DE102008045678A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Kollisionsüberwachung in einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Kollisionsüberwachung in einer Werkzeugmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102008045678A1
DE102008045678A1 DE102008045678A DE102008045678A DE102008045678A1 DE 102008045678 A1 DE102008045678 A1 DE 102008045678A1 DE 102008045678 A DE102008045678 A DE 102008045678A DE 102008045678 A DE102008045678 A DE 102008045678A DE 102008045678 A1 DE102008045678 A1 DE 102008045678A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
clamping device
machine tool
clamping
description
numerical control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102008045678A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Dipl.-Ing. Schilcher (Univ.)
Matthias Dipl.-ing. Geiger (Univ.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Original Assignee
Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Johannes Heidenhain GmbH filed Critical Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority to DE102008045678A priority Critical patent/DE102008045678A1/de
Priority to PCT/EP2009/057897 priority patent/WO2010025969A1/de
Publication of DE102008045678A1 publication Critical patent/DE102008045678A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4061Avoiding collision or forbidden zones
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G05B19/40931Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of geometry
    • G05B19/40935Selection of predetermined shapes and defining the dimensions with parameter input
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/35Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35083Parametric design, parameters for geometric design and for process planning
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/49Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49123Simulation of clamping workpiece, modeling fixture and workpiece
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

Eine numerische Steuerung für eine Werkzeugmaschine ist zur vorausschauenden Überwachung von zueinander beweglichen Teilen der Werkzeugmaschine (10) auf drohende Kollisionen eingerichtet. Die Überwachung beruht dabei auf einer geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine (10). In die Überwachung sind auch Spannmittel (1, 2, 3) zum Befestigen eines Werkstücks auf einem Werkstücktisch (4, 5) einbezogen, indem in der numerischen Steuerung (11) Spannmittelbeschreibungen (8) hinterlegt sind, die die tatsächlich in einem Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine (10) vorhandenen Spannmittel (1, 2, 3) so beschreiben, dass sie ein Bestandteil der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine (10) sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kollisionsüberwachung einer Werkzeugmaschine. Solche Vorrichtungen und Verfahren werden eingesetzt, um drohende Kollisionen im Bearbeitungsraum einer Werkzeugmaschine rechtzeitig zu erkennen und zu vermeiden.
  • Die Überwachung einer Werkzeugmaschine auf Kollisionen zwischen gegeneinander bewegten Maschinenteilen ist grundsätzlich bekannt. Besonders nützlich sind hierbei vorausschauende Kollisionsüberwachungen, die während eines laufenden Bearbeitungsvorgangs eine drohende Kollision erkennen können, so dass die Werkzeugmaschine noch rechtzeitig gestoppt werden kann.
  • Die DE 102004019285 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kollisionsprüfung. Die Bestandteile einer Sonderdrehmaschine werden hier mit vereinfachten Hüllkörpern beschrieben, deren Stellung zueinander mittels einer geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine festgelegt ist. Die geometrische und kinematische Beschreibung einer Werkzeugma schine wird dabei vom Hersteller der Werkzeugmaschine erstellt und in einer Numerischen Steuerung der Werkzeugmaschine hinterlegt. Es ist in diesem Dokument nicht näher beschrieben, wie mit dem Problem der unterschiedlichen Spannmittel zum Befestigen eines Werkstücks umgegangen werden kann. Solche Spannmittel sind hinsichtlich Form und Lage für jeden Bearbeitungsvorgang unterschiedlich, eine Berücksichtigung in der Kollisionsüberwachung ist deshalb aufwändig. Die Spannmittel können nämlich nicht wie die sonstigen Bestandteile einer Werkzeugmaschine vorab vom Hersteller der Werkzeugmaschine in der Geometrie- und Kinematikbeschreibung hinterlegt werden, sondern sie müssen unmittelbar vor dem Beginn einer Bearbeitung erfasst und für die Kollisionsüberwachung berücksichtigt werden.
  • So erwähnt beispielsweise die DE 19960834 A1 die Erfassung der Spannmittel zum Zwecke einer Kollisionsüberwachung mittels einer Kamera. Die Auswertung der Kamerabilder ist aber aufwändig und von vielen Randbedingungen abhängig, so dass eine einfache und zuverlässige Spannmittelerfassung derzeit noch nicht möglich ist.
  • Die US 5208763 beschreibt ein Verfahren zum Vermessen von Lage und Orientierung von einem Werkstück und dessen Spannmitteln, deren Geometrie grundsätzlich bekannt ist. Die Spannmittel werden hierzu mit einem Taster angetastet, aus geeignet gewählten Antastpunkten lässt sich die gesuchte Information berechnen.
  • Die JP 11165239 A schlägt die Verwendung einer Spannmittelbibliothek vor, in der die Geometrie verschiedener Spannmittel abgelegt ist. Vor Beginn eines Bearbeitungsvorganges werden die Spannmittel erfasst, um dann Korrekturen an einem NC-Programm vorzunehmen, so dass Kollisionen mit Spannmitteln nicht auftreten können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kollisionsüberwachung anzugeben, die es auf weiter vereinfachte Weise erlauben, Spannmittel in die Kollisionsüberwachung einzubeziehen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Vorteilhafte Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.
  • Eine Numerische Steuerung für eine Werkzeugmaschine ist zur vorausschauenden Überwachung von zueinander beweglichen Teilen der Werkzeugmaschine auf drohende Kollisionen eingerichtet. Die Überwachung beruht dabei auf einer geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine. In die Überwachung sind auch Spannmittel zum Befestigen eines Werkstücks auf einem Werkstücktisch einbezogen, indem in der Numerischen Steuerung Spannmittelbeschreibungen hinterlegt sind, die die tatsächlich in einem Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine vorhandenen Spannmittel so beschreiben, dass sie ein Bestandteil der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine sind.
  • Die geometrische und kinematische Beschreibung enthält die einzelnen starren Elemente der Werkzeugmaschine und beschreibt deren Geometrie und Ausrichtung zueinander, und berücksichtigt die verschiedenen Bewegungsmöglichkeiten der Maschinenachsen. Es wird in diesem Zusammenhang auch von der kinematischen Kette einer Werkzeugmaschine gesprochen.
  • Unterschiedliche, Spannmittel beschreibende Datensätze ermöglichen es dem Bediener der Werkzeugmaschine auf einfache Weise die aktuell verwendeten Spannmittel vollständig zu erfassen und als Bestandteil der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine in der Kollisionsüberwachung zu berücksichtigen.
  • Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Figuren. Dabei zeigt
  • 1 einen Schraubstock,
  • 2 ein Backenfutter mit drei Spannbacken,
  • 3 den Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine mit verschiedenen Spannmitteln,
  • 4 eine schematische Darstellung von Spannmittel beschreibenden Datensätzen,
  • 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs.
  • 1 zeigt einen Schraubstock 1. Der Schraubstock 1 weist eine feste Spannbacke 1.1 und eine bewegliche Spannbacke 1.2 auf. Diese Spannbacken sind auf einem Grundkörper 1.3 angeordnet. Zusätzlich weist der Schraubstock 1 auch noch einen Antrieb 1.4 zum Verstellen der beweglichen Spannbacke 1.2 auf.
  • Solche Schraubstöcke, die auch als Hochdruckspanner bezeichnet werden, sind in unterschiedlichen Größen erhältlich. Allen Schraubstöcken dieses Typs ist die grundsätzliche Form gemeinsam, die sich mit Hüllkörpern etwa in Form von Quadern oder Zylindern annähern lässt. Die genauen Abmessungen dieser Formen, wie etwa die Länge L und die Breite b des Grundkörpers, können für verschiedene Schraubstöcke dieses Typs unterschiedlich sein.
  • Der Backenabstand d variiert natürlich je nach konkretem Anwendungsfall. Ein und derselbe Schraubstock 1 kann verschiedene, vom eingespannten Werkstück abhängige und für eine Kollisionsüberwachung durchaus relevante Backenabstände d aufweisen.
  • 2 zeigt ein Backenfutter 2 mit drei Spannbacken 2.1. Auch solche Backenfutter 2 bilden einen eigenen Spannmitteltyp, der sich durch eine bestimmte Form beschreiben lässt, die sich aus Quadern und Zylindern zusammensetzt. Ein konkretes Backenfutter 2 lässt sich beispielsweise anhand fester Maße h1 und h2 beschrieben, die der Höhe zweier Zylinder entsprechen. Auch hier variiert der Backenabstand d zur Mittelachse des Backenfutters 2 für ein bestimmtes Backenfutter 2 je nach Anwendungsfall.
  • Diese beiden Beispiele zeigen, dass sich Spannmittel 1, 2 in bestimmte Spannmitteltypen jeweils gleicher Form einteilen lassen. Durch festlegen gewisser Maße L, b, h1, h2 lässt sich ein reales Spannmittel definieren. Ein reales Spannmittel kann aber durchaus noch Maße d aufweisen, die erst in der konkreten Einbausituation festgelegt werden. Hierzu zählt beispielsweise die Stellung von beweglichen Spannbacken. Für eine Kollisionsüberwachung ist aber natürlich auch die räumliche Lage des Spannmittels im Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine von Bedeutung.
  • Die Spannmittel 1, 2 müssen für eine Kollisionsüberwachung letztlich so exakt beschrieben werden, dass sie als Bestandteil der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine in die Kollisionsüberwachung integriert werden können.
  • Aufgrund des großen Aufwands, solche Spannmittel 1, 2 genau genug zu Beschreiben, und aufgrund der Tatsache, dass diese Beschreibung erst mit dem Einbau des Spannmittels 1, 2 in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine vollständig sein kann und damit erst vom Bediener der Werkzeugmaschine vorgenommen werden kann, wurden Spannmittel bisher nicht oder nicht auf einfache Weise in die vorausschauende Kollisionsüberwachung mit einbezogen.
  • Die vorliegende Erfindung soll es möglichst einfach machen, Spannmittel 1, 2 in ihrer konkreten Einbausituation zu berücksichtigen. Hierzu muss der Bediener einer Werkzeugmaschine in die Lage versetzt werden, die Spannmittel 1, 2 in die geometrische und kinematische Beschreibung der Werkzeugmaschine aufzunehmen.
  • Eine konkrete Einbausituation ohne Werkstück zeigt die 3. Ein Tisch 4 und ein darauf angeordneter Rundtisch 5 sind Bestandteile der Werkzeugmaschine 10. In der mit der Werkzeugmaschine 10 verbundenen Numerischen Steuerung 11 ist eine geometrische und kinematische Beschreibung der Werkzeugmaschine 10 hinterlegt, anhand der in bekannter Weise eine vorausschauende Kollisionsüberwachung durchgeführt werden kann. Bestandteil dieser Beschreibung sind auch sogenannte Ankerpunkte auf dem Tisch 4 und dem Rundtisch 5, über welche weitere Elemente wie z. B. Spannmittel 1, 2 der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine 10 hinzugefügt werden können, um diese in der Kollisionsüberwachung zu berücksichtigen.
  • Gemäß der 3 ist auf dem Rundtisch 5 das Backenfutter 2 der 2 angebracht. Auf dem Tisch 4 sitzt außerdem ein Spannmittelträger 3, auf dem der Schraubstock 1 der 1 befestigt ist. Der Spannmittelträger soll hier ebenfalls als Spannmittel 3 bezeichnet werden.
  • In der Numerischen Steuerung 11, die ganz allgemein der Ansteuerung der Werkzeugmaschine 10 dient, und die auch die Kollisionsüberwachung übernimmt, werden hierzu verschiedene, Spannmittel 1, 2, 3 beschreibende Datensätze bereitgestellt. Die Datensätze beschreiben entweder lediglich einen bestimmten Typ von Spannmittel, oder ein konkretes Spannmittel, das nicht in einer bestimmten Einbausituation vorliegt, oder eben ein Spannmittel in der endgültigen Aufspannung. Diese Datensätze seien anhand der 4 näher erläutert. Sie werden zur besseren Unterscheidbarkeit im Folgenden mit den Begriffen Spannmittelvorlage 6, Spannmitteldefinition 7 und Spannmittelbeschreibung 8 bezeichnet.
  • Zusammen mit diesen Datensätzen 6, 7, 8 soll auch das in der 5 schematisch angedeutete Verfahren erläutert werden.
  • In einem ersten Schritt A werden auf der Numerischen Steuerung 11 Spannmittelvorlagen 6 zur Verfügung gestellt. Solche Spannmittelvorlagen 6 können vom Steuerungshersteller, vom Hersteller der Werkzeugmaschine oder auch vom Spannmittelhersteller geliefert werden. Natürlich sollte die Steuerung 11 dem Bediener auch eine Möglichkeit anbieten, Spannmittelvorlagen selbst zu erstellen, falls für ein konkretes Spannmittel keine Spannmittelvorlage 6 existiert.
  • Eine Spannmittelvorlage 6 enthält einen Datenbereich 6.1, in dem die äußere Form eines Spannmittels 1, 2, 3 beschrieben ist, vorzugsweise anhand einer Annäherung mit einfachen, für eine Kollisionsüberwachung geeigneten Hüllkörpern. Diese Daten beschreiben also Beispielsweise einfa che Quader und Zylinder, sowie die gegenseitige Ausrichtung dieser Elemente.
  • Im Datenbereich 6.2 sind die festen Maße L, b, h1, h2 abgelegt, die ein solches Spannmittel 1, 2 beschreiben. Im Datenbereich 6.3 sind die variablen Maße d abgelegt. Die beiden Datenbereiche 6.2 und 6.3 enthalten lediglich Standardwerte, die eine graphische Darstellung des Spannmitteltyps ermöglichen, und die keine Entsprechung mit einem real existierenden Spannmittel aufweisen müssen.
  • Im Datenbereich 6.4 kann ein Antastzyklus hinterlegt sein, mit dessen Hilfe eine reale Aufspannsituation mittels eines Messtasters erfasst werden kann. Solche Antastzyklen sind nicht einfach zu erstellen, es lohnt sich also, solche Zyklen bereits in der Spannmittelvorlage bereit zu halten, um dem Bediener einer Werkzeugmaschine die Arbeit zu erleichtern.
  • Im Datenbereich 6.5 können Ankerpunkte des jeweiligen Spannmitteltyps abgelegt sein. Solche Ankerpunkte sind dann nötig, wenn auf dem jeweiligen Spannmitteltyp weitere Spannmittel aufgesetzt werden können. Ein Beispiel für ein Spannmittel mit Ankerpunkt wurde oben anhand des Spannmittelträgers 3 bereits beschrieben.
  • Ein Ankerpunkt besteht immer aus einer Information über seine Lage, sowie über die räumliche Transformation, die ein aufgesetztes Spannmittel 1, 2, 3 erfährt. So liegt der Schraubstock 1 um die Höhe h3 höher als der Tisch 4, auf dem der Spannmittelträger 3 platziert ist. Ankerpunkte erlauben es also, die kinematische Beschreibung der Werkzeugmaschine 10 um die Spannmittel 1, 2, 3 zu ergänzen. Hierzu müssen in der Steuerung 11 auch die Ankerpunkte hinterlegt sein, an denen Spannmittel 1, 2, 3 in die geometrische und kinematische Beschreibung der Werkzeugmaschine 10 eingehängt werden können. Solche Ankerpunkte befinden sich beispielsweise auf dem Tisch 4 oder auf dem Rundtisch 5.
  • Im Datenbereich 6.6 ist schließlich die Information über die räumliche Ausrichtung des Spannmittels abgelegt.
  • Auch die Datenbereiche 6.46.6 können in einer Spannmittelvorlage 6 lediglich Standardwerte oder schlicht keine Information enthalten, da reale Abmessungen für eine Spannmittelvorlage nicht existieren. Standardwerte können aber auch hier für eine graphische Darstellung des Spannmittels nützlich sein.
  • In einem Schritt B werden von einer Spannmittelvorlage 6 abgeleitete Spannmitteldefinitionen 7 in einer Spannmittelbibliothek 12 zur Verfügung gestellt. In der 4 ist mit Pfeilen angedeutet, welche Spannmitteldefinitionen 7 von welchen Spannmittelvorlagen 6 abgeleitet sind.
  • Eine Spannmitteldefinition 7 hat einen der jeweiligen Spannmittelvorlage 6 entsprechenden Aufbau. Eine Spannmitteldefinition 7 beschreibt oder definiert aber nun ein reales Spannmittel 1, 2, 3, das dem Maschinenbediener tatsächlich zur Verfügung steht.
  • Bei der Ableitung einer Spannmitteldefinition 7 von einer Spannmittelvorlage 6 werden also diejenigen Datenbereiche 7.2, 7.4, 7.5 mit realen Werten belegt, die für das nicht in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine 10 eingebaute Spannmittel 1, 2, 3 endgültig festgelegt werden können. Es sind dies z. B. die festen Maße L, b, h1, h2, h3 des Spannmittels (Datenbereich 7.2), ggf. der Antastzyklus zum Bestimmen der räumlichen Lage (Datenbereich 7.4) und die Ankerpunkte für weitere Spannmittel (Datenbereich 7.5).
  • Die Spannmitteldefinition 7 enthält weiterhin keine realen Daten für die variablen Maße wie den Backenabstand d (Datenbereich 7.3) oder die räumliche Lage (Datenbereich 7.6).
  • Bei der Eingabe der realen Daten eines Spannmittels 1, 2, 3 zum Erzeugen einer Spannmitteldefinition 7 für die Spannmittelbibliothek 12 wird ein Anwender durch die Steuerung 11 vorteilhaft mit Abfragemasken, graphischer Darstellung der abgefragten Werte und/oder Antastzyklen zum Ausmessen dieser Werte unterstützt.
  • Im Schritt C wählt ein Bediener der Werkzeugmaschine 10 ein Spannmittel 1, 2, 3 aus und platziert es sowohl real im Arbeitsraum der Werkzeugma schine 10, als auch virtuell in der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine 10. Hierzu wählt er ein Spannmittel 1, 2, 3 aus der Spannmittelbibliothek 12 aus und verknüpft es mit einem Ankerpunkt. Dieser kann auf dem Tisch 4 oder auf dem Rundtisch 5 liegen, oder auf einem bereits platzierten Spannmittel 3, das über einen zusätzlichen Ankerpunkt verfügt. Sodann muss der Anwender die variablen Maße des Spannmittels 1, 2, 3 erfassen und eingeben. Den Backenabstand d eines Schraubstocks 1 kann man beispielsweise mit einer Schublehre ausmessen und eingeben, oder mittels eines Tastvorgangs ermitteln. Mit dieser Information legt die Steuerung 11 eine Spannmittelbeschreibung 8 an, in der nun endgültig alle für eine Kollisionsüberwachung notwendigen Informationen bereit gehalten werden. Die räumliche Lage des Spannmittels wird, falls vorhanden, mit dem Antastzyklus aus dem Datenbereich 8.4 der Spannmittelbeschreibung 8 ermittelt und in den Datenbereich 8.6 eingetragen. Die ermittelten, bis zuletzt variablen Maße d werden entsprechend in den Datenbereich 8.3 eingetragen.
  • Eine korrekt in die geometrische und kinematische Beschreibung der Werkzeugmaschine 10 eingebundene Spannmittelbeschreibung 8 beschreibt also ein Spannmittel 1, 2, 3 so vollständig, dass eine Kollisionsüberwachung unter Einbeziehung dieses Spannmittels möglich ist.
  • Der konkrete Aufbau von Spannmittelvorlagen 6, Spannmitteldefinitionen 7 und Spannmittelbeschreibungen 8 kann natürlich variiert werden: So können die jeweiligen Informationen in den einzelnen Datenbereichen selbst stehen, oder diese Datenbereiche können Verweise auf den Speicherort dieser Informationen enthalten. Bestimmte Informationen, die für eine Spannmittelvorlage 6 oder eine Spannmitteldefinition 7 nicht notwendig sind, brauchen dort auch nicht mit Standartwerten vorbelegt werden. Solche Datenbereiche werden dann erst Bestandteil der Spannmittelbeschreibung 8.
  • Ein Beispiel für eine solche Information wäre etwa eine Tabelle mit weiteren Spannmitteln 1, 2, 3, die mit einem Ankerpunkt der betrachteten Spannmittelbeschreibung 8 verbunden sind. Die Information über das Vorhandensein eines solchen Ankerpunkts ist natürlich schon in der Spannmittelvorlage 6 wichtig, damit eine Spannmitteldefinition 7 und eine Spannmittelbeschreibung 8 auf einfache Weise erstellt werden können. Die an einem solchen Ankerpunkt eingehängten weiteren Spannmittel 1, 2, 3 werden jedoch erst in der konkreten Einbausituation wichtig.
  • 5 deutet im Schritt D noch die Abfrage an, ob weitere Spannmittel 1, 2, 3 erfasst und damit weitere Spannmittelbeschreibungen 8 aus Spannmitteldefinitionen 7 der Spannmittelbibliothek 12 erzeugt werden müssen. Wenn alle Spannmittel 1, 2, 3 erfasst sind, so verfügt die Steuerung 11 über alle Informationen, um die Spannmittel 1, 2, 3 in die Kollisionsüberwachung aufzunehmen.
  • Im einfachsten Fall muss also ein Bediener einer Werkzeugmaschine 10 lediglich eine bereits existierende Spannmitteldefinition 7 auswählen und nur noch die nötigsten Daten zu diesem Spannmittel 1, 2, 3 aktualisieren, um eine Spannmittelbeschreibung 8 anzulegen. Gibt es noch keine Spannmitteldefinition 7, so kann eine solche evtl. aus den zur Verfügung gestellten Spannmittelvorlagen 6 erstellt werden. Falls dies nicht der Fall ist, so kann auch eine Spannmittelvorlage 6 erstellt werden. Dies sollte aber dann von einem erfahrenen Bediener durchgeführt werden, bzw. es sollte eine Spannmittelvorlage 6 aus einer anderen Quelle besorgt werden.
  • Um die Gefahr einer mangelnden Übereinstimmung zwischen der realen Aufspannung im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine 10 und der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Spannmittel 1, 2, 3 zu reduzieren, kann es vorteilhaft sein, aus den zur Verfügung stehenden Daten ein Kontrollprogramm für die Steuerung 11 zu erzeugen, das automatisiert die Spannmittel antastet und deren Form, Maße und räumliche Lage kontrolliert. Hierzu können in weiteren Datenbereichen der Spannmittelvorlagen 6 und/oder der Spannmitteldefinitionen 7 und/oder der Spannmittelbeschreibungen 8 Antastpunkte definiert sein, die diesem Kontrollzweck dienen. Ein aus diesen Antastpunkten automatisch generiertes NC-Programm kann dann alle Antastpunkte aller Spannmittel 1, 2, 3 abarbeiten und deren Lage mit einer erwarteten Lage abgleichen. Auch ein Abgleich mit einem Kamerabild, evtl. aus verschiedenen Perspektiven, kann zu Kontrollzwecken nützlich sein.
  • Sehr vorteilhaft ist es außerdem, wenn Spannmittelbeschreibungen 8 gespeichert werden können, wahlweise mit oder ohne Information über die räumliche Lage im Datenbereich 8.6. So können nämlich Spannmittel 1, 2, 3, die immer wieder in der gleichen Weise und an derselben Stelle im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine 10 eingesetzt werden, schneller eingegeben werden.
  • Es ist besonders nützlich, wenn es möglich ist, mehrere über Ankerpunkte verbundene Spannmittel 1, 2, 3 in einer einzigen Datei zu speichern. Solche Dateien mit vollständigen oder nahezu vollständigen Beschreibungen (letzteres wenn die räumliche Lage nicht gespeichert wird) seien Aufspannbeschreibung 13 genannt. So kann etwa der Spannmittelträger 3 mit aufgesetztem Schraubstock 1 aus 3 in einer einzigen, wieder verwendbaren Aufspannbeschreibung 13 abgelegt werden, wenn z. B. durch Zentrierbohrungen sichergestellt ist, dass die Lage der Spannmittel 1, 3 reproduzierbar ist. Gilt dies nur für die Relativlage vom Spannmittelträger 3 und Schraubstock 1, so genügt es, den Spannmittelträger 3 erneut einzumessen. Die Lage des Schraubstocks 1 ist dann ebenfalls bekannt. Somit kann eine Bibliothek von Aufspannbeschreibungen 13 die Kollisionsüberwachung von Spannmitteln 1, 2, 3 weiter erleichtern.
  • Es sei noch erwähnt, dass wie in 4 angedeutet von einer Spannmittelvorlage 6 mehrere Spannmitteldefinitionen 7 abgeleitet werden können, wenn mehrere Spannmittel 1, 2, 3 eines Spannmitteltyps mit unterschiedlichen Abmessungen vorhanden sind. Ebenso können von einer Spannmitteldefinition 7 aus der Spannmittelbibliothek 12 mehrere Spannmittelbeschreibungen 8 abgeleitet werden, wenn identische Spannmittel 1, 2, 3 mehrmals eingesetzt werden. Schließlich können wie oben erklärt mehrere Spannmittelbeschreibungen 8 in einer einzigen Aufspannbeschreibung 13 zusammengefasst und gespeichert werden, wenn identische Aufspannungen immer wieder verwendet werden sollen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004019285 A1 [0003]
    • - DE 19960834 A1 [0004]
    • - US 5208763 [0005]
    • - JP 11165239 A [0006]

Claims (12)

  1. Numerische Steuerung für eine Werkzeugmaschine, eingerichtet zur vorausschauenden Überwachung von zueinander beweglichen Teilen der Werkzeugmaschine (10) auf drohende Kollisionen, wobei die Überwachung auf einer geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine (10) beruht, dadurch gekennzeichnet, dass in die Überwachung auch Spannmittel (1, 2, 3) zum Befestigen eines Werkstücks einbezogen sind, indem in der Numerischen Steuerung (11) Spannmittelbeschreibungen (8) hinterlegt sind, die die in einem Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine (10) vorhandenen Spannmittel (1, 2, 3) so beschreiben, dass sie ein Bestandteil der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine (10) sind.
  2. Numerische Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Numerischen Steuerung Spannmittelvorlagen (6) hinterlegt sind, die jeweils einen bestimmten Spannmitteltyp beschreiben, wobei in einer Spannmittelvorlage (6) lediglich eine äußere Form des jeweiligen Spannmitteltyps festgelegt ist, während die Maße (L, b, h1, h2, h3, d) der äußeren Form lediglich in Form von Standardwerten enthalten sind.
  3. Numerische Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittelvorlagen (6) einen Antastzyklus enthalten, mit dem sich eine räumliche Lage des Spannmittels (1, 2, 3) feststellen lässt.
  4. Numerische Steuerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Spannmittelvorlagen (6) einen oder mehrere Ankerpunkte des Spannmittels (3) enthalten, mit denen weitere Spannmittel (1, 2, 3) verknüpft werden können, um Spannmittel (1, 2) zu beschreiben, die auf einem bereits platzierten Spannmittel (3) befestigt sind.
  5. Numerische Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische und kinematische Beschreibung der Werkzeugmaschine (10) Ankerpunkte zum Verknüpfen mit Spannmitteln (1, 2, 3) aufweist.
  6. Numerische Steuerung nach einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Numerische Steuerung (11) eine Spannmittelbibliothek (12) mit Spannmitteldefinitionen (7) enthält, die von den Spannmittelvorlagen (6) abgeleitet sind und in denen reale Spannmittel (1, 2, 3) beschrieben sind, wobei im Gegensatz zu den Spannmittelvorlagen (6) alle festen Maße (L, b, h1, h2, h3) des jeweiligen Spannmittels (1, 2, 3) definiert sind, und lediglich veränderliche Maße (d) und/oder die räumliche Lage des Spannmittels (1, 2, 3) als Standardwerte enthalten sind.
  7. Numerische Steuerung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmitteldefinitionen (7) aus der Spannmittelbibliothek (12) zur Verknüpfung mit den Ankerpunkten in der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine (10) auswählbar sind, und dass von einer ausgewählten Spannmitteldefinition (7) eine Spannmittelbeschreibung (8) ableitbar ist, indem die in der Spannmitteldefinition (7) als Standardwert enthaltenen Parameter des Spannmittels (1, 2, 3) festgelegt werden.
  8. Verfahren zur vorausschauenden Überwachung von zueinander beweglichen Teilen der Werkzeugmaschine (10) auf drohende Kollisionen, wobei die Überwachung auf einer geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine (10) beruht und in die Überwachung auch Spannmittel (1, 2, 3) zum Befestigen eines Werkstücks anhand einer Spannmittelbeschreibung (8) einbezogen werden, mit den Schritten: Schritt A: Zur Verfügung stellen von Spannmittelvorlagen (6), in denen jeweils ein bestimmter Typ von Spannmitteln (1, 2, 3) beschrieben ist, wobei in einer Spannmittelvorlage (6) lediglich eine äußere Form des jeweiligen Spannmitteltyps festgelegt ist, während Maße der äußeren Form (L, b, h1, h2, h3, d) lediglich als Standardwerte enthalten sind; Schritt B: Zur Verfügung stellen einer Spannmittelbibliothek (12) mit Spannmitteldefinitionen (7), die von den Spannmittelvorlagen (6) abgeleitet sind und in denen reale Spannmittel (1, 2, 3) beschrieben sind, wobei im Gegensatz zu den Spannmittelvorlagen (6) alle festen Maße (L, b, h1, h2, h3) des jeweiligen Spannmittels (1, 2, 3) definiert sind, und lediglich veränderliche Maße (d) als Standardwerte enthalten sind; Schritt C: Auswählen einer Spannmitteldefinition (7) aus der Spannmittelbibliothek (12) und Erstellen der Spannmittelbeschreibung (8) durch Festlegen der in der Spannmitteldefinition (7) enthaltenen Standardwerte, so dass die Spannmittelbeschreibung (8) ein tatsächlich in einem Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine (10) vorhandenes Spannmittel (1, 2, 3) so beschreibt, dass es ein Bestandteil der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine (10) ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei im Schritt C ein Ankerpunkt der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine (10) gewählt wird, mit dem die Spannmittelbeschreibung (8) verknüpft wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Ankerpunkt Teil einer weiteren Spannmittelbeschreibung (8) ist, die bereits ein Bestandteil der geometrischen und kinematischen Beschreibung der Werkzeugmaschine (10) ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei im Schritt C die Orientierung des Spannmittels (1, 2, 3) durch einen Antastzyklus ermittelt wird, der Bestandteil der Spannmittelbeschreibung (8) ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei mehrere Spannmittelbeschreibungen (8) in einer gemeinsamen Aufspannbeschreibung (13) gespeichert werden, die eine bestimmte wiederkehrende Anordnung mehrerer Spannmittel (1, 2, 3) beschreibt.
DE102008045678A 2008-09-04 2008-09-04 Vorrichtung und Verfahren zur Kollisionsüberwachung in einer Werkzeugmaschine Ceased DE102008045678A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008045678A DE102008045678A1 (de) 2008-09-04 2008-09-04 Vorrichtung und Verfahren zur Kollisionsüberwachung in einer Werkzeugmaschine
PCT/EP2009/057897 WO2010025969A1 (de) 2008-09-04 2009-06-24 Vorrichtung und verfahren zur kollisionsüberwachung in einer werkzeugmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008045678A DE102008045678A1 (de) 2008-09-04 2008-09-04 Vorrichtung und Verfahren zur Kollisionsüberwachung in einer Werkzeugmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008045678A1 true DE102008045678A1 (de) 2010-03-11

Family

ID=41119418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008045678A Ceased DE102008045678A1 (de) 2008-09-04 2008-09-04 Vorrichtung und Verfahren zur Kollisionsüberwachung in einer Werkzeugmaschine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008045678A1 (de)
WO (1) WO2010025969A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112643405A (zh) * 2020-12-25 2021-04-13 珠海格力智能装备有限公司 检测组件及检测方法
EP4152111A1 (de) 2021-09-17 2023-03-22 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Verfahren zum einmessen eines werkstücks in einer werkzeugmaschine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208763A (en) 1990-09-14 1993-05-04 New York University Method and apparatus for determining position and orientation of mechanical objects
JPH11165239A (ja) 1997-12-05 1999-06-22 Canon Inc 数値制御データ編集装置と数値制御データの編集方法
DE19960834A1 (de) 1999-12-16 2001-07-05 Agie Sa Verfahren und Vorrichtung zur Störungserfassung, insbesondere zur Kollisionserfassung, im Antriebssystem einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine
DE102004019285A1 (de) 2004-04-21 2005-11-10 Bosch Rexroth Ag Verfahren zur Kollisionsprüfung zweier Objekte

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6671572B1 (en) * 2002-07-09 2003-12-30 Agile Technology Partners, Llc Method and computer program for automated design and manufacture of custom workholding fixtures requiring machining of substantially unique mounting geometries
US7062351B2 (en) * 2003-09-25 2006-06-13 The Boeing Company Clamp avoidance cutter path regeneration
US7346478B2 (en) * 2004-09-21 2008-03-18 Ford Motor Company Method of embedding tooling control data within mechanical fixture design to enable programmable logic control verification simulation
WO2008025577A1 (de) * 2006-05-30 2008-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur einrichtung zur kollisionsüberwachung eines maschinenelements mit einem gegenstand bei einer werkzeugmaschine, produktionsmaschine und/oder bei einer als roboter ausgebildeten maschine
JP2008097193A (ja) * 2006-10-10 2008-04-24 Mori Seiki Co Ltd 工作機械の制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208763A (en) 1990-09-14 1993-05-04 New York University Method and apparatus for determining position and orientation of mechanical objects
JPH11165239A (ja) 1997-12-05 1999-06-22 Canon Inc 数値制御データ編集装置と数値制御データの編集方法
DE19960834A1 (de) 1999-12-16 2001-07-05 Agie Sa Verfahren und Vorrichtung zur Störungserfassung, insbesondere zur Kollisionserfassung, im Antriebssystem einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine
DE102004019285A1 (de) 2004-04-21 2005-11-10 Bosch Rexroth Ag Verfahren zur Kollisionsprüfung zweier Objekte

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112643405A (zh) * 2020-12-25 2021-04-13 珠海格力智能装备有限公司 检测组件及检测方法
EP4152111A1 (de) 2021-09-17 2023-03-22 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Verfahren zum einmessen eines werkstücks in einer werkzeugmaschine
DE102021210329A1 (de) 2021-09-17 2023-03-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Verfahren zum Einmessen eines Werkstücks in einer Werkzeugmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010025969A1 (de) 2010-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69508297T2 (de) Methode und Vorrichtung zur Feinbearbeitung von Werkstücken mit Hilfe numerischer Steuerung und computerunterstützter Simulationsfunktion
DE102014108956B4 (de) Vorrichtung zum Entgraten mit visuellem Sensor und Kraftsensor
DE69124266T2 (de) Verfahren zum einstellen von spritzgiessbedingungen
DE102013011688B4 (de) Datenanzeigevorrichtung für Maschinenwerkzeuge zur Anzeige von Daten aufgrund vorgegebener Zustände
DE112008003800T5 (de) Numerische Steuerverfahren und Vorrichtung dafür
DE102010017763A1 (de) Gerät zum Anzeigen des Werkzeugwegs für Werkzeugmaschinen
EP3225322B1 (de) Verfahren und biegemaschine zur herstellung eines mehrdimensional gebogenen biegeteils
DE102016103440A1 (de) Steuervorrichtung, die durch Gruppieren mehrerer Systeme eine Steuerung zentral handhaben kann
EP3403051B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum vorgeben von vorgabedaten für eine vermessung eines zu vermessenden werkstücks durch ein koordinatenmessgerät und/oder für eine auswertung von messergebnissen einer vermessung eines vermessenen werkstücks durch ein koordinatenmessgerät
DE102014012868A1 (de) Datenerlangungsvorrichtung zur Erlangung der Ursache des Anhaltens einer Antriebsachse und von darauf bezogenen Informationen
DE102015011535A1 (de) Trajektorie-Anzeigevorrichtung zum Anzeigen von Motorende- und Maschinenende-Trajektorien
DE102016000160B4 (de) Numerische Steuerung, eingerichtet für einen Teach-Betrieb mit wechselnden Arbeitsbereichen
DE102008016734A1 (de) Verfahren zur Optimierung der Belegung eines Rohrs oder mehrerer Rohre mit mehreren zu schneidenden Rohrteilen für eine Bearbeitungsanlage
EP2216697B1 (de) Werkzeugmaschine und Verfahren zur Vermeidung einer Kollision bei einer Werkzeugmaschine
DE102007048587A1 (de) Werkzeugmaschinensteuerung
DE102007048588A1 (de) Verfahren zum Nachbearbeiten eines extern vorgefertigten Formteils
EP2548668A1 (de) Verfahren zum selbsttätigen Torsionsrichten von länglichen Werkstücken und Richtmaschine zum Durchführen des Verfahrens
EP3629116B1 (de) Verfahren und vorrichtung für eine verschleissanalyse an einer werkzeugmaschine
DE102008045678A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Kollisionsüberwachung in einer Werkzeugmaschine
DE102020204103A1 (de) Wellenformanzeigevorrichtung und wellenformanzeigeverfahren
DE102006035848A1 (de) Kollisionserkennungssystem für eine Werkzeugmaschine
DE102013013625B4 (de) Verfahren zur Konstruktion einer in der Automobilindustrie eingesetzten Karosseriebauvorrichtung
DE102012020172A1 (de) Verfahren und System zum Montieren von wenigstens zwei Bauteilen
DE202023100241U1 (de) Formherstellungssystem
WO2019210895A1 (de) Belastungserfassung eines bearbeiteten werkstücks auf grundlage einer simulation

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final