2 - Machine tool with a piezoelectric position adjusting device - Google Patents

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WO2000037213A2
WO2000037213A2 PCT/DE1999/003872 DE9903872W WO0037213A2 WO 2000037213 A2 WO2000037213 A2 WO 2000037213A2 DE 9903872 W DE9903872 W DE 9903872W WO 0037213 A2 WO0037213 A2 WO 0037213A2
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machine tool
workpiece table
tool according
piezoelectric
processing unit
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WO2000037213B1 (en
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Dieter Kroll
Stefan Weber
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Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH
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    • B23Q1/26Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
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Definitions

  • the invention relates to a machine tool for in particular machining workpieces, with a processing unit and / or a workpiece table and with a position correction device for the processing unit or the workpiece table.
  • a machine tool has become known, for example, from DE 196 07 599 AI.
  • stationary optical measuring barriers are provided, through which the workpiece and tool are moved simultaneously or in quick succession.
  • the positions thus detected are compared to stored positions from previous measurements, and the difference between the detected and previously measured positions is used to correct the machine control.
  • This means that the tool or workpiece is not mechanically moved back to the setpoint, but the change in position is taken into account by a corresponding correction of the setpoints of the machine control.
  • dynamic position correction during the machining of a workpiece is not possible.
  • At least one electrically controlled piezoelectric (piezoceramic) actuating element is provided as the position correction device, in particular for a work spindle of the processing unit.
  • Piezoelectric control elements actuators
  • actuators with which stretches of up to approx. 300 Im can be achieved today, have very high rigidity and in particular very short actuation times (less than 1 ⁇ s).
  • actuators In machine tools they can be used on both the tool and the workpiece side, for example:
  • tool length correction especially a relative tool length correction in multi-spindle systems
  • the work spindles of machine tools in particular multi-spindle machines, can be coupled to the machine tool in a spatially displaceable manner with the aid of piezoelectric adjusting elements.
  • This enables a spatial movement of the or each individual work spindle that is superimposed on the degrees of freedom of the conventional machine axes.
  • the machine stand for example a slide unit, with the work spindle carries out the axis movements specified by the control program, while a work spindle can also carry out superimposed compensation movements for a position correction.
  • This piezoelectric position correction device according to the invention can be used both in conventional work spindles and in motor spindles and multi-spindle drilling heads.
  • the work spindle can either be controlled to a target position by means of predefined parameters, or the tool or work spindle position is adjusted to the workpiece or with the help of a closed control loop. Adjusted target position.
  • the target / actual deviation can be determined by means of mechanical, optical, capacitive or inductive sensors or buttons. The dimensions can be adjusted both on the workpieces to be machined and on the tool.
  • the deviation is then determined in several control steps, e.g. minimized by moving the work spindle to its target position.
  • the work spindle is controlled into its exact target position on the basis of parameters typical of the machine, tool or device. These parameters can also be variably based on the respective machine condition (temperature, machining force, etc.).
  • the effective direction of the at least one piezoelectric actuating element runs approximately in the direction of a linear degree of freedom of the machining unit or the workpiece table, i.e. in the direction of the conventional machine axes X, Y or Z.
  • tool dimension fluctuations for example the tool length or Tool setting dimensions can be changed.
  • each linear degree of freedom of the processing unit or the workpiece table can be assigned at least one piezoelectric actuating element. This measure allows any spatial position correction, for example of the work spindle (s), to be carried out.
  • the effective direction of the at least one piezoelectric actuating element extends approximately radially to a linear degree of freedom of the processing unit or the workpiece table.
  • This embodiment has the essential advantage that e.g. a work spindle can be moved via the at least one piezoelectric actuating element from its position parallel to a linear degree of freedom (Z direction), in particular can be shifted in parallel or tilted.
  • the machining unit or the workpiece table can be spatially adjustable in a spatially adjustable manner by means of a multi-point holder formed by at least two, preferably at least three piezoelectric adjusting elements.
  • the adjusting elements are to be provided at the same angular intervals on the processing unit or the workpiece table.
  • the processing unit or the workpiece table is mounted in spatially adjustable manner via at least two multi-point holders arranged one behind the other in the direction of the linear degree of freedom.
  • two multi-point brackets for example with three control elements arranged under 120 in two radial planes
  • a work spindle can be moved in the radial planes spanned by the three control elements.
  • adjust dial either parallel to the spindle axis or spherical.
  • the spherical adjustability of the work spindle can also compensate for wobble errors in the work spindle. It also makes it possible to compensate for accuracy-related, geometric deviations of the machine tool and errors due to the flexibility of the machine structure.
  • the at least one piezoelectric actuating element can be provided according to the invention on the guide of the machining unit or the workpiece table assigned to a linear degree of freedom.
  • control elements are mounted under the guide shoes of the guides. The non-constant stiffness of the X-slide can thus be compensated for depending on its respective Y-position.
  • the distance between two processing units, in particular between their work spindles, or between two workpiece tables of the machine tool can be changed via the at least one piezoelectric actuating element.
  • Adjustment element between the two work spindles is provided, for example, in a parting line in order to adjust the spindle distance by widening the parting line.
  • Vibrations of the machine tool which are generally in a frequency range of approx. 10-20 Hz, can also lead to position inaccuracies and displacements. It is therefore of particular advantage if at least one piezoelectric element which supports the machining unit or the workpiece table in a height-adjustable manner is provided to compensate for such vibrations (active vibration damping). For this purpose, the movement of the machine tool is detected with suitable vibration measuring elements, calculated and given to the actuating elements as displacement compensation values.
  • a mechanical, optical, capacitive or inductive measuring sensor for example, can be provided that detects a displacement of the processing unit or the workpiece table directly or a parameter that determines the displacement as a sensing variable for controlling the at least one piezoelectric actuator detected.
  • the first-mentioned parameters are particularly suitable for regulating the actuating element, while the second-mentioned parameters are parameters typical of machines, tools or devices, such as temperature or machining force, etc., the characteristics of which are determined in advance and then used for control in the can serve exact target positions.
  • the at least one piezoelectric element itself can be provided as the measuring sensor.
  • the work spindle can not only be spatially adjusted by the adjusting element, but can also be kept continuously in this adjusted position.
  • This holding device can be, for example, clamping elements that can be controlled as electrically as possible.
  • piezoelectric elements can also be used as clamping elements.
  • 1 shows a first embodiment of a machine tool according to the invention with two vertical machining units in a perspective view
  • 2 shows an exemplary embodiment of a horizontal work spindle of a machine tool according to the invention, the work spindle being mounted displaceably in the Z direction;
  • FIG 3 shows another exemplary embodiment of a horizontal work spindle of a machine tool according to the invention, the work spindle being mounted so as to be displaceable radially to the Z direction;
  • Fig. 4 shows a second embodiment of a machine tool according to the invention in a side view.
  • the machine tool 1 shown in FIG. 1 comprises a machine base in the form of a base support 2 and two processing units 3, the vertical work spindles 4 of which are displaceably guided in the X, Y and Z directions by means of a slide unit.
  • the carriage unit comprises an X-carriage 5, which is guided in horizontal guides 6 of the floor support 2 so as to be displaceable in the X-direction.
  • Horizontal guides 7 are provided on the X slide 5 for a Y slide 8 carrying the two machining units 3.
  • Each processing unit 3 has a quill-like Z-slide (not shown) with the work spindle 4, so that it can also be moved in the Z direction.
  • the two processing units 3, which are formed by a common housing block 9, are spaced in the X direction by a dividing joint 10 which is open to the front and in which a piezo-acting in the X direction electrical actuating elements 11 is located.
  • the separation joint 10 can be widened by corresponding electrical control of the actuating elements 11 and the distance ⁇ X between the two work spindles 4 or between the tools 12 located therein can be changed.
  • the work spindle 20 shown in FIG. 2 is surrounded by three piezoelectric actuating elements 21 acting in the Z direction, which are arranged at equal angular intervals around the longitudinal axis 22 of the work spindle 20.
  • the piezoelectric actuating elements 21 are attached at one end to the bearing 23 of the work spindle 20 and at the other end to the quinoline-like Z-slide (not shown). Since all three piezoelectric actuating elements 21 are electrically controlled for the same change in length .DELTA.z, the working spindle 20 or its tool 24 can be adjusted in length in the Z direction by the amount .DELTA.z. With different lengths of control of the three piezoelectric actuating elements 21, the work spindle 20 or the tool 24 can be tilted as desired from its original position designated 22.
  • three piezoelectric actuating elements 33 which act radially to the longitudinal direction 32 of the work spindle 30 are arranged on the outside and on the periphery of their bearing 31 at the outside and are supported at the other end on a housing (not shown).
  • Each bearing 31 is held in a 3-point bearing 34 by its three piezoelectric actuating elements 32, each distributed around 120.
  • Appropriate electrical length control of all piezoelectric actuating elements 33 of the two 3-point bearings 34 enables the work spindle 20 or its tool 35 either from the 32 shift the position in parallel by an amount ⁇ r or tilt it. Due to the spherical adjustability, wobble errors of the work spindle 30 can be compensated for.
  • piezoelectric adjusting elements 44 which act in the Y direction, are arranged between the base support 41 and the guides 42 for the slide unit described in FIG. 1 and a workpiece table 43.
  • the workpieces to be machined with the tool 45 in the work spindle 46 are located on the workpiece table 43.
  • the transmission of vibrations of the base support 41 to the tool can be damped or eliminated by correspondingly rapid length control ⁇ Y of the actuating elements 44.
  • ⁇ Y rapid length control
  • the forces acting on the guide 42 change, which can lead to geometrical deviations.
  • the adjusting elements 44 provided under the guides 42 e.g. Resilience of the carriage unit is compensated for and the non-constant rigidity of the carriage unit is compensated for depending on its respective position.
  • At least one electrically controlled piezoelectric actuating element (11) is provided as the position correction device, in particular for a work spindle (4) of the machining unit (3). If a change in position is detected, the processing unit can be quickly mechanically moved into its respective target position.

Abstract

The invention relates to a machine tool (1) especially for machining work pieces. Said machine tool comprises a machining unit (3). At least one electrically controlled piezoelectric control element (11) is provided as a position adjusting device, especially for a work spindle (4) of the machining unit (3). If a change of position is detected, the machining unit can quickly be mechanically moved to the respective desired position.

Description

Werkzeugmaschine mit piezoelektrischer Positionskorrektureinrichtung Machine tool with piezoelectric position correction device
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur insbesondere spanenden Bearbeitung von Werkstücken, mit einer Bearbeitungseinheit und/oder einem Werkstücktisch und mit einer Positionskorrektureinrichtung für die Bearbeitungseinheit bzw. den Werkstücktisch. Eine derartige Werkzeugmaschine ist zum Beispiel durch die DE 196 07 599 AI bekanntgeworden.The invention relates to a machine tool for in particular machining workpieces, with a processing unit and / or a workpiece table and with a position correction device for the processing unit or the workpiece table. Such a machine tool has become known, for example, from DE 196 07 599 AI.
Um bei dieser bekannten Werkzeugmaschine Bearbeitungsunge- nauigkeiten aufgrund thermisch bedingter Positionsänderungen von Werkstück und/oder Werkzeug im Arbeitsbereich des Werkzeuges zu vermeiden, sind ortsfeste optische Meßschranken vorgesehen, durch die Werkstück und Werkzeug gleichzeitig oder kurz nacheinander bewegt werden. Die so erfaßten Positionen werden mit abgespeicherten Positionen aus früheren Messungen verglichen, und die Differenz zwischen erfaßter und früher gemessener Position wird zur Korrektur der Maschinensteuerung verwendet. Das heißt, das Werkzeug oder Werkstück wird nicht mechanisch auf den Sollwert zurückbewegt, sondern die Positionsänderung wird durch eine entsprechende Korrektur der Sollwerte der Maschinensteuerung berücksichtigt. Außerdem ist eine dynamische Positionskorrektur während der Bearbeitung eines Werkstücks nicht möglich.In order to avoid machining inaccuracies in this known machine tool due to thermally induced changes in the position of the workpiece and / or tool in the working area of the tool, stationary optical measuring barriers are provided, through which the workpiece and tool are moved simultaneously or in quick succession. The positions thus detected are compared to stored positions from previous measurements, and the difference between the detected and previously measured positions is used to correct the machine control. This means that the tool or workpiece is not mechanically moved back to the setpoint, but the change in position is taken into account by a corresponding correction of the setpoints of the machine control. In addition, dynamic position correction during the machining of a workpiece is not possible.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei einer festgestellten Positionsänderung die Bearbeitungseinheit und/oder der Werkstücktisch möglichst schnell mechanisch in ihre jeweilige Sollposition bewegt werden können.In contrast, it is the object of the invention to develop a machine tool of the type mentioned at the outset in such a way that when a change in position is detected, the machining unit and / or the workpiece table can be mechanically moved as quickly as possible into its respective desired position.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Positionskorrektureinrichtung, insbesondere für eine Ar- beitsspindel der Bearbeitungseinheit, mindestens ein elektrisch angesteuertes piezoelektrisches (piezokeramisches) Stellelement vorgesehen ist. Piezoelektrische Stellelemente (Aktuatoren) , mit denen sich heute Dehnungen von bis zu ca. 300 Im erreichen lassen, weisen sehr hohe Steifigkeiten und insbesondere sehr kurze Stellzeiten (kleiner als 1 ϊs) auf. In Werkzeugmaschinen können sie sowohl auf der Werkzeug- als auch auf der Werkstückseite eingesetzt werden z.B.:This object is achieved in that at least one electrically controlled piezoelectric (piezoceramic) actuating element is provided as the position correction device, in particular for a work spindle of the processing unit. Piezoelectric control elements (actuators), with which stretches of up to approx. 300 Im can be achieved today, have very high rigidity and in particular very short actuation times (less than 1 ϊs). In machine tools they can be used on both the tool and the workpiece side, for example:
- zum Ausgleich von thermischen Verformungen und Verlagerungen;- to compensate for thermal deformations and displacements;
- zum Ausgleich von geometrischen Positionsfehlern (z.B. der Werkstücke) ;- to compensate for geometrical position errors (e.g. the workpieces);
- zum Ausgleich von Verformungen und Verlagerungen aufgrund wirkender Kräfte;- to compensate for deformations and displacements due to acting forces;
- zum Ausgleich von Werkzeugmaßschwankungen (z.B. Werkzeuglängenkorrektur, insbesondere eine relative Werkzeuglängenkorrektur bei mehrspindligen Systemen) ;- to compensate for tool size fluctuations (e.g. tool length correction, especially a relative tool length correction in multi-spindle systems);
- zur aktiven Schwingungstilgung.- for active vibration damping.
So können z.B. die Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen, insbesondere von mehrspindligen, mit Hilfe von piezoelektrischen Stellelementen räumlich verschiebbar an die Werkzeugmaschine angekoppelt werden. Damit ist eine, den Freiheitsgraden der konventionellen Maschinenachsen überlagerte räumliche Bewegung der bzw. jeder einzelnen Arbeitsspindel möglich. Der Maschinenständer, z.B. eine Schlitteneinheit, mit der Arbeitsspindel führt die vom Steuerprogramm vorgegebenen Achsbewegungen durch, während eine Arbeitsspindel zusätzlich überlagerte Kompensationsbewegungen für eine Positionskorrektur ausführen kann. Diese erfindungsgemäße piezoelektrische Positionskorrektureinrichtung kann sowohl bei konventionellen Arbeitsspindeln als auch bei Motorspindeln und Mehrspindelbohrköpfen eingesetzt werden. Zum Abgleich von Positionsfehlern zwischen Werkzeug und Werkstück, die aufgrund der oben genannten Einflüsse entstehen, kann die Arbeitsspindel entweder mittels vorgegebener Parameter in eine Sollposition gesteuert werden, oder es wird mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises die Werkzeug- bzw. Arbeitsspindelposition an die Werkstück- bzw. Sollposition angepaßt. Die Ermittlung der Soll/Ist-Abwei- chung kann mittels mechanischer, optischer, kapazitiver oder induktiver Meßaufnehmer oder Taster erfolgt. Der Maßabgleich kann dabei sowohl an den zu bearbeitenden Werkstücken als auch an dem Werkzeug erfolgen.For example, the work spindles of machine tools, in particular multi-spindle machines, can be coupled to the machine tool in a spatially displaceable manner with the aid of piezoelectric adjusting elements. This enables a spatial movement of the or each individual work spindle that is superimposed on the degrees of freedom of the conventional machine axes. The machine stand, for example a slide unit, with the work spindle carries out the axis movements specified by the control program, while a work spindle can also carry out superimposed compensation movements for a position correction. This piezoelectric position correction device according to the invention can be used both in conventional work spindles and in motor spindles and multi-spindle drilling heads. To adjust position errors between tool and workpiece, which arise due to the above-mentioned influences, the work spindle can either be controlled to a target position by means of predefined parameters, or the tool or work spindle position is adjusted to the workpiece or with the help of a closed control loop. Adjusted target position. The target / actual deviation can be determined by means of mechanical, optical, capacitive or inductive sensors or buttons. The dimensions can be adjusted both on the workpieces to be machined and on the tool.
Die festgestellte Abweichung wird dann in mehreren Regel- schritten z.B. durch das Verschieben der Arbeitsspindel auf ihre Sollposition minimiert. Bei der gesteuerten Vorgehensweise wird die Arbeitsspindel anhand von im Vorfeld ermittelter maschinen-, Werkzeug- oder vorrichtungstypischer Parameter in ihre exakte Sollposition gesteuert . Dabei können sich diese Parameter auch variabel am jeweiligen Maschinen- zustand orientieren (Temperatur, Bearbeitungskraft usw.) .The deviation is then determined in several control steps, e.g. minimized by moving the work spindle to its target position. In the case of the controlled procedure, the work spindle is controlled into its exact target position on the basis of parameters typical of the machine, tool or device. These parameters can also be variably based on the respective machine condition (temperature, machining force, etc.).
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verläuft die Wirkrichtung des mindestens einen piezoelektrischen Stellelements etwa in Richtung eines linearen Freiheitgrades der Bearbeitungseinheit bzw. des Werkstücktisches , d.h. in Richtung der konventionellen Maschinenachsen X, Y oder Z. Neben thermisch bedingten Verlagerungen können so Werkzeugmaßschwankungen, z.B. die Werkzeuglänge oder Werkzeugeinstellmaße, verändert werden. Dies ermöglicht insbesondere bei mehrspindligen Systemen, bei denen ansonsten eine Kompensation ihrer Arbeitsspindeln in Achsrichtung (Z-Richtung) zueinander nicht möglich ist, einen individuellen und separaten Abgleich jeder einzelnen Arbeitsspindel in Z-Richtung. In vorteilhafter Weiterbildung dieser Ausführungsform kann jedem linearen Freiheitsgrad der Bearbeitungseinheit bzw. des Werkstücktisches jeweils mindestens ein piezoelektrisches Stellelement zugeordnet sein. Durch diese Maßnahme kann jede beliebige räumliche Positionskorrektur z.B. der Arbeitsspindel (n) vorgenommen werden.In preferred embodiments of the invention, the effective direction of the at least one piezoelectric actuating element runs approximately in the direction of a linear degree of freedom of the machining unit or the workpiece table, i.e. in the direction of the conventional machine axes X, Y or Z. In addition to thermally induced displacements, tool dimension fluctuations, for example the tool length or Tool setting dimensions can be changed. This enables an individual and separate adjustment of each individual work spindle in the Z direction, in particular in the case of multi-spindle systems in which it is otherwise not possible to compensate their work spindles in the axial direction (Z direction) with respect to one another. In an advantageous development of this embodiment, each linear degree of freedom of the processing unit or the workpiece table can be assigned at least one piezoelectric actuating element. This measure allows any spatial position correction, for example of the work spindle (s), to be carried out.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung verläuft die Wirkrichtung des mindestens einen piezoelektrischen Stellelements etwa radial zu einem linearen Freiheitsgrad der Bearbeitungseinheit bzw. des Werkstücktisches. Diese Ausführungsform hat den wesentlichen Vorteil, daß z.B. eine Arbeitsspindel über das mindestens eine piezoelektrische Stellelement aus ihrer zu einem linearen Freiheitsgrad (Z- Richtung) parallelen Lage bewegt, insbesondere parallelverschoben oder auch verkippt werden kann.In another embodiment of the invention, the effective direction of the at least one piezoelectric actuating element extends approximately radially to a linear degree of freedom of the processing unit or the workpiece table. This embodiment has the essential advantage that e.g. a work spindle can be moved via the at least one piezoelectric actuating element from its position parallel to a linear degree of freedom (Z direction), in particular can be shifted in parallel or tilted.
Dazu kann die Bearbeitungseinheit bzw. der Werkstücktisch in einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform über eine durch mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei piezoelektrische Stellelemente gebildete Mehrpunkthal- terung räumlich verstellbar gelagert sein. Die Stellelemente sind dabei in gleichen Winkelabständen an der Bearbeitungseinheit bzw. dem Werkstücktisch vorzusehen.For this purpose, in an advantageous development of this embodiment, the machining unit or the workpiece table can be spatially adjustable in a spatially adjustable manner by means of a multi-point holder formed by at least two, preferably at least three piezoelectric adjusting elements. The adjusting elements are to be provided at the same angular intervals on the processing unit or the workpiece table.
Ferner ist es bei dieser Weiterbildung besonders von Vorteil, wenn die Bearbeitungseinheit bzw. der Werkstücktisch über mindestens zwei in Richtung des linearen Freiheitsgrades hintereinander angeordnete Mehrpunkthalterungen räumlich verstellbar gelagert ist. Mit zwei Mehrpunkthalterungen, z.B. mit je drei unter 120 angeordneten Stellelementen in zwei Radialebenen, läßt sich eine Arbeitsspindel in den durch die drei Stellelemente aufgespannten Radialebenen ra- dial verstellen, und zwar entweder zur Spindelachse parallelverschieben oder aber sphärisch verstellen. Im letzteren Fall ändert sich die Achsrichtung der Arbeitsspindel bzw. des darin eingespannten Werkstücks. Durch die sphärische Verstellbarkeit der Arbeitsspindel können auch Taumelfehler der Arbeitsspindel ausgeglichen werden. Ebenso wird es dadurch möglich, genauigkeitsbedingte, geometrische Abweichungen der Werkzeugmaschine sowie Fehler aufgrund der Nachgiebigkeit der Maschinenstruktur auszugleichen.Furthermore, it is particularly advantageous in this development if the processing unit or the workpiece table is mounted in spatially adjustable manner via at least two multi-point holders arranged one behind the other in the direction of the linear degree of freedom. With two multi-point brackets, for example with three control elements arranged under 120 in two radial planes, a work spindle can be moved in the radial planes spanned by the three control elements. adjust dial, either parallel to the spindle axis or spherical. In the latter case, the axis direction of the work spindle or the workpiece clamped therein changes. The spherical adjustability of the work spindle can also compensate for wobble errors in the work spindle. It also makes it possible to compensate for accuracy-related, geometric deviations of the machine tool and errors due to the flexibility of the machine structure.
Je nach Position des Massenmittelpunkts einer verfahrbaren Bearbeitungseinheit, insbesondere ihrer Schlitteneinheit, bei der Bearbeitung ändern sich die auf ihre Führung wirkenden Kräfte bzw. Belastung. Damit ergeben sich abhängig von der jeweiligen Position des Schlittens Geometrieabweichungen. Schlimmstenfalls kann diese Belastung zu einem Abkippen des Schlittens führen. Um auch solche von der Position des Schlittens abhängigen, jeweils unterschiedlichen Kräfte ausgleichen zu können, kann das mindestens eine piezoelektrische Stellelement erfindungsgemäß an der einem linearen Freiheitsgrad zugeordneten Führung der Bearbeitungseinheit bzw. des Werkstücktisches vorgesehen sein. So können bei vertikalen Bearbeitungseinheiten, um z.B. Nachgiebigkeiten ihres X-Schlittens auszugleichen, Stellelemente unter den Führungsschuhen der Führungen montiert werden. Damit kann die nicht konstante Steifigkeit des X-Schlittens in Abhängigkeit seiner jeweiligen Y-Position kompensiert werden.Depending on the position of the center of mass of a movable machining unit, in particular its slide unit, the forces or loads acting on its guide change during machining. This results in geometry deviations depending on the respective position of the slide. In the worst case, this load can cause the sled to tip over. In order to be able to compensate for such forces depending on the position of the slide, the at least one piezoelectric actuating element can be provided according to the invention on the guide of the machining unit or the workpiece table assigned to a linear degree of freedom. With vertical processing units, e.g. To compensate for the flexibility of your X-slide, control elements are mounted under the guide shoes of the guides. The non-constant stiffness of the X-slide can thus be compensated for depending on its respective Y-position.
Bei bevorzugten weiteren Ausführungsformen ist der Abstand zwischen zwei Bearbeitungseinheiten, insbesondere zwischen ihren Arbeitsspindeln, oder zwischen zwei Werkstücktischen der Werkzeugmaschine über das mindestens eine piezoelektrische Stellelement veränderbar. Im einfachsten Fall ist das Stellelement zwischen den beiden Arbeitsspindeln z.B. in einer Trennfuge vorgesehen, um den Spindelabstand durch Aufweiten der Trennfuge zu verstellen.In preferred further embodiments, the distance between two processing units, in particular between their work spindles, or between two workpiece tables of the machine tool can be changed via the at least one piezoelectric actuating element. In the simplest case it is Adjustment element between the two work spindles is provided, for example, in a parting line in order to adjust the spindle distance by widening the parting line.
Auch Schwingungen der Werkzeugmaschine, die im allgemeinen in einem Frequenzbereich von ca. 10-20 Hz liegen, können zu Positionsungenauigkeiten und zu Verlagerungen führen. Daher ist es von besonderem Vorteil, wenn mindestens ein die Bearbeitungseinheit bzw. den Werkstücktisch höhenverstellbar lagerndes piezoelektrisches Element zur Kompensation solcher Schwingungen (aktive Schwingungstilgung) vorgesehen ist. Dazu wird die Bewegung der Werkzeugmaschine mit geeigneten Schwingungsmeßelementen erfaßt, verrechnet und als Wegkompensationswerte an die Stellelemente gegeben.Vibrations of the machine tool, which are generally in a frequency range of approx. 10-20 Hz, can also lead to position inaccuracies and displacements. It is therefore of particular advantage if at least one piezoelectric element which supports the machining unit or the workpiece table in a height-adjustable manner is provided to compensate for such vibrations (active vibration damping). For this purpose, the movement of the machine tool is detected with suitable vibration measuring elements, calculated and given to the actuating elements as displacement compensation values.
Zur Ermittlung der Soll/Ist-Abweichung auf der Werkzeugoder Werkstückseite kann ein z.B. mechanischer, optischer, kapazitiver oder induktiver Meßfühler vorgesehen sein, der eine Verlagerung der Bearbeitungseinheit bzw. des Werkstücktisches unmittelbar oder einen die Verlagerung bestimmenden Parameter als Fühlgröße für das Ansteuern des mindestens einen piezoelektrischen Stellelements erfaßt. Die erstgenannten Parameter eignen sich insbesondere für eine Regelung des Stellelements, während es sich bei den zweitgenannten Parametern um maschinen- , Werkzeug- oder vorrichtungstypische Parameter wie z.B. Temperatur oder Bearbeitungskraft usw. handelt, deren Kennlinien bereits im Vorfeld ermittelt werden und dann zur Steuerung in die exakte Sollpositionen dienen können. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann als Meßfühler das mindestens eine piezoelektrisches Element selbst vorgesehen sein. Bei einer dynamischen Positionskorrektur der Arbeitsspindel während der Bearbeitung eines Werkstücks kann die Arbeitsspindel durch das Stellelement nicht nur räumlich verstellt, sondern in dieser verstellten Position auch fortwährend gehalten werden. Es ist aber auch möglich, die Arbeitsspindel in ihrer durch das Stellelement räumlich verstellten Lage durch eine separate Halteeinrichtung zu halten. Bei dieser Halteeinrichtung kann es sich z.B. um Klemmelemente handeln, die sich möglichst elektrisch ansteuern lassen. Insbesondere können als Klemmelemente auch piezoelektrische Elemente verwendet werden.To determine the target / actual deviation on the tool or workpiece side, a mechanical, optical, capacitive or inductive measuring sensor, for example, can be provided that detects a displacement of the processing unit or the workpiece table directly or a parameter that determines the displacement as a sensing variable for controlling the at least one piezoelectric actuator detected. The first-mentioned parameters are particularly suitable for regulating the actuating element, while the second-mentioned parameters are parameters typical of machines, tools or devices, such as temperature or machining force, etc., the characteristics of which are determined in advance and then used for control in the can serve exact target positions. In an advantageous development, the at least one piezoelectric element itself can be provided as the measuring sensor. In the case of a dynamic position correction of the work spindle during the machining of a workpiece, the work spindle can not only be spatially adjusted by the adjusting element, but can also be kept continuously in this adjusted position. However, it is also possible to hold the work spindle in its position spatially adjusted by the adjusting element by means of a separate holding device. This holding device can be, for example, clamping elements that can be controlled as electrically as possible. In particular, piezoelectric elements can also be used as clamping elements.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Die Erfindung ist in den Figuren schematisch dargestellt, so daß die wesentlichen Merkmale der Erfindung gut zu erkennen ist. Die Darstellungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich zu verstehen.Further advantages of the invention result from the description and the drawing. Likewise, the features mentioned above and those listed further can be used according to the invention individually or in combination in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for the description of the invention. The invention is shown schematically in the figures, so that the essential features of the invention can be clearly seen. The representations are not necessarily to be understood to scale.
Es zeigt :It shows :
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit zwei vertikalen Bearbeitungs- einheiten in perspektivischer Ansicht; Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer horizontalen Arbeitsspindel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, wobei die Arbeitsspindel in Z-Richtung verschiebbar gelagert ist;1 shows a first embodiment of a machine tool according to the invention with two vertical machining units in a perspective view; 2 shows an exemplary embodiment of a horizontal work spindle of a machine tool according to the invention, the work spindle being mounted displaceably in the Z direction;
Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer horizontalen Arbeitsspindel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, wobei die Arbeitsspindel radial zur Z-Richtung verschiebbar gelagert ist; und3 shows another exemplary embodiment of a horizontal work spindle of a machine tool according to the invention, the work spindle being mounted so as to be displaceable radially to the Z direction; and
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in einer Seitenansicht.Fig. 4 shows a second embodiment of a machine tool according to the invention in a side view.
Die in Fig. 1 gezeigte Werkzeugmaschine 1 umfaßt ein Maschinenuntergestell in Form eines Bodenträgers 2 sowie zwei Bearbeitungseinheiten 3, deren vertikale Arbeitsspindeln 4 mittels einer Schlitteneinheit in X-, Y- und Z-Richtung verschiebbar geführt sind.The machine tool 1 shown in FIG. 1 comprises a machine base in the form of a base support 2 and two processing units 3, the vertical work spindles 4 of which are displaceably guided in the X, Y and Z directions by means of a slide unit.
Dazu umfaßt die Schlitteneinheit einen X-Schlitten 5, der in horizontalen Führungen 6 des Bodenträgers 2 in X-Richtung verschiebbar geführt ist. Am X-Schlitten 5 sind horizontale Führungen 7 für einen die beiden Bearbeitungseinheiten 3 tragenden Y-Schlitten 8 vorgesehen. Jede Bearbeitungseinheit 3 weist einen pinolenartigen Z-Schlitten (nicht dargestellt) mit der Arbeitsspindel 4 auf, so daß diese auch in Z-Richtung verf hrbar ist .For this purpose, the carriage unit comprises an X-carriage 5, which is guided in horizontal guides 6 of the floor support 2 so as to be displaceable in the X-direction. Horizontal guides 7 are provided on the X slide 5 for a Y slide 8 carrying the two machining units 3. Each processing unit 3 has a quill-like Z-slide (not shown) with the work spindle 4, so that it can also be moved in the Z direction.
Die beiden Bearbeitungseinheiten 3, die durch einen gemeinsamen Gehäuseblock 9 gebildet sind, sind in X-Richtung durch eine nach vorne offene Trennfuge 10 beabstandet, in der sich oben und unten jeweils ein in X-Richtung wirkendes piezo- elektrisches Stellelemente 11 befindet. Durch entsprechende elektrische Ansteuerung der Stellelemente 11 kann die Trennfuge 10 geweitet und so der Abstand ΔX zwischen beiden Arbeitsspindeln 4 bzw. zwischen den darin befindlichen Werkzeugen 12 geändert werden.The two processing units 3, which are formed by a common housing block 9, are spaced in the X direction by a dividing joint 10 which is open to the front and in which a piezo-acting in the X direction electrical actuating elements 11 is located. The separation joint 10 can be widened by corresponding electrical control of the actuating elements 11 and the distance ΔX between the two work spindles 4 or between the tools 12 located therein can be changed.
Die in Fig. 2 gezeigte Arbeitsspindel 20 ist von drei in Z-Richtung wirkenden piezoelektrischen Stellelemente 21 umgeben, die in gleichen Winkelabständen um die Längsachse 22 der Arbeitsspindel 20 verteilt angeordnet sind. Die piezoelektrischen Stellelemente 21 sind einenends an dem Lager 23 der Arbeitsspindel 20 angebracht und anderenends an dem pi- nolenartigen Z-Schlitten (nicht dargestellt) abgestützt. Indem alle drei piezoelektrischen Stellelemente 21 für die gleiche Längenänderung Δz elektrisch angesteuert werden, läßt sich die Arbeitsspindel 20 bzw. ihr Werkzeug 24 entsprechend in Z-Richtung in ihrer Länge um den Betrag Δz verstellen. Bei unterschiedlicher Längen-Ansteuerung der drei piezoelektrischen Stellelemente 21 läßt sich die Arbeitsspindel 20 bzw. das Werkzeug 24 aus ihrer ursprünglichen mit 22 bezeichneten Lage heraus beliebig verkippen.The work spindle 20 shown in FIG. 2 is surrounded by three piezoelectric actuating elements 21 acting in the Z direction, which are arranged at equal angular intervals around the longitudinal axis 22 of the work spindle 20. The piezoelectric actuating elements 21 are attached at one end to the bearing 23 of the work spindle 20 and at the other end to the quinoline-like Z-slide (not shown). Since all three piezoelectric actuating elements 21 are electrically controlled for the same change in length .DELTA.z, the working spindle 20 or its tool 24 can be adjusted in length in the Z direction by the amount .DELTA.z. With different lengths of control of the three piezoelectric actuating elements 21, the work spindle 20 or the tool 24 can be tilted as desired from its original position designated 22.
Um die in Fig. 3 gezeigte Arbeitsspindel 30 sind außen am Umfang ihres Lagers 31 vorne und hinten jeweils drei radial zur Längsrichtung 32 der Arbeitsspindel 30 wirkende piezoelektrische Stellelemente 33 angeordnet, die anderenends an einem Gehäuse (nicht dargestellt) abgestützt sind. Jedes Lager 31 ist durch seine drei, jeweils um 120 verteilt angeordneten piezoelektrischen Stellelemente 32 in einer 3 -Punkt-Lagerung 34 gehalten. Durch entsprechende elektrische Längen-Ansteuerung aller piezoelektrischer Stellelemente 33 der beiden 3 -Punkt -Lagerung 34 läßt sich die Arbeitsspindel 20 bzw. ihr Werkzeug 35 entweder aus der mit 32 be- zeichneten Lage um einen Betrag Δr parallel verschieben oder aber verkippen. Durch die sphärische Verstellbarkeit können z.B. Taumelfehler der Arbeitsspindel 30 ausgeglichen werden.Around the work spindle 30 shown in FIG. 3, three piezoelectric actuating elements 33 which act radially to the longitudinal direction 32 of the work spindle 30 are arranged on the outside and on the periphery of their bearing 31 at the outside and are supported at the other end on a housing (not shown). Each bearing 31 is held in a 3-point bearing 34 by its three piezoelectric actuating elements 32, each distributed around 120. Appropriate electrical length control of all piezoelectric actuating elements 33 of the two 3-point bearings 34 enables the work spindle 20 or its tool 35 either from the 32 shift the position in parallel by an amount Δr or tilt it. Due to the spherical adjustability, wobble errors of the work spindle 30 can be compensated for.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Werkzeugmaschine 40 sind zwischen dem Bodenträger 41 und den Führungen 42 für die in Fig. 1 beschriebene Schlitteneinheit sowie einem Werkstücktisch 43 piezoelektrische Stellelemente 44 angeordnet, die in Y-Richtung wirken. Auf dem Werkstücktisch 43 befinden sich die mit dem Werkzeug 45 in der Arbeitsspindel 46 zu bearbeitenden Werkstücke.In the machine tool 40 shown in FIG. 4, piezoelectric adjusting elements 44, which act in the Y direction, are arranged between the base support 41 and the guides 42 for the slide unit described in FIG. 1 and a workpiece table 43. The workpieces to be machined with the tool 45 in the work spindle 46 are located on the workpiece table 43.
Durch entsprechend schnelle Längenansteuerung ΔY der Stell- elemente 44 läßt sich die Übertragung von Schwingungen des Bodenträgers 41 auf das Werkzeug dämpfen bzw. eliminieren. Je nach Position des Massenmittelpunkts des verfahrbaren Schlitteneinheit ändern sich die auf die Führung 42 wirkenden Kräfte, die zu Geometrieabweichungen führen können. Mit den unter den Führungen 42 vorgesehenen Stellelementen 44 können z.B. Nachgiebigkeiten der Schlitteneinheit ausgeglichen und so die nicht konstante Steifigkeit der Schlitteneinheit in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Position kompensiert werden.The transmission of vibrations of the base support 41 to the tool can be damped or eliminated by correspondingly rapid length control ΔY of the actuating elements 44. Depending on the position of the center of mass of the movable carriage unit, the forces acting on the guide 42 change, which can lead to geometrical deviations. With the adjusting elements 44 provided under the guides 42, e.g. Resilience of the carriage unit is compensated for and the non-constant rigidity of the carriage unit is compensated for depending on its respective position.
Bei einer Werkzeugmaschine (1) zur insbesondere spanenden Bearbeitung von Werkstücken, mit einer Bearbeitungseinheit (3) ist als Positionskorrektureinrichtung, insbesondere für eine Arbeitsspindel (4) der Bearbeitungseinheit (3), mindestens ein elektrisch angesteuertes piezoelektrisches Stellelement (11) vorgesehen. Bei einer festgestellten Positions- änderung kann die Bearbeitungseinheit schnell mechanisch in ihre jeweilige Sollposition bewegt werden. In a machine tool (1), in particular for machining workpieces, with a machining unit (3), at least one electrically controlled piezoelectric actuating element (11) is provided as the position correction device, in particular for a work spindle (4) of the machining unit (3). If a change in position is detected, the processing unit can be quickly mechanically moved into its respective target position.

Claims

Patentansprüche claims
Werkzeugmaschine (1; 40) zur insbesondere spanenden Bearbeitung von Werkstücken, mit einer Bearbeitungseinheit (3) und/oder einem Werkstücktisch (43) und mit einer Positionskorrektureinrichtung für die Bearbeitungseinheit (3) bzw. den Werkstücktisch (3), dadurch gekennzeichnet, daß als Positionskorrektureinrichtung, insbesondere für eine Arbeitsspindel (4; 20; 30; 46) der Bearbeitungseinheit (3), mindestens ein elektrisch angesteuertes piezoelektrisches Stellelement (11; 21; 33; 44) vorgesehen ist .Machine tool (1; 40) for in particular machining workpieces, with a processing unit (3) and / or a workpiece table (43) and with a position correction device for the processing unit (3) or the workpiece table (3), characterized in that as Position correction device, in particular for a work spindle (4; 20; 30; 46) of the processing unit (3), at least one electrically controlled piezoelectric actuating element (11; 21; 33; 44) is provided.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkrichtung des mindestens einen piezoelektrischen Stellelements (11; 21; 44) etwa in Richtung eines linearen Freiheitgrades (X-, Y- , Z-Richtung) der Bearbeitungseinheit (3) bzw. des Werkstück- tisches (43) verläuft.Machine tool according to claim 1, characterized in that the effective direction of the at least one piezoelectric actuating element (11; 21; 44) approximately in the direction of a linear degree of freedom (X, Y, Z direction) of the processing unit (3) or the workpiece table (43) runs.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem linearen Freiheitsgrad (X-, Y- , Z-Richtung) der Bearbeitungseinheit (3) bzw. des Werkstück- tisches (43) jeweils mindestens ein piezoelektrisches Stellelement (11; 21; 44) zugeordnet ist.Machine tool according to Claim 2, characterized in that each linear degree of freedom (X, Y, Z direction) of the machining unit (3) or of the workpiece table (43) is assigned at least one piezoelectric actuating element (11; 21; 44) is.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkrichtung des mindestens einen piezoelektrischen Stellelements (33) etwa radial zu einem linearen Freiheitsgrad (X-, Y- , Z-Richtung) der Bearbeitungseinheit (3) bzw. des Werkstücktisches verläuft.Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the effective direction of the at least one piezoelectric actuating element (33) is approximately radial to a linear degree of freedom (X-, Y-, Z direction) of the processing unit (3) or the workpiece table.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungseinheit bzw. der Werkstücktisch über eine durch mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei piezoelektrische Stellelemente (33) gebildete Mehrpunkthalterung (34) räumlich verstellbar gelagert ist.Machine tool according to Claim 4, characterized in that the machining unit or the workpiece table is mounted in a spatially adjustable manner via a multi-point holder (34) formed by at least two, preferably at least three piezoelectric actuating elements (33).
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungseinheit bzw. der Werkstücktisch über mindestens zwei in Richtung des linearen Freiheitsgrades (X-, Y- , Z-Richtung) hintereinander angeordnete Mehrpunkthalterungen (34) räumlich verstellbar gelagert ist.Machine tool according to Claim 5, characterized in that the machining unit or the workpiece table is mounted in spatially adjustable manner via at least two multi-point holders (34) arranged one behind the other in the direction of the linear degree of freedom (X, Y, Z direction).
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine piezoelektrische Stellelement (44) an der einem linearen Freiheitsgrad (X-, Y- , Z-Richtung) zugeordneten Führung (42) der Bearbeitungseinheit bzw. des Werk- stücktisches (43) vorgesehen ist.Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one piezoelectric actuating element (44) on the guide (42) of the machining unit or the workpiece table (43) assigned to a linear degree of freedom (X, Y, Z direction) ) is provided.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei Bearbeitungseinheiten (3), insbesondere zwischen ihren Arbeitsspindeln (4), oder zwischen zwei Werkstücktischen der Werkzeugmaschine über das mindestens eine piezoelektrische Stellelement (11) veränderbar ist. Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between two machining units (3), in particular between their work spindles (4), or between two workpiece tables of the machine tool, can be changed via the at least one piezoelectric actuating element (11).
9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein die Bearbeitungseinheit bzw. den Werkstücktisch (43) höhenverstellbar lagerndes piezoelektrisches Stellelement (33; 44) .9. Machine tool according to one of the preceding claims, characterized by at least one machining unit or the workpiece table (43) height-adjustable mounting piezoelectric actuator (33; 44).
10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Meßfühler, der eine Verlagerung der Bearbeitungseinheit (3) bzw. des Werk- stücktisches (43) unmittelbar oder einen die Verlagerung bestimmenden Parameter als Fühlgröße für das Ansteuern des mindestens einen piezoelektrischen Stellelements (11; 21; 33; 44) erfaßt.10. Machine tool according to one of the preceding claims, characterized by a sensor that a displacement of the processing unit (3) or the workpiece table (43) directly or a parameter determining the displacement as a sensing variable for controlling the at least one piezoelectric actuator (11th ; 21; 33; 44) recorded.
11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor das mindestens eine piezoelektrisches Stellelement (11; 21; 33; 44) selbst vorgesehen ist.11. Machine tool according to claim 10, characterized in that the at least one piezoelectric actuating element (11; 21; 33; 44) itself is provided as the sensor.
12. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem piezoelektrischen Stellelement (11; 21; 33; 44) eine Halteeinrichtung zugeordnet ist, welche die Bearbeitungseinheit (3) bzw. den Werkstücktisch (43) jeweils in der durch das piezoelektrische Stellelement (11; 21; 33; 44) vorgegebenen Lage hält . 12. Machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that each piezoelectric actuator (11; 21; 33; 44) is assigned a holding device which the processing unit (3) or the workpiece table (43) in each case by the piezoelectric actuator (11; 21; 33; 44) holds predetermined position.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010507489A (en) * 2006-10-23 2010-03-11 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Machine Tools
DE102017128099A1 (en) 2017-11-28 2019-05-29 Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh Workpiece carrier device
WO2020107046A1 (en) 2018-11-29 2020-06-04 Fill Gesellschaft M.B.H. Machine tool having a first workpiece table and a second workpiece table
EP3715051A2 (en) 2020-07-24 2020-09-30 Fill Gesellschaft m.b.H. Machine tool and method for operating same
EP3778118A1 (en) 2017-05-18 2021-02-17 Fill Gesellschaft m.b.H. Machine tool with two work spindles

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10126039C2 (en) * 2001-05-21 2003-03-27 Univ Dresden Tech Device for fine delivery of a turning tool
ES2283379T3 (en) * 2001-12-10 2007-11-01 Sascha Mantovani TOOL MACHINERY WITH MACHINING HEAD THAT STAYS FIXED BY BARS WHOSE LENGTH IS VARIABLE BY MAGNETOSTRICTION.
DE10240700A1 (en) * 2002-09-04 2004-03-25 Leitz Messtechnik Gmbh Coordinate measurement instrument and method for its use in concentricity measurements, whereby stepper motors are provided to adjust the angle of inclination of a rotatable feeler head relative to its support axis
DE10329402A1 (en) * 2003-06-28 2005-01-13 Witzig & Frank Gmbh machine tool
DE10343320A1 (en) * 2003-09-10 2005-04-14 Chiron-Werke Gmbh & Co Kg Machine tool with two spindle housings and adjusting device for the position of the spindle housing to each other
EP1693147A1 (en) * 2005-02-16 2006-08-23 Cross Hüller GmbH Twinspindle machine tool with two workholders, one of which is adjustable
US7544025B2 (en) 2005-02-16 2009-06-09 Cross Hüller GmbH Double-spindle machine tool
DE102006028972A1 (en) 2006-06-19 2007-12-20 Chiron-Werke Gmbh & Co. Kg Spindle unit with operating spindle that can be adjusted during operation
DE102006035248B4 (en) * 2006-07-26 2013-08-29 Grob-Werke Gmbh & Co. Kg Temperature compensation method
WO2008011845A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Position-dependent compliance compensation in a machine tool
DE102006049774A1 (en) * 2006-10-21 2008-04-24 Schaeffler Kg Length compensation unit, in particular for a machine tool
DE102007026562B4 (en) * 2007-06-08 2010-08-26 Erwin Junker Maschinenfabrik Gmbh Grinding center and method for simultaneously grinding multiple bearings of crankshafts
DE102008058161A1 (en) 2008-11-12 2010-05-20 Ex-Cell-O Gmbh Machine tool with floating support means
DE102009031428A1 (en) * 2009-07-01 2011-01-05 Technische Universität Carolo-Wilhelmina Zu Braunschweig Holder for e.g. machine tool such as grinding disk, which is utilized for machining workpiece, has actuator support connected with spindle stock such that actuator rests relative to stock when shaft retainer rotates relative to stock
DE102010027116A1 (en) * 2010-07-14 2012-01-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Machine tool for fine turn-milling finishing of e.g. main bearing of crankshaft of internal combustion engine, has tool control displacing tool by actuator device according to process, wear-conditional shape and/or dimensional deviations
AT512526B1 (en) * 2012-02-02 2013-09-15 Hpc Produktions Gmbh POSITION COMPENSATING DEVICE IN A TOOL MACHINE
AT512802B1 (en) 2012-05-07 2014-02-15 Anger Machining Gmbh Position compensation system in a transfer center for machining workpieces
DE102013110054A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-12 Elha-Maschinenbau Liemke Kg Spindle head of a machine tool
DE102014223101A1 (en) * 2014-11-12 2016-05-12 Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg Machine tool unit for aligning a tool or a workpiece
DE102017105257A1 (en) 2017-03-13 2018-09-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Clamping arrangement for a machine tool and machine tool with the clamping device arrangement
DE102018122765A1 (en) * 2018-09-17 2020-03-19 Chiron-Werke Gmbh & Co. Kg Method of aligning a spindle and machine tool

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3903435A (en) * 1973-03-27 1975-09-02 Thomson Csf Correcting systems using piezoelectric wedges
US4575942A (en) * 1982-10-18 1986-03-18 Hitachi, Ltd. Ultra-precision two-dimensional moving apparatus
JPS61152303A (en) * 1984-12-25 1986-07-11 Kitamura Kikai Kk Spindle height adjusting device for machine tool
JPS63245303A (en) * 1987-03-30 1988-10-12 Okuma Mach Works Ltd Numerically controlled lathe with compensating device for microposition in y-axis direction of tool post
EP0440578A1 (en) * 1990-01-24 1991-08-07 Ciba-Geigy Ag Device for machining curved planes onto moulds for optical or ophthalmic lenses
US5567199A (en) * 1993-10-21 1996-10-22 Wacker-Chemitronic Gesellschaft fur Elektronik-Grundstoffe AG Workpiece holder for rotary grinding machines for grinding semiconductor wafers, and method of positioning the workpiece holder
WO1997038821A1 (en) * 1996-04-17 1997-10-23 Washi Kosan Co., Ltd. Working machine equipped with mechanism for inclining machining means
JPH1080840A (en) * 1996-09-06 1998-03-31 Tsugami Corp Positioning device of machine tool
JPH10138075A (en) * 1996-09-13 1998-05-26 Fuji Seiki Kk Work attitude adjusting device, adjusting tool, and adjusting method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3711600A1 (en) * 1987-04-07 1988-10-27 Salje Ernst SPINDLE SYSTEM FOR MACHINE TOOLS, ESPECIALLY GRINDING MACHINES
IT1285079B1 (en) * 1995-05-05 1998-06-03 Giddings & Lewis ACTUATOR SYSTEM FOR THE COMPENSATION OF THE ALIGNMENT OF A MACHINE.
DE19607599A1 (en) * 1996-02-29 1997-09-04 Hueller Hille Gmbh Procedure for correcting the position determination of workpieces and tools in processing machines

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3903435A (en) * 1973-03-27 1975-09-02 Thomson Csf Correcting systems using piezoelectric wedges
US4575942A (en) * 1982-10-18 1986-03-18 Hitachi, Ltd. Ultra-precision two-dimensional moving apparatus
JPS61152303A (en) * 1984-12-25 1986-07-11 Kitamura Kikai Kk Spindle height adjusting device for machine tool
JPS63245303A (en) * 1987-03-30 1988-10-12 Okuma Mach Works Ltd Numerically controlled lathe with compensating device for microposition in y-axis direction of tool post
EP0440578A1 (en) * 1990-01-24 1991-08-07 Ciba-Geigy Ag Device for machining curved planes onto moulds for optical or ophthalmic lenses
US5567199A (en) * 1993-10-21 1996-10-22 Wacker-Chemitronic Gesellschaft fur Elektronik-Grundstoffe AG Workpiece holder for rotary grinding machines for grinding semiconductor wafers, and method of positioning the workpiece holder
WO1997038821A1 (en) * 1996-04-17 1997-10-23 Washi Kosan Co., Ltd. Working machine equipped with mechanism for inclining machining means
JPH1080840A (en) * 1996-09-06 1998-03-31 Tsugami Corp Positioning device of machine tool
JPH10138075A (en) * 1996-09-13 1998-05-26 Fuji Seiki Kk Work attitude adjusting device, adjusting tool, and adjusting method

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LETTY LE R ET AL: "NEW LINEAR PIEZOMOTORS FOR HIGH FORCE/PRECISE POSITIONING APPLICATIONS" CONFERENCE RECORD OF THE IEEE INDUSTRY APPLICATIONS CONFERENCE. IAS ANNUAL MEETING,US,NEW YORK, NY: IEEE,1998, Seiten 213-217, XP000803993 ISBN: 0-7803-4944-X *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 353 (M-539), 28. November 1986 (1986-11-28) & JP 61 152303 A (KITAMURA KIKAI KK), 11. Juli 1986 (1986-07-11) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 033 (M-789), 25. Januar 1989 (1989-01-25) -& JP 63 245303 A (OKUMA MACH WORKS LTD), 12. Oktober 1988 (1988-10-12) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 08, 30. Juni 1998 (1998-06-30) -& JP 10 080840 A (TSUGAMI CORP), 31. März 1998 (1998-03-31) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 10, 31. August 1998 (1998-08-31) -& JP 10 138075 A (FUJI SEIKI KK), 26. Mai 1998 (1998-05-26) *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010507489A (en) * 2006-10-23 2010-03-11 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Machine Tools
EP3778118A1 (en) 2017-05-18 2021-02-17 Fill Gesellschaft m.b.H. Machine tool with two work spindles
DE102017128099A1 (en) 2017-11-28 2019-05-29 Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh Workpiece carrier device
WO2020107046A1 (en) 2018-11-29 2020-06-04 Fill Gesellschaft M.B.H. Machine tool having a first workpiece table and a second workpiece table
AT521951B1 (en) * 2018-11-29 2020-07-15 Fill Gmbh Machine tool
AT521951A4 (en) * 2018-11-29 2020-07-15 Fill Gmbh Machine tool
EP3715051A2 (en) 2020-07-24 2020-09-30 Fill Gesellschaft m.b.H. Machine tool and method for operating same
EP3943239A1 (en) 2020-07-24 2022-01-26 Fill Gesellschaft m.b.H. Machine tool and method for operating same
WO2022018217A1 (en) 2020-07-24 2022-01-27 Fill Gesellschaft M.B.H. Machine tool and method for operating the machine tool
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