DE10044306A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Speichereinrichtung (22) zur Speicherung von einen gewünschten Bewegungsablauf von Werkzeug (10) und/oder Werkstück repräsentierenden ersten Daten (D1) sowie zusätzlich von mindestens die Geometrie des Werkzeuges (10), des Werkstückes (4), der Halteeinrichtung (2) und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine repräsentierenden zweiten Daten (D2) und mit einer Steuerungseinrichtung (32) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (12, 14) in Abhängigkeit von den ersten Daten (D1) von der Speichereinrichtung (22) und mit. Das Besondere der Erfindung besteht darin, daß eine Erfassungseinrichtung (24, 28), die unmittelbar vor und/oder während der Bearbeitung des Werkstückes (4) durch das Werkzeug (10) die zweiten Daten (D2) erzeugt, und eine Vohersageeinrichtung (30) vorgesehen sind, die während der Bearbeitung des Werkstückes (4) durch das Werkzeug (10) aufgrund der ersten und zweiten Daten (D1, D2) ermittelt, ob während der nachfolgenden Bewegung des Werkzeuges (10) und/oder Werkstückes ein über einem vorbestimmten Maximalwert liegender Materialabtrag durch das Werkzeug (10) am Werkstück (4) oder eine Kollision des Werkzeuges (10) mit dem Werkstück (4) und/oder eine Berührung des Werkzeuges (10) mit der Halteeinrichtung (2) und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine zu erwarten ist oder nicht, und entsprechende dritte Daten (D3) erzeugt, und die Steuerungseinrichtung (32) zusätzlich in Abhängigkeit von den dritten ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Halteeinrichtung zur Halte­ rung mindestens eines Werkstückes, einem Werkzeug zur Bearbeitung des Werk­ stückes, beispielsweise spanabhebend durch Fräsen oder Drehen, einer Antriebs­ einrichtung zum Antreiben und Bewegen des Werkzeuges und/oder der Halteein­ richtung, einer Speichereinrichtung zur Speicherung von einen gewünschten Bewegungsablauf von Werkzeug und/oder Werkstück repräsentierenden ersten Daten sowie zusätzlich von mindestens die Geometrie des Werkzeuges, des Werkstückes, der Halteeinrichtung und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine repräsentierenden zweiten Daten und mit einer Steuerungseinrichtung zur Steue­ rung der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von den ersten Daten von der Spei­ chereinrichtung.

Die einen gewünschten Bewegungsablauf von Werkzeug und/oder Werkstück repräsentierenden ersten Daten kann man z. B. durch gezieltes manuelles Verfahren des Werkzeuges und/oder der Halteeinrichtung erhalten. In diesem Zusammenhang sei kurz darauf verwiesen, daß nicht nur das Werkzeug, sondern zusätzlich oder auch stattdessen das Werkstück verfahrbar sein kann, so daß dementsprechend die Halteeinrichtung zur Halterung des Werkzeuges und/oder zur Halterung des Werkstückes bewegbar gelagert und von der Antriebseinrichtung angetrieben wird. Während der manuellen Führung von Werkzeug und/oder Werkstück entlang eines gewünschten Bewegungsablaufes werden die ersten Daten durch entsprechende Sensoren aufgezeichnet, wobei anstelle des Werkzeugs ein das Werkzeug simulie­ render Sensor, beispielsweise ein geeigneter Taster, in der Spanneinrichtung sitzen kann. Diese Methode war früher vor Einführung der CAM-Berechnung üblich. Heutzutage werden die ersten Daten üblicherweise durch eine entsprechende Berechnung aufgrund von CAM-berechneten Daten unter Berücksichtigung der mindestens die Geometrie des Werkzeuges, des Werkstückes, der Halteeinrichtung und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine repräsentierenden zweiten Daten erzeugt. Zur Erzeugung dieser zweiten Daten wird die Gesamtanordnung aus Werkzeug, Werkstück, Halteeinrichtung und/oder sonstiger Teile der Werkzeug­ maschine vermessen, wozu beispielsweise geeignete Taster oder andere Digitali­ siergeräte verwendet werden können. Alternativ können die zweiten Daten auch mit Hilfe eines CAD-Systems durch Konstruktion erstellt und an die Speicher­ einrichtung übermittelt werden.

Schließlich ist auch eine direkte manuelle Eingabe der ersten und/oder der zweiten Daten in die Speichereinrichtung möglich.

Moderne Werkzeugmaschinen, die eine computergestützte Programmsteuerung aufweisen und hinsichtlich des gewünschten Arbeitsablaufes entsprechend pro­ grammierbar sind, verfügen in der Regel über hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten. Aufgrund dieser hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten sind bei einer Kollision des Werkzeuges mit dem Werkstück, der Halteeinrichtung, in der das Werkstück eingespannt ist, und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine die Schäden in der Regel so groß, daß mit der Werkzeugmaschine nicht mehr weitergearbeitet werden kann und aufwendige Reparaturen erforderlich werden.

Es gibt nun Systeme, die anhand der den gewünschten Bewegungsablauf repräsen­ tierenden ersten Daten und den die Geometrie repräsentierenden zweiten Daten auf dem Rechenwege eine Simulation durchführen und dabei eine Kollisionsprüfung vornehmen. Wenn bei dieser Simulation eine bei der späteren Bearbeitung zu befürchtende Kollision ermittelt wird, wird im einfachsten Fall auf die Kollisions­ gefahr hingewiesen. Bei intelligenteren Systemen wird eine Korrektur des ge­ wünschten Bewegungsablaufes vorgeschlagen oder sogar vorgenommen und werden dementsprechend die ersten Daten korrigiert.

Wie sich in der Praxis jedoch herausgestellt hat, besteht die Gefahr, daß die während der späteren Bearbeitung herrschende Situation nicht mit der Situation, die die Grundlage bei der Festlegung des gewünschten Bewegungsablaufes bildete, oder mit der entsprechend simulierten Situation übereinstimmt, und zwar beispiels­ weise aufgrund anderer Werkzeuglängen, anderer Spannpositionen oder sonstiger unbeabsichtigter oder unvorhergesehener Änderungen oder, falls eine Kollisions­ prüfung durch Simulation nicht stattfindet, auch aufgrund einer falschen Program­ mierung. Da während der Bearbeitung die Reaktionszeiten zu kurz sind, ist es für den Bediener unmöglich, dann noch rechtzeitig einzugreifen, um eine Kollision zu verhindern.

Abgesehen davon, ist bei einer Kollisionsprüfung durch Simulation der Aufwand verhältnismäßig hoch, da die Simulation getrennt vorweg berechnet werden muß.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässigere Kollisions­ prüfung zur Verfügung zu stellen, ohne daß beispielsweise eine Simulationsberech­ nung vor dem eigentlichen Betrieb erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Vor­ richtung der eingangs genannten Art eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, die unmittelbar vor und/oder während der Bearbeitung des Werkstückes durch das Werkzeug die Geometrie des Werkzeuges, des Werkstückes, der Halteeinrichtung und/oder sonstige Teile der Werkzeugmaschine erfaßt und die zweiten Daten erzeugt, eine Vorhersageeinrichtung vorgesehen ist, die während der Bearbeitung des Werkstückes durch das Werkzeug aufgrund der ersten und zweiten Daten ermittelt, ob während der nachfolgenden Bewegung des Werkzeuges und/oder Werkstückes ein über einem vorbestimmten Maximalwert liegender Materialabtrag durch das Werkzeug am Werkstück oder eine Kollision des Werkzeuges mit dem Werkstück und/oder eine Berührung des Werkzeuges mit der Halteeinrichtung und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine zu erwarten ist oder nicht, und entsprechende dritte Daten erzeugt, und die Steuerungseinrichtung zusätzlich in Abhängigkeit von den dritten Daten von der Vorhersageeinrichtung die Antriebs­ einrichtung derart steuert, daß ein über einen vorbestimmten Maximalwert liegen­ der Materialabtrag durch das Werkzeug am Werkstück oder eine Kollision des Werkzeuges mit dem Werkstück und/oder eine Berührung des Werkzeuges mit der Halteeinrichtung und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine vermieden wird.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit, Kollisionen während der Bearbeitung wirksam zu vermeiden, auch wenn beispielsweise eine falsche Programmierung der Werk­ zeugmaschine vorliegt, ein Werkzeug mit anderen Abmessungen gewählt wird oder das Werkzeug und/oder Werkstück wider Erwarten anders eingespannt wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß erst unmittelbar vor und/oder während der Bearbeitung des Werkstückes durch das Werkzeug die Geometrie des Werkzeu­ ges, des Werkstückes, der Halteeinrichtung und/oder sonstiger Teile der Werkzeug­ maschine von einer Erfassungseinrichtung erfaßt und hieraus entsprechend die zweiten Daten erzeugt und in der Speichereinrichtung abgespeichert werden und während des Betriebes der Werkzeugmaschine, also wenn das Werkstück durch das Werkzeug bereits bearbeitet wird, von einer Vorhersageeinrichtung fortlaufend die ersten und zweiten Daten derart verarbeitet werden, daß hieraus eine Vorhersa­ ge über die mögliche Gefahr eines zu hohen Materialabtrages oder sogar einer Kollision des Werkzeuges mit dem Werkstück und/oder einer Berührung des Werk­ zeuges mit der Halteeinrichtung und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine getroffen werden kann. Die Überprüfung der einzelnen Verfahrbewegun­ gen der Werkzeugmaschine auf Kollision erfolgt demnach rechtzeitig kurz vor deren Ausführung durch die Werkzeugmaschine, so daß die Steuereinrichtung noch korrigierend eingreifen kann, wenn eine Kollision durch die Berechnung festgestellt wird.

Bei der Berechnung des Materialabtrages kann zwischen Werkstück einerseits und den relevanten Teilen der Werkzeugmaschine wie beispielsweise die Halteein­ richtung andererseits unterschieden werden. Der Materialabtrag an den Werk­ stücken ist grundsätzlich zulässig, während ein zu erwartender Materialabtrag durch das Werkzeug an Teilen der Werkzeugmaschine wie eine Kollision behandelt wird.

Außerdem kann auch die Stärke des Materialabtrages überwacht werden. Wenn das Werkzeug nämlich im Werkstück zu tief eintaucht und dadurch überlastet und brechen würde, so kann dieses mit Hilfe der Erfindung ebenfalls ermittelt und damit vermieden werden.

Demnach wird mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen Erfassungs- und Vor­ hersageeinrichtungen während der Bearbeitung eine zuverlässige Vorhersage getroffen, ob ein zu starker Materialabtrag oder sogar eine Kollision zu befürchten ist, so daß in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Feststellung die Steuerungsein­ richtung noch rechtzeitig reagieren kann. Somit stellt die Erfindung erstmals eine zuverlässige Kollisionsprüfung zur Verfügung, die insbesondere auch dann zum Tragen kommt, wenn die geometrischen Verhältnisse vor und während der Be­ arbeitung nicht miteinander übereinstimmen.

Außerdem wird durch die Erfindung eine Vorab-Simulation überflüssig, was sich sowohl hinsichtlich des Zeitaufwandes als auch hinsichtlich der Kosten positiv auswirkt, da insoweit kein zusätzlicher Arbeitsgang vorab mehr erforderlich ist.

Vorzugsweise stoppt die Steuerungseinrichtung den Betrieb der Antriebseinrichtung für den Fall, daß die Vorhersageeinrichtung einen zu erwartenden über einen vor­ bestimmten Maximalwert liegenden Materialabtrag durch das Werkzeug am Werk­ stück oder eine drohende Kollision des Werkzeuges mit dem Werkstück und/oder eine drohende Berührung des Werkzeuges mit der Halteeinrichtung und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine ermittelt.

Außerdem kann für den Fall, daß die Vorhersageeinrichtung ermittelt, daß während der nachfolgenden Bewegung des Werkzeuges und/oder Werkstückes der Material­ abtrag durch das Werkzeug am Werkstück über einen vorbestimmten Maximalwert liegen wird, die Vorhersageeinrichtung zusätzlich die zu erwartende Abweichung ermitteln und die Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung derart steuern, daß die Bewegung des Werkzeuges und/oder der Halteeinrichtung unter Berücksichtigung der von der Vorhersageeinrichtung ermittelten Abweichung entsprechend korrigiert wird, so daß der Materialabtrag durch das Werkzeug am Werkstück den vorbe­ stimmten Maximalwert nicht überstreitet. Bei dieser Ausführung findet somit während des Betriebes erforderlichenfalls eine Korrektur des Bewegungsablaufes des Werkzeuges und/oder Werkstückes statt, um nicht nur eine Kollision zu ver­ meiden, sondern auch den Materialabtrag innerhalb von vorgegebenen Toleranz­ grenzen zu halten.

In der Vorhersageeinrichtung wird vorzugsweise aus den zweiten Daten ein Modell des Werkzeuges, des Werkstückes, der Halteeinrichtung und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine sowie beispielsweise auch der Achsen im Arbeitsraum abgebildet.

Vorzugsweise weist die Erfassungseinrichtung mechanische, elektrische, magneti­ sche und/oder optische Sensoren auf. Zusätzlich oder alternativ kann die Erfas­ sungseinrichtung auch eine elektronische Kamera aufweisen.

An dieser Stelle sei der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, daß nicht nur die Werkzeugmaschine, sondern auch die Steuerung sowie ein Verfahren zur Steue­ rung einer Werkzeugmaschine im Sinne der vorliegenden Offenbarung jeweils eigenständige Erfindungsaspekte bilden.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten einzigen Figur erläutert, in der die interessierenden Komponenten der Werkzeugmaschine und der zugehörigen Steuerung schematisch dargestellt sind.

Wie die beigefügte einzige Figur erkennen läßt, weist die dort schematisch darge­ stellte Werkzeugmaschine einen üblichen Werkstückhalter 2, in dem ein Werkstück 4 eingespannt ist, sowie einen Werkzeughalter 6 auf, an dem ein Spannfutter 8 zur Aufnahme eines Werkzeuges 10 drehbar gelagert ist. Angetrieben wird das Spann­ futter 8 von einem Elektromotor 12, der im Werkzeughalter 6 sitzt. Der Werk­ zeughalter 6 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in der horizontalen Ebene sowie in vertikaler Richtung und somit innerhalb eines dreidimensionalen Arbeits­ raumes verfahrbar; hierzu ist eine entsprechende Antriebseinrichtung vorgesehen, von der in der beiliegenden Figur der zugehörige Elektromotor 14 schematisch dargestellt ist.

Außerdem ist eine Programmsteuerung 20 vorgesehen, die die Werkzeugmaschine entsprechend steuert. Somit handelt es sich bei der dargestellten Werkzeugmaschi­ ne um eine CNC-Werkzeugmaschine.

Die Programmsteuerung 20 weist eine Speichereinrichtung 22 auf, an die eine erste Verarbeitungseinrichtung 23 und eine zweite Verarbeitungseinrichtung 24 ange­ schlossen sind. Die Verarbeitungseinrichtungen 23 und 24 verarbeiten Signale von Sensoren, die den Bewegungsablauf der Werkzeugmaschine und deren Geometrie erfassen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Sensoren 26 und 28 vorgesehen.

Der erste Sensor 26 erfaßt die Bewegungen des Werkzeughalters 6 und ist deshalb an diesem angeordnet. Beispielsweise kann der Sensor 26 aus mehreren Inkremen­ talwinkelgebern bestehen, die die Bewegung des Werkzeughalters 6 in Richtung aller drei Achsen x, y, z eines dreidimensionalen Koordinatensystems erfassen. Die Ausgangssignale des ersten Sensors 26 werden in der daran angeschlossenen ersten Verarbeitungseinrichtung 23 so verarbeitet, daß daraus erste Daten D1 entstehen, die den aufgenommenen Bewegungsweg des Werkzeughalters 6 repräsentieren. Üblicherweise wird der Bewegungsweg des Werkzeughalters 6 durch eine Reihe von diskreten Punkten ausgedrückt, welche jeweils durch Koor­ dinaten des erwähnten dreidimensionalen x, y, z-Koordinatensystems definiert und in den ersten Daten D1 enthalten sind.

Der zweite Sensor 28 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als optischer Sensor vorgesehen und besteht beispielsweise aus einer Kamera. Mit dem zweiten Sensor 28 wird die Geometrie der Gesamtanordnung aus Werkstückhalter 2, Werkstück 4, Werkzeughalter 6, Spannfutter 8 und Werkzeug 10 sowie ggf. weiterer in der Figur nicht dargestellter Teile der Werkzeugmaschine erfaßt. Die Ausgangssignale des zweiten Sensors 28 werden in der daran angeschlossenen zweiten Verarbeitungs­ einrichtung 24 zu zweiten Daten D2 verarbeitet, die die Geometrie der Gesamt­ anordnung repräsentieren, und zwar beispielsweise durch eine Anzahl von dis­ kreten Punkten, die jeweils durch Koordinaten des dreidimensionalen Koordinaten­ systems definiert sind.

Die in den ersten und zweiten Verarbeitungseinrichtungen 23 und 24 erzeugten ersten und zweiten Daten D1 und D2 werden in der Speichereinrichtung 22 gespei­ chert.

Die Programmsteuerung 20 weist ferner eine Vorausberechnungseinrichtung 30 auf, die an die Speichereinrichtung 22 angeschlossen ist.

Ferner enthält die Programmsteuerung 20 noch eine Steuerungseinrichtung 32, an die u. a. die Speichereinrichtung 22 und die Vorausberechnungseinrichtung 30 angeschlossen sind. Die Steuerungseinrichtung 32 steuert die Antriebsmotoren 12 und 14.

Schließlich können an die Programmsteuerung 20 noch eine Tastatur 34 und ein Bildschirm-Monitor 36 angeschlossen werden, wobei die Signale von der Tastatur 34 innerhalb der Programmsteuerung 20 im wesentlichen in die Speichereinrich­ tung 22 und die Steuereinrichtung 32 eingegeben werden und der Monitor 36 im wesentlichen Signale von der Speichereinrichtung 22 und der Steuerung 32 zur Anzeige erhält.

Nachfolgend wird der Betrieb der zuvor beschriebenen Vorrichtung im einzelnen erläutert.

Irgendwann vor dem Betrieb der Werkzeugmaschine werden in die Programm­ steuerung 20 erste Daten eingegeben, die den gewünschten Bewegungsablauf des Werkzeuges 10 zur Bearbeitung des Werkstückes 4 repräsentieren. Diese Daten werden als erste Daten D 1 in der Speichereinrichtung 22 abgespeichert. Die Eingabe kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum einen können die ersten Daten von einer externen Quelle in die Speichereinrichtung 22 eingegeben werden, beispielsweise manuell über die Tastatur 34. Zum anderen können die ersten Daten D1 aber auch auf der Grundlage der CAM-berechneten Daten, die die Konstruktion des herzustellenden Werkstückes repräsentieren, ermittelt werden, was heutzutage üblicherweise dann der Fall ist, wenn die Möglichkeit einer CAM-Berechnung in einer CAD-Anlage vorhanden ist. Schließlich kann auch in einer Lernphase während der Arbeitsvorbereitung der Werkzeughalter 6 manuell entlang des gewünschten Bewegungsweges verfahren werden, wobei der erste Sensor 26 die gewünschten ersten Daten D1 über die erste Verarbeitungseinrichtung 23 liefert.

In Abhängigkeit der den ermittelten gewünschten Bewegungsablauf des Werkzeu­ ges 10 repräsentierenden und in der Speichereinrichtung 22 gespeicherten ersten Daten D1 steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Antriebsmotoren 12 und 14 entsprechend.

Es ist jedoch leider nicht immer gewährleistet, daß die während der späteren Bearbeitung angetroffene Situation mit der ursprünglichen Situation übereinstimmt, die bei der Ermittlung der den gewünschten Bewegungsablauf repräsentierenden ersten Daten D1 angenommen wurde oder zugrunde lag. Dies kann die Ursache beispielsweise in der Wahl anderer Werkzeuglängen, in der Einstellung anderer Spannpositionen oder in sonstigen unbeabsichtigten oder unvorhergesehenen Änderungen bei der Einstellung der Werkzeugmaschine oder ggf. auch in einer falschen Programmierung der Programmsteuerung 20 haben. Dann besteht die Gefahr eines unerwünschten zu hohen Materialabtrages durch das Werkzeug 10 am Werkstück 4 oder sogar einer Kollision des Werkzeugs 10 mit dem Werkstück 4 sowie ebenfalls die Gefahr einer unerwünschten Berührung der Werkstückhalte­ rung 2 oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine durch das Werkzeug 10. Aufgrund der üblichen hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten kann der Bediener bei einer drohenden Kollision meistens nicht mehr eingreifen. Die Reaktionszeiten sind zu kurz. Aufgrund der hohen Verfahrgeschwindigkeiten der Maschine sind bei einer Kollision die Schäden in der Regel so groß, daß mit der Maschine nicht mehr weitergearbeitet werden kann und teuere Reparaturen unausweichlich sind.

Deshalb ist in der Programmsteuerung 20 eine Kollisionsprüfung vorgesehen. Hierzu wird, wie bereits zuvor beschrieben, mit Hilfe des zweiten Sensors 28 die Geometrie der Anordnung aller relevanten Teile wie Werkstückhalter 2, Werkstück 4, Werkzeughalter 6, Spannfutter 8 und Werkzeug 10 sowie sonstiger kritischer Teile erfaßt und in Form von in der zweiten Verarbeitungseinrichtung 24 erzeugten zweiten Daten D2 in der Speichereinrichtung 22 abgespeichert. Dies geschieht unmittelbar vor Beginn des Betriebes der Werkzeugmaschine. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassung aber auch während des Betriebes der Werkzeug­ maschine stattfinden.

In der Vorausberechnungseinrichtung 30 wird aufgrund der die Geometrie der Gesamtanordnung repräsentierenden zweiten Daten D2 vorzugsweise ein Modell aller relevanten Teile wie Werkstückhalter 2, Werkstück 4, Werkzeughalter 6, Spannfutter 8 und Werkzeug 10 sowie sonstiger kritischer Teile und beispielsweise auch der Achsen in einem dreidimensionalen Raum abgebildet. Ferner werden auch die den Bewegungsablauf des Werkzeuges 10 repräsentierenden ersten Daten D1 in der Vorausberechnungseinrichtung 30 verarbeitet, und zwar vorzugsweise derart, daß auch der Bewegungsablauf in dem zuvor erwähnten dreidimensionalen Raum entsprechend abgebildet wird. Aufgrund der ersten und zweiten Daten D1 und D2 ermittelt nun die Vorausberechnungseinrichtung 30 während der Bearbei­ tung des Werkstückes 4 durch das Werkzeug 10, ob während der nachfolgenden Bewegung des Werkzeuges 10 ein über einen vorbestimmten Maximalwert liegen­ der Materialabtrag durch das Werkzeug 10 am Werkstück 4 oder sogar eine Kollision des Werkzeuges 10 mit dem Werkstück 4 und/oder eine unerwünschte Berührung des Werkzeuges 10 mit dem Werkstückhalter 2 und/oder einem son­ stigen (in der beiliegenden Figur nicht dargestellten) Teil der Werkzeugmaschine zu befürchten ist oder nicht, und übermittelt als Ergebnis dieser Feststellung ent­ sprechende dritte Daten D3 an die Steuerungseinrichtung 32.

In Abhängigkeit von den dritten Daten D3 von der Vorausberechnungseinrichtung 30 korrigiert die Steuereinrichtung 32 die Verfahrbewegung des Werkzeughalters 6 gegenüber dem als erste Daten D1 in die Speichereinrichtung 22 eingegebenen ursprünglich gewünschten Bewegungsablauf oder stoppt sogar unverzüglich die Elektromotoren 12 und 14, so daß die Arbeit der Werkzeugmaschine unterbrochen wird.

Demnach erfolgt die Überprüfung der einzelnen Verfahrbewegungen der Werkzeug­ maschine auf Kollision kurz vor deren Ausführung, so daß die Steuerungseinrichtung 32 noch rechtzeitig reagieren kann, wenn eine Kollision aufgrund der Ermitt­ lung durch die Vorausberechnungseinrichtung 30 festgestellt wird. Bei der Berech­ nung des Materialabtrages kann zwischen Werkstück 4 und anderen Elementen wie beispielsweise Werkstückhalter 2 unterschieden werden. Der Materialabtrag am Werkstück 4 ist grundsätzlich zulässig, während ein festgestellter Materialabtrag durch das Werkzeug beispielsweise am Werkstückhalter 2 wie eine Kollision behandelt wird. Außerdem kann auch die Stärke des Materialabtrages von der Programmsteuerung 20 überwacht werden. Wenn das Werkzeug 10 nämlich zu tief eintaucht, also überlastet und damit brechen würde, so kann dies durch die zuvor beschriebene Überprüfung ebenfalls ermittelt und damit vermieden werden.

Abschließend sei der guten Ordnung halber darauf hingewiesen, daß in der beilie­ genden Figur die Programmsteuerung 20 nur schematisch als Blockschaltbild dargestellt ist, in dem die Datenströme nur grob skizziert sind. Gewöhnlich weist die Programmsteuerung 20 einen Mikroprozessor auf, der mindestens die Aufgaben der Vorausberechnungseinrichtung 30 und der Steuerungseinrichtung 32 sowie ggf. auch der ersten und zweiten Verarbeitungseinrichtungen 23 und 24 und weitere hier im einzelnen nicht beschriebene (Berechnungs-)Funktionen überneh­ men kann. Auch ist der Anschluß des Monitors 36 nur schematisch angedeutet, da dessen wichtigste Aufgabe darin besteht, die in der Speichereinrichtung 22 abge­ speicherten sowie in der Steuerungseinrichtung 32 verarbeiteten Daten anzuzeigen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der schematisch darge­ stellten Werkzeugmaschine um eine Fräsmaschine mit einem als Werkzeug 10 ausgebildeten Fräswerkzeug, das um seine Längsachse rotiert und in dreidimensio­ naler Richtung verfahrbar ist, während der Werkstückhalter 2 stationär angeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, in gleicher Weise wie der Werkzeughalter 6 den Werkstückhalter 2 bewegbar anzuordnen; im Falle einer solchen dreidimensionalen Bewegbarkeit des Werkstückhalters 2 kann alternativ auch der Werkzeughalter 6 wiederum stationär angeordnet sein, was beispielsweise bei Drehbänken der Fall ist. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die im vorliegenden Ausführungsbeispiel schematisch dargestellte Fräswerkzeugmaschine beschränkt, sondern kann für alle Arten von Werkzeugmaschinen Anwendung finden, bei denen eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug stattfindet.

Claims (6)

1. Werkzeugmaschine mit
einer Halteeinrichtung (2) zur Halterung mindestens eines Werkstückes (4),
einem Werkzeug (10) zur Bearbeitung des Werkstückes (4), beispielsweise span­ abhebend durch Fräsen oder Drehen,
einer Antriebseinrichtung (12, 14) zum Antreiben und Bewegen des Werkzeuges (10) und/oder der Halteeinrichtung,
einer Speichereinrichtung (22) zur Speicherung von einen gewünschten Bewe­ gungsablauf von Werkzeug (10) und/oder Werkstück repräsentierenden ersten Daten (D1) sowie zusätzlich von mindestens die Geometrie des Werkzeuges (10), des Werkstückes (4), der Halteeinrichtung (2) und/oder sonstiger Teile der Werk­ zeugmaschine repräsentierenden zweiten Daten (D2) und mit
einer Steuerungseinrichtung (32) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (12, 14) in Abhängigkeit von den ersten Daten (D1) von der Speichereinrichtung (22) dadurch gekennzeichnet, daß
eine Erfassungseinrichtung (24, 28) vorgesehen ist, die unmittelbar vor und/oder während der Bearbeitung des Werkstückes (4) durch das Werkzeug (10) die Geometrie des Werkzeuges (10), des Werkstückes (4), der Halteeinrichtung (2) und/oder sonstige Teile der Werkzeugmaschine erfaßt und die zweiten Daten (D2) erzeugt,
eine Vorhersageeinrichtung (30) vorgesehen ist, die während der Bearbeitung des Werkstückes (4) durch das Werkzeug (10) aufgrund der ersten und zweiten Daten (D1, D2) ermittelt, ob während der nachfolgenden Bewegung des Werkzeuges (10) und/oder Werkstückes ein über einem vorbestimmten Maximalwert liegender Materialabtrag durch das Werkzeug (10) am Werkstück (4) oder eine Kollision des Werkzeuges (10) mit dem Werkstück (4) und/oder eine Berührung des Werkzeuges (10) mit der Halteeinrichtung (2) und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeug­ maschine zu erwarten ist oder nicht, und entsprechende dritte Daten (D3) erzeugt, und
die Steuerungseinrichtung (32) zusätzlich in Abhängigkeit von den dritten Daten (D3) von der Vorhersageeinrichtung (30) die Antriebseinrichtung (12, 14) derart steuert, daß ein über einen vorbestimmten Maximalwert liegender Materialabtrag durch das Werkzeug (10) am Werkstück (4) oder eine Kollision des Werkzeuges (10) mit dem Werkstück (4) und/oder eine Berührung des Werkzeuges (10) mit der Halteeinrichtung (2) und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine ver­ mieden wird.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinrichtung (32) den Betrieb der Antriebseinrichtung (12, 14) stoppt für den Fall, daß die Vorhersageeinrichtung (30) einen zu erwartenden über einen vorbestimmten Maximalwert liegenden Materialabtrag durch das Werkzeug (10) am Werkstück (4) oder eine drohende Kollision des Werkzeuges (10) mit dem Werkstück (4) und/oder eine drohende Berührung des Werkzeuges (10) mit der Halteeinrichtung (2) und/oder einem sonstigen Teil der Werkzeugmaschine ermittelt.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die Vorhersageeinrichtung (30) ermittelt, daß während der nachfolgenden Bewegung des Werkzeuges (10) und/- oder Werkstückes der Materialabtrag durch das Werkzeug (10) am Werkstück (4) über einen vorbestimmten Maximalwert liegen wird, die Vorhersageeinrichtung (30) zusätzlich die zu erwartende Abweichung ermittelt und die Steuerungseinrichtung (32) die Antriebseinrichtung (12, 14) derart steuert, daß die Bewegung des Werk­ zeuges (10) und/oder der Halteeinrichtung (2) unter Berücksichtigung der von der Vorhersageeinrichtung (30) ermittelten Abweichung entsprechend korrigiert wird, so daß der Materialabtrag durch das Werkzeug (10) am Werkstück (4) den vor­ bestimmten Maximalwert nicht überschreitet.

4. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorhersageeinrichtung (30) aus den zweiten Daten (D2) ein Modell des Werkzeuges (10), des Werkstückes (4), der Halteein­ richtung (2) und/oder sonstiger Teile der Werkzeugmaschine abgebildet wird.

5. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung mechanische, elektrische, magnetische und/oder optische Sensoren aufweist.

6. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung eine elektronische Kamera aufweist.