DE102004050199A1

DE102004050199A1 - Hochflexible Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102004050199A1
Application number: DE102004050199A
Authority: DE
Inventors: Frank Baumbusch; Walter Bauer
Original assignee: Witzig and Frank GmbH
Current assignee: Witzig and Frank GmbH
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-20
Also published as: WO2006042645A1; US20080188363A1; EP1807242A1

Abstract

Eine Werkzeugmaschine (1) weist einen Arbeitsraum (3) auf, in dem sich zwei Werkstückträger (7, 8) unabhängig voneinander bewegen können. Außerdem sind in dem Arbeitsraum mehrere Werkzeuge (44, 45) angeordnet. Den Werkstückträgern (7, 8) sind Verfahreinrichtungen zugeordnet, die Verfahrbereiche festlegen. Diese überlappen einander in einem Bereich, in dem eine Bearbeitungseinheit (35) angeordnet sein kann. Mit einer solchen Werkzeugmaschine wird eine sehr hohe Flexibilität hinsichtlich der zu fertigenden Werkstücke wie auch eine hohe Produktivität erreicht. Die Werkzeugmaschine (1) gestattet damit die Erzielung hoher Automatisationsgrade auch bei kleinen Serien.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine.
Zur flexiblen Bearbeitung von Werkstücken sind verschiedene Maschinenkonzepte entwickelt worden, die eine spanende Bearbeitung des Werkstücks aus mehreren verschiedenen Raumrichtungen heraus gestatten. Bekannt sind Maschinen zur Vierseiten- oder zur Fünfseitenbearbeitung von Werkstücken, bei denen sich somit außer der Aufspannfläche selbst alle anderen Flächen spanend bearbeiten lassen. Auf diese Weise lassen sich z.B. kompliziert geformte Werkstücke für die Automobilindustrie herstellen.

Eine solche Werkzeugmaschine ist aus der DE 43 01 393 C2 bekannt. Diese Werkzeugmaschine ist als Rundtaktmaschine ausgebildet. Sie weist einen Arbeitsraum auf, in dem ein kreuzförmiger Werkstückträger angeordnet ist. An den Seitenflächen der Arme sind Planetentische zur Werkstückaufnahme angeordnet. Der Werkstückträger wird in 90°-Schritten gedreht. Dabei durchlaufen die an den Armen des Werkstückträgers gehaltenen Werkstücke nacheinander alle Bearbeitungsstationen. Zu einer Bearbeitungsstation gehört zumindest eine Bearbeitungseinheit mit mindestens einer Bearbeitungsspindel, an der beispielsweise Fräs- oder Bohrwerkzeuge befestigt werden können.

Mit einer solchen Maschine lässt sich eine hohe Produktivität erreichen. Sie ist für größere Serien geeignet.

Aus der DE 39 41 480 A1 ist eine weitere, nach dem Rundtaktprinzip arbeitende Werkzeugmaschine bekannt. Die Werkzeugmaschine weist einen käfigartigen Werkzeugaufnahmeraum auf, in dem hängend ein Drehtisch angeordnet ist. Dieser polygonal umrandet. Er trägt an seiner Außenseite Planetentische. Rund um das Maschinengestell sind Bearbeitungseinheiten angeordnet, wobei deren Winkelausrichtung und -ausbildung werkstückspezifisch gewählt ist.

Mit dieser Werkzeugmaschine lassen sich höchste Produktivitäten bei großen Serien erreichen.

Aus der DE 36 24 284 A1 ist eine Bearbeitungsmaschine bekannt, die einen schwenkbar gelagerten Werkstückaufspannplatz und eine zugeordnete Bearbeitungseinheit enthält. Über die Relativbewegung zwischen der Maschinenspindel, der Bearbeitungseinheit und des Werkstücks lassen sich die gewünschten Bearbeitungen eines Werkstücks vornehmen. Diese Maschine eignet sich für Einzelfertigung oder Kleinstserien.

Weiter ist aus der DE 43 16 166 B4 eine Vertikaldrehmaschine bekannt, die einen ersten, auf einem Schlitten gelagerten horizontal und vertikal verfahrbaren Spindelkasten und einen zweiten, an einem Maschinengestell ruhend angeordneten Spindelkasten aufweist. Dem ruhend zugeordneten Spindelkasten ist ein verfahrbar angeordneter Werkzeugträger zugeordnet. Dem verfahrbaren Spindelkasten ist ein ruhend angeordneter Werkzeugträger zugeordnet. Die Führungsbahn des verfahrbaren Spindelkastens führt an dem ruhenden Spindelkasten vorbei, so dass in Gegenüberstellungsposition Werkstücke übergeben werden können.

Des Weiteren ist aus der DE 101 17 984 A1 eine Drehmaschine mit zwei auf zueinander parallelen Bahnen horizontal verstellbaren Schlitten gelagerten Spindelkästen bekannt. Über den beiden Führungsbahnen der Spindelkästen erstreckt sich quer eine Führungseinrichtung für zwei unabhängig voneinander bewegbare Werkzeugträger. Mit dieser Drehmaschine ist eine relativ flexible Werkstückbearbeitung möglich.

Eine weitere flexible Drehmaschine ist aus der DE 199 04 859 A1 bekannt. Diese weist zwei dreiachsig bewegbare, gegenüber liegend angeordnete Spannfutter für ein Werkstück auf. Die Spindelkästen sind außerdem schwenkbar gelagert, um die Drehachse aus einer Horizontallage in eine Vertikallage schwenken zu können, in der die Bearbeitung mittels Werkzeugen stattfindet, die in einem unterhalb der Spindeln angeordneten Werkzeugträger gehalten sind. Zur außermittigen Bearbeitung von Werkstücken sind die Spindeln in bestimmter Drehlage durch Stillsetzeinrichtungen verriegelbar.

Alle an dem Werkstück auszuführenden Bearbeitungsoperationen müssen mit den an dem Werkzeughalter vorgesehenen Werkzeugen absolviert werden.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die sich sowohl für kleinere als auch für größere Serien eignet und dabei jeweils hochflexibel ist, d.h. leicht und einfach auf unterschiedliche Werkstücke und Bearbeitungsvorgänge eingerichtet werden kann und die dabei jeweils eine gute Produktivität erbringt.

Diese Aufgabe wird mit der Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 gelöst:
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist einen Arbeitsraum auf, in dem wenigstens zwei Werkstückträger angeordnet sind. Beide Werkstückträger sind mit Verfahreinrichtungen verbunden, so dass sie in dem Arbeitsraum zumindest zweidimensional bewegt werden können. Die Verfahreinrichtungen legen Verfahrbereiche fest, die in dem Arbeitsraum liegen. Die Verfahrbereiche der beiden Werkstückträger sind voneinander unabhängig festlegbar. Dies bedeutet, dass ein Werkstückträger einen anderen Pfad zurücklegen kann als der andere Werkstückträger. Dennoch können beide Pfade so festgelegt werden, dass jeder Werkstückträger alle Bearbeitungseinheiten oder auch nur ausgewählte Bearbeitungseinheiten anfährt, um dort Bearbeitungen des Werkstücks vornehmen zu lassen. Mit diesem Konzept der voneinander unabhängigen Bewegung mehrerer Werkzeuge in einem gemeinsamen Arbeitsraum auf gegebenenfalls unterschiedlichen Pfaden wird ein hohes Maß an Flexibilität erreicht. Soll von einem Werkstück, das viele Bearbeitungsvorgänge wie z.B. Schleifen, Honen, Büchseneinpressen usw. erfordert, auf ein Werkstück umgerüstet werden, das nur wenige Bearbeitungsvorgänge oder lediglich das Anfahren weniger Bearbeitungseinheiten erfordert, kann der Pfad des betreffenden Werkstückträgers entsprechend programmiert werden, so dass sich nur ein kurzer Weg durch die Maschine und eine kurze Bearbeitungszeit ergibt. Bei einer Rundtaktmaschine müsste das Werkstück in jedem Fall den gesamten Rundweg durchlaufen.

Mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist es prinzipiell auch möglich, parallel verschiedene Werkstücke herzustellen. Dabei können insbesondere verschiedene Wege durch die Maschine gewählt und dadurch unterschiedliche Bearbeitungsreihenfolgen, unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge und unterschiedliche Bearbeitungsdauern erreicht werden.

Die Verfahrbereiche der Werkstückträger können einander vollständig oder teilweise überlappen. In der Regel genügt eine teilweise Überlappung, wobei der Überlappungsbereich vorzugsweise alle, mindestens aber eine Bearbeitungsposition einschließt, die durch eine von einer Bearbeitungseinheit einnehmbare Stellung definiert ist.

Die Verfahreinrichtungen können durch Spindelhubantriebe, Zahnstangenantriebe oder vorzugsweise wenigstens teilweise durch Linearmotoren gebildet werden. Insbesondere werden Linearmotorantriebe für längere Stellwege bevorzugt, während kurze Stellwege durch Motorgetriebeanordnungen erzielt werden können. Beispielsweise legt der Linearmotor eine Bewegungsrichtung fest, in der mehrere Bearbeitungseinrichtungen erreicht werden können. Die Motor-Getriebe-Verfahreinrichtungen können hingegen genutzt werden, um lediglich kurze Zustellbewegungen oder dergleichen zu bewirken.

Die Bewegungen der Werkstückträger sind vorzugsweise zweidimensional, d.h. zweiachsig. Vorzugsweise liegen beide Bewegungsrichtungen in einer gemeinsamen Ebene, vorzugsweise einer Horizontalebene. Die Bewegungsrichtungen mehrerer Bearbeitungseinheiten sind dabei bevorzugterweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Jedoch können die Verfahreinrichtungen bedarfsweise auch mit einer dritten Bewegungsrichtung (Achse) versehen sein, so dass sie echte 3D-Bewegungen (räumliche Bewegungen) ausführen können. Während die Fahrbereiche im ersten Fall durch Flächen festgelegt sind, sind sie im zweiten Fall durch die prinzipiell durchfahrbaren Volumina festgelegt.

Zusätzlich zu den linearen Bewegungsrichtungen können die Werkstückaufnahmen um zumindest eine, vorzugsweise aber um zwei Achsen geschwenkt werden. Damit ist eine echte fünfachsige Fünfseitenbearbeitung jedes Werkstücks möglich.

Die Werkstückträger können mit einer automatischen Spanneinrichtung vorgesehen sein. Damit ist es insbesondere durch die Überlappung der Verfahrbereiche möglich, Werkstücke im Arbeitsraum von einem Werkstückträger auf einen anderen Werkstückträger zu übergeben. Durch diese Maßnahme lässt sich eine echte Sechsseitenbearbeitung erreichen, wobei kein manuelles Umspannen des Werkstücks erforderlich ist. Das Werkstück muss zum Umspannen auch nicht aus dem Arbeitsraum herausgefahren werden. Diese Maßnahme liefert somit höchste Flexibilität. Die bei der Gestaltung von Werkstücken zu beachtenden fertigungstechnischen Restriktionen hinsichtlich der Werkzeugmaschine werden auf ein Minimum reduziert.

Der wenigstens einen Bearbeitungseinheit ist eine Positioniereinheit zugeordnet, die eine Bewegung der Bearbeitungseinheit in wenigstens einer Richtung vorzugsweise aber in zwei oder in mehreren Richtungen gestattet. Die Zustellbewegung kann sowohl durch eine Bewegung des Werkstücks als auch durch eine Bewegung des Werkzeugs erfolgen. Es ist auch möglich, gleichzeitig die Werkzeuge zweier oder mehrerer Bearbeitungseinheiten mit dem Werkstück in Eingriff zu bringen. Dabei kann die Anzahl der möglichen Positionierrichtungen der gleichzeitig wirksamen Bearbeitungseinheiten unterschiedlich sein. Es ist beispielsweise möglich, dass eine unterhalb des Werkstücks angeordnete Bearbeitungseinheit lediglich eine axiale Zustellbewegung ausführen kann während eine oberhalb des Werkzeugs angeordnete Bearbeitungseinheit in drei Positionierrichtungen bewegbar ist. Soll mit dem unteren Werkzeug gefräst werden, wird das Werkstück entsprechend bewegt. Das obere Werkzeug folgt dann dieser Bewegung, wobei dieser Bewegung noch die eigene Zustellbewegung überlagert wird.

Auch die Positioniereinheiten für die Bearbeitungseinheiten können jeweils wenigstens einen Linearmotor enthalten. Der Linearmotor ist vorzugsweise dem vorkommenden größten Verstellweg zugeordnet. Hier handelt es sich in der Regel um einen quer zu der Drehachse des Werkzeugs orientierten Weg.

Die Bearbeitungseinheiten können mit Revolverköpfen versehen sein, um mehrere Werkzeugspindeln mit mehreren Werkzeugen bereithalten zu können. Zusätzlich können, zumindest bedarfsweise, Werkzeugmagazine vorgesehen sein, die mit entsprechenden Werkzeugwechseleinrichtungen zusammenwirken, um die Werkzeuge an einzelnen Arbeitsspindeln auszuwechseln.

Die Bearbeitungseinheiten sind in der Regel an unterschiedlichen Stellen des Verfahrbereichs angeordnet, so dass sie nacheinander angefahren werden können. Der Fahrbereich überspannt wenigstens zwei Bearbeitungseinheiten, so dass Folgebearbeitungen vorgenommen werden können. Die Bearbeitungseinheiten sind z.B. Arbeitsspindeln mit Werkzeugen zur spanenden Bearbeitung, wie Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden, Schleifen, Polieren, Läppen und Honen. Außerdem können Bearbeitungseinheiten zum Erodieren oder auch zur Durchführung von Montagevorgängen vorgesehen werden. Ein typischer Montagevorgang ist das Einpressen von Buchsen, das Einsetzen von Schrauben oder ähnliches.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
1 eine Werkzeugmaschine in einer schematisierten Vorderansicht,
2 die Werkzeugmaschine nach 1 in einer schematisierten Draufsicht mit schraffierter Kenntlichmachung der vorhandenen Fahrbereiche,
3 eine abgewandelte Ausführungsform einer Werkzeugmaschine in Vorderansicht,
4 die Werkzeugmaschine nach 3 in einer schematisierten Draufsicht,
5 eine weiter abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in Vorderansicht,
6 die Werkzeugmaschine nach 5 in schematisierter Draufsicht,
7 die Werkzeugmaschine nach 5 in einer schematisierten, ausschnittsweisen Rückansicht und
8 eine Verfahreinrichtung einer der Werkzeugmaschinen nach 1 bis 6 in schematisierter Darstellung.
In 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 veranschaulicht, die ein vorzugsweise käfigartiges Maschinengestell 2 aufweist, das einen Arbeitsraum 3 umschließt. Der Arbeitsraum ist nach außen vorzugsweise insoweit abgeschlossen, dass Späne, Stäube und Kühlschmiermittel nicht in nennenswertem Maße nach außen gelangen können. An den Arbeitsraum 3 grenzt, wie 2 erkennen lässt, ein Bestückungsraum 4, der von dem Arbeitsraum 3 durch räumliche Entfernung oder Abschottungsmaßnahmen insoweit getrennt ist, dass in dem Bestückungsraum 4 Werkstücke eingebracht und aus diesem herausgenommen werden können, während in dem Arbeitsraum 3 eine Bearbeitung von Werkstücken 5, 6 stattfindet.
Den Werkstücken 5, 6 sind Werkstückträger 7, 8 individuell zugeordnet. Diese sind in den 1 und 2 in unterschiedlichen Stellungen veranschaulicht. Vorzugsweise trägt jeder Werkstückträger 7, 8 einen als Planetentisch 9, 10 ausgebildeten Werkstückaufspannplatz, der mit nicht weiter veranschaulichten automatischen Spannmitteln, wie beispielsweise druckmittelbetätigten Spannzangen, versehen ist. Der Planetentisch 9, 10 gestattet eine Drehung und Positionierung um eine senkrecht zu der Aufspannfläche orientierte Achse, wie in 1 und 2 jeweils durch Pfeile 11, 12 angedeutet ist, und eine Fixierung des Werkstücks in vorgegebenen Schwenkpositionen. Der Werkstückträger 7, 8 ist des Weiteren von einem Ausleger 13, 14 getragen, der um seine Längsachse drehbar gelagert ist. Die entsprechende Drehrichtung ist in den 1 und 2 durch Pfeile 15, 16 kenntlich gemacht. Das Werkstück ist wiederum in festlegbaren Schwenkpositionen fixierbar. Des Weiteren sind die Ausleger 13, 14 in zwei oder, wie dargestellt, drei linearen Bewegungsrichtungen X, Y, Z bewegbar. Dies wird mit einer Verfahreinrichtung 17 erreicht, die in 8 exemplarisch für den Werkstückträger 7 und den Ausleger 13 veranschaulicht ist. Eine ebensolche Verfahreinrichtung kann für den Werkstückträger 8 vorgesehen sein.
Die Verfahreinrichtung 17 weist zur Verstellung in X-Richtung einen Linearmotor 18 auf, dessen beweglicher Abschnitt mit einem Schlitten 19 verbunden ist. Der Schlitten 19 ist auf Schienen 21 geführt, die sich in X-Richtung z.B. horizontal erstrecken. Vorzugsweise weisen die geraden Schienen 21 eine Länge auf, die so groß ist, dass sich der Ausleger 13 mit dem Werkstückträger 7 sowohl durch den gesamten Arbeitsraum 3 als auch in den Bestückungsraum 4 hinein bewegen kann. In 8 ist die Verfahreinrichtung für drei Verfahrachsen veranschaulicht. Um eine Verstellung in vertikaler Y-Richtung zu ermöglichen, trägt der Schlitten 19 wiederum Schienen 22, auf denen ein vertikal verstellbarer (positionierbarer) Schlitten 23 gelagert ist. Dieser trägt drehbar gelagert den Ausleger 13. Zur Drehung und Positionierung des Auslegers 13 ist ein Motor 24 vorgesehen. Ein Motor 25 bewirkt eine Linearpositionierung des Auslegers 13 in seiner Längsrichtung, die die Z-Richtung bildet. Ein weiterer Motor 26 dient zur Positionierung in Y-Richtung. Schließlich sitzt an dem Werkstückträger 7 ein Motor 27, der zur Drehung und Positionierung des Planetentischs dient.
Derartige Verfahreinrichtungen können für jeden Werkstückträger 7, 8 vorgesehen sein. Die Verfahreinrichtung 17 kann auch dahingehend modifiziert werden, dass der Motor 26 und die zugeordneten Schienen 22 weg gelassen werden, so dass eine lediglich zweiachsige Linearverstellung möglich ist.
Die Verfahreinrichtungen 17 legen für den jeweiligen Werkzeugträger 7, 8 eigene Verfahrbereiche 28, 29 fest, die in 2 schraffiert dargestellt sind. Die Verfahrbereiche 28, 29 sind jeweils durch eine strichpunktierte Linie 31, 32 begrenzt veranschaulicht. In einem mittleren Bereich 24, der in 2 eine Kreuzschraffur trägt, überlappen sich die Verfahrbereiche 28, 29. Der Bereich 34 kann somit von beiden Werkstückträgern 7, 8 und somit von beiden Werkstücken 5, 6 durchfahren werden. Beidseits des Bereichs 34 existieren Zonen, die lediglich dem Verfahrbereich 28 bzw. dem Verfahrbereich 29 angehören und somit nur von dem einen Werkstückträger 7 oder nur von dem anderen Werkstückträger 8 durchfahren werden können.
Vorzugsweise oberhalb des mittleren Bereichs 34 sind an dem Maschinengestell 2 zumindest eine vorzugsweise aber mehrere Bearbeitungseinheiten vorgesehen, von denen in 1 exemplarisch eine Bearbeitungseinheit 35 veranschaulicht ist. Sie sind oben an dem Maschinengestell 2 in einer Reihe angeordnet, wobei ihre Mittelachse in 2 jeweils durch ein Kreuz 36, 37, 38 markiert ist. Die Bearbeitungseinheiten sind untereinander weitgehend gleich ausgebildet. Sie weisen z.B. einen Revolverkopf 39 auf, dessen drehbares Revolverteil 41 mehrere Arbeitsspindeln 43, 44 aufweist. Z.B. ist der Revolverteil 41 mit acht Arbeitsspindeln versehen. An jeder kann ein Werkzeug 44, 45 befestigt werden.
Dem Revolver 39 ist eine Positioniereinheit 46 zugeordnet, um den Revolver 39 in zumindest einer Richtung, z.B. der Y-Richtung zu bewegen. Dazu kann ein entsprechender Stellmotor 47 dienen. Zusätzlich kann ein Linearmotor 48 oder ein anderweitiger Linearantrieb vorgesehen sein, um den Revolver 39 z.B. entlang von in Z-Richtung orientierten Schienen 49 zu bewegen. Der Antrieb der Arbeitsspindeln 42, 43 des Revolvers 39 erfolgt über einen Antriebsmotor 51. An Stelle des Stellmotors 47 kann auch ein Linearantrieb in Form eines Linearmotors vorgesehen werden.
Die insoweit beschriebene Werkzeugmaschine 1 arbeitet wie folgt:
Die Werkstückträger 7, 8 werden abwechselnd in den Bestückungsraum 4 gefahren. In 2 ist der Werkstückträger 7 gestrichelt in Bestückungsposition veranschaulicht. Hier können durch manuellen oder maschinellen Zugriff Werkstücke gewechselt werden. Ausgehend von dieser Bestückungsposition durchläuft das gespannte Werkstück 5 dann einen Weg, der durch den Bereich 34 führt. Dieser Weg führt zu zumindest einer Bearbeitungsstation 35 oder aber auch zu mehreren. Beispielsweise können alle durch die Kreuze 36, 37, 38 (2) markierten Bearbeitungseinheiten durchlaufen werden. Die Werkzeugträger 7, 8 können dabei, wie in 2 veranschaulicht, nacheinander den gleichen Bearbeitungsweg durchlaufen, davor und danach getrennte Wege gehen.
In den einzelnen Bearbeitungsstationen, die durch die zugeordnete Bearbeitungseinheit 35 gebildet werden, kann das Werkstück 5 wie auch das Werkstück 6 jeweils beliebig positioniert werden. Es kann in X-, Y- und Z-Richtung linear verschoben werden. Es kann geschwenkt werden, indem der Werkstückträger 7, 8 gemäß dem Pfeil 15 bzw. 16 um die Längsachse des jeweiligen Auslegers 13, 14 geschwenkt wird. Außerdem kann der jeweilige Planetentisch 9, 10 gedreht werden. Damit ist sowohl eine reine Fünfseitenbearbeitung bei ruhendem Werkstück 5, 6 wie auch eine Bearbeitung bei bewegtem Werkstück 5, 6, wie beispielsweise Drehfräsen, möglich.
In dem Arbeitsraum 3 anfallende Späne können durch einen Späneförderer 52 ausgetragen werden, der in den 1 und 2 symbolisch angedeutet ist.
Die 3 und 4 veranschaulichen eine abgewandelte Ausführungsform der Werkzeugmaschine 1. Während bei der Werkzeugmaschine 1 beide Verfahrbereiche 28, 29 parallel zu einander und einander in einem streifenförmigen Bereich 34 überlappend angeordnet sind, stehen die Verfahrbereiche 28, 29 bei der Werkzeugmaschine 1 nach 4 im rechten Winkel zueinander. Es können auch andere Winkelausrichtungen Anwendung finden. Die Maschine weist ein gemeinsames Maschinengestell 2 auf, das nach Art eines Winkels ausgebildet ist. An den Enden seiner Schenkel sind die Bestückungsräume 4a, 4b ausgebildet. Zwischen beiden Bestückungsräumen 4a, 4b liegt ein winkelförmiger Arbeitsraum 3, der die Verfahrbereiche 28, 29 sowie den überlappenden Bereich 34 enthält. Die Positionen der Bearbeitungseinheiten 35 sind in 4 wiederum durch Kreuze 36a, 37a, 38, 36b, 37b markiert. Zu den Bearbeitungseinheiten und deren Positioniereinrichtung gilt die im Zusammenhang mit 1 und 2 gegebene Beschreibung. Aus 3 ist zusätzlich ersichtlich, dass das Maschinengestell 2 nicht nur oben hängend angeordnete Bearbeitungseinheiten 35 aufweist, sondern dass zusätzlich Bearbeitungseinheiten 35 unterhalb der durch die Werkstücke 5, 6 definierten Bearbeitungsebene angeordnet sind. Diese unteren Bearbeitungseinheiten 35 sind wiederum als Kronenrevolver ausgebildet. Sie sind in zumindest einer Richtung, beispielsweise der vertikalen Y-Richtung, verstellbar. Zusätzlich können sie in einer Horizontalrichtung (Z-Richtung und/oder X-Richtung) verstellbar sein. Ansonsten gilt die obige Beschreibung.
Die Besonderheit dieser Werkzeugmaschine 1 liegt darin, dass beide Werkstückträger 7, 8 vollkommen unabhängig voneinander arbeiten können, indem die Bearbeitungseinheiten bei den Kreuzen 36a, 37a von dem Werkstückträger 7 individuell genutzt werden und indem die Bearbeitungseinheiten bei den Kreuzen 36b, 37b von dem Werkstückträger 8 individuell genutzt wird. Die Bearbeitungseinheit bei dem Kreuz 38 kann gemeinsam genutzt werden. Außerdem kann diese Position als Übergabeposition genutzt werden. Beispielsweise befindet sich der Werkstückträger 8 dann in der in 4 gestrichelt veranschaulichten Position. Diese kann von dem Werkstückträger 7 angefahren werden. Ist dieser zunächst leer kann er das von dem Werkstückträger 8 gehaltene Werkstück übernehmen, greifen und spannen, woraufhin das Werkstück von dem Werkstückträger 8 freigegeben werden kann. Dieser in dem Arbeitsraum 3 stattfindende Umspannvorgang ermöglicht eine echte Sechsseitenbearbeitung.
Somit kann die Werkzeugmaschine 1 nach 3 und 4 sowohl als Sechsseitenbearbeitungsmaschine für ein Werkstück verwendet werden, das beispielsweise bei dem Bestückungsraum 4b in die Werkzeugmaschine eingesetzt und in dem Bestückungsraum 4a aus der Werkzeugmaschine 1 entnommen wird als auch als Werkzeugmaschine, die an den Bestückungsräumen 4a und 4b jeweils Werkstücke aufnimmt und abgibt, die einzeln bearbeitet worden sind. Es ist eine sehr hohe Flexibilität möglich und es wird dennoch eine hohe Produktivität erreicht.
Die 5 und 6 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Werkzeugmaschine 1. Sie weist z.B. acht Bearbeitungseinheiten auf, von denen vier an dem Maschinengestell 2 oben und zwei oder vier weitere an dem Maschinengestell 2 unten angeordnet sind. Die Positioniereinrichtungen und die Verfahreinrichtungen sind wie vorstehend ausgebildet. Wie allen vorstehend beschriebenen Maschinen dienen die Revolver 39 dazu, wahlweise unterschiedliche, an verschiedenen Arbeitsspindeln gehaltene Werkzeuge in Arbeitsposition zu bringen, um nacheinander verschiedene Arbeits vorgänge an dem jeweiligen Werkstück auszubilden. Die Verfahrbereiche 28, 29 können ungefähr mittig in dem Arbeitsraum 3 aneinander grenzen und sich dort mehr oder weniger oder auch gar nicht überlappen. Im letzteren Falle sind die in 5 und 6 links angeordneten Bearbeitungseinheiten dem Werkstückträger 7 individuell zugeordnet. Ebenso sind die in 5 und 6 rechts angeordneten Bearbeitungseinheiten dem Werkstückträger 8 individuell zugeordnet.
An den Arbeitsraum 3 kann eine Sektion 53 angebaut sein, in der sich die Verfahrbereiche 28, 29 überlappen. Diese Überlappung kann beispielsweise durch entsprechende Programmierung der Verfahreinrichtung 17 bzw. deren Steuerung erreicht werden. Damit kann wiederum ein überlappender Bereich 34 erzielt werden, der beispielsweise als Übergabebereich zur Übergabe von Werkstücken von dem Werkstückträger 7 zu dem Werkstückträger 8 genutzt werden kann. Bedarfsweise kann hier auch eine oder mehrere Bearbeitungseinheiten angeordnet sein. Des Weiteren können Montageeinheiten, beispielsweise zum Einpressen von Buchsen oder zur Durchführung anderer Montagevorgänge vorgesehen sein.
Die Bearbeitungseinheiten sind vorzugsweise mit Revolvern 39 versehen. Es ist jedoch auch möglich, Bearbeitungseinheiten 35a vorzusehen, die lediglich eine einzige Arbeitsspindel 54 mit einem einzigen Werkzeug 55 aufweisen. Dies ist in 5 wie auch in 3 exemplarisch veranschaulicht. Ein scheibenförmiges Werkzeugwechselmagazin 54a kann dazu vorgesehen sein, weitere Werkzeuge bereit zu halten. Dies ist immer dann sinnvoll, wenn für die Bearbeitung eines bestimmten Teilespektrums sämtliche Werkzeuge an der Werkzeugmaschine angeordnet werden sollen, so dass eine Maschinenumrüstung automatisch stattfinden kann. Ein solches Werkzeugwechselmagazin ist auch dann sinnvoll, wenn die Be arbeitung schwer zerspanbarer Werkstücke stattfinden soll, wozu mehrere gleiche Werkzeuge (Schwesterwerkzeuge) vorgesehen sein können, die einen automatischen Werkzeugwechsel bei Standzeitende ermöglichen.
An Stelle der dargestellten Bearbeitungseinheiten können auch andere Bearbeitungseinheiten Anwendung finden.
Insbesondere bei dem Maschinenkonzept nach 5 und 6 ist der Arbeitsraum 3 nach außen weitgehend geschlossen. Um dennoch eine Zugänglichkeit zu gewähren, kann der zwischen den Schienen 21 vorhandene Freiraum genutzt werden. Das hier in dem Maschinengestell 2 und zwischen den Schienen 21 vorhandene Fenster wird von dem Schlitten 19 überbrückt, der letztendlich den Ausleger 13 führt. An den Schlitten 19 schließen sich, wie 7 erkennen lässt, zu beiden Seiten balgartige Jalousien 56, 57 an. Diese folgen den Bewegungen des Schlittens und decken dabei das zwischen den Schienen 21 frei gelassene Fenster ab. Die Jalousien 56, 57 sind durch ein Kupplungsmittel 58 mit dem Schlitten 19 verbunden. Dieses ist lösbar. Damit lässt sich das Fenster beispielsweise öffnen, indem der Schlitten zunächst in seine rechte oder linke Extremlage gefahren wird, bei der eine der beiden Jalousien, beispielsweise die Jalousie 57, ihre kürzeste Länge aufweist, d.h. ganz zusammengeschoben ist. Die Jalousie kann in dieser Position beispielsweise mit Steckbolzen an geeigneten, an dem Maschinengestell 2 vorgesehenen Löchern 59 oder durch andere Kupplungsmittel arretiert werden, wohingegen die Kupplung zu dem Schlitten 19 gelöst wird. Fährt der Schlitten 19 nun in seine andere Extremlage gibt er das Fenster frei, ohne dass es von der Jalousie 57 abgedeckt wird. Zugleich wird die Jalousie 56 zusammengeschoben.
Es können beide Jalousien 56, 57 oder auch nur eine von beiden lösbar mit dem Schlitten 19 verbunden und durch geeignete Mittel z.B. Steckbolzen an dem Maschinengestell 2 feststeckbar sein.
Eine Werkzeugmaschine 1 weist einen Arbeitsraum 3 auf, in dem sich zwei Werkstückträger 7, 8 unabhängig voneinander bewegen können. Außerdem sind in dem Arbeitsraum mehrere Werkzeuge 44, 45 angeordnet. Den Werkstückträgern 7, 8 sind Verfahreinrichtungen 17 zugeordnet, die Verfahrbereiche 28, 29 festlegen. Diese überlappen einander in einem Bereich 34, in dem eine Bearbeitungseinheit 35 angeordnet sein kann. Mit einer solchen Werkzeugmaschine wird eine sehr hohe Flexibilität hinsichtlich der zu fertigenden Werkstücke wie auch eine hohe Produktivität erreicht. Die Werkzeugmaschine 1 gestattet damit die Erzielung hoher Automatisationsgrade auch bei kleinen Serien.

1: Werkzeugmaschine
2: Maschinengestell
3: Arbeitsraum
4: Bearbeitungsraum
5, 6: Werkstücke
7, 8: Werkstückträger
9, 10: Planetentisch
11, 12: Pfeile
13, 14: Ausleger
15, 16: Pfeile
17: Verfahreinrichtung
18: Linearmotor
19: Schlitten
21, 22: Schienen
23: Schlitten
24: Motor, Schwenkmotor
25: Z-Motor
26: Y-Motor
27: Planetenmotor
28, 29: Verfahrbereiche
31, 33: Linie
34: Bereich
35: Bearbeitungseinheit
36, 37, 38: Kreuz
39: Revolver
41: Revolverteil
42, 43: Arbeitsspindel
44, 45: Werkzeug
46: Positioniereinheit
47: Stellmotor
48: Linearmotor
49: Schienen
51: Antriebsmotor
52: Späneförderer
53: Sektion
54: Arbeitsspindel
54a: Werkzeugwechselmagazin
55: Werkzeug
56, 57: Jalousien
58: Kupplungsmittel
59: Löcher

Claims

Werkzeugmaschine (1) zur Bearbeitung von Werkstücken, mit einem Arbeitsraum (3), mit mehreren Bearbeitungseinheiten (35), die angetriebene Werkzeuge (44, 45) tragen, die in dem Arbeitsraum (3) angeordnet sind, wobei die Bearbeitungseinheiten Bearbeitungsstationen bilden, die von den Werkstücken in einer einprogrammierbaren Bearbeitungsfolge anfahrbar sind, mit wenigstens zwei Werkstückträgern (7, 8), die in dem Arbeitsraum (3) angeordnet sind und denen jeweils individuelle Verfahreinrichtungen (17) zugeordnet sind, so dass jeder Werkstückträger (7, 8) in einem eigenen, in dem Arbeitsraum liegenden Verfahrbereich (28, 29) bewegbar ist, wobei die Werkstückträger (7, 8) zur Bearbeitung der Werkstücke der Bearbeitungsfolge entsprechend in vorgegebene Positionen verfahrbar sind, um die Werkstücke zur Bearbeitung zu positionieren.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrbereiche (28, 29) einander wenigstens bereichsweise überlappen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrbereiche (28, 29) einander lediglich bereichsweise überlappen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahreinrichtungen (17) jeweils wenigstens zwei Linearstelleinrichtungen (19, 25) aufweisen, die unterschiedliche Bewegungsrichtungen (x, z) festlegen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtungen (x, z) einer Bearbeitungseinheit (35) in einer gemeinsamen Horizontalebene liegen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtungen (x, z) mehrerer Bearbeitungseinheiten (35) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahreinrichtungen (17) jeweils wenigstens eine Schwenkstelleinrichtung (24) aufweisen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahreinrichtungen (17) jeweils wenigstens zwei Schwenkstelleinrichtungen (24, 27) aufweisen, die zwei unterschiedliche Schwenkachsen festlegen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schwenkachse mit der ersten Bewegungsrichtung (z) übereinstimmt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schwenkachse quer zu der ersten Schwenkachse orientiert ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Linearstelleinrichtungen wenigstens einen Linearmotor (19) enthält.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger (7) mit automatischen Spanneinrichtungen versehen sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Bearbeitungseinheiten (35) mittels einer Positioniereinheit (46) in wenigstens einer Richtung verstellbar gelagert ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Bearbeitungseinheiten (35) mittels einer Positioniereinheit (46) in wenigstens zwei Richtungen (z, y) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Positioniereinheit (46) wenigstens einen Linearmotor (48) enthält.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Bearbeitungseinheiten einen Revolver (39) mit mehreren Arbeitsspindeln (42, 43) aufweist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bearbeitungseinheiten (35) an unterschiedlichen Stellen des Verfahrbereichs (28, 29) angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stelle des Verfahrbereichs (28, 29) wenigstens zwei Bearbeitungseinheiten angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrbereich (28, 29) wenigstens zwei Bearbeitungseinheiten überspannt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger während der Bearbeitung der Werkstücke linear verstellbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger während der Bearbeitung der Werkstücke schwenkverstellbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger zur Bearbeitung wenigstens an einer Bearbeitungsstation ruhend gehalten sind.