-
Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere zum Einbringen
von Bohrungen in Werkstücke,
umfassend ein Maschinengestell, einen Werkzeughalter mit einem oder
mehreren Werkzeugen, und ein Werkstückhalter, welcher bezüglich des Maschinengestells
schwenkbar ist.
-
Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere
zum Einbringen einer Bohrung in das Werkstück.
-
Derartige
Werkzeugmaschinen werden beispielsweise dazu eingesetzt, um Öllochbohrungen (Ölkanäle) in Kurbelwellen
herzustellen. Es müssen dabei
auch Öllochbohrungen
hergestellt werden, welche schräg
zu einer Längsachse
der entsprechenden Kurbelwelle liegen.
-
Aus
der WO 03/070407 A1 ist eine Werkzeugmaschine bekannt, welche einen
Bohrwerkzeughalter aufweist, welcher relativ zu einem Werkstückträger schwenkbar
ist.
-
Aus
der
US 5,759,140 A ist
eine Werkzeugmaschine mit schwenkbarem Werkstückhalter bekannt.
-
Aus
der
EP 1 193 013 B1 ist
eine Maschine zum Bohren von Schmierlöchern in Kurbelwellen bekannt,
welche ebenfalls einen schwenkbaren Werkstückhalter aufweist.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der
eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie einen konstruktiv einfachen
Aufbau aufweist.
-
Diese
Aufgabe wird bei der eingangs genannten Werkzeugmaschine erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der
Werkstückhalter
so angeordnet und ausgebildet ist, daß er bezogen auf die Schwerkraftrichtung
oberhalb des Werkzeughalters positioniert ist oder positionierbar
ist.
-
Da
ein Werkstück
bei der Bearbeitung oberhalb des Werkzeughalters positioniert ist,
fallen Bearbeitungsspäne
nach unten. Die Späneabfuhr
läßt sich
dadurch vereinfachen. Soll beispielsweise eine Schrägbohrung
eingebracht werden, dann wird der Werkstückhalter in eine entsprechende
Schwenkstellung gebracht. Die Bohrung läßt sich im wesentlichen parallel
zur Schwerkraftrichtung einbringen; Späne fallen dann nach unten.
Durch eine solche optimierte "Späneabfuhr" vom Werkstück wird
auch dessen thermische Beeinflussung stark reduziert.
-
Oberhalb
des Werkzeughalters ist ein Raum gebildet, der sich zur Positionierung
des Werkstücks nutzen
läßt. Es ist
dann auch auf konstruktiv einfache Weise möglich, ein Werkstück in eine
entsprechende Bearbeitungsposition zu bringen, da ein Transport des
Werkstücks
in diesen Raum und aus diesem Raum auf einfache Weise und insbesondere
kollisionsfrei möglich
ist. Dies wiederum ermöglicht
ein einfaches Beladen und Entladen des Werkstückhalters.
-
Zum
Beladen und Entladen von Werkstücken
können
die vorhandenen Maschinenachsen genutzt werden, so daß keine
weiteren Hilfsachsen notwendig sind.
-
Über die
Schwenkbarkeit des Werkstückhalters
ist es möglich,
beim Einbringen beispielsweise einer Bohrung in ein Werkstück ein gerades
Verfahren (achsparalleles Verfahren) zwischen dem Werkzeug und dem
Werkstückhalter
zu ermöglichen.
Dies läßt sich
unter geringem konstruktiven Aufwand erreichen, da ja bei der Anordnung
des Werkstückhalters
oberhalb des Werkzeughalters eine relative Positionierung ungehindert
von anderen konstruktiven Elementen der Werkzeugmaschine auf einfache
Weise möglich
ist. Die Schwenkbarkeit ist insbesondere so ausgeprägt, daß eine sehr
genaue Positionierung für
beliebige Winkel mindestens in einem Winkelbereich möglich ist.
-
Konstruktiv
günstig
ist es, wenn der Werkstückhalter
in Richtung des Werkzeughalters absenkbar ist. Beispielsweise läßt sich
der Werkstückhalter an
einem verfahrbaren Schlitten anordnen, wobei der Schlitten selber
wiederum als Pick-up zur Aufnahme von Werkstücken von einer Anlieferungsstation dienen
kann. Ein Werkzeughalter selber muß dann nicht verfahrbar ausgebildet
werden.
-
Insbesondere
greift bei der Bearbeitung eines Werkstücks ein Werkzeug, welches am
Werkzeughalter gehalten ist, an einer Unterseite des Werkstücks an dieses
an. Es fallen dann Bearbeitungsspäne nach unten, so daß die Späneabfuhr
erleichtert ist.
-
Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn oberhalb des Werkzeughalters
ein Raum gebildet ist, in dem der Werkstückhalter positioniert ist oder
positionierbar ist. Dadurch ist zum einen auf einfache Weise eine
Relativverschieblichkeit zwischen dem Werkzeughalter und dem Werkstückhalter
ermöglicht,
um einen Bearbeitungsvorgang durchführen zu können. Dies wiederum ermöglicht eine
geradlinige Relativbewegung zwischen dem Werkzeughalter und dem
Werkstückhalter,
um so bei der Bearbeitung gerade auf einer Werkzeugachse fahren
zu können. Über diesen
Raum ist auch die Zuführung
von Werkstücken
auf konstruktiv einfache Weise erreichbar. Beispielsweise kann dann
der Werkstückhalter
so ausgebildet werden, daß sich
mit ihm Werkstücke
bei der Bearbeitung halten lassen und Werkstücke zum Transport in die Bearbeitungsposition
aufnehmen lassen.
-
Insbesondere
ist der Werkstückhalter
in dem Raum beweglich und/oder der Werkstückhalter ist in den Raum beweglich.
Dadurch ist auf einfache Weise eine Bearbeitung des Werkstücks möglich. Weiterhin ist
auf einfache Weise ein Transport von Werkstücken in den Raum und aus dem
Raum zur Bearbeitung bzw. nach der Bearbeitung ermöglicht.
-
Die
eingangs genannte Aufgabe wird bei der eingangs genannten Werkzeugmaschine
ferner erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der
Werkstückhalter
bezüglich
des Maschinengestells verfahrbar ist.
-
Über einen
solchen Werkstückhalter
läßt sich
einerseits das Werkstück
in einer Bearbeitungsposition halten, um eben einen Bearbeitungsvorgang durchführen zu
können.
Es ist auch möglich,
ein zu bearbeitendes Werkstück
mittels des gleichen Werkstückhalters
von einer Anlieferungsstation abzuholen und in die Bearbeitungsposition
zu bringen bzw. ein bearbeitetes Werkstück an eine Abholungsstation
zu liefern. Es muß dann
keine zusätzliche
Werkstückzuführungseinrichtung
vorgesehen werden.
-
Günstig ist
es, wenn der Werkstückhalter
an einem verfahrbaren Schlitten sitzt. Über den insbesondere linearverschieblichen
Schlitten läßt sich
ein Werkstück
abholen und beim Bearbeitungsvorgang läßt sich über den Schlitten eine geradlinige
Relativbewegung zwischen dem Werkstückhalter und dem Werkzeughalter
erreichen.
-
Um
eine Verschwenkbarkeit des Werkstückhalters relativ zum Maschinengestell
zu erreichen (um insbesondere Schrägbohrungen einbringen zu können), kann
es vorgesehen sein, daß der
Schlitten bezüglich
des Maschinengestells schwenkbar ist.
-
Konstruktiv
besonders vorteilhaft ist es, wenn der Werkstückhalter bezüglich des
Schlittens schwenkbar ist. Für
den Schlitten sind dann an dem Maschinengestell eine oder mehrere
entsprechende Linearführungen
vorgesehen, die eben eine Verfahrbarkeit ermöglichen. Die Schwenkbeweglichkeit
des Werkstückhalters
ist durch ein entsprechendes Schwenklager an dem Schlitten realisiert.
-
Günstigerweise
ist der Werkstückhalter
quer und insbesondere senkrecht zu einer Höhenrichtung des Maschinengestells
verschieblich. Dadurch läßt sich
der Werkstückhalter
in eine Bearbeitungsposition transportieren, wobei in dieser Bearbeitungsposition
eine Höhenverschieblichkeit
zwischen dem Werkstückhalter
und dem Werkzeughalter erfolgen kann. Entsprechend läßt sich
der Werkstückhalter aus
einer Bearbeitungsposition heraus verschieben.
-
Aus
dem gleichen Grund ist es günstig,
wenn der Werkstückhalter
quer und insbesondere senkrecht zu einer Längsrichtung eines Werkzeugs
verschieblich ist. Diese Verschieblichkeit dient vor allem dazu,
den Werkstückhalter
in eine Bearbeitungsposition zu bringen. Über diese Verschieblichkeit
lassen sich zu bearbeitende Werkstück in eine Bearbeitungsposition
transportieren bzw. bearbeitete Werkstücke lassen sich aus einer Bearbeitungsposition transportieren.
-
Es
kann vorgesehen sein, daß der
Werkstückhalter
in einer Ebene linearverschieblich geführt ist, zu welcher die Schwenkachse
des Werkstückhalters
quer und insbesondere senkrecht liegt. Es muß dabei insbesondere nicht
vorgesehen werden, daß der
Werkstückhalter
in der ganzen Ebene beweglich ist, sondern es kann eine Bewegung
in Richtungen genügen,
welche die Ebene aufspannen.
-
Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Werkstückzuführungseinrichtung zum Bringen
des Werkstücks
von einer Anlieferungsstation in eine Bearbeitungsposition mittels
des Werkstückhalters
gebildet ist. Der Werkstückhalter
stellt dann einen Pick-up dar, über
welchen sich ein Werkstück
(oder mehrere Werkstücke)
an einer Anlieferungsstation aufnehmen lassen und dann in eine Bearbeitungsposition
transportieren lassen. Der Werkstückhalter dient dann dazu, ein
Werkstück
während
des Bearbeitungsvorgangs zu halten und dazu, ein Werkstück in eine
Bearbeitungsposition zu bringen. Es muß keine zusätzliche Werkstückzuführungseinrichtung
vorgesehen werden.
-
Günstigerweise
ist eine Führung
vorgesehen, um ein Werkstück
aus einer Anlieferungsstation aufzunehmen und in eine Bearbeitungsstation
zu transportieren. Diese Führung
ermöglicht
eine Beweglichkeit des Werkstückhalters
zum Transport des Werkstücks.
-
Die
Führung
umfaßt
beispielsweise eine Höhenhubführung zur
Abholung eines Werkstücks. Über diese
Höhenhubführung läßt sich
der Werkstückhalter
(beispielsweise mittels eines Schlittens) an einer Anlieferungsstation
mit einem Förderband positionieren,
um ein oder mehrere Werkstücke
aufnehmen zu können.
-
Ferner
günstig
ist es, wenn die Führung
eine Höhenhubführung zur
relativen Höhenbewegung zwischen
einem Werkzeug und dem Werkstück
umfaßt. Über eine
Bewegung dieser Höhenhubführung läßt sich
eine Bearbeitung eines Werkstücks
durchführen,
wobei sich auch bei schrägen
Bohrungen eine geradlinige Verfahrbarkeit zwischen dem Werkstückhalter
und einer Werkzeuglängsachse
erreichen läßt.
-
Ferner
ist es günstig,
wenn die Führung
eine Horizontalhubführung
umfaßt.
Mittels dieser läßt sich der
Werkstückhalter
in eine Bearbeitungsposition bringen bzw. aus einer solchen heraus
führen.
Insbesondere ist die Horizontalhubführung so ausgebildet, daß mittels
ihr ein Angriffspunkt eines Werkzeugs an ein zu bearbeitendes Werkstück einstellbar
ist; insbesondere ist der Angriffspunkt bezogen auf eine Längsrichtung
des Werkstücks
einstellbar.
-
Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn eine oder mehrere Höhenhubführungen
und eine oder mehrere Horizontalhubführungen gekoppelt sind, so daß eine Übergabe
des Werkstückhalters
zwischen den Hubführungen
ermöglicht
ist. Es läßt sich
dann ein Werkstück
von einer Anlieferungsstation abholen, über beispielsweise eine Horizontalhubführung in eine
Bearbeitungsposition bringen und in der Bearbeitungsposition durch
eine Relativverschieblichkeit zwischen dem Werkstückhalter
und einem oder mehreren Werkzeugen eine Bearbeitung durchführen. Ebenfalls
läßt sich
dann so ein bearbeitetes Werkzeug abführen und beispielsweise einer
Abholstation zuführen.
Es ist günstig,
wenn die Horizontalhubführung
und die zur Absenkung des Werkstückhalters vorgesehene
Höhenhubführung so
ausgebildet und so aneinander angepaßt sind, daß die relative Horizontalposition
(in einer Richtung quer zur Schwerkraftrichtung) des Werkstückhalters
bezüglich
des Werkzeughalters einstellbar ist. Dadurch wiederum läßt sich
eine Stelle an einem Werkstück,
an welcher ein Werkzeug angreift, einstellen.
-
Günstigerweise
sind mindestens innerhalb eines bestimmten Schwenkbereichs beliebige Schwenkstellungen
des Werkstückhalters
vorgebbar. Es lassen sich dann beispielsweise in Kurbelwellen Schrägbohrungen
mit beliebigen Winkelstellungen einbringen.
-
Es
ist vorgesehen, daß eine
Schwenkstellung des Werkstückhalters
feststellbar ist, so daß insbesondere
während
eines Bearbeitungsvorgangs keine Verstellung erfolgen kann. Die
Feststellung kann beispielsweise über Klemmung oder mittels eines
Antriebs für
die Schwenkbewegung erfolgen.
-
Günstigerweise
ist eine Schwenkbewegung des Werkstückhalters angetrieben. Bei
einem entsprechenden Antrieb kann es sich um einen Servomotor oder
um einen Torque-Motor handeln.
-
Besonders
günstig
ist es, wenn der Werkzeughalter drehbar ist. An dem Werkzeughalter
können
versetzt Werkzeuge angeordnet sein. Ein Werkzeugwechsel läßt sich
dann durch Drehung des Werkzeughalters erreichen. Dadurch lassen sich Werkzeugwechselzeiten
minimieren, da an dem Werkzeughalter selber kein Werkzeugaustausch
erfolgen muß.
-
Insbesondere
hält der
Werkzeughalter eine Mehrzahl von Werkzeugen, wobei je nach Drehstellung
ein oder mehrere bestimmte Werkzeuge in Wirkstellung gebracht sind.
-
Um
beispielsweise Öllochbohrungen
in Kurbelwellen einbringen zu können,
hält der
Werkzeughalter ein oder mehrere Bohrwerkzeuge.
-
Es
ist grundsätzlich
möglich,
daß eine
Mehrzahl von Werkzeughaltern vorgesehen ist. Diese können gekoppelt
oder unabhängig
voneinander gesteuert sein.
-
Es
ist ferner möglich,
daß der
Werkstückhalter
eine Mehrzahl von Werkstückaufnahmen
zum Halten von Werkstücken
aufweist. Es läßt sich
dann gleichzeitig eine Mehrzahl von Werkstücken bearbeiten. Bei einem
Zweispindler lassen sich beispielsweise zwei Werkstücke gleichzeitig
bearbeiten, wobei dann der entsprechende Werkstückhalter mindestens zwei Werkstückaufnahmen
aufweisen sollte.
-
Es
ist auch möglich,
daß eine
Mehrzahl von Werkstückhaltern
vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Schlitten
vorgesehen sein, die entsprechende Werkstückhalter halten. Die Werkstückhalter
können
unabhängig
voneinander gesteuert sein oder gekoppelt gesteuert sein.
-
Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung
eines Werkstücks,
insbesondere zum Einbringen einer Bohrung in das Werkstück, bereitzustellen,
welches auf einfache Weise einsetzbar ist.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Werkstück
bezogen auf die Schwerkraftrichtung von oben in einer bestimmten Schwenkstellung
auf ein Werkzeug abgesenkt wird.
-
Dadurch,
daß das
Werkstück
von oben abgesenkt wird, fallen Bearbeitungsspäne nach unten, so daß die Späneentsorgung
vereinfacht ist.
-
Durch
die Absenkung des Werkstücks
in einer bestimmten Schwenkstellung auf das Werkzeug läßt sich
ein geradliniges Verfahren zwischen einem Werkstückhalter und einer Längsachse
des Werkzeugs erreichen.
-
Es
ist ferner günstig,
wenn das Werkstück mittels
eines Werkstückhalters,
mit dem es auf das Werkzeug abgesenkt wird, von einer Anlieferungsstation
für zu
bearbeitende Werkstücke
abgeholt wird. Ein Werkstückhalter
dient dann dazu, ein Werkstück
während
der Bearbeitung zu halten und ein Werkstück in der Werkzeugmaschine
in die Bearbeitungsstellung zu transportieren. Der Werkstückhalter ist
damit gleichzeitig ein Werkstück-Pick-up.
Es muß dann
keine zusätzliche
Werkstückzuführungseinrichtung
vorgesehen werden.
-
Aus
dem gleichen Grund ist es günstig,
wenn ein bearbeitetes Werkstück
mittels eines Werkstückhalters,
mit dem es auf das Werkzeug abgesenkt wird, an einer Abholstation
für bearbeitete
Werkstücke
abgeliefert wird.
-
Günstig ist
es, wenn die Absenkrichtung im wesentlichen parallel zu einer Werkzeug-Längsrichtung
ist. Dadurch kann bei der Bearbeitung, auch wenn beispielsweise
Schrägbohrungen
einzubringen sind, gerade auf der Werkzeugachse gefahren werden.
-
Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang
mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung
der Erfindung. Es zeigen:
-
1a eine
schematische Seitenschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;
-
1b eine
Teilansicht der Werkzeugmaschine gemäß 1a, wobei
ein Werkstückhalter
in einer Schwenkstellung ist;
-
1c die
gleiche Ansicht wie 1b mit einer anderen Schwenkstellung
des Werkstückhalters und
-
2 eine
Schnittansicht längs
der Linie 2-2 gemäß 1a.
-
Eine
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine,
von welcher ein Ausführungsbeispiel
in den 1a und 2 gezeigt
und dort als Ganzes mit 10 bezeichnet ist, läßt sich
beispielsweise dazu einsetzen, um in Kurbelwellen als Werkstücke 12 Öllochbohrungen
(Ölkanäle) einzubringen.
-
Die
Werkzeugmaschine 10 umfaßt ein Maschinengestell 14,
mittels dem die Werkzeugmaschine 10 auf eine Unterlage 16 aufstellbar
ist. An dem Maschinengestell 14 ist ein Werkzeughalter 18 gehalten,
welcher mindestens ein Werkzeug 20 hält. Bei dem entsprechenden
Werkzeug handelt es sich beispielsweise um ein Fräswerkzeug
oder um ein Bohrwerkzeug.
-
Die
Werkzeugmaschine 10 kann als Einspindler oder Mehrspindler
ausgebildet sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist sie als
Zweispindler ausgebildet, bei dem gleichzeitig zwei Werkstücke 22a, 22b (2)
bearbeitbar sind. Der Werkzeughalter 18 hält dazu
in einer Wirkstellung eine erste Werkzeugspindel 24a und
eine zweite Werkzeugspindel 24b mit entsprechenden Werkzeugen 26a und 26b. Die
Werkzeuge 26a, 26b sind beabstandet zueinander
parallel ausgerichtet.
-
In
einer Wirkstellung der Werkzeuge 26a, 26b, in
der diese auf die Werkstücke 22a, 22b wirken können, sind
die Werkzeuge 26a, 26b mit ihren Längsrichtungen 28a, 28b insbesondere
im wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung g ausgerichtet.
-
Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Werkzeughalter 18 drehbar an dem Maschinengestell 14 angeordnet.
Dazu umfaßt
der Werkzeughalter 18 einen Halteblock 30, an
dem die Werkzeugspindeln 24a, 24b sitzen. Dieser
Halteblock 30 sitzt drehfest an einer Welle 32,
die in einem Drehlager 34 drehbar gelagert ist. Beispielsweise
sind zwei beabstandete Stützen 36a, 36b vorgesehen,
welche jeweilige Lagerteile 38a, 38b aufweisen,
in denen die Welle 32 gelagert ist. Der Halteblock 30 ist
dann zwischen den Stützen 36a und 36b angeordnet.
Die Stützen 36a, 36b sind
bezüglich
des Maschinengestells 14 ortsfest.
-
Der
Werkzeughalter 18 selber kann schwenkbar und/oder verschieblich
sein.
-
Die
Drehbewegung ist über
einen Antrieb 40 angetrieben. Beispielsweise handelt es
sich bei dem Antrieb 40 um einen Servomotor. Eine bestimmte Drehstellung
des Halteblocks 30 ist feststellbar, beispielsweise über Klemmung
oder über
Feststellung des Antriebs 40. Die bestimmten Drehstellungen
sind dabei Wirkstellungen entsprechender Werkzeuge 20. Der
Halteblock 30 hält
bei einem Einspindler eine Mehrzahl von Werkzeugspindeln. Bei einem
Zweispindler hält
der Halteblock 30 eine Mehrzahl von Werkzeugspindelpaaren 42.
Diese sind bezogen auf eine Drehachse 44 der Welle 32 in
Winkelabständen angeordnet.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sitzen
drei Werkzeugspindelpaare 42 an dem Halteblock 30 in
einem Versatz von 120°.
Bei dieser Ausführungsform
sind dann die feststellbaren Drehstellungen diejenigen Drehstellungen,
bei denen das entsprechende Werkzeugspindelpaar 42 in der Richtung
g ausgerichtet mit den entsprechenden Werkzeugen nach oben weist
(siehe 2).
-
Dadurch,
daß der
Werkzeughalter 18 eine Mehrzahl von Werkzeugen bzw. Werkzeugpaaren hält, lassen
sich die Stillstandszeiten, die für einen Werkzeugwechsel benötigt werden,
minimieren, da kein Werkzeugaustausch an dem Werkzeughalter 18 erfolgen
muß, sondern
durch Drehung des Werkzeughalters 18 in eine weitere Wirkstellung
ein neues Werkzeug bzw. neue Werkzeugpaare in Wirkstellung gebracht
werden kann.
-
Die
Drehachse 44 ist quer und insbesondere senkrecht zu den
Längsrichtungen 28a, 28b der Werkzeuge 26a, 26b orientiert.
Sie liegt insbesondere in einer Horizontalebene bezogen auf die
Schwerkraftrichtung g.
-
In
einer Wirkstellung weisen die Werkzeuge 26a, 26b bezogen
auf die Schwerkraftrichtung g nach oben, d. h. sie greifen bei der
Bearbeitung der Werkstücke 22a, 22b an
einer Unterseite dieser Werkstücke
an. Oberhalb des Werkzeughalters 18 ist ein Raum 46 in
der Werkzeugmaschine 10 gebildet, in welchem ein Werkstückhalter 48 positionierbar
ist bzw. positioniert ist. Durch eine Relativbewegung zwischen dem
Werkstückhalter 48 und
dem Werkzeughalter 18 läßt sich
dann eine Bearbeitung eines entsprechenden Werkstücks 12 oder
bei einem Mehrspindler entsprechend der Werkstücke 12 durchführen.
-
Es
ist grundsätzlich
möglich,
daß der
Werkzeughalter 18 in einer Höhenrichtung 50, die
insbesondere im wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung g ausgerichtet
ist, verschieblich ist, um bei positioniertem Werkstückhalter 48 die
Werkzeuge 26a, 26b in Eingriff mit den Werkstücken 22a, 22b bringen
zu können
(in der Zeichnung nicht gezeigt).
-
Bei
der gezeigten Werkzeugmaschine 10 ist der Werkzeughalter 18 unverschieblich
an dem Maschinengestell 14 gehalten. Der Werkstückhalter 48 ist
verschieblich geführt
und insbesondere in Richtung der Werkzeuge 26a, 26b absenkbar.
-
Der
Werkstückhalter 48 ist
an einem Schlitten 52 gehalten. An diesem Schlitten 52 wiederum
ist der Werkstückhalter 48 schwenkbar
gehalten. Dazu umfaßt
der Werkstückhalter 48 einen
Halteblock 54, an welchem drehfest eine Schwenkwelle 56 sitzt. Eine
Schwenkachse 58 dieser Schwenkwelle 56 liegt im
wesentlichen in einer Horizontalebene. Die Schwenkachse 58 ist
im wesentlichen parallel zu der Drehachse 44 des Werkzeughalters 18 ausgerichtet.
-
Beispielsweise
umfaßt
der Schlitten 52 eine erste Seitenlasche 60a und
eine zweite gegenüberliegende
Seitenlasche 60b. Zwischen diesen Seitenlaschen ist der
Halteblock 54 gehalten, wobei zur Bildung eines Schwenklagers 62 in
der Seitenlasche 60a ein erster Lagerteil 64a und
in der zweiten Seitenlasche 60b ein zweiter Lagerteil 64b gebildet
ist, in denen dann eben die Schwenkwelle 56 gelagert ist.
-
Die
Schwenkbewegung der Schwenkwelle 56 und damit des Halteblocks 54 ist
durch einen Antrieb 66 angetrieben. Es kann sich dabei
beispielsweise um einen Servomotor oder um einen Torque-Motor handeln.
Eine bestimmte Schwenkstellung des Halteblocks 54 läßt sich
beispielsweise durch Klemmung oder über den Antrieb 66 feststellen.
-
An
dem Halteblock 54 sitzen eine oder mehrere Werkstückaufnahmen 68.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
eines Zweispindlers (in dem Sinne, daß zwei Werkstücke gleichzeitig
bearbeitbar sind) sitzen an dem Halteblock 54 eine erste
Werkstückaufnahme 70a und
eine zweite Werkstückaufnahme 70b.
In die Werkstückaufnahmen 70a, 70b ist jeweils
ein Werkstück 22a, 22b einspannbar.
Die Werkstückaufnahmen
weisen dazu jeweils gegenüberliegende
Spannbacken 72, 74 auf. Eine Spannrichtung zum
Einspannen eines Werkstücks 12 liegt quer
und insbesondere senkrecht zur Schwenkachse 58. Eine Werkstückaufnahme 68 ist
so ausgebildet, daß ein
eingespanntes Werkstück
in ihr um eine Längsachse
des Werkstücks
drehbar ist. Eine Werkstückaufnahme 68 weist
dazu einen entsprechenden Drehantrieb 76 auf. In 2 liegt
eine entsprechende Drehachse 78 senkrecht zur Zeichenebene.
-
Es
ist grundsätzlich
auch möglich,
daß ein Werkstückhalter
fest an einem entsprechenden Schlitten sitzt und der Schlitten als
Ganzes gegenüber
dem Maschinengestell 14 schwenkbar ist (in der Zeichnung
nicht gezeigt).
-
Der
Schlitten 52 ist am Maschinengestell 14 verfahrbar
und insbesondere linearverschieblich geführt. Dazu ist das Maschinengestell 14 mit
einer entsprechenden Führung
versehen.
-
Das
Maschinengestell 14 umfaßt eine Höhenhubführung 80, über welche
der Schlitten 52 in der Höhenrichtung 50 relativ
zu Werkzeugen 26a, 26b in Wirkstellung (Bearbeitungsstellung)
verschieblich ist. Insbesondere läßt sich dadurch der Schlitten 52 mit
dem Werkstückhalter 48 und
den gehaltenen Werkstücken 22a, 22b auf
die Werkzeuge 26a, 26b absenken, um eine Bearbeitung
durchführen
zu können.
-
Zur
Bildung der Höhenführung 80 umfaßt das Maschinengestell 14 vertikale
Stützpfeiler 82a, 82b,
an denen der Schlitten 12 in der Höhenrichtung 50 verschieblich
geführt
ist.
-
Weiterhin
ist eine Horizontalhubführung 84 vorgesehen,
an welcher der Schlitten 52 mit dem Werkstückhalter 48 in
einer Horizontalebene verschieblich ist. Über die Horizontalhubführung 84 läßt sich
der Schlitten 52 mit dem Werkstückhalter 48 in den
Raum 46 bringen, um dann mittels der Höhenhubführung 80 auf die Werkzeuge 26a, 26b abgesenkt
werden zu können.
Es ist eine entsprechende Übergabestelle
vorgesehen, um den Schlitten 52 von der Horizontalhubführung 84 der
Höhenhubführung 80 übergeben
zu können,
um eine Bearbeitung der Werkstücke 22a, 22b durchführen zu
können
bzw. um den Schlitten von der Höhenhubführung 80 der Horizontalhubführung 84 übergeben
zu können,
um bearbeitete Werkstücke 22a, 22b abführen zu
können.
Vorzugsweise ist die Übergabestelle
für den Schlitten 52 zwischen
der Horizontalhubführung 84 und
der Höhenhubführung 80 variabel,
so daß eine Positionierung
des Werkstückhalters 48 relativ
zum Werkzeughalter 18 bezogen auf die Führungsrichtung 92 einstellbar
ist. Ausgehend von einer bestimmten Stellung des Schlittens 52 kann
dieser dann abgesenkt werden. Dadurch kann das Werkzeug 20 an
einer eingestellten Stelle eines Werkstücks 12, bezogen auf
die Längsrichtung
des Werkstücks 12,
an dieses angreifen.
-
Beispielsweise
umfaßt
das Maschinengestell 14 eine Querstrebe 86, welche
in einem oberen Bereich des Maschinengestells 14 angeordnet
ist und welche die Horizontalhubführung 84 hält. Die
Horizontalhubführung 84 umfaßt beabstandete
Führungsleisten 88,
an welche der Schlitten 52 über entsprechende Führungsschuhe 90 gekoppelt
ist. Der Schlitten 52 hängt
dann an der Horizontalhubführung 84.
-
Die
Führungsrichtung 92 (1a)
des Schlittens 52 mit dem Werkstückhalter 48 an der
Horizontalhubführung 84 liegt
quer und insbesondere senkrecht zu der Schwenkachse 58.
Sie ist im wesentlichen parallel zu der Drehachse 78 der
Werkstücke 22a, 22b in
ihren jeweiligen Werkstückaufnahmen 70a, 70b ausgerichtet.
Die Führungsrichtung 92 ist
eine im wesentlichen horizontale Richtung.
-
Es
kann eine weitere Höhenhubführung 94 vorgesehen
sein, welche beabstandet zu der Höhenhubführung 80 ist, über welche
der Schlitten 52 in einer Höhenrichtung 96 linearverschieblich
ist. Mittels dieser Höhenhubführung 94 läßt sich
der Schlitten 52 an einer Anlieferungsstation 98 für zu bearbeitende Werkstücke positionieren,
um solche Werkstücke aufnehmen
zu können.
Der Werkstückhalter 48 dient dann
als Pick-up, um entsprechende Werkstücke 22a, 22b aufzunehmen. Über die
Höhenhubführung 94 wird
dann der Schlitten 52 nach oben verfahren, bis der Schlitten 92 an
die Horizontalhubführung 84 ankoppeln
kann. Entsprechend sind die Höhenhubführung 94 und
die Horizontalhubführung 84 miteinander
gekoppelt. Über
die Horizontalhubführung 84 kann
der Schlitten 52 dann in den Raum 46 verfahren werden,
um dort wiederum zur Bearbeitung der Werkstücke 22a, 22b auf
den Werkzeughalter 18 hin abgesenkt werden zu können.
-
Die
Anlieferungsstation 98 ist beispielsweise an ein Förderband
gekoppelt, über
welches zu bearbeitende Werkstücke 12 zugeführt werden.
-
Der
Schlitten 52 mit dem Werkstückhalter 48 dient
einerseits als Werkstückhalter
für die
Bearbeitung von Werkstücken 22a, 22b und
andererseits als Werkstückzuführungseinrichtung,
um den Werkzeugen 26a, 26b Werkstücke 22a, 22b zuzuführen.
-
Entsprechend
kann ein bearbeitetes Werkstück 12 über den
Schlitten 52 einer Abholungsstation zugeführt werden.
-
Zum
Antrieb des Schlittens 52 sind ein oder mehrere Antriebe 99 vorgesehen.
Es kann sich um bekannte Antriebe wie Linearmotoren oder Spindelantriebe
handeln.
-
Die
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine funktioniert
wie folgt:
Der Schlitten 52 mit dem Werkstückhalter 48 holt
ein oder mehrere Werkstücke 22a, 22b von
der Anlieferungsstation 98 ab. Er nimmt in der Art eines
Pick-up die Werkstücke 22a, 22b auf.
Der Schlitten wird dann in Höhenrichtung 96 nach
oben verfahren, bis eine Ankopplung des Schlittens 52 an
die Horizontalhubführung 84 ermöglicht ist.
Der Schlitten 52 wird anschließend in der Führungsrichtung 92 in
den Raum 46 verfahren. Der Schlitten 52 wird oberhalb
des Werkzeughalters 18 so positioniert, daß beim Absenken
dieses Schlittens 52 mit dem Werkstückhalter 48 das Werkzeug 20 an
der bezogen auf die Längsrichtung
der Werkstücke 28a, 28b gewünschten
Stelle angreifen kann. Die Horizontalhubführung 84 und die Höhenhubführung 80 sind
so miteinander gekoppelt, daß ausgehend
von der gewünschten
Position des Schlittens 52 längs der Horizontalhubführung 84 der Schlitten 52 auf
das Werkzeug 20 absenkbar ist.
-
Die
Werkstücke 22a, 22b werden über Drehung
um die Drehachse 78 in die gewünschte Position gebracht. Ferner
wird der Werkstückhalter 48 in einen
bestimmten Schwenkwinkel verschwenkt (1b, 1c).
Diese Schwenkstellung wird festgestellt. Über die Höhenhubführung 80 wird dann
der Schlitten 52 mit dem Werkstückhalter 48 und den
eingespannten Werkstücken 22a, 22b auf
den Werkzeughalter 18 abgesenkt, so daß die Werkzeuge 26a, 26b an
die Werkstücke 22a, 22b angreifen
können. Der
Angriff erfolgt dabei an einer Unterseite der Werkstücke 22a, 22b.
-
Die
Verfahrbewegung des Schlittens 52 ist parallel zu den Längsrichtungen 28a, 28b der
Werkzeuge 26a, 26b. Sollen beispielsweise Schrägbohrungen
in ein Werkstück 12 wie
eine Kurbelwelle eingebracht werden, dann wird eine entsprechende Schwenkstellung
des Werkstückhalters 48 entsprechend
der gewünschten
Winkellage der Bohrung gewählt.
Es liegt trotzdem eine parallele Bewegung zwischen dem Schlitten 52 und
den Werkzeugen 26a, 26b vor, d. h. mit den Werkstücken 22a, 22b wird
gerade bezogen auf die Werkzeugachsen 28a, 28b verfahren.
Die Bohrung liegt bezogen auf die Werkzeugmaschine 10 parallel
zur Schwerkraftrichtung g.
-
Da
der Werkzeughalter 18 mit den Werkzeugen 26a, 26b unterhalb
der Werkstücke 22a, 22b liegt,
fallen bei der Bearbeitung anfallende Späne nach unten. Dadurch ist
die Späneentsorgung
unproblematisch.
-
Aufgrund
der Anordnung des Werkstückhalters 48 oberhalb
des Werkzeughalters 18 läßt sich der Raum 46 oberhalb
des Werkzeughalters 18 zur Positionierung der Werkstücke 22a, 22b nutzen.
Dadurch läßt sich
die Zuführung
von Werkstücken 22a, 22b zu
dem Werkzeughalter 18 und die Abführung von Werkstücken 22a, 22b vom
Werkzeughalter 18 auf konstruktiv einfache Weise bewirken,
da eben dieser Freiraum genutzt werden kann.
-
Weiterhin
ist ein einfaches Beladen des Werkstückhalters 48 an einer
Anlieferungsstation 98 möglich, da über den verschieblichen Werkstückhalter 48 Werkstücke 22a, 22b aufgenommen
werden können.
Es muß keine
zusätzliche
Werkstückzuführungseinrichtung
vorgesehen werden, um Werkstücke
in eine Bearbeitungsposition zu bringen.
-
In
den 1b und 1c sind
verschiedene Schwenkstellungen 100 und 102 als
Bearbeitungsmöglichkeiten
für ein
Werkstück
gezeigt. In 1a ist eine unverschwenkte Stellung 104 gezeigt.
Weiterhin ist in 1a eine Stellung 106 des
Schlittens gezeigt, bei welcher der Schlitten von der Höhenhubführung 94 in
die Horizontalhubführung 84 eingekoppelt
ist.