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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit
zumindest zwei Werkstückspindeln gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Aus der DE 196 52 460 C1 ist eine Werkzeugmaschine mit
mehreren Spindeln bekannt, bei der zwei einander
-zugeordnete Spindeln jeweils auf einem Schlitten geführt sind, wobei
der eine Schlitten von einem rahmenartig aufgebauten
äußeren Schlitten umschlossen ist. Jeder der Spindeln ist ein
Werkzeugträger zugeordnet, der Werkzeuge zur Bearbeitung
der in den Spindeln gespannten Werkstücke enthält. Die
Spindeln lassen sich entlang Horizontalführungen in eine
Übergabeposition verfahren, in der die in den beiden
Spindeln zu spannenden Werkstücke von einem Beladeband
aufgenommen werden können.
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Bei dieser bekannten Werkzeugmaschine wird das
jeweilige Werkstück in der zugeordneten Spindel fertig
bearbeitet, d. h. durch die beiden Spindeln mit ineinander
verschachtelten Schlitten werden zwei Werkstücke parallel
bearbeitet. Bei einer Folgebearbeitung und dem dabei
erforderlichen Umspannen der Werkstücke müßte ein eigenes
Handlingsgerät eingesetzt werden, um das Werkstück von der
einen Spindel an die andere zu übergeben.
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In der DE 197 53 898 A1 ist eine als
Vertikal-Drehmaschine ausgeführte Werkzeugmaschine bekannt, bei der zwei
Spindelkästen in Horizontalrichtung verfahrbar angeordnet
sind. Die Spindeln sind um 180° zueinander versetzt
angeordnet, so daß durch eine Spindel ein zu bearbeitendes
Werkstück aufgenommen, teilbearbeitet und anschließend an
die andere Spindel zur Weiterbearbeitung übergeben werden
kann. Diese zweite Spindel ist dann ihrerseits in eine
Werkstückübergabeposition verfahrbar, in der das fertig
bearbeitete Werkstück mittels eines Handlingsgerätes
entnommen und auf einer Werkstücktransporteinrichtung
abgesetzt wird.
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Auch bei dieser Lösung ist ein Handlingsgerät
erforderlich, um das Werkstück von der einen Spindel abzunehmen und
auf der Werkstücktransporteinrichtung abzusetzen. Ein
weiterer Nachteil dieser bekannten Lösung ist, daß die
Werkzeugmaschine sehr lang baut, da die Horizontalführungen
der Spindeln praktisch hintereinander liegend in einer
Ebene ausgebildet werden müssen und das Beladeband und die
Werkstücktransporteinrichtung an entgegengesetzten
Endabschnitten der Werkzeugmaschine angeordnet werden müssen.
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Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten
Lösung ist darin zu sehen, daß bei komplexen
Zerspanungsaufgaben unter Umständen eine zweite Werkzeugmaschine
nachgeschaltet werden muß, in der ein weiterer
Bearbeitungsschritt vorgenommen wird. In diesem Fall muß ein weiteres
Handlingsgerät vorgesehen werden, über das das
teilbearbeitete Werkstück von der einen Werkzeugmaschine an die
zweite, nachgeschaltete Werkzeugmaschine übergeben wird.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die bei einfachem und
kompaktem Aufbau eine Bearbeitung komplexer Werkstücke
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß hat die Werkzeugmaschine zumindest drei
Werkstückspindeln, wobei eine mittlere, zweite
Werkstückspindel um 180 versetzt zu den beiden anderen
Werkstückspindeln angeordnet ist. Die drei Werkstückspindeln sind
derart relativ zueinander verfahrbar, daß das Werkstück von
einer ersten Werkstückspindel an die zweite, mittlere
Werkstückspindel und von dieser an die dritte
Werkstückspindel übergebbar ist. D. h., erfindungsgemäß wird kein
Handlingsgerät benötigt, um die teil- oder
fertigbearbeiteten Werkstücke von der einen Spindel an die Spindel der
nächsten Bearbeitungsstation zu übergeben. Die
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine kann daher äußerst einfach und mit
geringem Bauraum ausgeführt werden, so daß eine sehr
kompakte und leisungsfähige Werkzeugmaschine realisierbar ist.
Vorzugsweise ist jeder der Spindeln ein Werkzeugträger
zugeordnet. Unter "180° versetzt" wird dabei eine
Orientierung der Spindeln verstanden, bei der das Werkstück
beispielsweise einmal von oben und bei der anderen Spindel
von unten gespannt ist.
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Die Werkzeugmaschine ist besonders kompakt aufgebaut,
wenn die Führungen der drei Werkstückspindeln etwa u-förmig
zueinander angeordnet werden. Dabei können bspw. zwei der
Führungen im Abstand zueinander und eine quer dazu
angeordnet werden. Bei der letztgenannten Variante wird es
bevorzugt, wenn die zweite, um 180° zu den anderen
versetzte Werkstückspindel auf der quer verlaufenden Führung
gelagert ist.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird ein Beladeband im Abstand zu der Führung der
zweiten Werkstückspindel und quer zu den Führungen der
beiden anderen Werkstückspindeln angeordnet, wobei letztere
derart ausgebildet sind, daß die jeweilige Werkstückspindel
zwischen dem Beladeband und der Werkstückübergabeposition
zur zweiten Werkstückspindel verfahrbar ist. Bei dieser
Lösung wird das zu bearbeitende Werkstück somit mit einer
Spindel vom Beladeband abgenommen, nach einer
Teilbearbeitung an die um 180° versetzte, zweite
Werkstückspindel übergeben und nach erfolgter
Teilbearbeitung an die weitere, dritte Werkstückspindel
übergeben und von dieser wieder auf dem Beladeband
abgesetzt.
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Die der jeweiligen Werkstückspindel zugeordneten
Werkzeugträger werden vorteilhafter Weise im Bereich zwischen
dem Beladeband und der Warkstückübergabeposition oder - bei
der quer angeordneten Führung - im Bereich zwischen den
beiden Werkstückübergabepositionen angeordnet ist.
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Zur Bearbeitung von gekrümmten Flächen wird zumindest
eine der Werkstückspindeln verschwenkbar ausgebildet.
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Die Werkzeugträger können als Einzel- oder
Doppelspindel, bspw. als Frässpindel, Bohrkopf, Schleifkopf oder als
Revolverkopf ausgeführt sein.
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Jede der Werkstückspindeln wird auf einem Schlitten
geführt, der in Horizontal- und Vertikalrichtung verfahrbar
ist.
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Die Werkzeugmaschine läßt sich besonders kompakt
ausbilden, wenn die beiden parallel angeordneten
Werkstückspindeln an einem Oberbau geführt sind, der auf einem
Maschinenbett abgestützt ist, das die Führung der zweiten
Werkstückspindel trägt.
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Bei der vorgenannten Variante wird der der zweiten
Werkstückspindel zugeordnete Werkzeugträger vorzugsweise am
Oberbau gelagert.
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Die Führung für die zweite Werkstückspindel verläuft -
in Vertikalrichtung gesehen - unterhalb der Führungen der
beiden anderen Werkstückspindeln und kreuzt diese im
Abstand, so daß die beiden Übergabepositionen in den beiden
Kreuzungsbereichen ausgebildet sind.
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Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine läßt sich
besonders vorteilhaft zur Bearbeitung von Gleichlaufgelenken,
insbesondere der Nabe eines Gleichlaufgelenkes verwenden.
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Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine mit drei Werkstückspindeln;
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Fig. 2 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine aus
Fig. 1 und
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Fig. 3 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine aus
Fig. 1
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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 1 mit drei Werkstückspindeln
2, 4, 6 dargestellt.
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Die in Fig. 1 unten liegende, zweite Werkstückspindel
4 ist auf einem X-Schlitten 12 gelagert, der entlang von
Horizontalführungen 14 in X-Richtung verfahrbar ist. Die
Horizontalführungen 14 sind an einer Seitenfläche eines
Maschinenbetts 16 befestigt. Falls erforderlich, kann die
Werkstückspindel 4 auch auf einem in Vertikalrichtung
verfahrbaren Schlitten gelagert sein.
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Auf diesem Maschinenbett 16 ist ein Oberbau 18
angeordnet, der gemäß der in Fig. 2 dargestellten Draufsicht quer
zu den Horizontalführungen 14 der Werkstückspindel 4
verläuft.
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Die beiden eingangs genannten Werkstückspindeln 2, 6
(erste und dritte Spindel) sind an Parallelflächen 20, 22
des Oberbaus 18 geführt. Dabei ist an der Parallelfläche 22(rechts in Fig. 1) eine weitere Horizontalführung 24
ausgebildet, entlang der ein X-Schlitten 26 der ersten
Werkstückspindel 2 in Horizontalrichtung (senkrecht zur
Zeichenebene in Figur J) verfahrbar ist. Auf dem X-
Schlitten 24 sind Vertikalführungen 28 angeordnet, auf
denen ein die Werkstückspindel 2 tragender Y-Schlitten
angeordnet ist. Die Lagerung der weiteren dritten
Werkstückspindel 6 erfolgt in entsprechender Weise über
einen Kreuzsupport mit an der Parallelfläche 20 befestigten
Horizontalführungen 32, einem darauf geführten X-Schlitten
34, auf diesen angeordneten Vertikalführungen 36 und einen
die Werkstückspindel 6 tragenden Y-Schlitten 38.
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Der Vorschub der X- und Y-Schlitten erfolgt jeweils
bspw. über einen Linearantrieb (Y-Achse) und 42 (X-Achse)
oder einen Kugelgewindetrieb und Vorschubmotoren 40, wobei
diese Bezugszeichen der Einfachheit halber lediglich bei
der dritten Werkstückspindel 6 eingezeichnet sind. Wie
insbesondere aus der Darstellung gemäß Fig. 1 entnehmbar
ist, ist die zweite Werkstückspindel 4 um 180° versetzt zu
den beiden Werkstückspindeln 2, 6 angeordnet, so daß ein
einzuspannendes Werkstück, bspw. eine Nabe eines
Gleichlaufgelenkes durch die Werkstückspindel 4 von unten
gehalten wird, während die beiden anderen Werkstückspindeln
2 und 6 das Werkstück von oben (Ansicht nach Fig. 1)
halten.
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Die Werkstückspindeln 2, 4 und 6 sind bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel als Schwenkspindeln
ausgeführt. Dabei ist jeweils eine Spindel 44 der
Werkstückspindel 2 in einem Schwenkrahmen 46 gelagert und mittels einer
Schwenkvorrichtung 48 um eine Schwenkachse 50
verschwenkbar. In den Fig. 1 und 3 sind unterschiedliche
Schwenkstellungen der Spindel 44 dargestellt. Die Spindel 44 läßt
sich über eine Kupplung in vorbestimmten Drehpositionen
festlegen. Der Grundaufbau dieser schwenkbaren Spindel ist
bspw. in der Patentanmeldung DE 199 04 577 A1 der Anmelderin
offenbart, so daß hinsichtlich Details derartiger
schwenkbarer Spindeln der Einfachheit: halber auf diese
Druckschrift verwiesen wird. Selbstverständlich können auch
andere Konstruktionen als die in der DE 199 04 577 A1
beschriebene eingesetzt werden.
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An der sich zwischen den beiden Parallelflächen 20, 22
erstreckenden Stirnfläche 51 ist ein Revolverkopf 52
gelagert, der entlang von Führungen 54 in Vertikalrichtung
(Ansicht nach Fig. 1) verfahrbar ist. Der Revolverkopf 52
trägt eine Vielzahl von Werkzeugen, über die eine
spanabhebende Bearbeitung, bspw. eine Drehbearbeitung des in die
Werkstückspindel 4 eingespannten Werkzeuges möglich ist.
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An sich im Abstand zu den Parallelflächen 20, 22
erstreckenden Seitenwandungen 56 des Maschinenbetts 16 sind
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Fräs- oder
Bohrköpfe 60, 62 gelagert, in die ein Fräs- bzw. Bohrwerkzeug
eingespannt ist. Die Fräsköpfe 60, 62 können ebenfalls in
Vertikalrichtung verfahrbar ausgebildet sein.
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Wie insbesondere aus der Draufsicht gemäß Fig. 2
hervorgeht, ist der Werkzeugmaschine 1 ein Beladeband 64 und
ein Entladeband 66 zugeordnet, über die die zu
bearbeitenden Werkstücke der Werkzeugmaschine zugeführt bzw. von
dieser abgeführt werden können. Im Maschinenbett ist
desweiteren eine Einrichtung zur Späneabfuhr ausgebildet, über
die die bei der Bearbeitung des Werkstückes an den drei
Bearbeitungsstationen anfallenden Späne abgeführt werden.
In den Fig. 2 und 3 ist noch ein an der Rückseite der
Werkzeugmaschine angeordneter Schaltschrank 70 angedeutet.
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Zur Bearbeitung eines auf dem Beladeband 64
angeordneten Werkstückes wird die erste Werkstückspindel 2 in der
Darstellung gemäß Fig. 2 durch Ansteuerung des X-
Schlittens 26 in der Darstellung gemäß Fig. 2 nach links
bewegt, bis die Werkstückspannvorrichtung 72 axial mit
Bezug zum Werkstück ausgerichtet ist. Anschließend wird
durch Vorschub des Y-Schlittens 30 nach unten das Werkstück
in die Werkstückspannvorrichtung 72 eingeführt und
gespannt. Die Werkstückspindel 2 wird durch entsprechende
Ansteuerung des X-Schlittens 26 und des Y-Schlittens 30 in
seine Bearbeitungsposition mit Bezug zu dem das Werkzeug
tragenden Kopf 60 gebracht, so daß je nach Ausbildung des
Kopfes 60, eine Dreh-, Fräs-, Bohr- oder Schleifbearbeitung
des Werkstückes erfolgen kann.
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Nach Beendigung dieser Teilbearbeitung wird die erste
Werkstückspindel 2 in die in Fig. 2 dargestellte
Übergabeposition verfahren. In dieser Übergabeposition ist
die am Maschinenbett 16 geführte zweite Werkstückspindel 4
koaxial zur ersten Werkstückspindel 2 ausgerichtet, so daß
das Werkstück durch Verfahren des Y-Schlittens 30 der
ersten Werkstückspindel 2 in die Werkstückspannvorrichtung
72 der zweiten Werkstückspindel 4 eingesetzt und dann
gespannt werden kann. D. h., bei dieser Übergabe wird das
Werkstück zunächst von der ersten Werkstückspindel 2 von
oben gehalten und anschließend, nach erfolgter Übergabe von
der um 180° versetzten zweiten Werkstückspindel 4 von unten
gehalten. Nach dem Herausfahren der Werkstückspindel 2 aus
dem Kollisionsbereich wird die zweite Werkstückspindel 4 in
ihre in Fig. 1 dargestellte Bearbeitungsposition mit Bezug
zum Revolverkopf 52 ausgerichtet. Durch Ansteuern des
Revolverkopfs 52 werden unterschiedlich Werkzeuge, bspw.
Drehwerkzeuge in ihre Bearbeitungsposition gebracht, wobei
bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Vorschub in Y-Richtung (vertikal) durch Verfahren des
Revolverkopfs 52 und der Vorschub in X-Richtung
(horizontal) durch Verfahren der Werkstückspindel 4 entlang
der Führungen 14 erfolgt.
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Nach Beendigung der Teilbearbeitung mit den in den
Revolverkopf 52 eingespannten Werkzeugen wird die zweite
Werkstückspindel 4 entlang der Horizontalführungen 14 in
der Darstellung gemäß Fig. 1 nach links bewegt. Die dritte
Werkstückspindel 6 wird gleichzeitig oder zuvor in der
Darstellung gemäß Fig. 2 nach rechts in ihre
übergabeposition gefahren, so daß die Spindelachsen koaxial
zueinander angeordnet sind. Anschließend wird durch
Verfahren des Y-Schlittens 38 der dritten Werkstückspindel
6 und durch Betätigen der Werkstückspannvorrichtung das
Werkstück von der zweiten Werkstückspindel 4 an die dritte
Werkstückspindel 6 übergeben, die das Werkstück dann wieder
von oben her spannt. Im nächsten Fertigungsschritt wird die
dritte Werkstückspindel 6 entlang der Horizontalführungen
32 in die in Fig. 2 dargestellte Bearbeitungsposition
verfahren, in der das Werkstück mit Bezug zum Kopf 60
ausgerichtet ist. Über diesen Kopf 60 Erfolgt dann die
abschließende Bearbeitung des Werkstückes. Anschließend wird
die dritte Werkstückspindel 6 entlang der
Horizontalführungen 32 in der Darstellung gemäß Fig. 2
nach links verfahren und das fertig bearbeitete Werkstück
durch Verfahren des Y-Schlittens 38 und Ansteuern der
Werkstückspannvorrichtung 72 auf dem Entladeband 66
abgesetzt - ein neuer Bearbeitungszyklus kann beginnen.
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Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsbeispielen sind die Werkstückspindeln 2, 4 und 6
jeweils als schwenkbare Spindeln ausgeführt.
Selbstverständlich können auch einfache, unverschwenkbare Spindeln
eingesetzt werden. Anstelle der im vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiel als Bohr- oder Fräsköpfe 60, 62 ausgeführten
Werkzeugträger können auch mehrspindlige Versionen,
Schleifköpfe, feststehende Werkstückträger etc. eingesetzt
werden. Selbstverständlich kann umgekehrt auch anstelle des
Revolverkopfes ein Kopf 60 gemäß den vorbeschriebenen
Ausführungen eingesetzt werden.
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Die Spindelachsen müssen erfindungsgemäß nicht vertikal
ausgerichtet sein. Prinzipiell ist es auch möglich, die
Spindelachsen beispielsweise in Horizontalrichtung
anzuordnen.
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Das neue Werkzeugmaschinenkonzept ermöglicht eine
äußerst flexible Bearbeitung hochkomplexer Werkstücke, wobei
die etwa u-förmige Anordnung der Horizontalführungen für
die drei Werkstückspindeln einen sehr kompakten Aufbau
ermöglicht. Da zur Übergabe der Werkstücke zwischen den
einzelnen Bearbeitungsstationen keinerlei Handlingsgeräte
erforderlich sind, kann die Werkzeugmaschine
vergleichsweise einfach aufgebaut werden.
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Offenbart ist eine Werkzeugmaschine mit drei
Werkstückspindeln, von denen eine Werkstückspindel um 180° versetzt
zu den beiden anderen Werkstückspindeln angeordnet ist. Die
Führungen der Werkstückspindeln sind derart ausgebildet,
daß das zu bearbeitende Werkstück direkt von einer
Werkstückspindel an die benachbarte Werkstückspindel übergeben
werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Werkzeugmaschine
2 erste Werkstückspindel
4 zweite Werkstückspindel
6 dritte Werkstückspindel
12 X-Schlitten
14 Horizontalführungen
16 Maschinenbett
18 Oberbau
20 Parallelflächen
22 Parallelflächen
24 Horizontalführung (2)
26 X-Schlitten (2)
28 Vertikalführungen (2)
30 Y-Schlitten (2)
32 Horizontalführungen (6)
34 X-Schlitten (6)
36 Vertikalführungen (6)
38 Y-Schlitten (6)
40 Vorschubmotor (Y)
42 Vorschubmotor (X)
44 Spindel
46 Schwenkrahmen
48 Schwenkeinrichtung
50 Schwenkachse
51 Stirnfläche
52 Revolverkopf
54 Führungen
56 Seitenwandung
58 Seitenwandung
60 Fräskopf
62 Fräskopf
64 Beladeband
66 Entladeband
68 Einrichtung zur Späneabfuhr
70 Schaltschrank
72
Werkstückspannvorrichtung