DE102004028172A1

DE102004028172A1 - Universelles, vertikales Bearbeitungszentrum

Info

Publication number: DE102004028172A1
Application number: DE200410028172
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hesse
Original assignee: MAGDEBURG WERKZEUGMASCHINEN AG
Current assignee: MAGDEBURG WERKZEUGMASCHINEN AG
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-29

Abstract

Bei bekannten Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, mit hängend angeordneten Werkstückspindeln, erfolgt das Werkstückhandling durch externe Transport- und Greifvorrichtungen oder durch sogenannte Shuttle, die die zu bearbeitenden Teile in eine zur Werkstückspindel koaxiale Position bringen. Diese Maschinen sind zudem durch die Anzahl der Werkzeugschlitten auf eine maximale 4-Achsendrehbearbeitung begrenzt. DOLLAR A Die neue Lösung soll sowohl eine maschineninterne Beschickung der Werkstückspindel als auch verfahrensübergreifend neben dem Drehen Verfahren wie Bohren, Fräsen, Schleifen, Finishen und Reibschweißen von wellenförmigen Teilen ermöglichen. DOLLAR A Das universelle, vertikale Bearbeitungszentrum besteht aus einem, ein u-förmig gebildeten, aufrechtstehenden Maschinengestell, an dessen geschlossener vorderer Ebene mehrere vertikal ausgerichtete Führungsbahnen mit darauf bewegbaren Schlitten angeordnet sind, von denen der mittlere Schlitten eine Werkstückspindel trägt, die mit einer koaxial fluchtenden Gegenspindel, einem Reitstock oder einem Spanntisch korrespondieren, und dass spiegelsymmetrisch zur Werkstückspindel je zwei Kreuzschlitten vorgesehen sind, die wahlweise feststehende und/oder rotierende Bearbeitungs- bzw. Fügewerkzeuge und Werkstückgreifvorrichtungen tragen und dass an einem Maschinenuntersatz zu beiden Seiten des Maschinengestells Werkstücktransportvorrichtungen angeordnet sind. DOLLAR A Das universelle, vertikale Bearbeitungszentrum ermöglicht den Einsatz ...

Description

Die Erfindung betrifft ein universelles, vertikales Bearbeitungszentrum mit einem auf einem Maschinenuntersatz sich vertikal erstreckenden Maschinengestell, mit auf vertikalen Längsführungen hängend angeordneten, auf Schlitten verfahrbaren werkstücktragenden Spindeleinheiten und vertikal, parallel zur Spindelachse und horizontal in Richtung auf die Spindelachse, verfahrbaren Werkzeugschlitten sowie einer Werkstückbe- und -entladeeinrichtung.
Werkzeugmaschinen mit hängend angeordneter Werkstückspindel mit Be- und Entladeeinrichtungen sind bekannt.

So wird nach DE 197 26 503 ein modulares Drehmaschinenkonzept mit modularem Aufbau von Einzelkomponenten vorgeschlagen, die seitlich in beliebiger Anzahl mit hängend angeordneten Werkstückspindeln aneinanderreihbar und mittels Transportband verkettet sind.

Nachteil dieser Anordnung ist, dass die Werkstücktransporteinrichtung nur für ringförmige Teile ausgelegt und eine Anpassung an veränderte Teileabmessungen zu aufwendig ist.

Die erforderliche Andrückkraft und Genauigkeit der Werkstückanlage im Spannmittel der hängend angeordneten Werkstückspindel kann bei größeren Werkstücken und Werkstückgewichten nicht gewährleistet werden. Das zwischen Transportband und Arbeitsraum bewegbare Shuttle lässt zudem keine simultane Be- und Entladung zur Verkürzung von Taktzeiten zu.

Aus der DE 199 00 294 ist weiterhin eine Werkzeugmaschine zur Drehbearbeitung eines wellenförmigen Werkstückes mit vertikal verschiebbaren Spindelstock bekannt, bei der zwei vertikal, parallel zur Spindelachse verfahrbare Werkzeughalter angeordnet sind, wobei der Spindelstock gleichzeitig die Funktion des Werkstückhandlings eines durch einen Beschickungswagen zugeführten Werkstücks übernimmt.

Nachteil dieser Lösung ist, dass die Anordnung von Führungsbahnen und Kreuzschlitten nur maximal eine 4-Achsen-Drehbearbeitung wellenförmiger Teile zulassen. Durch die unten befindlichen Kreuzschlitten und Werkzeughalter ist kein freier Spänefall gewährleistet. Der zur Beschickung der Drehmaschine vorgesehene Durchbruch im Maschinengestell führt einerseits zu einer Beeinträchtigung der Steifigkeit der Maschine, andererseits sind Wartung und Service der Transporteinrichtung ungünstig zu handhaben. Eine direkte Verkettung mehrerer Maschinen ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vertikales Bearbeitungszentrum insbesondere für wellenförmige Werkstücke zu schaffen, das die Nachteile der Werkzeugmaschinen der eingangs genannten Art nicht aufweist.

Das Bearbeitungszentrum soll ein Maschinengestell aufweisen, das eine mehrachsige, flächige Bewegung mehrerer Werkstück- und Werkzeugschlitten längs einer vertikalen Ebene und quer zu dieser zulässt, Antriebe und Steuerungskomponenten in sich aufnimmt und bei dem die Werkzeugschlitten funktionsüberlagernd verfahrensintegrative, variantenvielfältige Bearbeitungswerkzeuge aufnehmen können und gleichzeitig Aufgaben des Werkstückhandlings zwischen einer Werkstückzu- bzw. abführeinrichtung und einer oder mehreren Werkstückspindeln ermöglichen.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem universellen, vertikalen Bearbeitungszentrum nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteil der Erfindung ist, dass die flächige Zuordnung von mehreren Führungsbahnpaaren in einer vertikalen Ebene eine Maschinenplattform bildet, auf der mehrere Werkzeugschlitten parallel und quer zu einer vertikal verfahrbaren Werkstückspindel mit verfahrensintegrativen Bearbeitungsmodulen und Handlingseinrichtungen bewegbar sind und somit eine Bearbeitung an rotierenden oder feststehenden wellenförmigen Teilen ermöglichen und eine wahlfreie direkte Verkettung zu benachbarten angeordneten Maschinen ohne zusätzliche Werkstücktransporteinrichtungen gestatten.

Die Bewegungsvielfalt von Werkstückspindel und Werkzeugschlitten ermöglicht die Ausgestaltung der Maschine als Drehbearbeitungszentrum für Verfahrenskombinationen wie Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen und Finishen, aber auch spezielle Ausführungen als Einzweckmaschine zur Endenbearbeitung, zum Finishen oder zum Reibschweißen. Durch Aneinanderreihung der unterschiedlichsten Maschinenausgestaltung und ihrer maschineninternen Verkettung untereinander, lassen sich Teile in einer Maschineneinheit reibschweißen, endenbearbeiten, drehen, bohren, fräsen, schleifen und finishen.

Die vertikale Kompaktbauweise, inklusive die Nutzung des rückwärtigen Raumes des Maschinengestells, ermöglicht die Reduzierung des Platzbedarfes bisheriger Wellenbearbeitungsmaschinen.

Die Anordnung der Werkstückzu- und -abführeinrichtungen am Maschinenuntersatz ermöglicht die mechanisch und schwingungstechnische Entkopplung der Be- und -entladeeinrichtung zum Maschinengestell.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 ein als Vertikaldrehmaschine ausgebildetes erfindungsgemäßes Bearbeitungszentrum in Vorderansicht
2 eine Draufsicht der Vertikaldrehmaschine nach 1
3 ein als Endenbearbeitungsmaschine ausgebildetes erfindungsgemäßes Bearbeitungszentrum
4 ein als Finishmaschine ausgebildetes erfindungsgemäßes Bearbeitungszentrum mit einer feststehenden und einer rotierenden/oszillierenden Werkstückspannposition
5 eine Draufsicht einer Maschineneinheit mehrerer verketteter erfindungsgemäßer Bearbeitungszentren mit unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben.
Das in 1 als Vertikaldrehmaschine dargestellte Bearbeitungszentrum umfasst einen Maschinenuntersatz 1 mit einem sich vertikal erstreckenden Maschinengestell 2 , eine auf einem Führungsbahnpaar 4 hängend angeordnete, verfahrbare werkstücktragende Spindeleinheit 6, einen koaxial gegenüberliegenden, fest angeordneten Reitstock 7, spiegelsymmetrisch neben dem mittleren Führungsbahnpaar 4 auf Führungsbahnpaaren 3 und 5 angeordnete Kreuzschlitten 8, 9, 10 und 11 mit Werkzeugrevolvern 32, 33, 34 und 35, sowie eine seitlich am Maschinenuntersatz 1 befestigte Werkstückzuführeinrichtung 12 und eine Werkstückabführeinrichtung 13. An den Werkzeugrevolvern 32 und 33 befinden sich in je einer Werkzeugspannposition ein nur schematisch dargestellter Werkstückgreifer 17, 18.
2 zeigt das Maschinengestell 2 mit den an seiner geschlossenen Vorderfront 2.1 liegenden, lotrechten Führungsbahnpaaren 3, 4 und 5 sowie den rückwärtigen Raum 14 für die Anordnung von nicht näher dargestellten Antrieben und Versorgungseinrichtungen und die Steuerung 15.
Das in 3 als Endenbearbeitungsmaschine ausgebildete Bearbeitungszentrum umfasst einen Maschinenuntersatz 1 mit einem sich vertikal erstreckenden Maschinengestell 2, auf dem Führungsbahnpaar 4 gegenüberliegend angeordnete Werkzeugschlitten 21 und 22, einen Plandrehkopf 20, einen Endenbearbeitungskopf 25, ein Fräswerkzeug 26, ein Bohrwerkzeug 27, einen auf dem quer zum Führungsbahnpaar 4 angeordneten Führungbahnpaar 24 bewegbaren Werkstückschlitten 23 mit einem Spanntisch 19 sowie je eine auf den Führungsbahnpaaren 3 und 5 angeordnete Werkstückbeladeeinrichtung 28 und Werkstückentladeeinrichtung 29.
Das in 4 als Finishmaschine ausgebildete Bearbeitungszentrum umfasst einen Maschinenuntersatz 1 mit einem sich vertikal erstreckenden Maschinengestell 2, eine auf dem Führungsbahnpaar 4 hängend angeordnete, verfahrbare rotierende/oszillierende Spindeleinheit 6, einen koaxial gegenüberliegenden, fest angeordneten Reitstock 7, spiegelsymmetrisch neben dem mittleren Führungsbahnpaar 4 auf den Führungsbahnpaaren 3 und 5 angeordnete Kreuzschlitten 8, 9 mit je einem Werkzeugrevolver 32 , 33 mit Werkstückgreifern 17, 18 und je einer hängend angeordneten Finisheinheit 30, 31, eine seitliche Spanneinrichtung 16 für eine feststehende Werkstückspannposition sowie eine seitlich am Maschinenuntersatz 1 befestigte Werkstückzuführeinrichtung 12 und Werkstückabführeinrichtung 13.
Die in 5 ausgeführte Maschineneinheit mehrerer; verketteter Bearbeitungszentren mit unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben umfasst eine Werkstückzuführeinrichtung 12, eine Endenbearbeitungsmaschine 36, zwei Vertikaldrehmaschinen 37, eine Finishmaschine 38 und eine Werkstückabführeinrichtung 13.
Funktionsbeschreibung der Vertikaldrehmaschine gem. 1 und 2 Die Rohteile werden über die Werkstückzuführeinrichtung 12 in eine bestimmte, vertikale Position gebracht.
Ein im Werkzeugrevolver 32 eingespannter Werkstückgreifer 17 übernimmt das Rohteil. Danach schwenkt der Werkzeugrevolver 32 um eine vertikale Achse und der Kreuzschlitten 18 transportiert das Rohteil zum Reitstock 7.
Gleichzeitig und damit simultan zur Beladung erfolgt eine Entladung der Werkstücke, indem ein im Werkzeugrevolver 33 eingespannter Werkstückgreifer 18 das Fertigteil entnimmt, nachdem die Spindeleinheit 6 nach oben verfahren wurde; der Werkzeugrevolver 33 schwenkt und der Kreuzschlitten II 9 legt das Fertigteil in der Werkstückabführeinrichtung 13 ab.
Bei der Beladung wird nach dem Erreichen eines Formschlusses zwischen der Zentrierung im Rohteil und der Zentrierspitze im Reitstock 7 die Spindeleinheit 6 gegen den Reitstock 7 kraftschlüssig nach unten verfahren und das Werkstück fest eingespannt.
Nach dem Schwenken der Werkzeugrevolver 32 und 33 kann einschließlich der in den Werkzeugrevolvern 34 und 35 enthaltenen Werkzeuge eine 8-Achsen Drehbearbeitung ausgeführt werden.
Darüberhinaus können angetriebene Werkzeuge in den oberen Werkzeugrevolvern 32 und 33 Bohr-, Gewinde,- und Fräsbearbeitungen an den Werkstücken ausführen.

1: Maschinenuntersatz
2: Maschinengestell
2.1: Vorderfront
3: Führungsbahnpaar I
4: Führungsbahnpaar II
5: Führungsbahnpaar III
6: Spindeleinheit
7: Reitstock
8: Kreuzschlitten I
9: Kreuzschlitten II
10: Kreuzschlitten III
11: Kreuzschlitten IV
12: Werkstückzuführeinrichtung
13: Werkstückabführeinrichtung
14: Raum für Anordnung von Antrieben und Versorgungseinrichtungen
15: Steuerung
16: seitliche Spanneinrichtung
17: Werkstückgreifer I
18: Werkstückgreifer II
19: Spanntisch
20: Plandrehkopf
21: Werkzeugschlitten I
22: Werkzeugschlitten II
23: Werkstückschlitten
24: Führungsbahnpaar IV
25: Endenbearbeitungskopf
26: Fräswerkzeug
27: Bohrwerkzeug
28: Werkstückbeladeeinrichtung
29: Werkstückentladeeinrichtung
30: Finisheinheit I
31: Finisheinheit II
32: Werkzeugrevolver I
33: Werkzeugrevolver II
34: Werkzeugrevolver III
35: Werkzeugrevolver IV
36: Endenbearbeitungsmaschine
37: Vertikaldrehmaschine
38: Finishmaschine

Claims

Universelles, vertikales Bearbeitungszentrum mit einem auf einem Maschinenuntersatz sich vertikal erstreckenden Maschinengestell, mit auf vertikalen Längsführungen hängend angeordneten, auf Schlitten verfahrbaren werkstücktragenden Spindeleinheiten und vertikal, parallel zur Spindelachse und horizontal in Richtung auf die Spindelachse, verfahrbaren Werkzeugschlitten sowie einer Werkstückbe- und -entladeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengestell (2) eine aufrechtstehende U-Form bildet und an seiner geschlossenen Vorderseite (2.1) drei in einer Ebene liegende, lotrechte Führungsbahnpaare (3, 4, 5) aufweist, von denen das mittlere Führungsbahnpaar (4) ein oder mehrere Schlitten aufnimmt, wobei der obere Schlitten als Spindelschlitten (6) mit einer nach unten gerichteten hängenden Werkstückspindel ausgeführt ist und auf dem dieser Werkstückspindel (6) koaxial gegenüberliegenden Seite eine nach oben gerichtete, auf einem Schlitten verfahrbare Gegenspindel oder ein Reitstock (7) vorgesehen ist und dass spiegelsymmetrisch die neben dem mittleren Schlittenführungsbahnpaar (4) befindlichen Führungsbahnpaare (3, 5) je zwei in Längsrichtung der Führungsbahnpaare (3, 5) und quer zu diesen verfahrbare Kreuzschlitten (8, 9, 10, 11) angeordnet sind, die wahlweise feststehende und/oder rotierende Bearbeitungs- bzw. Fügewerkzeuge und Einrichtungen zum Werkstück- und/oder Werkzeughandling tragen und dass am Maschinenuntersatz (1) zu beiden Seiten Werkstück- bzw. Werkzeugzu- und abführeinrichtungen (12, 13) angeordnet sind.
Universelles, vertikales Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die u-förmige Ausbildung des Maschinengestells (2) gebildete offene rückwärtige Raum (14) für die Anordnung von Antrieben, Versorgungs- und Steuereinrichtungen des Bearbeitungszentrums dient.
Universelles, vertikales Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Maschinenuntersatz (1) und Maschinengestell (2) bezogen auf die Vorderfront (2.1) seitlich so gestaltet sind, dass eine Aneinanderreihung und formschlüssige Verbindung mehrerer Bearbeitungszentren gleicher Bauart möglich ist und die zu beiden Seiten der Verbindungsstellen angrenzenden Kreuzschlitten (8, 9) über Handlingseinrichtungen (17, 18) verfügen, die eine direkte Übernahme von Werkstücken oder Werkzeugen zwischen den Bearbeitungszentren gestatten.
Universelles, vertikales Bearbeitungszentrum nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückzuführeinrichtung (12) so ausgebildet ist, dass das zur Abgabe an das Bearbeitungszentrum aufgerichtete wellenförmige Werkstück von der Transporteinrichtung gelöst und seitlich am Maschinengestell in einer durch einen Kreuzschlitten erreichbaren Spanneinrichtung (16) spannbar ist.
Universelles, vertikales Bearbeitungszentrum nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungszentrum als Vertikaldrehmaschine zum Drehen, Bohren, Fräsen, Schleifen und Finishen von wellenförmigen Teilen ausgebildet ist.
Universelles, vertikales Bearbeitungszentrum nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungszentrum als Endenbearbeitungsmaschine wellenförmiger Teile ausgebildet ist, wobei ein auf dem mittleren Führungsbahnpaar (4) befindlicher Werkzeugschlitten (21) und ein koaxial gegenüberliegender Werkzeugschlitten (22) ein oder mehrere angetriebene Dreh-, Bohr-, Gewinde- und Fräswerkzeuge (25, 26, 27) aufnehmen kann und dass zwischen diesen Werkzeugschlitten (21, 22) ein quer bewegbarer Werkstückschlitten (23) mit drehfester Spanneinrichtung vorgesehen ist und die seitlichen Führungsbahnpaare (3, 5) die Werkstückbe- und entladeeinrichtung (28, 29) tragen.
Universelles, vertikales Bearbeitungszentrum nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungszentrum als Rotationsreibschweißmaschine mit integrierter Drehbearbeitbarkeit der Fügewulst ausgebildet ist.
Universelles, vertikales Bearbeitungszentrum nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungszentrum als Finishmaschine mit einer seitlich am Maschinengestell befindlichen weiteren feststehenden Werkstückspannposition (16) ausgebildet ist.