DD137546B1 - Horizontal-bohr- und/oder fraesmaschine - Google Patents

Description

Titel

Horizontal-Bohr -und/oder Fraesmaschine

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft automatisch steuerbare Horizontal-Bohr -und/oder Fraesmaschinen und gestattet Bohr- und Praesarbeiten an maximal fuenf Seiten eines Werkstueckes in einer Aufspannung und eine selbsttaetige Entsorgung von den Prozessaxaellen.

Charakteristik der bekannten technischen Loesungen Bekannte Bohr- und/oder Fraesmaschinen sind im wesentlichen so gestaltet, dass das Werkstueck von einem horizontal in einer oder zwei Richtungen bewegbaren Tisch aufgenommen wird. Auch wurden bereits Tische realisiert, in welche ein Rundarbeitstisch integriert ist, so dass das Werkstueck auch um eine vertikale Achse drehbar ist. Dies wird auch mit separaten, auf den Maschinentisch aufspannbaren Rundarbeitstischen erreicht. Ibabhaengig von der Anordnung der Arbeitsspindel, ob vertikal oder horizontal, haben diese Maschinenaufbauten den Nachteil, dass sich die Erozessabfaelle, also die Spaene und der Fertigungshilfsstoff auf dem Werkstueck und/oder dem Maschinentisch ablagern und zum Teil nur sehr schwer wieder zu entfernen sind. Die Folge sind Standzeitverringerung der Werkzeuge und zusaetzliche Aufwendungen fuer die Beseitigung der Prozessabfaelle vom Werkstueck und vom Maschinentisch. Neben dem manuellen

Reinigen von Werkstueck und Maschinentisch setzt sich Immer mehr das Beseitigen der Spaene durch einen mehr oder weniger gezielten Strom des Fertigungshilfsstoffes durch, der die Spaene abschwemmt und ueber Leiteinrichtungen einer Entsorgungseinrichtung zufuehrt· Dadurch werden hoehere materielle Aufwendungen erforderlich. Trotzdem ist es unvermeidbar, dass sich Spaene an unguenstig zum Strom des Fertigungshilfsstoffes liegenden Stellen des Werkstueckes ansammeln und so nicht entfernt werden koennen. Aus dem gleichen Grund bleiben auch Spaene auf dem Maschinentisch liegen. In beiden Faellen ist daher ein zusaetzlicher Aufwand zum Entfernen dieser Spaene erforderlich.

Die horizontale Lage des Tisches bedingt auch das Ansammeln und Verbleiben von Fertigungshilfsstoff an bestimmten Stellen des Tisches, z. B_# auf dessen Spannflaeche oder in den Spannnuten, insgesamt an allen den Stellen, die funktionsgemaess waagerecht sein muessen. Dies hat insbesondere eine Verschlechterung der Arbeitsbedingungen fuer den Bediener zur Folge.

Moderne Werkzeugmaschinen gestatten die Bearbeitung eines Werkstueckes an fuenf Seiten in einer Aufspannung. Dies wird in der Regel durch die Ueberlagerung von zwei rotatorischen Achsen, die dem Werkstueck zugeordnet sind, ermoeglicht. Dabei ist das Werkstueck staendig oder zeitweilig in einer Lage, in welcher die Prozessabfaelle, infolge der Schwerkraft, vom Werkstueck auf den Maschinentisch fallen. Auf dem Maschinentisch jedoch bleiben die geschilderten negativen Verhaeltnisse erhalten.

Auch der Aufbau von Werkzeugmaschinen mit bis zu fuenf automatisch gesteuerten Achsen hat bei der Mehrzahl der bekannten Loesungen zu keiner Beseitigung der geschilderten Maengel gefuehrt. So wurde vorgeschlagen (DE-OS 17 77439), auf einer T-foermigen Grundplatte eine in drei Richtungen translatorisch bewegbare Arbeitsspindel und einen um zwei orthogonal zueinander liegende Achsen drehbaren Werkstuecktraeger anzuordnen. Die zu bearbeitende Werkstueckflaeche befindet sich stets in vertikaler oder nahezu vertikaler Lage, so dass die Prozess-

abfaelle infolge der Schwerkraft auf die Grundplatte fallen. Dort aber verbleiben sie, haeufen sich an und stoeren den Bearbeitungsprozees, wenn sie nicht rechtzeitig manuell entfernt werden.

Sine andere Loesung einer fuenfachsigen Werkzeugmaschine (DD-PS 130 214) zeigt den gleichen Mangel. Auch hier koennen die Pr©zessabfaelle waehrend der Bearbeitung des Werkstueckes von diesem zwar abfallen, verbleiben aber auf dem Maschinentisch bzw. dem Maschinenbett.

Das Verbleiben von Prozessabfaellen am Werkstueck, auf dem Maschinentisch oder Maschinenbett wirkt sich jedoch negativ auf die Entwicklung der Fertigungstechnik in Richtung einer vollen Automatisierung der Prozesse und deren wenigstens ueber eine Arbeitsschicht vom Bediener nicht zu ueberwachenden Ablauf aus.

Eine bekannte Loesung (Prospekt, Bearbeitungszentrum BZ 20, Pa. Steiael, BRD) siehe auch DE-OS 2653928 versucht, die geschilderten Nachteile zu vermeiden, indem das Werkstueck an einem Rundteiltisch mit horizontal liegender Achse gespannt ist, d. h. die Spannflaeche des Rundteiltisches liegt senkrecht. Der Rundteiltisch wird mittels eines Schiebers an einer vertikalen Puehrungsbahn bewegt. Die Arbeitsspindel ist waagerecht und orthologonal zur Achse des Rundteiltisches angeordnet und in zwei weiteren Richtungen translatorisch bewegbar. Unterhalb des Arbeitsraumes der Maschine ist eine Wanne zum Auffangen der Prozessabfaelle, die infolge der Schwerkraft vom Werkstueck und vom Rundteiltisch abfallen, angeordnet. Damit wurden Voraussetzungen fuer eine Entsorgung der Maschine geschaffen. Nachteilig ist, dass die Automatisierung der Entsorgung kaum moeglich erscheint, offensichtlich aber auch nicht vorgesehen ist. Im Hinblick auf die Notwendigkeit zur Schaffung flexibler Fertigungszellen, welche wenigstens ueber eine Arbeitsschicht bedienerlos arbeiten koennen, hat diese Loesung den weiteren Nachteil, dass sie nur vier automatisch steuerbare Achsen besitzt und es kaum moeglich ist, eine weitere steuerbare Achse

nachzuruesten, ohne dabei weitere Nachteile zu verursachen. Dadurch ist «in wesentlicher Teil des fuer solche Maschinen infrage kommenden Werkstuecksortimentes nicht zu bearbeiten· Das Nachruesten einer fuenften Achse wuerde entweder zu einer Verkleinerung des Arbeitsraumes und/oder zu einem Auskragen der entsprechenden Baugruppe ueber die jetzigen Aussenkonturen der Maschine fuehren.

Die Sichtverhaeltnisse fuer den Bediener, die Moeglichkeit direkt auf die Wirkstelle Werkzeug/Werkstueck aus naechster Haehe zu blicken, wuerden sich dadurch gegenueber dem jetzigen Stand noch mehr verschlechtern. Dabei muss festgestellt werden, dass bereits jetzt die Sichtverhaeltnisse unguenstig sind, was sich entsprechend negativ auf die Bedienbarkeit der Maschine auswirkt, insbesondere dann, wenn ein Werkstuecktransfer ueber die Palettenwechseleinrichtung erfolgt. Dies ergibt sich aus der gewaehlten Grundform der Maschine, einem Winkelbett. Damit verbunden ist auch die Notwendigkeit einer ausreichend steifen Verbindung der Schenkel des Winkelbettes, was eine Werkstoffanhaeufung in diesem Bereich erforderlich macht. Dies ist im Sinne der Materialoekonomie als weiterer Nachteil zu betrachten.

Trotz dieser Nachteile ist diese Loesung jedoch im Hinblick auf die Schaffung flexibler, zeitweilig bedienerlos arbeitender Fertigungszellen als die progressivste bekannte Loesung zu betrachten, da sie infolge des vorhandenen Werkstueck- und Werkzeugwechselsystems, der relativ guenstigsten Zufuehrung von Fertigungshilfsstoff an die Wirkstelle Werkzeug/Werkstueck und durch das Vermeiden von Prozessabfallanhaeufungen auf dem Maschinentisch und am Werkstueck die grundsaetzlichen Voraussetzungen fuer eine zeitweilig ohne unmittelbare menschliche Aufsicht produzierende Einheit erfuellt.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung soll einen Beitrag zur Schaffung zeitweilig

bedienerlos arbeitender vier- und mehrachsiger Fertigungszellen leisten·

Insbesondere soll den Forderungen der modernen Fertigungstechnik nach einer Fertigungszelle mit fuenf automatisch steuerbaren Achsen und einer integrierten automatischen Entsorgung entsprochen werden.

Des weiteren sollen die Sichtverhaeltnisse fuer den Bediener und damit die Bedienbarkeit der Maschine weitgehend optimal gestaltet sein, so dass insofern gute Arbeitsbedingungen geschaffen werden. Der Zugang zur Arbeitsspindel, zum Werkstueck und zu dem Entsorgungssystem soll gut moeglich sein«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die geschilderten Maengel der bekannten Loesungen ergeben sich aus der jeweils gewaehlten Grundform der Maschine. Ee ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Grundaufbau fuer eine vier- oder mehrachsige Maschine zu schaffen, dem die dargelegten Maengel nicht anhaften.

Die Erfindung geht bei der Loesung der Aufgabe von einer Gestellbaugruppe aus, die einen Spindelstock (Spindelstock-Gestellbaugruppe) mit horizontal angeordneter Spindel traegt, der in einer oder mehreren Richtungen verstellbar ist und von einer weiteren Gestellbaugruppe, die an einer Seite der erstgenannten angeordnet ist und eine Spannplatte als Werkstuecktraeger (Werkstuecktraeger-Gestellbaugruppe) aufnimmt, die um eine horizontale Achse drehbar und in einer oder mehreren Richtungen translatoriach bewegbar ist sowie von der Anordnung eines Entsorgungssystems unterhalb von Spindelstock und Werkstuecktraeger.

Die erfindungsgemaesse Loesung ist dadurch charakterisiert, dass die den Spindelstock aufnehmende Seite der Spindelstock-Gestellbaugruppe mit einer Seite der Werkstuecktraeger-Gestellbaugruppe in einer Ebene oder parallel dazu angeordnet ist

und die Spannplatte an der genannten Seite der Werkstuecktraeger-Gestellbaugruppe vorgesehen sowie in der Horizontalebene im rechten Winkel zu den Verstellrichtungen des Spindelstockes auf der Werkstuecktraeger-Gestellbaugruppe bewegbar ist und sich die Auffang- und/oder Transportelemente des EntsorgungssyBtems neben und vorzugsweise parallel zu den genannten Seiten von Spindelstock- und Werkstuecktraeger-Gestellbäugruppe befinden.

Bei einer vorteilhaften Ausfuehrungsform der erfindungsgemaessen boesung traegt die Spannplatte einen Rundtisch, dessen Drehachse orthogonal zur Achse der Spannplatte angordnet ist.

ßlese Anordnung der genannten Achsen und ihre gegenseitige Zuordnung gestattet die Bearbeitung des Werkstueckes neben dem Maschinenbett oberhalb des Entsorgungssystems und insbesondere so, dass die jeweils bearbeitete Flaeche des Werkstueckes stets in einer vertikalen Lage ist, ohne dass sich zwischen Werkstueck und Entsorgungssystem die Aufspannflaeche des Werkstuecktraegers befinden muss· Die Prozessabfaelle koennen unter Einwirkung der Schwerkraft ungehindert in Richtung Entsorgungssystem fallen, dort aufgefangen, gegebenenfalls gesammelt und automatisch abtransportiert werden.

Der erfindungsgemaesse Grundaufbau gestattet die Realisierung von sowohl vierachsigen als auch fuenfachsigen Werkzeugmaschinen, die je nach Ausstattung und Automatisierungsgrad bis zu flexiblen Fertigungszellen, die einen zeitweiligen bedienerlosen automatischen Fertigungsablauf zulassen, ausgebaut werden koennen· Die dafuer erforderlichen Baugruppen fuer den Werkzeug- und/oder Werkstuecktransfer koennen ohne weiteres so angeordnet werden, dass der Zugang zum Arbeitsraum der Maschine nicht behindert wird und die Sichtverhaeltnisse fuer den Bediener optimal sind. So koennten die genannten Baugruppen bzw. Teile derselben, wie zum Beispiel Werkzeug- und/oder Werkstueckwechse!einrichtungen, ebenfalls parallel zum Maschinenbett oberhalb des Entsorgungssystems und gegebenenfalls in Verlaengerung desselben angeordnet werden. Grundsaetzlich kann

gesichert werden, dass der Bediener parallel zum Maschinenbett in unmittelbarer Naehe der Wirkstelle Werkzeug/Werkstueck stehen und den Bearbeitungsvorgang ueberwachen kann. Eine diese gute Bedienbarkeit nicht beeintraechtigende Anordnung von Schutzeinrichtungen, bis hin zur Umbauung der Maschine mit einer Kabine, ist ohne weiteres mit bekannten Mitteln moeglich·

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfuehrungsbeispieles naeher beschrieben· In der zugehoerigen Zeichnung zeigen:

Fig, 1: die Seitenansicht einer moeglichen Ausfuehrungsform des erfindungsgemaessen Grundaufbaues einer fuenfachsigen Werkzeugmaschine

Hg· 2: die Draufsicht auf die Ausfuehrungsform nach Fig. 1

Auf einem Bett 1 ist ein Staender 2 translatorisch bewegbar· Am Staender 2 ist der die Arbeitsspindel 3 tragende Fraesschlitten 4 ebenfalls translatorisch bewegbar angeordnet· Das Bett 1 traegt ausserdem den in einer weiteren Richtung laengsbeweglichen Schieber 5« Parallel zum Bett 1 und demselben unmittel vorgeordnet, ist unterhalb der anderen genannten Baugruppen das Entsorgungssystem 6 vorgesehen, welches zum Auffangen und zum Abtransport der Prozessabfaelle dient· Der Schieber 5 traegt die rotatorische Achse 7, (BAchse), mit welcher eine drehbare Scheibe 8 verbunden ist, welche entweder eine weitere das Werkstueck 9 tragenden Baugruppe oder das Werkstueck 9 selbst spannen kann· Die das Werkstueck 9 tragende Baugruppe 10 ist im gewaehlten Beispiel als eine rotatorische Achse 11 (A-Achse) mit einem drehbaren Tisch 12, auf welchem das Werkstueck 9 gespannt ist, ausgefuehrt· Damit ist eine fuenfachsige Werkzeugmaschine geschaffen, welche die Vorteile der erfindungsgemaessen Loesung verdeutlicht. Der gesamt Bearbeitungsvorgang verlaeuft neben dem Maschinenbett oberhalb des Entsorgungssystems. Waehrend der Bearbeitung wird

das Werkstueck 9 durch die rotatorischen Achsen 7 und 11 stets so zur Arbeitsspindel 3 angeordnet, dass die zu bearbeitende Seite des Werkstueckes 9 stets in einer vertikalen Ebene liegt. Dem entspricht die Lage des Werkstueckes 9 in den Figuren 1 und 2 nicht· Diese Darstellung wurde gewaehlt, um die bage der Baugruppen zueinander besser zeigen zu koennen·

Geht man also von der genannten, nicht dargestellten, Lage des Werkstueckes waehrend der Bearbeitung aus, so wird deutlich, dass saemtliche Prozessabfaelle infolge der Schwerkraft ohne weiteres in das Entsorgungssystem 6 fallen koennen und keinerlei Bueckstaende am Werkstueck bzw. Werkstuecktraeger verbleiben· Damit ist eine wesentliche Voraussetzung fuer den bedienerlosen automatischen Betrieb der Maschine geschaffen.

Fjg, 1 bzw· Fig· 2 zeigen moegliche Anschlussstellen fuer das Werkzeugwechselsystem 13 bzw· fuer den Werkstuecktrasfer 14 und den Standort 15 des Bedieners·

Diese Anordnung der Baugruppe 13 und 14 sichert auch bei dieser Ausbaustufe die gute Zugaenglichkeit zur Wirkstelle Werkzeug/Werkstueck, die guten Sichtmoeglichkeiten fuer den Bediener in den Arbeitsraum und auf die Werkzeug- und Werkstueckwechselposition und damit die optimale Bedienbarkeit der Maschine, die in erster Linie waehrend der Zeit des Einrichtens derselben von ausserordentlicher Bedeutung fuer die rationelle Durchfuehrung dieses Prozessteiles ist· Waehrend des automatischen Fertigungsablaufes erleichtern diese optimalen Bedingungen dem Bediener die Ueberwachung der Maschine.

Claims (2)

Brflndunea anspruch

1. Horizontal-Bohr- und/oder Fraesmaschine mit einer Gestellbaugruppe, die einen Spindelstock traegt, der in einer oder mehreren Richtungen verstellbar ist und einer weiteren Gestellbaugruppe, die an einer Seite der erstgenannten angeordnet ist und eine Spannplatte als Werkstuecktraeger aufnimmt, die um eine horizontale Achse drehbar und in einer oder mehreren Richtungen bewegbar ist sowie mit einem unterhalb von Spindelstock und Werkstuecktraeger angeordneten Entsorgungssystem
dadurch gekennzeichnet,

dass die den Spindelstock (4) aufnehmende Seite der Spindelstock-Gestellbaugruppe (1; 2; 3» 4) mit einer Seite der Werkstuecktraeger-Gestellbaugruppe (1; 5; 8; 10; 12) in einer Ebene oder parallel dazu angeordnet ist, dass die Spannplatte (8) an der genannten Seite der Werkstuecktraeger-Gestellbaugruppe (1; 5» 8; 10; 12) vorgesehen sowie in der Horizontalebene im rechten Winkel zu den Verstellrichtungen des Spindelstockes (4) auf der Werkstuecktraeger-Gestellbaugruppe (1; 5; 8; 10; 12) bewegbar ist und dass sich die Auffang- und/oder Transportelemente des Entsorgungssystems (6) neben und vorzugsweise parallel zu den genannten Seiten von Spindelstock- (1; 2; 3; 4) und Werkstuecktraeger-Gestellbaugruppe (1; 5» 8; 10; 12) befinden.

2· Horizontal-Bohr- und/oder Fraesmaschine nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet,

dass die Spannplatte (8) einen Rundtisch (10; 12) traegt, dessen Drehachse (11) orthogonal zur Achse (7) der Spannplatte (8) angeordnet ist.

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