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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten
von Werkstücken, wobei
die Werkstücke
unter Ausbildung eines Arbeitsspaltes für einen Elektrolyten mit einem
Werkzeug zusammenwirken und Werkstück beziehungsweise Werkzeug
elektrisch entgegengesetzt polbar sind und während der Bearbeitung in einer
Bearbeitungsebene zwischen Werkstück und Werkzeug durch den Elektrolyten
ein elektrischer Strom fließt.
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Verfahren
und Vorrichtungen zum elektrochemischen Bearbeiten von Werkstücken sind
bekannt. Üblicherweise
wird dabei ein Mehrfachwerkzeug verwendet, wobei diese Mehrfachwerkzeuge
in einer Bearbeitungsebene angeordnet sind, in der die Werkstücke nacheinander
in die Werkstücke
eingesetzt werden können,
um in unterschiedlichen Bearbeitungsstufen bearbeitet zu werden.
Die Werkstücke
werden dabei mit entsprechend ausgebildeten Greifern beispielsweise
aus dem Werkzeug angehoben und in das nächstliegende Werkzeug weitertransportiert,
beziehungsweise nach Abschluß der Bearbeitung
aus der Vorrichtung entnommen und abtransportiert. Es ist mit diesem
bekannten Verfahren möglich,
in getakteten Arbeitsschritten zu arbeiten und dabei die notwendigen
Bearbeitungsstufen mit dem Werkstück zu durchlaufen. Derartige
Anlagen sind allerdings von ihrem Gesamtdurchsatz von Werkstücken begrenzt.
Des Weiteren ist der Aufwand für
das Greifen und Weitertransportieren der Werkstücke von einer Bearbeitungsstufe
in die andere nicht unerheblich.
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Es
sind auch Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen die elektrochemische
Bearbeitung derart erfolgt, daß ein
zu bearbeitendes Werkstück
an die positive Seite einer Gleichspannungsquelle angeschlossen
und eine Kathode an die negative Seite einer Gleichspannungsquelle.
Das Werkstück
wird dabei in einem geringen Abstand zur Kathode platziert und der
Zwischenraum mit einer Elektrolytflüssigkeit durchspült, welche
die Stromübertragung
im Spalt gewährleistet.
Durch das Anlegen einer Spannung kann so das Werkstück bearbeitet werden.
Dies betrifft allerdings eine Bearbeitung die lediglich ein Abtragen
von Material aus dem Werkstück
bewirkt. Auch mit dieser Art von Verfahren ist der Durchsatz von
Werkstücken
begrenzt.
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Alle
derzeit bekannten Anlagen zur elektrochemischen Bearbeitung von
Bauteilen ermöglichen die
Bearbeitung jeweils nur in einer Bearbeitungsstufe beziehungsweise
getaktet in unterschiedlichen Bearbeitungsstufen nacheinander, jedoch
nur in einer Ebene oder aber im einfachsten Fall sogar nur in einer
Einzelbearbeitung, indem lediglich ein Werkzeug mit jeweils einer
Anode und Kathode für
die elektrochemische Bearbeitung mit einem entsprechenden Elektrolyten
zur Verfügung
steht.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrochemischen Bearbeiten zur Verfügung zu
stellen, welches eine wesentliche Erhöhung der Durchsatzleistung
von zu bearbeitenden Werkstücken
zur Verfügung
stellt.
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Die
Erfindung geht von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik aus
und schlägt
eine Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten von Werkstücken vor,
wobei die Werkstücke
unter Ausbildung Arbeitsspaltes für einen Elektrolyten mit einem Werkzeug
zusammenwirken und Werkstück
beziehungsweise Werkzeug elektrisch entgegengesetzt polbar sind
und während
der Bearbeitung in einer Bearbeitungsebene zwischen Werkstück und Werkzeug durch
den Elektrolyten ein elektrischer Strom fließt, welche sich dadurch auszeichnet,
daß die
Vorrichtung wenigstens zwei voneinander beabstandet angeordnete
Bearbeitungsebenen aufweist. Durch die Ausbildung von zwei voneinander
beabstandet angeordneten Bearbeitungsebenen ist es möglich, beispielsweise
mehrere Werkzeuge in einer Ebene mit gleicher oder unterschiedlicher
Bearbeitungsstufe anzuordnen und diese dort zu bearbeiten, während in der
nächsten
Bearbeitungsstufe die Entnahme bereits bearbeiteter Werkstück erfolgt
und anschließend
eine Bestückung
mit neuen Werkstücken
vorgenommen wird. Ist die Bearbeitung und gleichzeitige Bestückung in
den unterschiedlichen Bearbeitungsebenen abgeschlossen, wird dann
in der zweiten, mit noch nicht bearbeiteten Werkstücken bestückten Ebene
bearbeitet und in der anderen Ebene entnommen und neu bestückt.
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Demnach
zeichnet sich eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dadurch
aus, daß während in
der ersten Bearbeitungsebene eine Bearbeitung erfolgt, ein Werkstückwechsel
für die zweite
Bearbeitungsebene durchgeführt
wird. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung
der Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten wird der Durchsatz
durch eine derartige Vorrichtung sehr wesentlich erhöht. Gleichzeitig
kann auch eine Bearbeitung mit unterschiedlichen Bearbeitungsstufen
sowohl in einer Bearbeitungsebene selbst als auch in den unterschiedlichen
Bearbeitungsebenen vorgenommen werden. In gleicher Weise ist es
durch die Umpolmöglichkeit gegeben,
nicht nur ein Abtragen von Material aus dem Werkstück zu bewirken,
sondern auch ein Auftragen von Material, wie es aus der Elektrolyse
bekannt ist.
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Von
Vorteil ist es weiter, wenn, entsprechend einer Weiterbildung der
Erfindung, eine gleichzeitige Bearbeitung von mehreren Werkstücken in
einer Bearbeitungsebene ermöglicht
ist. Dies kann durch die Anordnung von einer Vielzahl von Werkstücken in dieser
Bearbeitungsebene ermöglicht
werden.
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Erfindungsgemäß ist es
weiterhin vorgesehen, daß gegengepolte
beziehungsweise gegenpolbare Kontakte vorgesehen sind, die das Werkstück oder
das Werkzeug zur Bearbeitung kontaktierten. Je nachdem, wie welche
Bearbeitung erfolgen soll, ist dabei der Kontakt als Anode oder
als Kathode ausgebildet. In normalen elektrochemischen Verfahren, welche
beispielsweise zum Entgraten von Werkstücken dienen, ist dies so vorgesehen,
daß das
Werkstück
beziehungsweise das Werkzeug negativ gepolt ist, während der
Kontakt dann als Anode gepolt ist.
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Entsprechend
einer Ausgestaltung der Erfindung ist es dabei von Vorteil, wenn
die Bearbeitungsebenen über-
beziehungsweise nebeneinander angeordnet sind. Dadurch ist es gegeben,
daß aufgrund dieser
Anordnung die gesamte Vorrichtung sehr effizient gestaltet werden
kann, indem beispielsweise beide Bearbeitungsebenen von einer die
Kontakte tragenden weiteren Ebene beziehungsweise eines die Kontakte
tragenden Balkens wechselseitig kontaktierbar sind.
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Von
Vorteil ist es auch, wenn die Bearbeitungsebenen am Umfang der Vorrichtung
beziehungsweise kreisförmig
um die Vorrichtung selbst angeordnet sind. Dadurch ist es möglich noch
weitere Bearbeitungsebenen zu definieren und mit Werkzeugen beziehungsweise
Werkstücken
zu bestücken,
wodurch die Bearbeitung noch effizienter, als zuvor bereits beschrieben,
durchgeführt
werden kann. Demnach ist es beispielsweise möglich, bei einer kreisförmigen Anordnung
um die Vorrichtung drei, fünf
oder sieben Bearbeitungsebenen und eine Entnahmeebene zu definieren.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist dadurch angegeben, daß ein geschlossenes
System für
einen Elektrolytkreislauf während
der Bearbeitung vorgesehen ist. Dieses geschlossene System hat den
Vorteil, daß man
die Bearbeitung der Werkstücke
ohne nach dem Bearbeitungsvorgang entstehende Verschmutzungen der
Vorrichtung durch Abtropfen des Elektrolyten vornehmen kann. Dabei
ist es zunächst
unerheblich, ob der Elektrolytkreislauf nur das Werkstück beziehungsweise
das Werkzeug mit einem vorhandenen Elektrolytkreislauf verbindet
oder ob dafür
beispielsweise eine Bearbeitungszelle zur Verfügung steht, die für die Bearbeitung
mit dem Elektrolytkreislauf verbunden wird.
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Entsprechend
einer Weiterbildung ist es demnach vorgesehen, daß für die Bearbeitung
mindestens eines Werkstückes
eine durch ein Gehäuse begrenzte
Bearbeitungszelle vorgesehen ist. Diese Bearbeitungszelle kann dabei,
wie bereits erwähnt, mit
dem geschlossenen System eines Elektrolytkreislaufes ebenso verbunden
werden wie auch eine offene Bearbeitung möglich ist.
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Eine
Variante der Erfindung sieht dazu vor, daß die Bearbeitungszelle als
Tauchbad ausgebildet ist, in dem das Werkzeug beziehungsweise das Werkstück für die Bearbeitung
positionierbar ist. Für Bearbeitungen,
bei denen nicht eine so hohe Anzahl von Werkstücken bearbeitet werden muß, bietet
sich dieses Variante durchaus als preisgünstige Variante an.
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Das
Werkstück
beziehungsweise das Werkzeug wird in der Bearbeitungszelle entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung derart angeordnet, daß es von dem Elektrolyten umfaßt beziehungsweise
berührt
ist. Damit ist im Fall der Beaufschlagung mit Strom auch die Bearbeitung
der Werkstücke gegeben.
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Die
Bearbeitungszelle kann entsprechend einer weiteren Variante der
erfindungsgemäßen Lösung ein
becherartiges Gehäuseteil
aufweisen, welches das Werkzeug und zumindestens während der Bearbeitung
das Werkstück
und den Elektrolyten aufnimmt.
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Das
becherartige Gehäuseteil
ist dabei entsprechend einer Fortbildung der Erfindung durch den Werkstückträger oder
das Werkstück
dicht verschließbar.
Selbstverständlich
ist es auch möglich, eine
entsprechende Anschlußmöglichkeit
für dieses becherartige
Gehäuseteil
vorzusehen, das mit dem becherartigen Gehäuseteil korrespondierend zusammenwirkt,
derart, daß es
die Bearbeitungszelle insgesamt, beziehungsweise das becherartige
Gehäuseteil
mit dem Werkstück
selbst dicht verschließt.
Dabei sind die entsprechenden Anschlußmöglichkeiten für eine Elektrolytkreislauf
gegebenenfalls vorzusehen. In gleicher Weise sind selbstverständlich die
Kontakte beziehungsweise Anschlußmöglichkeiten für den Stromkreis
angeordnet beziehungsweise vorgesehen.
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Eine
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, daß die
Bearbeitungszelle selbst einen Elektrolytzu- und -abfluß besitzt.
Damit kann der Elektrolyt für
das Beschicken beziehungsweise für
die Entnahme der Werkstücke aus
der Bearbeitungszelle abgezogen werden, um ihn dann für die Bearbeitung
wieder zuzuführen.
Damit wird ebenfalls die Verschmutzung der Vorrichtung eingeschränkt und
der Verlust von Elektrolytflüssigkeit
vermieden.
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Erfindungsgemäß wurde
auch gefunden, daß es
von Vorteil ist, die Bearbeitungszelle vertikal, stehend oder hängend, winklig
oder horizontal in der Vorrichtung beziehungsweise an der Vorrichtung
zu orientieren. Damit sind alle Optionen für eine günstige Gestaltung von Bearbeitungsvorgängen, je
nach gewünschter
Anzahl und nach Platzverhältnissen,
realisierbar. Selbst das Einbinden einer so gestalteten Vorrichtung
in vorhandene Fertigungsanlagen ist problemlos möglich.
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Das
System für
den Elektrolyten ist selbstverständlich
entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung, an einen Elektrolytkreislauf
an- beziehungsweise abkoppelbar ausgebildet. Auch dies erhöht die Produktionssicherheit
und führt
zur Einsparung von Elektrolytflüssigkeit,
da diese nicht durch das Entnehmen der fertig bearbeiteten Werkstücke in der
Vorrichtung beziehungsweise in der näheren Umgebung der Vorrichtung
vertropft.
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Eine
Variante der Erfindung sieht vor, daß Schnellkupplungen als Verbindungsmittel
zur An- beziehungsweise Abkopplung des Werkzeuges oder der Bearbeitungszelle
an dem Elektrolytkreislauf vorgesehen sind.
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Von
Vorteil ist es auch, wenn ein Ausgleichsbehälter für den Elektrolyten vorgesehen
ist, der beim Ankoppeln des Elektrolyten mit Druck beaufschlagbar
ist und den Elektolyten in den Kreislauf drückt und der beim Abkoppeln
des Elektrolyten beziehungsweise kurz vor dem Abkoppeln des Elektrolyten
diesen aus dem Kreislauf wieder aufnimmt. Dazu können selbstverständlich entsprechende
Kompressoren beziehungsweise Pumpen vorgesehen sein.
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Als
Pumpe im Sinne einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Variante
sind dabei sowohl Kolben- oder Kreiselpumpen, als auch Kompressoren
zu verstehen, die beispielsweise ein Druckpolster oder einen Unterdruck
in dem Ausgleichsbehälter
erzeugen. Er findungsgemäß ist es,
wie bereits erwähnt, vorgesehen,
daß eine
unterschiedliche Kontaktierung von Werkzeug und elektrischen Kontakt
erfolgen kann. Somit ist es beispielsweise entsprechend einer Variante
der Erfindung vorgesehen, daß das Werkzeug
minusgepolt und der Kontakt als Anode (plusgepolt) ausgebildet ist.
In einem solchen Fall ist eine materialabtragende Bearbeitung vorgesehen.
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Im
Umkehrschluß ist
es selbstverständlich auch
möglich,
das Werkzeug pluszupolen und den Kontakt als Kathode auszubilden.
Für einen
solchen Fall ist dann eine materialauftragende Bearbeitung möglich.
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Eine
bevorzugte Variante der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen
zwei Bearbeitungsebenen eine werkstück- und/oder werkzeugtragende Plattform
angeordnet ist. Diese werkstück- oder
werkzeugtragende Plattform kann dann zwischen den zwei Bearbeitungsebenen
hin- und herbewegt werden, wodurch eine abwechselnd durchgeführte Bestückung und
Entnahme sowie Bearbeitung durchgeführt werden kann.
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Von
Vorteil ist es dabei, wenn zwei Bearbeitungsebenen in Opposition
zueinander derart angeordnet sind, daß die dazwischen vorgesehene
Plattform zwischen den beiden Bearbeitungsebenen hin- und herbewegbar
ist.
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Das
Werkzeug ist dabei, entsprechend einer weiteren Variante der Erfindung,
ortsfest in einer der Bearbeitungsebenen vorgesehen. Da es möglich ist, mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
das Werkstück
direkt zu kontaktieren, ist es entsprechend einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, daß das
Werkstück
in einer der Bearbeitungsebenen ortsfest vorgesehen ist.
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Die
Plattform ist entsprechend einer vorteilhaften Weiterbil dung derart
ausgebildet, daß sie beidseitig,
die den jeweiligen Bearbeitungsebenen zugewandten Werkzeuge und/oder
Werkstücke
beziehungsweise Bearbeitungszellen trägt. Damit läßt sich in einfacher Weise
eine Bearbeitung in den beiden Bearbeitungsebenen durch einfaches
Aufeinanderzu- beziehungsweise Voneinanderwegbewegen der Bearbeitungszellen
zu den Kontakten in den Bearbeitungsebenen realisieren.
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Erfindungsgemäß ist es
weiterhin vorgesehen, daß die
Plattform die Werkzeuge beziehungsweise die Bearbeitungszellen und/oder
die Kontakte an der Ober-, Unter-, Forder- oder Rückseite
trägt. Damit
ist eine äußerst vielseitige
Gestaltungsmöglichkeit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gegeben. Alle möglichen
Seiten einer bestückbaren
Plattform können
damit ausgenutzt werden. So ist es beispielsweise vorgesehen, daß die Plattform
quadratisch ausgebildet ist, wobei bei dieser quadratischen Ausbildung
dann vier Seiten mit Bearbeitungszellen beziehungsweise Werkzeugen
bestückt
werden können.
Es ist nach der Erfindung jedoch auch vorgesehen, daß die Plattform
sechs- oder achteckig ausgebildet ist und entsprechend viele Bearbeitungsebenen
ansteuern kann. So ist es dabei beispielsweise möglich in fünf Bearbeitungsebenen gleichzeitig
zu bearbeiten, während
in einer sechsten Ebene die Entnahme der fertiggestellten Werkstücke und
die Beschickung mit noch unbearbeiteten Werkstücken erfolgen kann. Analog
ist es vorgesehen, bei einer achteckigen Plattform dann beispielsweise
sieben Bearbeitungsebenen gleichzeitig bearbeiten zu können und
in der achten die Entnahme und Bestückung vorzunehmen.
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Erfindungsgemäß ist es
entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß wenigstens
je ein Werkzeug und wenigstens je ein Kontakt in jeder der Bearbeitungsebenen
angeordnet ist.
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Dabei
ist es von Vorteil, wenn das Werkzeug für die zweite Bearbeitungsebene
mit dem Kontakt für
die erste Bearbeitungsebene auf einer zwischen den Bearbeitungsebenen
bewegbaren Plattform angeordnet ist.
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Eine
weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß der Kontakt der zweiten Bearbeitungsebene ortsfest
in der zweiten Bearbeitungsebene selbst bzw. an oder auf einem die
Kontakte aufweisenden Träger
angeordnet ist.
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Dabei
ist es selbstverständlich
auch möglich, daß das Werkzeug
der ersten Bearbeitungsebene ortsfest in dieser bzw. an oder auf
einem das Werkzeug aufweisenden Träger angeordnet ist.
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Von
Vorteil ist es auch, wenn ein Säulengestell
vorgesehen ist, das zumindest die Bearbeitungsebenen, die Plattform,
die Kontakte und die Werkzeuge trägt. Anstelle der Bearbeitungsebenen kann
selbstverständlich
ein entsprechender Träger vorgesehen
sein, der dann die Werkzeuge bzw. die Werkstücke und/oder die Kontakte trägt. Je nach
den entsprechenden Bearbeitungsaufgaben ist es dabei möglich, Werkzeuge
und/oder Kontakte entsprechend zu kombinieren.
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Die
Erfindung schlägt
auch vor, daß an
dem Säulengestell
beidseitig Führungen
vorgesehen sind, in welchen die Plattform beweglich geführt ist.
Dies ist speziell für
die Ausführungsform
mit einer beweglichen Plattform vorgesehen, die sich zwischen zwei Bearbeitungsebenen
hin- und herbewegen läßt.
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Von
Vorteil ist es dabei, wenn die Führungen rohrförmig ausgebildet
sind. Die Erfindung ist selbstverständlich auf die rohrförmige Ausbildung
der Führungen
nicht beschränkt.
Vielmehr ist auch jede andere geeignete Form möglich. Die Rohre können dabei
sowohl rund als auch quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein.
Dies richtet sich ebenfalls nach der jeweiligen Bearbeitungsaufgabe,
die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
zu lösen
ist.
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Die
Führungen
sind bevorzugt in der ersten und in der zweiten Bearbeitungsebene
befestigt. Für die
Bewegung der Plattform ist weiterhin ein Antrieb vorgesehen, der
beispielsweise die Hin- und
Herbewegung der Plattform bewirkt. Bei einer quadratisch, sechseckig
oder achteckig ausgebildeten Plattform ist es selbstverständlich gegeben,
daß dann
die Plattform einen Drehantrieb aufweist, der die Plattform in eine
Drehbewegung zu versetzen vermag.
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Die
Bearbeitungsebenen sind entsprechend einer Variante der Erfindung
parallel oder winklig zueinander angeordnet und plattenförmig ausgebildet.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, daß die
Plattform zentral und ortsfest am Säulengestell vorgesehen ist
und die Bearbeitungsebenen auf die Plattform zu- bzw. von ihr wegbewegbar
ausgebildet sind. Für
diese Ausbildungsform der Erfindung bietet es sich an, die Plattform
als Balken auszubilden, der wenigstens drei Seiten aufweist, auf welchen
Werkstücke
und/oder Werkzeuge bzw. Kontakte angeordnet sind. Der Balken ist
dabei, wie ebenfalls bereits erwähnt,
vieleckig, bevorzugt vier-, sechs- oder achteckig, ausgebildet.
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Dabei
ist es von Vorteil wenn der Balken, insbesondere um seine Horizontale
oder Vertikale oder um eine winklig orientierte Längsachse
drehbar ist. Die Bearbeitungsebenen sind bevorzugt als Träger vorgesehen,
der die Kontakte oder die Werkzeuge trägt und der dann auf die als
Balken ausgebildete Plattform zu- oder wegbewegbar ausgebildet ist.
Dabei sind die Bearbeitungsebenen in ihrer Lage veränderlich
und der Träger
beispielsweise schlittenartig bewegbar ausgebildet.
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Von
Vorteil ist es auch, wenn der Träger
gegen den Balken anstellbar und von ihm wegbewegbar ist.
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Die
Erfindung schlägt
auch vor, daß die
Anzahl der Träger
bevorzugt der Anzahl der Bearbeitungsebenen entspricht. Das Säulengestell
trägt bei den
zuvor beschriebenen Varianten der Ausbildung mit einem Balken zumindest
den Balken selbst und die Träger.
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Von
Vorteil ist es weiterhin, wenn dabei das Säulengestell als Rahmen ausgebildet
ist.
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Der
Rahmen ist bevorzugt als Doppelrahmen für jede der Bearbeitungsebenen
vorgesehen und begrenzt diese. Dabei ist der Doppelrahmen gleichzeitig
als Führung
vorgesehen, in welchen die Träger
beweglich geführt
sind. Selbstverständlich
ist für
die Bewegung des Trägers
und/oder die Drehbewegung des Balkens wenigstens ein Antrieb vorgesehen.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, daß der elektrische
Kontakt für
das bewegbar angeordnete Werkzeug beziehungsweise für die Bearbeitungszelle
in der jeweiligen Bearbeitungsebene angeordnet ist, derart, daß er erst
beim Erreichen dieser Ebene geschlossen wird. Damit wird eine sehr effiziente
Bearbeitung erreicht und gleichzeitig sichergestellt, daß die gesamte
Anordnung sehr stromsparend und verschleißarm arbeitet.
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Die
Kontakte sind entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung durch
Kontaktflächen, Klappbolzen,
Schleifkontakte oder dergleichen angegeben, die eine Kontaktierung
nur in der Bearbeitungsstellung gewährleisten. Dabei ergibt es
sich, daß eine
feste beziehungsweise unbewegliche Anordnung der Stromkabel durch
die Erfindung ermöglicht
wird.
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Von
Vorteil ist es auch, wenn eine Be- und Entladevorrichtung vorgesehen
ist, mittels derer die Werkstücke
in den Werkzeugen beziehungsweise in den Bearbeitungszellen positioniert
und nach der Bearbeitung wieder entnommen werden. Damit läßt sich
der gesamte Vorgang automatisieren.
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Die
Bearbeitungszellen sind entsprechend einer weiteren, vorteilhaften
Ausbildung der Erfindung auf der Plattform und/oder dem Träger beziehungsweise
auf der Bearbeitungsebene nebeneinander, übereinander, stehend oder hängend angeordnet.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, daß die Vorrichtung in den verschiedenen
Bearbeitungsebenen für
jeweils aufeinander folgende, unterschiedliche Bearbeitungen ausgebildet
ist und ein Werkstück
mehrere oder alle Bearbeitungsebenen durchläuft. Dabei sind unterschiedliche
Varianten möglich.
Beispielsweise ist es vorgesehen, daß die verschiedenen Bearbeitungsebenen
jeweils für
gleiche Bearbeitungsschritte vorgesehen sind. Selbstverständlich ist
es auch möglich
die Vorrichtung so auszubilden, daß ein Werkstück in der
Vorrichtung nur einen Bearbeitungsschritt erfährt. Auch hier ist die Erfindung
in keinster Weise eingeschränkt
und alle möglichen
Varianten sind durchaus mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierbar.
So ist es auch möglich
in einer Bearbeitungsebene taktweise unterschiedliche Bearbeitungsschritte
durchzuführen
und in der zweiten Bearbeitungsebene eine weitere notwendige Folgebearbeitung
vorzusehen. Dies richtet sich ebenfalls nach den jeweils zu realisierenden
Bearbeitungsaufgaben. Von Vorteil ist es insbesondere, wenn in einer
Bearbeitungsebene mehrere Werkstücke
mit dem gleichen Bearbeitungsschritt bearbeitet werden, dann ein
Umbewegen beziehungsweise umorientieren der so bearbeiteten Werkstücke in die
nächste
Bearbeitungsebene mit dem jeweils nächsten Bearbeitungsschritt
erfolgt. So kann man beispielsweise bei einer Anlage mit drei Bearbeitungsebenen
drei Bearbeitungsstufen in einer Vorrichtung nacheinander durchführen.
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Die
Erfindung schlägt
auch ein Verfahren für das
elektrochemi sche Bearbeiten von Werkstücken vor, wobei das Werkstück unter
Ausbildung eines Arbeitsspaltes für einen Elektrolyten mit einem
Werkzeug zusammenwirkt, wobei Werkstück und Werkzeug während der
Bearbeitung in einer Bearbeitungsebene auf unterschiedliche elektrische
Potentiale gesetzt werden, das sich dadurch auszeichnet, daß gleiche
oder verschiedene Werkstücke
in wenigstens zwei voneinander beabstandeten Bearbeitungsebenen
bearbeitet werden. Das Bearbeiten in zwei voneinander beabstandeten
Bearbeitungsebenen erhöht
die Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens
in erheblichem Maße.
Es ist möglich
beispielsweise während
der Bearbeitung in einer Bearbeitungsebene ohne Zeitverlust die
andere Bearbeitungsebene mit neuen Werkstücken zu versehen, nachdem die
bereits bearbeiteten Werkstücke
entnommen worden sind. Dies kann selbstverständlich automatisiert oder aber
auch händisch
erfolgen.
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Eine
Weiterbildung des zuvor beschriebenen Verfahrens zeichnet sich dadurch
aus, daß die
Bearbeitung nacheinander und/oder gleichzeitig in wenigstens zwei
voneinander beabstandeten Bearbeitungsebenen erfolgt. Hierzu ist
es beispielsweise erforderlich, insgesamt wenigstens zwei voneinander beabstandete
Bearbeitungsebenen so zu positionieren, daß eine gleichzeitige Bearbeitung
in wenigstens zwei Bearbeitungsebenen erfolgen kann. Dies kann beispielsweise
mittels einer Vorrichtung realisiert werden, die einen Balken mit
wenigstens drei Trägern
aufweist, wovon zwei immer zur Bearbeitung kontaktiert werden können und
die dritte beispielsweise in einer entsprechenden Stellung ent-
und beladen werden kann.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist dadurch angegeben, daß, während eine
Bearbeitung in einer ersten Bearbeitungsebene erfolgt, in der zweiten
Bearbeitungsebene ein Werkstückwechsel
durchgeführt
wird. Dieses Verfahren wird dann durchgeführt werden, wenn zwei Bearbeitungsebenen
zur Verfügung
stehen, wovon immer nur eine zur Bearbeitung kontaktiert wird und
die zweite dann in einer Be- und Entladestellung sich befindet,
um die bearbeiteten Werkstücke
zu entnehmen und neue zu bestücken.
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Erfindungsgemäß wurde
gefunden, daß es von
Vorteil ist, wenn in einem ersten Arbeitszyklus die erste Bearbeitungsebene
mit Werkstücken
bestückt wird,
anschließend
die Kontaktierung des Werkzeuges beziehungsweise des Werkstückes mit
der Elektrode (Anode beziehungsweise Kathode) für die Bearbeitung erfolgt,
während
der Bearbeitung in der ersten Bearbeitungsebene die Bestückung der
Werkzeuge für
die zweite Bearbeitungsebene erfolgt, anschließend in einem zweiten Arbeitszyklus
diese Werkstücke
zur Bearbeitung in die zweite Bearbeitungsebene gefördert, dort
mit der jeweiligen Elektrode kontaktiert und bearbeitet werden und
gleichzeitig die bereits bearbeiteten Werkstücke der ersten Bearbeitungsebene
während
des zweiten Bearbeitunszyklus entnommen und neue Werkstücke in die
Werkzeuge eingelegt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht auch eine Variante vor, bei der die Bearbeitung von Werkstücken gleichzeitig
in mehreren Bearbeitungsebenen, vorzugsweise mit unterschiedlichen
Bearbeitungsstufen erfolgt und währen
der Bearbeitung aus einer nicht in Bearbeitung befindlichen Seite
eines drehbar angeordneten Balkens der Vorrichtung die bereits bearbeiteten
Werkstücke
entnommen und noch nicht bearbeitete Werkstücke eingelegt werden, nach
Beendigung eines Bearbeitungsvorgangs und der Trennung von Kontakt
und Werkzeug beziehungsweise Werkstück und nach Trennung des Elektrolytkreislaufs
der Balken gedreht und der Vorgang wiederholt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfaßt auch
eine Weiterbildung, wonach der Elektrolyt in einem Bypaß gefahren
wird, der zur Bearbeitung der Werkstücke an den Elektrolytkreislauf
an die Werkstücke
beziehungsweise an werkstückaufnehmende Bearbeitungszellen
angeschlossen wird und der Elektrolyt für die Be arbeitung eingepumpt
und nach der Bearbeitung abgesaugt wird, bevor der Elektrolytkreislauf
wieder getrennt wird.
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Die
Erfindung schlägt
auch eine Bearbeitungsanlage mit mehreren Bearbeitungsstufen vor, bei
der wenigstens eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der zuvor
beschriebenen Ausführungsformen
einer Vorrichtung vorgesehen ist, insbesondere zur Durchführung des
Verfahrens nach einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Varianten
des Verfahrens und die Werkstücke
die Bearbeitungsebenen mit unterschiedlichen Bearbeitungsstufen nacheinander
durchlaufen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen
weiter beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine
Ausführungsform
der Erfindung nach 1 in einer anderen Bearbeitungsstellung;
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3 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit waagerecht und drehbar angeordneter Plattform, wobei die Plattform im
Querschnitt quadratisch ausgebildet ist;
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4 eine
weitere Variante der Erfindung mit senkrecht angeordneter Plattform
und
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5 eine
Weiterbildung der Erfindung mit einer im querschnitt sechseckigen
Plattform.
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Die 1 zeigt
eine erste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Es sind dabei zwei Bearbeitungsebenen I und II definiert. Zwischen den
beiden Bearbeitungsebenen I und II ist eine Plattform 1 bewegbar
angeordnet. Die Plattform 1 ist dabei zwischen Trägern 6 und 6' in den Bearbeitungsebenen
I und II angeordnet. Auf dem unteren Träger 6 sind Werkzeuge 2 angeordnet.
Diese Werkzeuge 2 sind in unterschiedlichen Ausführungsformen,
je nach den gestellten Bearbeitungsaufgaben gestaltbar. In der Ausführungsform
nach der 1 sind die Werkzeuge 2 und 2' lediglich schematisch angedeutet.
Diese Werkzeuge können,
wie angedeutet, in Bearbeitungszellen angeordnet sein, die durch ein
Gehäuse
begrenzt ist. Die Erfindung ist keineswegs auf die Ausgestaltung
dieser Bearbeitungszellenform beschränkt. Vielmehr ist diese lediglich
als ein Beispiel zu verstehen. Zwischen den beiden Bearbeitungsebenen
I und II beziehungsweise den Trägern 6 und 6' ist die Plattform 1 bewegbar
angeordnet, derart, daß sie
in Richtung a, b zwischen den beiden Bearbeitungsebenen hin und
her bewegbar ist. Die Plattform 1 trägt dabei auf ihrer Oberseite
ebenfalls Werkzeuge 2',
die wie die Werkzeugen 2 ausgebildet sein können. An
der Unterseite der Plattform sind die Kontakte 3 für die erste
Bearbeitungsebene I angeordnet. In der in der 1 dargestellten
Stellung wird gerade in der Bearbeitungsebene I bearbeitet und die
Werkstücke
für die
Bearbeitungsebene II können
in die Werkzeuge 2' gelegt
werden. Nach Beendigung der Bearbeitung in der Bearbeitungsebene I
wird die Plattform 1 nach oben in Richtung a bewegt. Dort
werden die Werkstücke
in den Werkzeugen 2' mit
den Kontakten 3' der
zweiten Bearbeitungsebene II kontaktiert, so daß eine Bearbeitung in der Bearbeitungsebene
II erfolgen kann. Der Träger 6' hat dabei auf
seiner Unterseite beziehungs weise auf der den Werkzeugen 2' zugewandten
Seite eine der Anzahl der Werkzeuge 2' entsprechende Anzahl von Kontakten 3'. In der dargestellten
Variante handelt es sich dabei um insgesamt acht Kontakte 3' und ebenfalls
acht Werkzeuge 2'.
Für die
Bearbeitungsebene I steht die gleiche Anzahl von Werkzeugen 2 und
Kontakten 3 zur Verfügung.
Die Plattform 1 ist an zwei Führungen 4 geführt, die
jeweils in den Trägern 6 beziehungsweise 6' befestigt sind.
Durch die Führungen 4 wird
dabei gleichzeitig der Abstand zwischen den beiden Bearbeitungsebenen
definiert. Die für
die Bearbeitung notwendigen Anschlüsse befinden sich entweder
ortsfest in den jeweiligen Bearbeitungsebenen I und II. Sie können allerdings
auch beispielsweise zum einen an den Trägern 6 beziehungsweise 6' und zum anderen
an der Plattform 1 angeordnet sein. Für den Fall, daß die Medienleitungen
für den
Elektrolyten und für
den Stromkreis an der Plattform befestigt sind, sind flexible Leitungen
vorgesehen. Für
einen anderen Fall sind ortsfest vorgesehene Kontakte beziehungsweise
Kupplungen für
den Elektrolytkreislauf in der jeweiligen Bearbeitungsebene I beziehungsweise
II vorgesehen, die lediglich für die
Bearbeitung mit dem Kontakt beziehungsweise dem Werkzeug 2, 2' verbunden werden.
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Die 2 zeigt
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in der Ausführungsform
nach der 1, jedoch in einer anderen Bearbeitungsstellung.
In der in 2 dargestellten Stellung befindet
sich die Plattform 1 zur Bearbeitung in der Bearbeitungsebene
II. Für
den Verlauf der Bearbeitung kann dabei in der ersten Bearbeitungsebene
I ein Werkstückwechsel durchgeführt werden.
Das heißt,
die bereits bearbeiteten Werkstücke
werden aus den Werkzeugen 2 entnommen und neue, noch nicht
bearbeitete Werkstücke
werden in die Werkzeuge 2 gelegt. Dazu kann selbstverständlich eine
in der 2 nicht dargestellte Be- beziehungsweise Entladevorrichtung
eingesetzt werden. Der Vorgang, wie zuvor beschrieben, kann sowohl
automatisch als auch händisch
erfolgen. Mit der in den 1 und 2 beschriebenen
Vorrichtung läßt sich
eine Bearbeitung derart durchführen, daß beispielsweise
in der ersten Bearbeitungsebene eine Bearbeitung erfolgt und ein
Werkstückwechsel für die zweite
Bearbeitungsebene gleichzeitig vorgenommen wird. Die Plattform 1 ist
dabei auf die jeweiligen Bearbeitungsebenen I und II zu- beziehungsweise
von ihnen wegbewegbar ausgebildet. Zur Führung der Plattform 1 dienen,
wie bereits erwähnt,
die Führungen 4.
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Die 3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Vorrichtung nach der 3 unterscheidet sich von der
in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsform insbesondere
dadurch, daß ein
Rahmen 7 vorgesehen ist, der gemäß der dargestellten Variante
in der 3 als Doppelrahmen ausgeführt ist. Im Zentrum des Rahmens 7 ist
eine als Balken 1/1 ausgebildete Plattform 1 dargestellt.
Der Balken 1/1 ist dabei drehbar an der beziehungsweise
um die Achse 8 gelagert. Der Balken 1/1 ist dabei
selbst quadratisch ausgebildet und trägt an allen vier Seiten Werkzeuge 2, 2', 2'', 2'''. Für die Bearbeitung
sind drei Bearbeitungsebenen I, II, III definiert. Dazu sind an
dem Rahmen 7 Träger 6, 6' und 6'' vorgesehen. Der Träger 6 ist
dabei nur verdeckt dargestellt. Für den Träger 6 ist der Rahmen 7 in
der Darstellung nach hinten mit einer rechtwinkligen Rahmenverlängerung
versehen. In dem Rahmen 7, der, wie bereits erwähnt, als
Doppelrahmen ausgebildet ist, sind die Plattformen 6, 6' und 6'' beweglich geführt. Anders als bei der in
den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
ist dabei der Balken 1/1 lediglich drehbar, aber ortsfest gelagert.
Für die
Bearbeitung werden in der dargestellten Ausführungsform die Träger 6, 6' und 6'' auf die jeweils positionierte
Seite des Balkens zu- beziehungsweise von ihm wegbewegt. Der Balken
trägt in der
Ausführungsform
nach der 3 beispielsweise die Werkzeuge 2, 2', 2'' und 2'''. An den Trägern 6, 6' und 6'' sind die Kontakte 3, 3' und 3'' vorgesehen. In der dargestellten
Variante lassen sich drei Bearbeitungsebenen I, II und III gleichzeitig
für die
Bearbeitung kontaktieren. In der vierten, freien Ebene können dann
die Werkstücke
aus den Werkzeugen entommen und neue, noch nicht bearbeitete Werkstücke in die
Werkzeuge gelegt beziehungsweise dort positioniert werden. Auf diese
Weise lassen sich in drei Bearbeitungsebenen I, II, III entweder
gleiche Bearbeitungsaufgaben für
eine Vielzahl von Werkstücken
(in der dargestellten Variante 15 Werkstücke) gleichzeitig
realisieren. Es ist jedoch auch möglich in den Bearbeitungsebenen
I, II, III unterschiedliche Bearbeitungsstufen vorzusehen. Die Bearbeitung
erfolgt dann so, daß in
der ersten Bearbeitungsstufe I die ersten fünf Werkstücke bearbeitet werden. Nachdem
dies erfolgt ist, werden die Träger 6, 6' und 6'' zurückbewegt. Der Balken 1/1 kann
dann gedreht werden. Damit gelangen die in der ersten Bearbeitungsebene
I bereits bearbeiteten Werkstücke
in die zweite Bearbeitungsebene II. Die Träger werden wieder auf den Balken 1/1 zubewegt
und es wird bearbeitet. Nach Abschluß der Bearbeitung wird der
Vorgang wiederholt, das heißt,
die Träger 6, 6' und 6'' werden zurückbewegt, die Plattform 1/1 gedreht
und die Werkstücke
der zweiten Bearbeitungsebene II gelangen dann in die Bearbeitungsebene
III. Dort wird der gleiche Vorgang wiederholt. Nachdem die Bearbeitung
der Werkstücke
in der Bearbeitungsebene III abgeschlossen ist, wird der Vorgang
nochmals wiederholt, so daß die
jetzt fertig bearbeiteten Werkstücke
in der Be- und Entnahmeposition sich befinden. Hier werden sie dann
entnommen und neue Werkstücke
hinzugefügt.
Auf diese Art und Weise kann eine sehr effiziente Bearbeitung von
Werkstücken
auch in drei unterschiedlichen Bearbeitungsstufen vorgesehen werden.
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Die 4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Vorrichtung ähnelt
der Ausführungsform
nach der 3 sehr. Es ist lediglich eine Änderung
dergestalt vorgenommen worden, daß der Balken 1/1 beziehungsweise
dessen Achse 8 vertikal orientiert ist. Alle anderen Bauelemente
beziehungsweise Baugruppen sind bereits vorgestellt worden und daher
nicht vollständig
in der 4 eingetragen.
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Die 5 zeigt
eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In dieser
Variante ist die Plattform 1 als Balken 1/1 mit
einem sechseckigen Querschnitt dargestellt. An allen sechs Seiten des
Balkens 1/1 befinden sich Werkzeuge 2, 2', 2'' und so weiter und in den jeweiligen
Bearbeitungsebenen sind wieder Träger 6, 6' und 6'' vorgesehen, die auf den Balken 1/1 zu-
beziehungsweise von ihm wegbewegt werden können. Die Bearbeitung in den einzelnen
Bearbeitungsebenen erfolgt so wie bereits beschrieben. Die Kontakte
selbst sowie die Anschlüsse
für den
Elektrolyten sind entweder ortsfest in den jeweiligen Bearbeitungsebenen
angeordnet beziehungsweise befinden sich flexibel geführt an den
Trägern 6, 6', 6'' und an dem Balken 1/1.
Die Ausführungsform
entsprechend der 5 zeigt schematisch auch eine
Be- und Entladevorrichtung 9.
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Die
Erfindung läßt sich
im Umkehrschluß auch
so realisieren, daß Werkzeuge 2 und
Kontakte 3 jeweils entgegenstehend bzw. entgegengesetzt
angeordnet werden.
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Die
jetzt mit der Anmeldung und später
eingereichten Ansprüche
sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte
sich hier bei näherer
Prüfung,
insbesondere auch des einschlägigen
Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal
für das
Ziel der Erfindung zwar günstig,
nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon
jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere
im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
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Die
in den abhängigen
Ansprüchen
angeführten
Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind
diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,
gegenständlichen
Schutzes für
die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale,
die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im
Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel
zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
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Merkmale,
die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale
aus Ansprüchen,
die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung
vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar
auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen
erwähnt wurden
beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders
günstige
Ergebnisse erreichen.