DE10047349A1 - Bearbeitungsmaschine mit Werkstückwechseleinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Werkzeugmaschine 10 umfasst mindestens eine Spindel 16 zur Werkzeugaufnahme sowie einen Spanntisch 18 für ein zu bearbeitendes Werkstück. Dabei ist der Spanntisch 18 um eine Schwenkachse 22 drehbar und beidseitig der Schwenkachse 22 ist jeweils eine Spannfläche 20 für ein Werkstück vorgesehen. Die Schwenkachse 22 des Spanntisches 18 ist so angeordnet, dass sie parallel zur Rotationsachse 24 der Spindel 16 verläuft.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken mit geeigneten Werkzeugen.

Zur einer Werkzeugmaschine, unabhängig davon ob sie numerisch gesteuert (NC) oder von konventioneller Bauart ist, gehört neben einer Spindeleinrichtung für ein geeignetes Werkzeug eine Vorrichtung zum Halten und Fixieren des Werkstücks. Diese Vorrichtung soll eine sichere und zuverlässige Befestigung des Werkstücks während des Bearbeitungsvorgangs sicherstellen und einen Austausch des Werkstücks ohne großen Aufwand ermöglichen, nachdem der Bearbeitungsvorgang abgeschlossen ist.

Stand der Technik

In der Technik sind verschiedene Spanneinrichtungen für Werkstücke bekannt, wobei mehrere, individuelle Spannflächen an einer solchen Spanneinrichtung vorgesehen sein können. Insbesondere sind Vorrichtungen bekannt, die zwei Spannflächen aufweisen, so dass ein Werkstück bearbeitet werden kann, das an einer der Spannflächen befestigt ist. Während des Bearbeitens dieses Werkstücks kann ein zweites Werkstück von der Spanneinrichtung abgenommen werden und durch ein nachfolgend zu bearbeitendes Werkstück ausgetauscht werden. Dadurch werden die Stillstandszeiten, also die Zeiten in denen die Maschine nicht bearbeitet, verkürzt.

Die einzelnen Werkstücke auf den verschiedenen Spannflächen einer solchen Spanneinrichtung werden z. B. in die Bearbeitungsposition bzw. aus der Bearbeitungsposition gebracht, indem die Spanneinrichtung um eine Schwenkachse gedreht wird. Die einzelnen Spannflächen sind dabei so angeordnet, dass beidseitig der Schwenkachse jeweils eine Spannfläche vorhanden ist. Dies gewährleistet eine verhältnismäßig gute Zugänglichkeit zu den Werkstücken durch das Werkzeug bzw. beim Ausspannen oder Abnehmen.

Eine Werkzeugmaschine mit einer Spanneinrichtung, die zwei Spannflächen umfasst, ist in der DE 40 27 895 A1 beschrieben. Die Werkzeugmaschine weist einen Spanntisch auf, der um eine senkrecht zur Rotationsachse der Spindel verlaufende Schwenkachse schwenkbar ist. Die Schwenkachse verläuft dabei im Wesentlichen horizontal in der Einbaulage der Werkzeugmaschine. Auf jeder Seite der Schwenkachse ist eine Spannfläche für ein Werkstück vorgesehen, so dass der Spanntisch insgesamt zwei solche Spannflächen aufweist.

Die CH 668 022 beschreibt ebenfalls eine Werkzeugmaschine, die einen Spanntisch mit zwei Spannflächen aufweist. Ähnlich wie bei der vorher beschriebenen Vorrichtung ist der Spanntisch um eine Achse schwenkbar, die im wesentlichen horizontal verläuft und quer zur Spindelachse liegt.

Beidseits der Schwenkachse sind Spannflächen vorgesehen, die jeweils ein Werkstück aufnehmen können.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine mit einem Spanntisch vorzusehen, die eine möglichst große Flexibilität und gute Zugänglichkeit beim Werkzeugwechsel bzw. bezüglich der Werkzeuge bietet.

Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Schwenkrichtung bzw. die Schwenkachse des Spanntisches ausgehend von den bekannten Vorrichtungen zu drehen, so dass sie parallel zur Rotationsachse der Spindel verläuft. Sie bleibt dennoch im Wesentlichen horizontal in Einbaulage ausgerichtet. Bei Werkzeugmaschinen, bei denen solche Spanntische gewöhnlich zum Einsatz kommen, beeinflussen sich der Arbeitsraum der Spindel, die auf einer Kreisbahn sich bewegende Schwenkeinrichtung und das Werkzeugmagazin hinsichtlich ihres Platzbedarfs gewöhnlich. Insbesondere ist im Werkzeugmagazin ein Ausschnitt vorzusehen, der nicht mit Werkzeugen besetzt werden kann. Diese Beeinflussung wird durch die Anordnung der Schwenkachse parallel zur Rotationsachse der Spindel minimiert. Insbesondere wird der Ausschnitt, der im Werkzeugmagazin vorgesehen werden muss, im Gegensatz zu den oben beschriebenen Lösungen, nur durch den Arbeitsraum der Spindel definiert. Der Bewegungsraum der Schwenkeinrichtung hat nunmehr keinen Einfluss auf die auszusparende Fläche, so dass diese verringert werden kann. Damit wird auch der Platz, auf dem keine Werkzeuge untergebracht werden können, verkleinert, die Ausnützung des Magazins vergrößert. Es sind mehr Werkzeugplätze auf einem bezüglich seines Durchmessers und damit Platzbedarfs identischen Magazin möglich.

Ferner ermöglicht die Anordnung, dass die Spindel in die Werkzeugwechselposition gebracht werden kann und gleichzeitig der Spanntisch um seine Schwenkachse gedreht werden kann.

Dies bietet insbesondere die Möglichkeit, Werkzeugwechsel und Werkstückwechsel gleichzeitig vorzunehmen, wodurch weitere Zeiten eingespart werden können, in denen die Maschine nicht produktiv arbeitet.

Zudem ist die Flexibilität der Anordnung des Werkzeugmagazins größer, da die Beeinflussung durch die Rotation des Spanntisches in den Weg des Magazins bzw. der Spindel verringert wird. Das Werkzeugmagazin kann insbesondere dicht an der Werkzeugmaschinenspindel positioniert werden, so dass rasche Werkzeugwechsel möglich sind.

Gleichzeitig können die Bearbeitungen mit herkömmlichen, nicht speziell verlängerten Werkzeugen durchgeführt werden, bzw. es bestehen keine Einschränkungen hinsichtlich der Bearbeitungstiefe, wie dies der Fall wäre, wenn bei herkömmlichen Einrichtungen der Abstand zwischen der Spindelhalterung und dem Spanntisch vergrößert wird, um den genannten Beeinflussungen zu entgehen.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die übrigen Ansprüche gekennzeichnet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spindel relativ zum Werkstück im drei Achsrichtungen verfahrbar. Dies bietet die Möglichkeit, das auf dem Spanntisch gespannte Werkstück von verschiedenen Seiten her zu bearbeiten bzw. die verschiedensten Bearbeitungen am Werkstück vorzunehmen. Insbesondere bietet dies die Möglichkeit, auch komplexe Bearbeitungen vorzunehmen.

Bevorzugterweise verläuft die Schwenkbewegung der Werkstücke im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse der Spindel. Dadurch wird einerseits sichergestellt, dass eine gute Zugänglichkeit beim Austausch der Werkstücke vorhanden ist. Andererseits kann die Bearbeitung der Werkstücke ebenfalls verhältnismäßig frei von dabei störenden Komponenten der Werkzeugmaschine erfolgen.

Bevorzugterweise verlaufen sowohl die Rotationsachse der Spindel als auch die Schwenkachse des Spanntisches im Wesentlichen horizontal. Dies stellt sicher, dass die gesamte Anordnung nicht unnötigen Spannungen bzw. Belastungen ausgesetzt wird und gewährleistet einen sicheren Betrieb.

Vorteilhafterweise ist die Schwenkbewegung der Werkstücke in einer Ebene, die im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Die Schwenkachse ist dabei bevorzugterweise horizontal. Sie stellt sicher, dass sich die Bewegungswege der Spindel, des Magazins und des Spanntisches wohl definieren lassen und wechselseitige Beeinflussungen minimiert werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in der Vorderansicht zeigt; und

Fig. 2 die Werkzeugmaschine aus Fig. 1 in einer Seitenansicht zeigt.

In Fig. 1 sind die erfindungswesentlichen Komponenten einer Werkzeugmaschine 10 zum Bearbeiten von Werkzeugen dargestellt. Die Werkzeugmaschine umfasst ein Werkzeugmagazin 12, das in der Draufsicht kreisscheibenförmig ist. Ein Bereich 14 ist ausgeschnitten, um den Arbeitsraum für die Spindel 16 sicherzustellen, also um zu gewährleisten, dass die Spindel mit Werkzeug an alle Bearbeitungspunkte am Werkstück gelangt.

Ferner umfasst die Werkzeugmaschine 10 einen Spanntisch 18. Dieser Spanntisch 18 ist im Wesentlichen punktsymmetrisch gestaltet und weist zwei Spannflächen 20 für jeweils ein Werkstück auf.

Der Spanntisch 18 weist zwei hebelartige Elemente auf, wobei die Hebellängen auf beiden Seiten der Drehachse 22 gleich gestaltet sind. In der Nähe der freien Enden der Hebel sind die Spannflächen 20 für die Werkstücke angebracht. Um die Drehachse 22 kann der Spanntisch gedreht werden. Die Drehachse 22 ist parallel zur Rotationsachse 24 der Spindel 16. Beide Achsen verlaufen in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung, so dass die Drehbewegung des Spanntisches in einer vertikalen Ebene stattfindet, wenn die Werkzeugmaschine aufgestellt ist.

Die Spindel selbst ist sowohl in Richtung auf das Werkstück zu, also in der links/rechts Richtung in Fig. 1, als auch in der vertikalen Richtung verfahrbar. Selbstverständlich ist meist ein Verstellmechanismus auch in der dritten Raumrichtung vorhanden (Richtung senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1).

Am Magazin 12 sind verschiedene Plätze für einzelne Bearbeitungswerkzeuge 26 vorgesehen. Im ausgesparten Bereich 14 des Magazins 12 sind keinerlei Bearbeitungswerkzeuge anbringbar.

Die gesamte Werkzeugmaschinenanordnung ist standfest auf einer Bodenunterlage montiert.

Fig. 2 zeigt die Werkzeugmaschine aus Fig. 1 in einer Seitenansicht. Dabei sind gleiche Bauteile mit identischen Referenzziffern bezeichnet.

In Fig. 2 verlaufen die Drehachsen des Spanntisches 18 sowie die Rotationsachse der Spindel 16 (Bezeichnungen 22 bzw. 24, jeweils) entsprechend in der links/rechts Richtung in der Darstellung. Es ist deutlich zu erkennen, dass das Magazin für die Werkzeuge eine Aussparung 14 aufweist, damit die Spindel 16 das Werkstück 28 frei zugänglich erreichen kann. Diese Aussparung 14 ist im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugmaschinen verkleinert.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine unter Bezug auf Fig. 1 und 2 beschrieben.

Zur Bearbeitung ist ein Werkstück 28 auf einer der beiden Spannflächen 20 des Spanntisches befestigt. Dieses Werkstück wird in die Bearbeitungsposition gedreht, indem der Spanntisch 18 um die Achse 22 rotiert wird. Ein Werkzeug ist an der Spindel 16 befestigt, dass das Werkstück 28 bearbeitet. Zur Bearbeitung wird die Spindel mit dem daran aufgespannten Werkzeug in hoch/tief Richtung bzw. in horizontaler Richtung verfahren (links/rechts Richtung in Fig. 2, Richtung senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1), wobei die Bearbeitung des Werkstücks 28 vorgenommen wird. Damit die Spindel zu allen Positionen des Werkstücks 28 frei gelangt, ist im Magazin, das dicht an der Spindel, also in unmittelbarer Nähe davon, angebracht ist, eine Aussparung vorgesehen.

Wird zur weiteren Bearbeitung des Werkstücks 28 ein anderes Werkzeug benötigt, so wird die Spindel in eine Werkzeugaustauschposition gebracht, und ein anderes Werkzeug, das in dem Magazin 12 bevorratet ist, wird auf die Spindel gespannt. Die Bearbeitung kann dann mit dem neuen Werkzeug fortgesetzt werden.

Ist ein Werkstück fertiggestellt, so wird es mit dem Spanntisch um die Achse 22 gedreht. Dabei macht der Spanntisch 18 im Wesentlichen eine Drehung um 180°, so dass die zweite Spannfläche, deren Werkstück gerade nicht bearbeitet wurde, in die Bearbeitungsposition gelangt. Ein zweites Werkstück kann darauf aufgespannt sein, so dass die Bearbeitung unmittelbar fortgesetzt werden kann.

Wird zu der Bearbeitung des weiteren Werkstücks ein anderes Werkzeug benötigt, als dasjenige, dass sich gerade in der Spindel 16 befand, so kann gleichzeitig ein Werkzeugwechsel durch Verfahren der Spindel in die Werkzeugaustauschposition stattfinden, während durch Drehen des Spanntisches 18 um die Rotationsachse 22 ein neuen Werkstück in die Bearbeitungsposition gebracht wird.

Ein Werkstück, das sich gerade in der zweiten Position befindet, die nicht die Bearbeitungsposition ist, kann während der Bearbeitung des anderen Werkstücks abgenommen und ausgetauscht werden, wobei durch die erfindungsgemäße Anordnung des Spanntisches eine gute Zugänglichkeit für den Bediener gewährleistet bleibt.

Durch die Anordnung der Schwenkachse des Spanntisches 18 parallel zur Rotationsachse 24 der Spindel 16 können ferner Spindel, Spanntisch und Magazin kompakt angeordnet werden, wodurch insbesondere der Abstand zwischen Spannflächen des Spanntisches und Spindel bzw. Spindelhalterung klein gehalten werden kann. Dies vermeidet, dass unnötig lange Werkzeuge benötigt werden. Gleichzeitig bleibt eine ausreichende Bearbeitungstiefe gewährleistet. Zudem sind die Wege jeweils kurz, was sich positiv auf die Bearbeitungszeiten auswirkt.

Der wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, dass durch die Parallelität der Rotationsachse der Spindel und der Drehachse des Spanntisches eine kompakte Anordnung von Werkzeugmagazin, Spanntisch und Spindel möglich wird, ohne nennenswerte Einbußen hinsichtlich der wechselseitigen Beeinflussung der Bewegungen dieser Komponenten hinnehmen zu müssen.

Claims (5)

1. Werkzeugmaschine (10) mit mindestens einer Spindel (16) zur Werkzeugaufnahme sowie einem Spanntisch (18) für ein zu bearbeitendes Werkstück (28), wobei der Spanntisch (18) um eine Schwenkachse (22) drehbar ist und beidseitig der Schwenkachse jeweils eine Spannfläche (20) für ein Werkstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (22) des Spanntisches (18) parallel zur Rotationsachse (24) der Spindel (16) verläuft.

2. Werkzeugmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (16) relativ zum Werkstück in drei Achsrichtungen verfahrbar ist.

3. Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung der Werkstücke im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse (24) der Spindel (16) verläuft.

4. Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (24) der Spindel (16) und die Schwenkachse (22) des Spanntisches (18) im wesentlichen horizontal verlaufen.

5. Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung der Werkstücke im wesentlichen in einer vertikalen Ebene verläuft und die Schwenkachse des Spanntisches (18) horizontal verläuft.