DE102005011306A1

DE102005011306A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102005011306A1
Application number: DE102005011306A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Baumann
Original assignee: Traub Drehmaschinen GmbH and Co KG
Current assignee: Traub Drehmaschinen GmbH and Co KG
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-09-14
Also published as: WO2006094712A8; CN101151121A; WO2006094712A2; EP1858667A2; JP2008531321A; WO2006094712A3

Abstract

Um eine Werkzeugmaschne zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels mindestens eines Werkzeugs durch gesteuerte Positionierbewegungen von Werkstück zu Werkzeug relativ zueinander, umfassend ein Maschinengestell, einen gegenüber dem Maschinengestell mittels einer Bewegungseinheit bewegbaren Trägerkopf und mindestens eine am Trägerkopf vorgesehene Aufnahme, mittels welcher entweder für ein Werkstück oder ein Werkzeug an dem Trägerkopf angeordnet werden kann, so daß mittels der Bewegungseinheit zumindest ein Teil der Positionierbewegungen ausführbar ist, derart zu verbessern, daß vielfältige komplexe Bearbeitungen optimal ausführbar sind, wird vorgeschlagen, daß der Trägerkopf um eine erste Schwenkachse schwenkbar an einem Trägerarm gehalten ist, daß der Trägerarm seinerseits um eine zur ersten Schwenkachse parallel und im Abstand von dieser angeordnete zweite Schwenkachse schwenkbar gegenüber einer Trägerbasis gelagert ist und daß die Trägerbasis gegenüber dem Maschinengestell mittels mindestens einer gesteuerten Bewegungsachse bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels mindestens eines Werkzeugs durch gesteuerte Positionierbewegungen von Werkstück und Werkzeug relativ zueinander, umfassend ein Maschinengestell, einen gegenüber dem Maschinengestell mittels einer Bewegungseinheit bewegbaren Trägerkopf und mindestens eine am Trägerkopf vorgesehen Aufnahme, mittels welcher entweder ein Werkstück oder ein Werkzeug an dem Trägerkopf angeordnet werden kann, so daß mittels der Bewegungseinheit zumindest einen Teil der Positionierbewegungen ausführbar ist.
Derartige Werkzeugmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen Werkzeugmaschinen ist der Trägerkopf üblicherweise als Werkzeugträgerkopf ausgebildet, welcher mittels eines Schlittensystems zur Ausführung der Positionierbewegungen bewegbar ist.
Unter einer Bearbeitung im Sinne der erfindungsgemäßen Lösung ist jede Art der Gestaltung des Werkstücks zu verstehen, also beispielsweise Abtragen oder auch Auftragen von Material aber auch Umwandlung von Material beispielsweise durch Härten.
Bei den materialabtragenden oder materialauftragenden Prozessen ist insbesondere auch die Laserbearbeitung einschließlich Laserschweißen mit umfaßt.
In jedem Fall umfassen die materialabtragenden Prozesse die zerspanende Bearbeitung von Werkstücken, beispielsweise durch Drehen, Fräsen oder Schleifen.
Dieses Konzept hat jedoch den Nachteil, daß vielfältige komplexe Bearbeitungen eines Werkstücks nicht optimal ausführbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß vielfältige komplexe Bearbeitungen optimal ausführbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Trägerkopf um eine erste Schwenkachse schwenkbar an einem Trägerarm gehalten ist, daß der Trägerarm seinerseits um eine zur ersten Schwenkachse parallelen und im Abstand von dieser angeordnete zweite Schwenkachse schwenkbar gegenüber einer Trägerbasis gelagert ist und daß die Trägerbasis gegenüber dem Maschinengestell mittels mindestens einer gesteuerten Bewegungsachse bewegbar ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß ein großer Bewegungsbereich des Trägerkopfes bei möglichst hoher Steifigkeit und Genauigkeit bei der Positionierung desselben realisierbar ist, insbesondere dadurch, daß der um die zweite Schwenkachse schwenkbare Trägerarm zusammen mit dem um die erste Schwenkachse gegenüber dem Trägerarm schwenkbaren Trägerkopf eine einfache Möglichkeit eröffnet, einerseits einen großen Bewegungsbereich des Trägerkopfs zu erreichen und andererseits innerhalb dieses Bewegungsbereichs den Trägerarm mit der notwendigen Steifigkeit und Präzision zu positionieren.

Außerdem erlaubt das Vorsehen eines verschwenkbaren Trägerarms neben einem großen Bewegungsbereich auch noch hohe Fahrgeschwindigkeiten beim Verschwenken des Trägerarms und somit schnelle und zeitsparende Bewegungen der Bewegungseinheit, zumindest insoweit, als diese auf Bewegungen des Trägerarms relativ zur Trägerbasis erfolgen.

Dieses Konzept hat gegenüber den bekannten Lösungen insbesondere den Vorteil, daß aufgrund der für die Bewegung des Revolverkopfes vorgesehenen Bewegungseinheit ein großer Bewegungsbereich des Trägerkopfes nicht durch eine große Länge von Linearachsen realisierbar ist, die hinsichtlich der Steifigkeit der Bewegungseinheit und der Präzision der Positionierbarkeit der Bewegungsachsen Probleme mit sich bringt.

Im übrigen hat das Vorsehen des Trägerarms auch hinsichtlich der Genauigkeit der Positionierbewegungen Vorteile, da der durch den Trägerarm bedingte Hebelarm stets gleich groß und nicht längenveränderlich ist, so daß dadurch bereits aufgrund der Art der Konstruktion eine gut reproduzierbare Positionierung des Trägerkopfes zur Trägerbasis möglich ist.

Hinsichtlich der mindestens einen Bewegungsachse zur Bewegung der Trägerbasis wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Trägerbasis durch die mindestens eine Bewegungsachse in Richtung ungefähr parallel zu einer quer zu den Schwenkachsen verlaufenden ersten Bewegungsebene bewegbar ist.

Durch die Bewegbarkeit der Trägerbasis mit mindestens einer Bewegungsachse in der ersten Bewegungsebene steht eine ausreichende Zahl von Achsen zur Verfügung, um mit in der Werkzeugmaschine mindestens in üblichem Umfang Bearbeitungen vornehmen zu können.

Zweckmäßigerweise verläuft die erste Bewegungsebene parallel zur X-Richtung.

Außerdem ist vorzugsweise vorgesehen, daß die erste Bewegungsebene parallel zur Z-Richtung der Werkzeugmaschine verläuft.

Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine vor, daß die Trägerbasis durch eine Bewegungsachse in einer Richtung ungefähr parallel zu den Schwenkachsen bewegbar ist.

Eine derartige Bewegungsachse verläuft vorzugsweise parallel zur Y-Richtung der Werkzeugmaschine.

Besonders günstig ist es ferner, wenn die Trägerbasis in Richtung ungefähr parallel zu einer ungefähr parallel zu den Schwenkachsen verlaufenden zweiten Bewegungsebene bewegbar ist.

Hinsichtlich der Art der Bewegungsachsen wurden bislang keinerlei nähere Angaben gemacht.

Beispielsweise könnten die zur Bewegung der Trägerbasis vorgesehenen Achsen ebenfalls Schwenkachsen sein, das heißt, daß die parallel zur jeweiligen Ebene verlaufende Bewegungsachse die Trägerbasis auf einer gekrümmten Bahn führt.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, daß die Trägerbasis gegenüber dem Maschinengestell längs mindestens einer ersten Linearachse verfahrbar ist.

Das Vorsehen der ersten Linearachse hat den Vorteil, daß diese die Gesamtbewegungen der Bewegungseinheit einfach steuerbar macht, da damit die Möglichkeit besteht, zumindest bezüglich dieser Achse eine konventionelle Steuerung einzusetzen und die lineare Bewegung ohne Überlagerung weiterer Bewegungen direkt zur Positionierung des Trägerkopfes bei der Bearbeitung des Werkstücks einzusetzen.

Noch vorteilhafter ist es, wenn die Trägerbasis an dem Maschinengestell längs einer quer zur ersten Linearachse verlaufenden zweiten Linearachse verfahrbar ist.

Auch die zweite Linearachse hat den großen Vorteil, daß damit die Möglichkeit besteht, diese unmittelbar zur Positionierung des Trägerkopfes bei der Bearbeitung des Werkstücks einzusetzen.

Die Linearachsen können dabei grundsätzlich beliebig angeordnet sein. Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß die erste Linearachse in der ersten Bewegungsebene liegt.

Die zweite Linearachse könnte dabei ebenfalls in der ersten Bewegungsebene liegen.

Besonders günstig ist jedoch eine Lösung, bei welcher die zweite Linearachse in der zweiten Bewegungsebene liegt.

Vorzugsweise ist dabei die zweite Linearachse so ausgebildet, daß sie ungefähr parallel zu den Schwenkachsen verläuft.

Hinsichtlich der Ausrichtung der ersten Bewegungsebene zu einer in der Werkzeugmaschine vorgesehenen Spindelachse wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So ist vorzugsweise vorgesehen, daß die erste Bewegungsebene parallel zu einer Spindelachse verläuft, um welche das Werkstück oder das Werkzeug drehbar antreibbar sind.

Ferner ist hinsichtlich der zweiten Bewegungsebene zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die zweite Bewegungsebene quer zu einer Spindelachse verläuft, um welche das Werkstück oder das Werkzeug antreibbar sind.

Die Spindelachse kann dabei beispielsweise die Spindelachse einer Werkstückspindel sein, so daß mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine insbesondere eine Drehbearbeitung vorgenommen wird.

Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, daß die Spindelachse die Spindelachse einer Werkzeugspindel ist, so daß mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine Fräsbearbeitungen vorgenommen werden können.

Vorzugsweise ist sowohl eine Werkstückspindel als auch eine Werkzeugspindel vorgesehen, so daß sowohl Drehbearbeitungen als auch Fräsbearbeitungen und somit die Komplettbearbeitung von Werkstücken mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine möglich ist.

Hinsichtlich der Anordnung der Schwenkachsen in Relation zu den bei einer zerspanenden Bearbeitung auftretenden Kräften wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

Grundsätzlich ist jede Art der Anordnung denkbar.

Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß die Schwenkachsen parallel zu einer Richtung einer bei der zerspanenden Bearbeitung auftretenden Hauptschnittkraft verlaufen.

Diese Anordnung der Schwenkachsen hat den großen Vorteil, daß damit durch die Hauptschnittkraft keine Momente bezüglich der Schwenkachsen entstehen, sondern die Hauptschnittkraft über die zur Realisierung der Schwenkachsen vorgesehenen Lagerungen aufgenommen wird und somit die Antriebe für die Schwenkachsen frei von aus der Hauptschnittkraft resultierenden Momenten sind.

Hinsichtlich des Antriebs der Bewegungen um die Schwenkachse wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denkbar, die Schwenkachsen gemeinsam oder zumindest ausgehend von einem gemeinsamen Antriebsmotor anzutreiben, zu dem die einzelnen Schwenkachsen zuschaltbar sind.

Eine hinsichtlich der Ansteuerung und des konstruktiven Aufwandes besonders günstige Lösung sieht vor, daß der ersten Schwenkachse ein eigener Antrieb zugeordnet ist.

Ein derartiger eigener Antrieb der Schwenkachse kann dabei einerseits ein Positionierantrieb sein, mit welchem die Drehstellung um die erste Schwenkachse frei von beim Bearbeiten des Werkstücks auftretenden Kräften ist.

Es ist aber auch denkbar, den Antrieb der ersten Schwenkachse als drehmomtenstarken Antrieb auszubilden, welcher in der Lage ist, auch beim Auftreten der bei der Bearbeitung des Werkstücks auftretenden Kräfte den Trägerkörper relativ zum Trägerarm zu drehen und in der jeweiligen Drehstellung zu halten.

In gleicher Weise ist aus Gründen einer konstruktiv besonders einfachen und vorteilhaften Lösung vorgesehen, daß der zweiten Schwenkachse ein eigener Antrieb zugeordnet ist.

Bei der zweiten Schwenkachse hat der eigene Antrieb den Trägerarm relativ zur Trägerbasis zu verschwenken.

Auch hier ist es denkbar, lediglich einen Positionsantrieb vorzusehen, welcher in der Lage ist, bei nicht erfolgenden Bearbeitungsvorgängen der Trägerarm relativ zur Trägerbasis zu verschwenken.

Alternativ dazu sieht eine noch vorteilhaftere Lösung vor, daß der zweiten Schwenkachse ein drehmomentstarker Antrieb zugeordnet ist, welcher es ermöglicht, den Trägerarm relativ zur Trägerbasis im Laufe der Bearbeitung des Werkstücks zu drehen, zu positionieren und in Position zu halten.

Alle Antriebe können beispielsweise hydraulische oder anders getriebene Antriebe sein.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Antriebe Elektromotoren sind, wobei es besonders günstig ist, insbesondere im Fall drehmomentstarker Antriebe, wenn die Antriebe als runde Linearmotoren, das heißt Torque-Motoren, ausgebildet sind.

Prinzipiell können der der ersten Schwenkachse zugeordnete Antrieb und der der zweiten Schwenkachse zugeordnete Antrieb völlig unabhängig voneinander arbeiten.

Um jedoch insbesondere während der Bearbeitung des Werkstücks eine große Antriebsleistung zur Verfügung zu haben oder zumindest die Schwenkbewegung in mit der notwendigen Steifigkeit durchführen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse durch ein Kopplungsgetriebe koppelbar sind.

Das Kopplungsgetriebe könnte auch hydraulisch arbeiten. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn das Kopplungsgetriebe ein mechanisches Kopplungsgetriebe ist, welches zur Kopplung der Drehbewegung um die erste Schwenkachse und der Drehbewegung um die zweite Schwenkachse zuschaltbar oder auch wieder abschaltbar ist.

Insbesondere dann, wenn die ersten Schwenkachse und/oder der zweiten Schwenkachse zugeordneten Antriebe Positionierantriebe sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse in mindestens einer Relativstellung blockierbar sind.

Eine derartige Blockierung der ersten Schwenkachse und der zweiten Schwenkachse hat den Vorteil, daß damit mindestens eine für die Bearbeitung des Werkstücks einsetzbare Stellung vorhanden ist, in welcher durch Blockierung der Drehbewegung um die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse eine sehr steife Ausrichtung des Trägerkopfes relativ zur Trägerbasis besteht, um mit möglichst großer Präzision das Werkstück bearbeiten zu können.

Noch zweckmäßiger ist es, wenn die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse in jeder Schwenkstellung blockierbar sind.

Eine derartige Blockierung der Schwenkstellung ist beispielsweise mit den Antrieben, insbesondere bei runden Linearmotoren, zu erreichen.

Eine andere Möglichkeit sieht vor, daß die Blockierung durch Bremsen oder Verzahnungen erfolgt.

Eine derartige Blockierbarkeit ist aber auch bei drehmomentstarken Antrieben vorteilhaft, um die Steifigkeit der Einheit Trägerbasis, Trägerarm und Trägerkopf zu verbessern.

Im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der Bearbeitung des Werkstücks durch Bewegen des Trägerkopfes wurden bislang keine näheren Angaben gemacht, wie der Trägerkopf durch die Bewegungseinheit bewegt werden soll.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß zur Bearbeitung des Werkstücks der Trägerkopf durch Bewegen der Trägerbasis bewegbar ist.

Diese Lösung hat den Vorteil, daß das Bewegen der Trägerbasis einfach realisierbar ist und damit zum Erreichen einer hohen Steifigkeit der Einheit aus Trägerbasis, Trägerarm und Trägerkopf zunächst primär die Trägerbasis bewegt wird.

Noch vorteilhafter ist es, wenn der Trägerkopf ausschließlich durch Bewegen der Trägerbasis bewegt wird, so daß die Einheit aus Trägerbasis, Trägerarm und Trägerkopf eine in sich steife bei der Bearbeitung nicht bewegte Einheit bilden kann.

Besonders günstig ist es, wenn zur Bearbeitung des Werkstücks der Trägerkopf ausschließlich mittels mindestens einer der Linearachsen bewegbar ist, da damit die mindestens eine Linearachse unmittelbar zur Positionierung des Trägerkopfes bei der Bearbeitung eingesetzt werden kann und somit eine Bearbeitung des Werkstücks mit konventionellen Bewegungsachsen möglich ist.

In diesem Fall wird die Schwenkbewegung um die erste und die zweite Schwenkachse primär nicht zum Erreichen von Positionierbewegungen bei der Bearbeitung des Werkstücks eingesetzt, sondern primär zum Erreichen von Positionierbewegungen zu Zeiten außerhalb der Bearbeitung des Werkstücks.

Derartige Positionierbewegungen sind beispielsweise Werkzeugwechsel, Werkstückwechsel oder ähnliches.

Alternativ dazu sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung vor, daß zur Bearbeitung des Werkstücks der Trägerkopf durch Kombination einer Drehung des Trägerarms um die zweite Schwenkachse relativ zur Trägerbasis mit einer Bewegung der mindestens einen Bewegungsachse für die Trägerbasis relativ zum Maschinengestell zweidimensional bewegbar ist.

Damit läßt sich die Schwenkbewegung des Trägerarms in Kombination zu einer Bewegungsachse der Trägerbasis dazu einsetzen, zweidimensionale Bewegungen auszuführen.

Dabei ist es günstig, wenn die zweidimensionale Bewegung durch eine Linearbewegung der Trägerbasis kombiniert mit einer Schwenkbewegung des Trägerarms quer zur Linearbewegung ausführbar ist. Damit ist eine besonders einfache Kombination der Schwenkbewegung des Trägerarms mit der Bewegung der Trägerbasis geschaffen.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß bei der Bearbeitung des Werkstücks der Trägerarm mit seiner Längsachse in einem Winkelbereich von –80° bis +80° zur linearen Bewegungsrichtung bewegbar ist, um den Trägerarm möglichst optimal zur Erzeugung der zweidimensionalen Bewegung einsetzen zu können.

Insbesondere ist dabei die Einheit aus Trägerbasis, Trägerarm und Trägerkopf bei der Bearbeitung des Werkstücks so angeordnet, daß ein Grundkörper des Trägerarms auf einer dem Werkstück abgewandten Seite liegt.

Schließlich ist es zur Ausrichtung des Trägerkopfes vorteilhaft, wenn die Drehung des Trägerarms um die zweite Linearachse mit einer Drehbewegung des Trägerkopfes um die erste Schwenkachse kombiniert erfolgt.

Hinsichtlich der am Trägerkopf vorgesehenen Aufnahme wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die mindestens eine am Trägerkopf vorgesehene Aufnahme eine Werkzeugaufnahme ist, in welche ein Werkzeug unmittelbar oder ein Werkzeughalter einsetzbar ist.

Außerdem ist zweckmäßigerweise die mindestens eine am Trägerkopf vorgesehene Aufnahme als eine gesteuert lösbare Aufnahme ausgebildet ist. Unter einer derart gesteuerten lösbaren Aufnahme besteht die Möglichkeit, entweder ein Werkstück oder ein Werkzeug in der Aufnahme zu halten und auch wieder aus dieser gesteuert freizugeben.

Ergänzend oder alternativ zu den bislang beschriebenen Merkmalen der eingangs genannten Werkzeugmaschine sieht eine weitere Ausführungsform einer eingangs genannten Werkzeugmaschine vor, daß die Bewegungseinheit zum Bewegen des Trägerkopfes zwei Schwenkachsen umfaßt und daß durch die Bewegungseinheit Positionierbewegungen des Trägerkopfs innerhalb eines Bewegungsbereichs des Trägerkopfes ausführbar sind.

Diese Lösung stellt darauf ab, daß generell durch das Vorsehen zweier Schwenkachsen eine vorteilhafte Bewegung des Trägerkopfes innerhalb eines Bewegungsbereichs möglich ist.

Dazu sind die zwei Schwenkachsen nicht zwingenderweise parallel zueinander angeordnet, sie können in beliebiger Art und Weise windschief zueinander, insbesondere im Raum quer zueinander verlaufend angeordnet sein.

Dabei ist bei dieser Lösung zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der Bewegungsbereich durch maximal mit den Schwenk- und Bewegungsachsen erreichbare Positionen festgelegt ist, das heißt, daß der Bewegungsbereich durch die Kombination der Maximalpositionen der Trägerbasis relativ zum Maschinengestell und die Kombination der Maximalpositionen des Trägerkopfes relativ zur Trägerbasis festgelegt ist.

Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Trägerkopf bei der Bearbeitung des Werkstücks innerhalb eines vom Bewegungsbereich umfaßten Bearbeitungsbewegungsbereichs bewegbar ist, das heißt, daß der Bearbeitungsbewegungsbereich weit kleiner bemessen ist, als der gesamte Bewegungsbereich des Trägerkopfes, der mit der erfindungsgemäßen Lösung realisierbar ist.

Ferner sieht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel vor, daß der Trägerkopf zum Wechseln des am Trägerkopf angeordneten Werkstücks oder Werkzeugs innerhalb eines vom Bewegungsbereich umfaßten Wechselbewegungsbereichs bewegbar ist.

Dabei ist ein derartiger Wechselbewegungsbereich als der Bewegungsbereich definiert, in welchem ein Wechseln des Werkzeugs oder des Werkstücks oder anderer am Trägerkopf aufnehmbaren Komponenten erfolgt.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß der Bearbeitungsbewegungsbereich und der Wechselbewegungsbereich nicht überlappend innerhalb des Bewegungsbereichs angeordnet sind.

Um in dem Wechselbewegungsbereich des Trägerkopfes in einfacher Weise ein Werkzeug oder ein Werkstück wechseln zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß an dem Maschinengestell in dem Wechselbewegungsbereich des Trägerkopfes mindestens eine Halteeinrichtung für ein Werkzeug oder Werkstück angeordnet ist.

Noch vorteilhafter ist es, wenn am Maschinengestell in dem Wechselbewegungsbereich des Trägerkopfes eine Vielzahl von Halteeinrichtungen für Werkzeuge und/oder Werkstücke angeordnet ist.

Zweckmäßigerweise, insbesondere um die Bearbeitung eines Werkstücks nicht zu behindern, ist dabei vorgesehen, daß die mindestens eine Halteeinrichtung in einem Außenbereich des Bewegungsbereichs der Werkzeugmaschine angeordnet ist.

Besonders günstig ist die Anordnung der Halteeinrichtung dann, wenn die mindestens eine Halteeinrichtung in einem Außenbereich des Wechselbewegungsbereichs angeordnet ist.

Weiterhin sieht eine zweckmäßige Lösung vor, daß der Bewegungsbereich des Trägerkopfes bis zu mindestens einer Wand eines Arbeitsraums reicht.

In diesem Fall ist es günstig, wenn die mindestens eine Halteeinrichtung an der Wand des Arbeitsraums angeordnet ist.

Die Wand des Arbeitsraums bildet in der Regel viel Raum, so daß die erfindungsgemäße Konzeption besonders günstig dann die sich dieser bietenden Möglichkeiten ausnützt, wenn eine Vielzahl von Halteeinrichtungen an der mindestens einen Wand des Arbeitsraums vorgesehen ist.

Hinsichtlich der Ausbildung der Halteeinrichtung wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

Beispielsweise ist vorgesehen, daß die Halteeinrichtung eine passive Speichereinrichtung ist, das heißt, daß in die Halteeinrichtung am Trägerkopf fixierbare Einheiten einsetzbar und vom Trägerkopf wieder entnehmbar sind, ohne daß es einer Betätigung oder Ansteuerung der Halteeinrichtung zur Aufnahme oder Freigabe der Einheiten bedarf.

Derartige Einheiten können beispielsweise Werkzeuge oder Werkzeugträger oder auch Handhabungseinheiten für Werkzeuge oder Werkstückhalter aber auch Greifer für Werkstücke sein.

Die Halteeinrichtungen können relativ zum Maschinengestell stationär sein. Es ist aber auch möglich die Halteeinrichtungen am Maschinengestell bewegbar anzuordnen.

Eine andere Ausbildung einer Halteeinrichtung sieht vor, daß die jeweilige Halteeinrichtung als Wechseleinrichtung ausgebildet ist.

Unter einer Wechseleinrichtung ist dabei zu verstehen, daß es sich hier um eine Einrichtung handelt, die aktiv entweder ein zu wechselndes Element zuführt oder abführt. Derartige Elemente können beispielsweise Werkzeuge oder Werkstücke sein.

Ein Beispiel für eine derartige Wechseleinrichtung ist beispielsweise ein bekanntes Werkzeugmagazin, bei welchem die Wechseleinrichtung einen Träger umfaßt, der eine Zugriffsposition aufweist und in der Lage ist, durch eine Bewegung jeweils eines der gehaltenen Werkzeuge in der Zugriffsposition zu positionieren oder aufzunehmen.

Ein weiteres Beispiel für eine derartige Wechseleinrichtung ist beispielsweise eine Werkstückzuführung oder eine Werkstückabführung, welche aktiv ein Werkstück entweder in eine bestimmte Position zuführt, aus der es durch den Trägerkopf abgeholt werden kann, oder ein Werkstück aus einer bestimmten Position abführt, so daß dadurch ein neues Werkstück wieder in dieser Position abgelegt werden kann.

Das erfindungsgemäße Konzept läßt sich darüber hinaus dann zweckmäßig weiterentwickeln, wenn an dem Maschinengestell und in dem Bewegungsbereich des Trägerkopfes eine Aufnahme für mindestens ein Werkzeug oder mindestens ein Werkstück angeordnet ist.

Um die Zahl der vorhandenen Achsen möglichst gering zu halten ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Aufnahme relativ zum Maschinengestell stationär angeordnet ist.

Es ist aber auch denkbar, daß die Aufnahme relativ zu dem Maschinengestell bewegbar ist.

Dabei könnte die Aufnahme ebenfalls mit einer vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Bewegungseinheit bewegbar sein.

Aus Gründen der Einfachheit hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, wenn die Aufnahme relativ zum Maschinengestell linear bewegbar ist, vorzugsweise ausschließlich linear bewegbar ist.

Hinsichtlich der Ausbildung der Aufnahme sind unterschiedlichste Möglichkeiten denkbar.

Ist die Aufnahme als Aufnahme für Werkzeuge vorgesehen, so kann es ausreichend sein, wenn die Aufnahme eine stationäre Aufnahme für mindestens ein Werkzeug oder eine Vielzahl von Werkzeugen ist.

Für den Einsatz rotierender Werkzeuge hat es sich jedoch aber auch als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Aufnahme als Spindel, insbesondere als Werkzeugspindel, ausgebildet ist, so daß eine Bearbeitung des Werkstücks mit mindestens einem rotierenden Werkzeug oder einer Vielzahl von rotierenden Werkzeugen möglich ist.

Wenn die mindestens eine Aufnahme als Spindel ausgebildet ist, kann die Aufnahme aber auch zur Aufnahme eines Werkstücks dienen.

Hierbei ist vorgesehen, daß die mindestens eine Aufnahme als Werkstückspindel ausgebildet ist, so daß mindestens eine Werkstückspindel oder mehrere Werkstückspindeln zur Aufnahme eines Werkstücks zur Verfügung stehen.

Ein weiteres zweckmäßiges Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine sieht vor, daß ein Grundkörper eines Trägerarms auch Grundkörper für einen weiteren Trägerarm ist. Damit lassen sich die Vorteile eines erfindungsgemäßen Trägerarms noch umfassender erreichen, da zwei Trägerköpfe zur Verfügung stehen.

Besonders günstig ist es dabei, wenn der Trägerarm und der weitere Trägerarm einen Winkel von mindestens 90° miteinander einschließen, da sich damit Kollisionen des anderen Trägerkopfes mit dem Werkstück oder Werkzeug, mit dem der eine Trägerkopf bei der Bearbeitung zusammenwirkt, vermeiden lassen.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine sieht vor, daß die Werkzeugmaschine mindestens zwei Bewegungseinheiten aufweist, und daß Werkzeuge oder Werkstücke von einem der Trägerköpfe dem anderen der Trägerköpfe übergebbar sind. Damit sind nicht nur die Vorteile zweier unabhängig voneinander zu betreibender Bewegungseinheiten erhältlich, sondern zusätzlich noch deren Handhabungseigenschaften dahingehend ausgenutzt, daß beispielsweise Werkstücke übergeben werden können und somit in einfacher Weise eine Vorder- und Rückseitenbearbeitung realisierbar ist.

Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Lösungen der eingangs genannten Aufgabe sieht eine weitere Lösung der eingangs genannten Aufgabe bei einer eingangs genannten Werkzeugmaschine erfindungsgemäß vor, daß der Trägerkopf um eine erste Schwenkachse schwenkbar an einem Trägerarm gelagert ist, daß der Trägerkopf mit mindestens einer Aufnahme für eine auswechselbare Einheit versehen ist, die mit einer Fixiereinrichtung in der Aufnahme fixierbar ist, und daß die Fixiereinrichtung durch eine Maschinensteuerung ansteuerbar und dadurch in eine Lösestellung bringbar ist.

Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß eine derartige, mit einer ansteuerbaren Fixiereinrichtung versehene Aufnahme die Möglichkeit eröffnet, durch die Maschinensteuerung gesteuert in einfacher Weise Einheiten an dem Trägerkopf zu fixieren oder von diesem zu lösen.

Die Fixiereinrichtung kann dabei so ausgebildet sein, daß sie ebenfalls durch die Maschinensteuerung gesteuert in die Fixierstellung übergeht.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß die Fixiereinrichtung selbsttätig in eine Fixierstellung übergehend ausgebildet ist.

Um die Fixiereinrichtung in die Lösestellung zu bringen, sind unterschiedlichste Möglichkeiten denkbar. Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, daß der Fixiereinrichtung eine von der Maschinensteuerung ansteuerbare Betätigungseinrichtung zugeordnet ist.

Der Trägerkopf kann grundsätzlich mit einer derartigen Aufnahme oder mit mehreren Aufnahmen versehen sein.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn der Trägerkopf mit mindestens zwei Aufnahmen mit diesen zugeordneter Fixiereinrichtung versehen ist.

Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß damit mehrere Einheiten gleichzeitig von den Aufnahmen aufgenommen und in diesen fixiert werden können.

Da die Einheiten je nach auszuführender Funktion unterschiedlichen Kräften ausgesetzt sind, wäre es erforderlich, mindestens eine der mindestens zwei Aufnahmen so auszubilden, daß diese den maximal auf die Einheiten wirkenden Kräften Stand halten.

Dies hat jedoch den Nachteil, daß damit auch die Baugröße des Trägerkopfes entsprechend der die maximal wirkenden Kräfte aufnehmenden Aufnahme ausgebildet sein muß.

Aus diesem Grund sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß von den mindestens zwei Aufnahmen zwei ein Aufnahmenpaar bilden, an welchem eine der Einheiten fixierbar ist.

Das heißt, daß die Einheit, welche die maximalen Kräfte aufnehmen soll, nicht in einer der Aufnahmen fixierbar ist, sondern in zwei Aufnahmen gleichzeitig fixierbar ist, und somit die Kräfte über zwei Aufnahmen verteilt in den Trägerkopf eingeleitet werden. Damit sind nur die beiden Aufnahmen gemeinsam derart stabil auszubilden, daß diese in der Lage sind, die maximal auf eine derartige Einheit wirkenden Kräfte aufzunehmen.

Grundsätzlich könnte die in den Aufnahmen des Aufnahmenpaares fixierte Einheit noch zusätzlich am Trägerkopf abgestützt sein.

Um eine leichte Auswechselbarkeit dieser Einheit zu erreichen ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die in den Aufnahmen des Aufnahmenpaares fixierte Einheit ausschließlich über diese Aufnahmen an dem Trägerkopf fixiert ist.

Die mit einer ansteuerbaren Fixiereinrichtung versehene Aufnahme kann vom Grundsatz her eine stationäre Aufnahme sein, in welche die Einheit einsetzbar und stationär fixierbar ist.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn die mindestens eine Aufnahme rotierend antreibbar ist.

Im Falle mehrerer Aufnahmen kann dabei vorgesehen sein, daß eine der Aufnahmen rotierend antreibbar ist und die andere nicht.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn mehrere antreibbare Aufnahmen vorgesehen sind.

Um den Antrieb der Aufnahmen realisieren zu können, ist es denkbar, jeder der Aufnahmen einen eigenen Antrieb zuzuordnen.

Aus Gründen einer möglichst kompakten Bauweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Aufnahmen durch einen gemeinsamen Antrieb antreibbar sind.

Ein gemeinsamer Antrieb kann dabei so ausgeführt sein, daß alle Aufnahmen mit derselben Drehzahl antreibbar sind.

Es ist aber auch denkbar, daß trotz des gemeinsamen Antriebs unterschiedliche Aufnahmen mit unterschiedlicher Drehzahl antreibbar sind.

Bei dem Antrieb der Aufnahmen kann selbst, wenn ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist, jede der Aufnahmen einzeln antreibbar sein.

Es ist im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung aber auch vorgesehen, daß der Trägerkopf so ausgebildet ist, daß die Aufnahmen gleichzeitig antreibbar sind.

Dies gilt auch für die Aufnahmen eines Aufnahmenpaares, so daß auch bei einem Aufnahmenpaar entweder jede der Aufnahmen einzeln antreibbar ist oder die Aufnahmen gemeinsam antreibbar sein können.

Im Falle rotierend antreibbarer Aufnahmen sieht eine besonders zweckmäßige Lösung, bei welcher die Aufnahmen eines Aufnahmenpaares eine Einheit gemeinsam halten, vor, daß mit den Aufnahmen eines Aufnahmenpaares die in diesen Aufnahmen gemeinsam gehaltene Einheit antreibbar ist.

Dabei können die Einheiten so ausgebildet sein, daß mit einer der Aufnahmen des Aufnahmenpaares ein Antrieb einer Funktion der Einheit erfolgt.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß mit jeder der Aufnahmen eines Aufnahmepaares je eine Funktion der Einheit antreibbar ist, so daß durch die zwei Aufnahmen des Aufnahmepaares zwei unterschiedliche Funktionen der Einheit antreibbar sind.

Bei einem Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine mit einem Aufnahmenpaar läßt sich ein Werkzeugwechsel besonders günstig dann realisieren, wenn ein Werkzeugmagazin paarweise angeordnete Halteeinrichtungen für die in einem Aufnahmepaar angeordneten Einheiten aufweist.

Somit können beispielsweise zwei in den Halteeinrichtungen angeordnete Werkzeuge gleichzeitig in den Trägerkopf eingesetzt werden oder gleichzeitig vom Trägerkopf zwei in den Aufnahmen angeordnete Werkzeuge in den Halteeinrichtungen abgelegt werden.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn von den paarweise angeordneten Halteeinrichtungen eine frei ist und die andere mit einem Werkzeug bestückt ist und daß von dem Aufnahmenpaar eine Aufnahme mit einem Werkzeug bestückt ist und die andere frei ist und daß bei einem einmaligen Zugriff des Trägerkopfes auf das Werkzeugmagazin das Werkzeug der einen Aufnahme in der einen Halteeinrichtung ablegbar und das Werkzeug der anderen Halteeinrichtung in die andere Aufnahme einsetzbar ist.

Hinsichtlich der Form des Trägerkopfes und der Anordnung der Aufnahmen an diesem wurden im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung bisher keine näheren Angaben gemacht.

Um möglichst viele Aufnahmen an dem Trägerkopf zur Verfügung zu haben, andererseits das Kollisionsrisiko von in die Aufnahmen eingesetzten Einheiten möglichst gering zu halten, ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Trägerkopf auf mindestens zwei unterschiedlichen Seiten Aufnahmen trägt.

Noch besser ist es, wenn der Trägerkopf auf mindestens drei unterschiedlichen Seiten Aufnahmen trägt.

Die unterschiedlichen Seiten des Trägerkopfes werden dabei vorzugsweise durch Seitenflächen des Trägerkopfes gebildet, wobei die Seitenflächen so angeordnet sind, daß Flächennormalen derselben in unterschiedliche Richtungen weisen.

Die Seitenflächen können dabei prinzipiell gewölbt sein.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Seitenflächen des Trägerkopfes ebene Flächen sind.

Hinsichtlich der Art der Ausbildung des Trägerkopfes sind die unterschiedlichsten geometrischen Formen denkbar.

Beispielsweise wäre es denkbar, den Trägerkopf kugelförmig oder elipsoidförmig oder auch konusförmig auszubilden, wobei diese Körperformen auch mit zusätzlichen Abflachungen versehen sein können.

Eine für die räumlichen Verhältnisse einer Werkzeugmaschine besonders günstige Form sieht vor, daß der Werkzeugträgerkopf als prismatischer Körper ausgebildet ist und die erste Schwenkachse den prismatischen Körper parallel zu einer Seitenfläche verlaufend durchsetzt.

Vorzugsweise verläuft dabei die erste Schwenkachse parallel zur Mittelachse des prismatischen Körpers.

Geometrisch besonders günstig ist es dabei, wenn der prismatische Körper in Richtung der ersten Schwenkachse eine Ausdehnung aufweist, die mindestens so groß ist wie in jeder Richtung quer zu der ersten Schwenkachse.

Noch besser ist es, wenn der prismatische Körper in Richtung der ersten Schwenkachse eine Ausdehnung aufweist, die mindestens dem 1,5-fachen der maximalen Ausdehnung quer zu der ersten Schwenkachse entspricht.

Die Grundfläche des prismatischen Körpers kann die unterschiedlichsten Formen haben.

Beispielsweise kann die Grundfläche auch eine runde oder elliptische Form haben.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß der prismatische Körper als Grundfläche ein Vieleck aufweist.

Vorzugsweise ist dabei das Vieleck maximal ein Sechseck, noch vorteilhafter sind Grundflächen in Form eines Fünfecks oder eines Vierecks, um einerseits möglichst viele Aufnahmen vorsehen zu können und andererseits die in den Aufnahmen gehaltenen Einheiten noch mit möglichst geringer Kollisionsgefahr einsetzen zu können.

Hinsichtlich der Ausdehnung des Trägerkopfes wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. Damit der Trägerkopf jedoch hinsichtlich seiner Größe die Baugröße der Werkzeugmaschine nicht negativ beeinflußt, ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Werkzeugträgerkopf quer zu der ersten Schwenkachse eine maximale Ausdehnung aufweist, die höchstens dem 8-fachen eines maximalen Werkstückdurchmessers entspricht.

Noch besser ist es, wenn der Werkzeugträgerkopf quer zu der ersten Schwenkachse eine maximale Ausdehnung aufweist, welche höchstens dem 6-fachen eines maximalen Werkzeugdurchmessers entspricht.

Sollte der Werkzeugträgerkopf Seitenflächen aufweisen, so ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Seitenflächen in einem Abstand von der ersten Schwenkachse angeordnet sind, welcher maximal dem 4-fachen des maximalen Werkstückdurchmessers entspricht.

Noch besser ist es, wenn der Abstand der Seitenflächen von der ersten Schwenkachse maximal dem 2-fachen des maximalen Werkstückdurchmessers entspricht.

Darüber hinaus sieht eine besonders günstige Form eines erfindungsgemäßen Trägerkopfes vor, daß dieser einander gegenüberliegende Seitenflächen aufweist, und daß die einander gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils einen maximalen Abstand voneinander aufweisen, der höchstens dem 6-fachen des maximalen Werkstückdurchmessers entspricht.

Noch besser ist es, wenn dieser maximale Abstand höchstens dem 4-fachen des maximalen Werkstückdurchmessers entspricht, da dann der Trägerkopf noch kompakter aufgebaut ist.

Hinsichtlich der Ausdehnung des Trägerkopfes in Richtung der ersten Schwenkachse wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine konstruktiv besonders geeignete Lösung vor, daß der Trägerkopf in Richtung der ersten Schwenkachse eine Ausdehnung aufweist, welche mindestens dem 6-fachen des maximalen Werkstückdurchmessers entspricht.

Hinsichtlich der Drehbarkeit des Trägerkopfes um die erste Schwenkachse wurden ebenfalls im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der erfindungsgemäßen Lösung keine näheren Angaben gemacht.

So wäre es beispielsweise denkbar, den Werkzeugträgerkopf auf zwei unterschiedlichen Seiten jeweils mit Werkzeugen zu bestücken und eine Drehbarkeit des Trägerkopfs von maximal 180° vorzusehen.

Noch vorteilhafter ist es jedoch, insbesondere um die Einheiten am Werkzeugträgerkopf optimal einsetzen zu können, wenn der Werkzeugträgerkopf um die erste Schwenkachse um mindestens 270° drehbar ist, so daß auf mehreren Seiten des Trägerkopfes Einheiten angeordnet werden können, die dann durch Drehung des Trägerkopfes zur Bearbeitung des Werkstücks eingesetzt werden können.

Noch vorteilhafter ist es, wenn der Trägerkopf um die erste Schwenkachse um mindestens 360° drehbar ist, so daß eine optimale Flexibilität bei der Bestückung des Trägerkopfes mit Einheiten und beim Einsatz dieser Einheiten gegeben ist.

Hinsichtlich der Drehbarkeit des Trägerkopfes um die erste Schwenkachse sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar.

Eine Lösung sieht vor, daß der Trägerkopf um die erste Schwenkachse in diskrete Drehstellungen drehbar ist.

Beispielsweise können derartige diskrete Drehstellungen durch für die an dem Trägerkopf vorgesehenen Einheiten erforderlichen Hauptrichtungen vorgegeben sein, beispielsweise Hauptrichtungen von Werkzeugen oder Werkstücken, so daß sich jedes Werkzeug oder Werkstück mit seiner Hauptrichtung in geeigneter Weise ausrichten läßt.

Besonders günstig ist es hinsichtlich der diskreten Drehstellungen, wenn die diskreten Drehstellungen in demselben Winkelabstand voneinander angeordnet sind, so daß für die Festlegung des Trägerkopfes Fixiervorrichtungen mit entsprechender mehrzeiliger Symmetrie vorgesehen sein können.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, daß der Trägerkopf mehr diskrete Drehstellungen aufweist als Hauptrichtungen von am Trägerkopf vorgesehenen Einheiten.

Eine mögliche Lösung sieht dabei vor, daß die Winkelabstände zwischen den diskreten Drehstellungen des Trägerkopfes kleiner als 10° sind. Noch vorteilhafter ist es, wenn die Winkelabstände ein ganzzahliges Vielfaches von 1,25° betragen, das heißt 1,25° oder 2,5° oder 5°.

Alternativ oder ergänzend zum Vorsehen diskreter Drehstellungen sieht ein weiteres vorteilhafter Ausführungsbeispiel vor, daß der Trägerkopf um die erste Schwenkachse als durch die Maschinensteuerung gesteuerte B-Achse drehbar ist und somit die Maschinensteuerung die Möglichkeit hat, den Trägerkopf in beliebige Drehstellungen zu drehen, um in diesen Drehstellungen analog der bekannten B-Achse das Werkstück bearbeiten zu können.

Hinsichtlich der Anordnung der Aufnahmen an dem Trägerkopf wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So können beispielsweise die Aufnahmen beliebig am Trägerkopf verteilt sein.

Eine besonders für die Steuerung und auch die Kollisionsfreiheit beim Einsatz des Trägerkopfes günstige Lösung sieht vor, daß der Trägerkopf mindestens zwei Aufnahmen aufweist, die mit ihren Hauptrichtungen in einer gemeinsamen Ebene liegen.

Vorzugsweise ist dabei die Ebene so angeordnet, daß diese quer insbesondere senkrecht zur ersten Schwenkachse verläuft.

Noch optimaler lassen sich mehrere Aufnahmen an dem Trägerkopf dann anordnen, wenn dieser mindestens zwei in Richtung der Schwenkachse im Abstand voneinander angeordnete Ebenen aufweist, in welchen jeweils mindestens eine Aufnahme angeordnet ist.

Noch vorteilhafter ist es, wenn in jeder der Ebenen mehrere Aufnahmen, insbesondere auch mehrere Aufnahmen an unterschiedlichen Seiten des Trägerkopfes, angeordnet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung.

In der Zeichnung zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

2 eine Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in Richtung des Pfeils A;

3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in 1;

4 eine Seitenansicht entsprechend 2 eines auf ein Werkstück wirkenden Werkzeugs bei dem ersten Ausführungsbeispiel;

5 eine Ansicht eines Trägerkopfes in Richtung einer ersten Schwenkachse desselben;

6 eine Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels entsprechend 2 mit gestrichelt dargestellter Arbeitsposition eines Trägerarms und durchgezogen dargestellter Wechselposition eines Trägerarms;

7 eine perspektivische Darstellung ähnlich 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

8 eine perspektivische Darstellung ähnlich 1 eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

9 eine perspektivische Darstellung ähnlich 1 eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

10 eine Ansicht ähnlich 2 des vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit Darstellung eines Werkzeugmagazins und einer Zufuhr- und Abfuhreinrichtung für Werkstücke;

11 eine Darstellung ähnlich 10 eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

12 eine Darstellung ähnlich 2 eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

13 eine perspektivische Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

14 eine Draufsicht auf ein achtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

15 eine Draufsicht ähnlich 14 auf ein neuntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

16 eine Seitenansicht ähnlich 2 eines zehnten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

17 einen Schnitt in einer durch eine erste und eine zweite Schwenkachse verlaufenden Schnittebene durch eine erfindungsgemäße Schwenkeinheit;

18 eine schematische Darstellung verschiedener in Spindeln des Trägerkopfes einsetzbarer Werkzeuge;

19 eine schematische Darstellung eines in eine Spindel des Spindelkopfes einsetzbaren Fräswerkzeugs;

20 eine schematische Darstellung eines in einer Spindel des Trägerkopfes einsetzbaren Sägewerkzeugs;

21 eine Darstellung eines gleichzeitigen Werkzeugwechsels bei einem Trägerkopf entsprechend der Schwenkeinheit in 17;

22 eine schematische Darstellung eines Werkzeughalters, der gleichzeitig in beide Spindeln des Trägerkopfes einsetzbar ist mit einem Werkzeug auf welches große Kräfte wirken;

23 eine Darstellung des Werkzeughalters gemäß 22 mit einem weiteren großen Kräften unterworfenen Werkzeug;

24 eine schematische Darstellung des in 21 und 22 dargestellten Werkzeughalters mit mehreren Werkzeugen;

25 eine schematische Darstellung eines weiteren in beide Spindeln des Trägerkopfes einsetzbaren Werkzeughalters mit einer auf diesem angeordneten Werkzeugspindel, welche mittels einer der Spindeln antreibbar ist;

26 eine schematische Darstellung eines in beide Spindeln gemeinsam einsetzbaren Werkzeughalters mit einem auf diesem angeordneten Werkzeugrevolver in Seitenansicht;

27 eine Ansicht in Richtung des Pfeils B in 26;

28 eine Ansicht ähnlich 27 des Werkzeughalters mit einem weiteren auf diesem angeordneten Revolver umfassend mehrere Werkzeugspindeln;

29 eine Ansicht in Richtung des Pfeils C in 28;

30 eine schematische Darstellung des in beide Spindeln einsetzbaren Werkzeughalters mit einem auf diesem angeordneten Werkstückgreifer;

31 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils D in 30;

32 eine Darstellung ähnlich 17 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schwenkeinheit;

33 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils E auf die Schwenkeinheit gemäß 32 in einer ersten Schwenkstellung und

34 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils E auf die Schwenkeinheit gemäß 32 in einer zweiten Schwenkstellung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine, dargestellt in 1 und 2 umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Maschinengestell, welches mit einem Fuß 12 auf einer Grundfläche ruht und an welchem eine als Ganzes mit 14 bezeichnete Bewegungseinheit angeordnet ist, die dazu dient, ein Werkzeug WZ, beispielsweise ein Werkzeug WZ1, relativ zu einem Werkstück WS zu bewegen, um das Werkstück WS zerspanend zu bearbeiten.
Die Bewegungseinheit 14 ist dabei mit einem als Ganzes mit 20 bezeichneten Trägerkopf versehen, welcher eine Aufnahme A1 für das Werkzeug WZ1 aufweist.
Der Trägerkopf 20 ist seinerseits zwischen parallel zueinander verlaufenden Schenkeln 22a, b eines Trägerarms 24 angeordnet und relativ zum Trägerarm 24 um eine erste Schwenkachse 26 drehbar gelagert.
Ferner umfaßt der Trägerarm 24 einen Grundkörper 28, von welchem ausgehend sich die beiden Schenkel 22a, b des Trägerarms 24 erstrecken und welcher seinerseits gegenüber einer Trägerbasis 30 um eine zweite Schwenkachse 32 drehbar ist.
Die Trägerbasis 30 ist auf einem X-Schlitten 34 angeordnet, der seinerseits mittels X-Führungen 36 in einer sogenannten X-Richtung relativ zum Maschinengestell 10 verfahrbar ist.
Vorzugsweise sitzt hierzu die Trägerbasis 30 noch auf einem gegenüber dem X-Schlitten verfahrbaren Y-Schlitten 44, welcher mittels Y-Führungen 46 an dem X-Schlitten 34 geführt ist, so daß die Trägerbasis 30 insgesamt relativ zum X-Schlitten in der Y-Richtung, das heißt quer zur X-Richtung, vorzugsweise senkrecht zu dieser, verfahrbar ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist das Werkstück WS in einer Bearbeitungsaufnahme BA, beispielsweise einem Spannfutter gehalten, welches frontseitig an einer Werkstückspindel 50 angeordnet ist, die ihrerseits in einem Spindelgehäuse 52 um eine Spindelachse 54 drehbar gelagert ist, wobei das Spindelgehäuse 52 seinerseits in einem Z-Schlitten 56 geführt ist, der über Z-Führungen 58 relativ zum Maschinengestell 10 in einer Z-Richtung bewegbar geführt ist.
Die Z-Richtung verläuft quer zur Y-Richtung und vorzugsweise senkrecht zu dieser.
Außerdem verläuft die Z-Richtung quer zur X-Richtung, vorzugsweise ebenfalls senkrecht zu dieser.
Außerdem verlaufen die Spindelachse 52 und die Z-Richtung parallel zueinander, wie dies bei konventionellen Werkzeugmaschinen üblich ist.
Im einfachsten Fall ist mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine eine Bearbeitung des Werkstücks WS mit dem Werkzeug WZ1 durch Bewegen des Trägerkopfes 20 in X-Richtung aufgrund einer Verschiebung des X-Schlittens 24 und entsprechendes Verschieben des Werkstücks WS durch Verfahren der Werkstückspindel 50 mittels des Z-Schlittens 56 in der Z-Richtung gesteuert durch eine Maschinensteuerung M möglich.
Dabei wird die Drehbewegung des Trägerkopfes 20 relativ zum Trägerarm 24 um die erste Schwenkachse 26 durch die Maschinensteuerung M blockiert und auch die Drehbewegung des Trägerarms 24 relativ zur Trägerbasis 30 um die zweite Schwenkachse 32 durch die Maschinensteuerung M blockiert und außerdem erfolgt keine Verschiebung in Y-Richtung, so daß der Trägerkopf 20 den Bewegungen des X-Schlittens 34 in X-Richtung starr folgt. Diese Lösung ermöglicht es für die Schwenkbewegung um die erste Schwenkachse 26 und um die zweite Schwenkachse 32 Stellantriebe einzusetzen, die keine Drehmomente erzeugen, die für eine Bearbeitung des Werkstücks WS einsetzbar sind, sondern wesentlich geringere Drehmomente, und die Stellantriebe durch durch die Maschinensteuerung M ansteuerbare Bremsen zu blockieren.
Beim Zerspanen des Materials des Werkstücks WS im Zuge einer konventionellen Drehbearbeitung erfolgt eine Zustellung des Werkzeugs WZ1 in einer ersten Bewegungsebene 60, die durch die Spindelachse 54 hindurchverläuft, wobei bei einer derartigen konventionellen Drehbearbeitung eine Hauptschnittkraft 62 entsteht, welche senkrecht zur ersten Bewegungsebene 60 verläuft.
Ferner sind erfindungsgemäß die erste Schwenkachse 26 und die zweite Schwenkachse 32 derart ausgerichtet, daß diese parallel zur Hauptschnittkraft 62 verlaufen, so daß die Hauptschnittkraft 62 nicht zu einem Drehmoment um eine der Schwenkachsen 26, 32 beiträgt, sondern durch die die Schwenkachsen 26, 32 bildenden Lager aufgenommen wird.
Damit verlaufen auch die erste Schwenkachse 26 und die zweite Schwenkachse 32 senkrecht zu der ersten Bewegungsebene 60, welche ihrerseits parallel zur X-Richtung verläuft, in welcher eine Zustellung des Werkzeugs WZ1 in Richtung auf das Werkstück WS erfolgt.
Zweckmäßigerweise erstreckt sich der Trägerarm 24 mit einer zwischen den Schwenkachsen 26, 32 verlaufenden Längsachse 66 in einer Bearbeitungsposition im wesentlichen parallel zur ersten Bewegungsebene 60 und in einem Winkelbereich von ungefähr –45° bis ungefähr +45°, noch günstiger in einem Winkelbereich von ungefähr –30° bis ungefähr +30°, zur Projektion der X-Richtung auf die erste Bewegungsebene 60, wobei der Trägerkopf 20 dem Werkstück WS und somit der Spindelachse 54 zugewandt angeordnet ist, während der Grundkörper 28 auf einer der Spindelachse 54 abgewandten Seite des Trägerkopfes 20 liegt.
Außerdem ist der Trägerkopf 20 aufgrund der Bewegbarkeit in Y-Richtung in einer zweiten Bewegungsebene 68, die parallel zu den Schwenkachsen 26, 32 verläuft, bewegbar.
Insoweit ist die konventionelle Funktionalität einer einfachen Drehmaschine gegeben.
Allerdings ermöglicht die Drehbarkeit des Trägerkopfs 20 um die erste Schwenkachse 26 mittels der Maschinensteuerung M, im Fall, daß das Werkzeug WZ1 ein einfaches Drehwerkzeug mit einer Schneidplatte SP ist, einen Winkel α zwischen der Schneidplatte SP und einer Oberfläche O des Werkstücks WS oder der Spindelachse 54 variabel einzustellen, um beispielsweise Mehrfachwerkzeuge in unterschiedlichster Art und Weise einsetzen zu können (4).
Ferner ermöglicht die Drehbarkeit des Trägerkopfes 20 um die erste Schwenkachse 26 den Einsatz eines weiteren am Trägerkopfs 20 angeordneten Werkzeugs, beispielsweise eines in eine Aufnahme A2 eingesetzten Werkzeugs WZ2, wobei das Werkzeug WZ2 ein angetriebenes Werkzeug, beispielsweise ein Fräs- oder Bohrwerkzeug ist und die Aufnahme A2 die Aufnahme einer an dem Trägerkopf 20 angeordneten Werkzeugspindel 70 zum Antreiben des rotierenden Werkzeugs WZ2 um seine Drehachse WZD.
Somit ermöglicht die Drehbarkeit des Trägerkopfes 20 um die erste Schwenkachse 26 dieselbe Funktionalität wie eine bekannte B-Achse.
Außerdem eröffnet die erste Schwenkachse 26 die Möglichkeit, wie in 5 dargestellt, daß mehrere Werkzeuge WZ1 und WZ2 an dem Trägerkopf 20 angeordnet und zur Bearbeitung des Werkstücks eingesetzt werden können.
Vorzugsweise sind die mehreren Werkzeuge WZ, beispielsweise die Werkzeuge WZ1 und WZ2, derart am Trägerkopf 20 angeordnet, daß die Werkzeugschneiden WZS1 und WZS2 bezogen auf die erste Schwenkachse 26 einen Winkelabstand WA von mindestens ungefähr 60° aufweisen, um die Werkzeuge WZ1 und WZ2 kollisionsfrei am Werkstück WS einsetzen zu können.
Beispielsweise läßt sich der Trägerkopf 20, wie in 5 dargestellt, auf einer Seite 72 mit einem Trägerblock T zwei feststehenden Werkzeugen WZ1 und WZ3 bestücken, die in den Aufnahmen A1 und A3 des Trägerblocks T montiert sind. Dabei kann der Trägerblock T als ganzes mit vormontierten Werkzeugen WZ1 und WZ3 am Trägerkopf 20 montiert werden oder er ist durch eine in dem Trägerkopf 20 vorgesehene Fixiereinrichtung an diesem fixierbar, wobei bei einer zweckmäßigen Ausführungsform die Fixiereinrichtung durch die Maschinensteuerung M lösbar ist, so daß der Trägerblock T als eine Einheit gesteuert durch die Maschinensteuerung M ausgewechselt werden kann.
Von einer an die Seite 72 angrenzenden Seite 74 des Trägerkopfes 20 steht das Werkzeug WZ2 über, welches in der Aufnahme A2 sitzt, die ihrerseits als in dem Trägerkopf 20 angeordnete Werkzeugspindel 70 ausgebildet ist und als Wechselaufnahme ausgebildet ist, in welche sich Werkzeuge WZ2 gesteuert durch die Maschinensteuerung M einsetzen und aus welcher sich die Werkzeuge WZ2 gesteuert durch die Maschinensteuerung M lösen lassen.
Ferner ließe sich auch noch, wie allerdings in 4 nicht dargestellt, die der Seite 72 gegenüberliegende Seite 76 und die der Seite 74 gegenüberliegende Seite 78 mit Werkzeugen WZ, vorzugsweise feststehend angeordneten Werkzeugen bestücken.
Insbesondere sind die Werkzeuge WZ1, WZ2 und WZ3 relativ zueinander derart angeordnet, daß diese in einer senkrecht zur Schwenkachse 26 verlaufenden und durch die Werkzeuge WZ1, WZ2 und WZ3 hindurchverlaufenden Ebene 64 stets einen Abstand voneinander aufweisen, welcher ungefähr einem Maximaldurchmesser des Werkstücks WS entspricht, so daß sich die Werkzeuge WZ1, WZ2 und WZ3 kollisionsfrei einsetzen lassen.
Ferner sind insbesondere die Werkzeuge WZ1, WZ2 und WZ3 so ausgerichtet, daß diese mit ihrer Erstreckung ausgehend vom Trägerkörper 20 jeweils in senkrecht zur ersten Schwenkachse 26 verlaufenden Ebenen liegen. Dies kann zum einen derart erfolgen, daß sich alle Werkzeuge WZ1, WZ2 und WZ3 in ein und derselben Ebene 64 erstrecken oder aber auch so, daß sich jedes der Werkzeuge WZ1, WZ2 und WZ3 jeweils in einer zur Ebene 64 parallelen Ebene erstreckt, die senkrecht zur ersten Schwenkachse 26 verläuft.
Durch die Drehbarkeit des Trägerkörpers 20 um die erste Schwenkachse 26 besteht somit die Möglichkeit, jedes der Werkzeuge WZ1, WZ2 und WZ3 in unterschiedlicher Winkelstellung relativ zur Werkstückoberfläche O und somit auch in unterschiedlicher Ausrichtung zur Spindelachse 54 einzusetzen.
Beispielsweise läßt sich mit dem Werkzeug WZ2, wenn dieses ein Bohrer ist, entweder eine Bohrung parallel zur Spindelachse 54 oder senkrecht zu dieser ausführen, je nach dem, wie der Trägerkörper 20 relativ zum Trägerarm 24 um die erste Schwenkachse 26 gedreht ist.
Vorzugsweise ist der Trägerkopf 20 mit vier Flachseiten, 72, 74, 76 und 78 versehen, die in der senkrecht zur Schwenkachse 26 verlaufenden Ebene 64 ungefähr dieselbe Ausdehnung aufweisen, so daß der Trägerkopf 20 beispielsweise im Querschnitt rechteckförmig ist.
Dabei entspricht die Ausdehnung der Flachseiten 72, 74; 76 und 78 mindestens ungefähr einem Maximaldurchmesser des Werkstücks WS.
Die Ebene 64, in welcher das jeweilige Werkzeug WZ1, WZ2 oder WZ3 oder alle drei Werkzeuge WZ1, WZ2 und WZ3 liegen, fällt dabei zumindest bei einer konventionellen Drehbearbeitung zusammen mit der ersten Bewegungsebene 60, die durch die Spindelachse 54 hindurch und parallel zur X-Richtung verläuft, so daß durch Bewegen des Trägerkopfes 20 in der X-Richtung dieses Werkzeug WZ1 oder WZ3 wie bei den bekannten Werkzeugmaschinen in der X-Richtung zustellbar ist.
Die Bewegbarkeit in der Y-Richtung ist dann vorteilhaft, wenn mit dem angetriebenen Werkzeug WZ2 eine Bearbeitung außerhalb der ersten Bewegungsebene 60 am Werkstück WS ausgeführt werden soll, so daß eine Verschiebung des Trägerkopfes 20 in der Y-Richtung erfolgen kann.
Vorteilhafterweise ist bei der erfindungsgemäßen Lösung eine zweckmäßige Kinematik dann erhältlich, wenn die erste Schwenkachse 26 parallel zur zweiten Schwenkachse 32 und beide Schwenkachsen 26 und 32 quer, noch besser senkrecht, zur ersten Bewegungsebene 72 verlaufen.
Die Verschwenkbarkeit des Trägerarms 24 um die zweite Schwenkachse 32 mittels der Maschinensteuerung M eröffnet nunmehr die Möglichkeit, den Trägerkopf 20 in von dem Werkstück WS zugewandt liegenden Bearbeitungspositionen, in denen die erste Schwenkachse 26 des Trägerkopfes 20 beispielsweise innerhalb eines Bearbeitungsbewegungsbereichs 80 bewegt wird, in Wechselpositionen, exemplarisch dargestellt durch eine in 6 durchgezogen gezeichnete Wechselposition, in welchen die erste Schwenkachse 26 innerhalb eines Wechselbewegungsbereichs 90 bewegbar ist, zu bewegen, ohne daß große Verfahrwege in X-Richtung erforderlich werden.
Insgesamt läßt sich somit ein Bewegungsbereich 82 schaffen, der – wenn man von der Bewegung in Y-Richtung absieht – einerseits durch den Verfahrweg in X-Richtung bestimmt ist und andererseits durch die Länge des Trägerarmes 24, insbesondere den Abstand der ersten Schwenkachse 26 von der zweiten Schwenkachse 32.
Bei einem derartig erweiterten Bewegungsbereich lassen sich in einfacher Weise zusätzliche Funktionalitäten, wie beispielsweise ein Werkzeugwechsel oder ein Werkstückwechsel mit der Bewegungseinheit 14 ausführen, ohne daß der Bearbeitungsbewegungsbereich 80 eingeschränkt wird.
Vielmehr bleibt der Bearbeitungsbewegungsbereich 80 unberührt von den zusätzlichen Funktionen, die in dem Wechselbewegungsbereich 90 auszuführen sind.
Dabei könnte der Wechselbewegungsbereich 90 beispielsweise so ausgeführt werden, daß dieser den gesamten, nicht vom Bearbeitungsbewegungsbereich erfaßten Bereich umfaßt.
Aus Gründen einer einfachen Realisierbarkeit und Ausführbarkeit der in dem Wechselbewegungsbereich auszuführenden Funktion ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Wechselbewegungsbereich 90 oder die Wechselbewegungsbereiche 90 in einem Außenbereich des Bewegungsbereichs 82 liegen und zweckmäßigerweise außerhalb des Bearbeitungsbewegungsbereichs, so daß sich in einfacher Weise günstige räumliche Verhältnisse bei der Realisierung von dem Wechselbewegungsbereich oder den Wechselbewegungsbereichen zugeordnete Funktionen ergeben.
Wenn die Schwenkachse 26 innerhalb des Wechselbewegungsbereichs 90 steht, hat der Trägerkopf 20 beispielsweise die Möglichkeit, aus einem Werkzeugmagazin 100, versehen mit Werkzeughalteeinrichtungen, beispielsweise den Werkzeughalteeinrichtungen 102a bis 102c, Werkzeuge zu entnehmen, oder in diesen abzulegen, wobei die Werkzeughalteeinrichtungen 102 ihrerseits als stationäre Werkzeughalteeinrichtungen 102 ausgebildet sind, in welche das jeweilige Werkzeug WZ ausschließlich durch Bewegen des Trägerarms 24 und des Trägerkopfes 20 sowie gegebenenfalls noch des X-Schlittens 34 einsetzbar oder aus diesen entnehmbar ist.
Damit besteht die Möglichkeit, das Werkzeugmagazin 100 nur mit stationären Werkzeughalteeinrichtungen 102 zu versehen und somit konstruktiv einfachst auszubilden, und dennoch ein sehr einfaches Auswechseln der Werkzeuge WZ zu ermöglichen.
Vorzugsweise liegen dabei die Werkzeughalteeinrichtungen 102 des Werkzeugmagazins 100 im einfachsten Fall in der Ebene 70, bei einer vorgesehenen Bewegbarkeit der Trägerbasis 30 in der Y-Richtung besteht auch noch die Möglichkeit, die Werkzeughalteeinrichtungen 102 in zu der Ebene 72 parallelen Ebenen anzuordnen, da gleichzeitig mit dem Verschwenken des Trägerarms 24 in die Wechselpositionen ein Anfahren unterschiedlicher zur Ebene 64 paralleler Ebenen möglich ist.
Ferner hat eine Schwenkbewegung des Trägerarms 24 um die Achse 32 zum Erreichen der Wechselpositionen den großen Vorteil, daß dadurch in einfacher Weise der Trägerkopf 20 in der Ebene 64 oder der zu dieser parallelen Ebene bewegbar ist und die sich in diesen Ebenen erstreckenden Werkzeuge WZ durch eine Bewegung in der Ebene 64 oder in der zu dieser parallelen Ebene in die Werkzeughalteeinrichtungen 102 eingesetzt werden kann.
Bei Einsetzbewegungen der Werkzeuge WZ in die Werkzeughalteeinrichtungen 102 ist die Schwenkbewegung des Trägerkopfes 20 um die erste Schwenkachse 26 noch zusätzlich zu koordinieren, und gegebenenfalls noch mit einer Bewegung des X-Schlittens 34 in X-Richtung zu korrigieren, um die Werkzeuge WZ in einer jeweiligen geradlinig verlaufenden Einsetzrichtung 104 in die Werkzeughalteeinrichtungen 102 einsetzen zu können.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, dargestellt in 7, sind diejenigen Merkmale, die mit den ersten Ausführungsbeispielen identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen wird.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel an dem Trägerkopf 20 die Werkzeuge WZ in insgesamt drei zueinander parallelen, jedoch verschiedenen Ebenen 64a, 64b und 64c angeordnet, so daß dann, wenn diese Werkzeuge WZ in der ersten Bewegungsebene 60 zum Einsatz kommen sollen, eine Verschiebung der Trägerbasis 30 in der Y-Richtung erforderlich ist.
So liegen beispielsweise die Werkzeuge WZ1 und WZ3 in der Ebene 64a, dagegen sind in Richtung der Schwenkachse 26 versetzt angeordnete Werkzeuge WZ4 und WZ5 vorgesehen, welche vom gleichen Typ sind, wie die Werkzeuge WZ1 und WZ3, das heißt stationär am Trägerkopf 20 angeordnete Werkzeuge, welche allerdings in der Ebene 64c liegen.
Zusätzlich liegen in einer Ebene 64b zwei angetriebene Werkzeuge, nämlich WZ2 und WZ6, die in zwei entsprechenden angetriebenen Werkzeugaufnahmen A2 und A6 antreibbar aufgenommen sind.
Durch Verschieben der Trägerbasis 30 in der Y-Richtung lassen sich nun die angetriebenen Werkzeuge WZ2 und WZ6 entweder in der ersten Bewegungsebene 60 oder in einer parallel zu dieser verlaufenden Ebene am Werkstück WS einsetzen.
Ferner sind beispielsweise die Werkzeuge WZ1 und WZ3 sowie WZ4 und WZ5 als normale Drehwerkzeuge am Träger T ausgebildet und sind somit stets zur Bearbeitung des Werkstücks WS in einer Stellung einzusetzen, in der diese in der ersten Bewegungsebene 60 liegen, das heißt, daß die Trägerbasis soweit verschoben werden muß, daß die Ebene 64a oder Ebene 64c mit der ersten Bewegungsebene 60 zusammenfällt.
Im übrigen entspricht das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß für dieselben Teile dieselben Bezugszeichen verwendet sind und hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 8 ist im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel der Trägerkopf 20 so ausgebildet, daß die Werkzeuge WZ1, WZ2 und WZ3 in der Ebene 64a liegen, während die Werkzeuge WZ4, WZ5 und WZ6 in der Ebene 64c liegen, so daß durch Verschieben der Trägerbasis 30 in der Y-Richtung die in den Ebenen 64a und 64c angeordneten Werkzeuge WZ beispielsweise in der ersten Bewegungsebene 60 oder auch im Abstand von dieser einsetzbar sind.
Im übrigen entspricht das dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine den voranstehenden Ausführungsbeispielen, so daß dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind und vollinhaltlich auf diese Bezug genommen werden kann.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 9 und 10 ist im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen die Werkstückspindel 50 stationär am Maschinengestell 10 angeordnet, so daß die Bewegung des Werkstücks WS in Z-Richtung durch die Werkstückspindel 50 nicht möglich ist.
Aus diesem Grund ist die Relativbewegung zwischen den Werkzeugen WZ und dem Werkstück WS allein durch die Bewegungseinheit 14 zu erreichen.
Bei dieser ist die Relativbewegung in Z-Richtung zwischen Werkzeug WZ und Werkstück WS dadurch erreichbar, daß der Trägerarm 24 um die zweite Schwenkachse 32 verschwenkbar ist und durch Verfahren des X-Schlittens in X-Richtung sowie gleichzeitigem Drehen des Trägerkopfes 20 um die erste Schwenkachse 26 eine lineare Bewegung jedes der Werkzeuge WZ in der Z-Richtung durch Interpolation dieser drei Bewegungsachsen erreichbar ist.
Dadurch besteht bei einer Bearbeitung des Werkstücks WS mit einem der Werkzeuge WZ die Notwendigkeit, die Schwenkachsen 26 und 32 als während der Bearbeitung des Werkstücks WS mit der Maschinensteuerung M stufenlos drehbare Schwenkachsen – ähnliche B-Achsen bei bekannten Drehmaschinen – auszubilden, um mit den Werkzeugen WZ jede beliebige Position in Z-Richtung gesteuert anfahren und jeden beliebigen Vorschub in Z-Richtung realisieren zu können, wobei gleichzeitig noch die Zustellung der Werkzeuge WZ in Richtung auf das Werkstück WS durch Verfahren des X-Schlittens in X-Richtung erfolgt und außerdem noch gegebenenfalls in Y-Richtung, wie bei den voranstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird, wie in 10 dargestellt, die Möglichkeit des Verschwenkens des Trägerarms 24 noch konsequenter ausgenützt, nämlich dazu, um auch unter Zuhilfenahme der Schwenkbewegung des Trägerarms 24 um die zweite Schwenkachse 32 sowie der gleichzeitigen möglichen Schwenkbewegung des Trägerkopfes 20 um die erste Schwenkachse 26, sowie gegebenenfalls nach der Bewegung des X-Schlittens 34, rohe Werkstücke WSR zu greifen, in die Bearbeitungsaufnahme BA einzusetzen und nach dem Bearbeiten der Werkstücke WS fertigbearbeitete Werkstücke WSF aus der Bearbeitungsaufnahme zu entnehmen und abzulegen.
Beispielsweise sind hierzu, insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten, eine Zufuhreinrichtung 110 für rohe Werkstücke und eine Abfuhreinrichtung 112 für fertig bearbeitete Werkstücke vorgesehen, die am Rande des Bewegungsbereichs 82 angeordnet sind, in welchem die Schwenkachse 26 insgesamt durch die Bewegungseinheit 14 bewegbar ist, so daß dadurch der Trägerarm 24 im Hinblick auf Bewegungen zum Auswechseln der Werkzeuge WZ keinerlei Behinderungen unterliegt.
Um die rohen Werkstücke WSR und die fertig bearbeiteten Werkstücke WSF greifen zu können, ist der Trägerkopf 20 mit einem Werkstückgreifer 114, beispielsweise auf einer dem Werkzeug WZ3 gegenüberliegenden Seite, versehen, welcher mit Greiferfingern 116 sowohl die rohen Werkstücke WSR als auch die fertig bearbeiteten Werkstücke WSF greifen kann.
Sowohl die Werkstückzufuhreinrichtung 110 als auch die Werkstückabfuhreinrichtung 112 sind dabei lediglich als Fördereinrichtungen auszubilden, die ein rohes Werkstück WSR in einer bestimmten Position zur Verfügung stellen und ein fertig bearbeitetes Werkstück WSF in einer definierten Position aufnehmen und im übrigen diese Werkstücke zu dieser Position hin oder bzw. von dieser Position weg zu transportieren, so daß keinerlei zusätzliche Handhabung oder Fixierung notwendig ist, um den Wechsel eines Werkstücks WS durchzuführen.
Insbesondere ist der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung darin zu sehen, daß selbst schwere Werkstücke einfach durch die Bewegungseinrichtung 14 in die Bearbeitungsaufnahme BA eingesetzt oder aus dieser entnommen werden können, da für die Bewegung des Trägerkopfes 20 zur Bearbeitung des Werkstücks WS ohnehin große Kräfte erforderlich sind, um die notwendige Steifigkeit und Bearbeitungsgenauigkeit zu erreichen, so daß diese Kräfte problemlos ausreichen, um insbesondere schwere Werkstücke WS von einer Werkstückzufuhreinrichtung 110 aufzunehmen und in einer Werkstückabfuhreinrichtung 112 abzulegen.
Im übrigen sind bei dem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 9 und 10, diejenigen Elemente, die mit den vorangegangenen Ausführungsbeispielen identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß auf die Beschreibung derselben im Zusammenhang mit den voranstehenden Ausführungsbeispielen vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in 11 sind zwei Werkzeugmaschinen gemäß einem der voranstehenden Ausführungsbeispielen, insbesondere gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel so relativ zueinander angeordnet, daß die Bewegungseinheiten 14₁ und 14₂ auf einander zugewandten Seiten der Maschinengestelle 10₁ und 10₂ vorgesehen sind, so daß von dem Trägerkopf 20₁ ein auf einer Vorderseite bearbeitetes Werkstück WS aus der Werkstückspindel 50₁ entnommen und dieses dem anderen Trägerkopf 20₂ übergeben werden kann, der dann die Möglichkeit hat, Werkstück WS in die Werkstückspindel 50₂ einzusetzen, um es dann auf seiner Rückseite zu bearbeiten.
Alternativ oder ergänzend ist es dabei aber auch denkbar, zwischen den Trägerköpfen 20₁ und 20₂ Werkzeuge WZ auszutauschen, um diese effizienter einsetzen zu können.
Somit lassen sich bei diesem Ausführungsbeispiel die beschriebenen Vorteile bei der Handhabung von Werkstücken WS noch mit der Möglichkeit einer effizienten Vorder- und Rückseitenbearbeitung kombinieren, ohne daß die Werkstückspindeln hierzu koaxial ausgerichtet sein müssen.
Damit ergeben sich ganz neue konzeptionelle Möglichkeiten bei der Vorder- und Rückseitenbearbeitung.
Im übrigen sind bei diesem Ausführungsbeispiel diejenigen Elemente, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß zur Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die voranstehenden Ausführungsbeispiele verwiesen werden kann.
Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 11, ist die Bewegungseinrichtung 14 so am Maschinengestell 10 angeordnet, daß der Trägerkopf 20 in Schwerkraftrichtung hängend am Trägerarm 24 positioniert ist, so daß die Trägerbasis 30 in Schwerkraftrichtung über dem Trägerkopf 20 liegt.
Damit wirken die Werkzeuge WZ im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen nicht in Schwerkraftrichtung gesehen von unten, sondern von oben auf das Werkstück WS bei der zerspanenden Bearbeitung ein, so daß ein einfacher Spänefall und ein einfacher Abtransport der Späne gewährleistet ist.
Im übrigen ist das sechste Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgebildet, wie die voranstehenden Ausführungsbeispiele, so daß auf die Ausführungen hierzu vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.
Bei einem siebten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, dargestellt in 13, umfaßt das Maschinengestell 10' einen Längsträger 120, und einen endseitig an dem Längsträger 120 angeordneten Ständer 122, welcher das Spindelgehäuse 52 der Werkstückspindel 50 trägt.
Die Werkstückspindel 50 erstreckt sich dabei mit ihrer Spindelachse 54 parallel zu einer Längsrichtung 123 des Längsträgers 120.
An dem Längsträger 120 ist ein Z-Schlitten 124 der Bewegungseinheit 14' mittels Z-Führungen 126 in der Z-Richtung verschiebbar geführt, so daß bei diesem Ausführungsbeispiel somit die Bewegungseinheit 14' selbst in Z-Richtung verfahrbar ist.
Auf dem Z-Schlitten sitzt der in Y-Richtung verfahrbare Y-Schlitten 44, welcher mit Y-Führungen 46 an dem Z-Schlitten 124 geführt ist.
Der Trägerarm 24 ist in gleicher Weise, wie im Zusammenhang mit den voranstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, um die zweite Schwenkachse 32 relativ zu der Trägerbasis 30 verschwenkbar, die auf dem Y-Schlitten 44 angeordnet und durch Y-Führungen 46 geführt ist und relativ zum Trägerarm 24 ist der Trägerkopf 20 um die erste Schwenkachse 26 verschwenkbar.
An dem Trägerkopf 20 sind ebenfalls Werkzeuge WZ angeordnet, die relativ zum Werkstück WS bewegbar sind, und zwar in Z-Richtung durch den Z-Schlitten 124 der Bewegungseinheit 14, in Y-Richtung durch den Y-Schlitten 44 der Bewegungseinheit 14 und in X-Richtung durch eine koordinierte Schwenkbewegung des Trägerarms 24 zum Bewegen des Trägerkopfes 20 in Richtung der Spindelachse 54 und von dieser weg, eine entsprechend koordinierte Drehbewegung des Trägerkopfes 20 und eine außerdem koordinierte Bewegung des Z-Schlittens 124 in der Z-Richtung, um bei der Zustellung des Werkzeugs WZ in X-Richtung die Bewegung des Trägerarms 24 in Z-Richtung zu kompensieren.
Im übrigen ist das siebte Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgebildet wie die voranstehenden Ausführungsbeispiele, so daß für dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet werden und auf die Ausführungen zu diesem vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Bei einem achten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 14, läßt sich die Anordnung der Bewegungseinheiten 14' gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zu einer Gegenspindelmaschine kombinieren, bei welcher der Werkstückspindel 50 eine Werkstückgegenspindel 50G zugeordnet, welche relativ zum Längsträger 120 ebenfalls in Z-Richtung verschiebbar ist, um ein Werkstück WS aus der Werkstückspindel 50 zu entnehmen und rückseitig bearbeiten zu können.
Dabei sind die Werkstückspindel 50 und die Werkstückgegenspindel 50G koaxial zu einer gemeinsamen Spindelachse 54 angeordnet.
Ferner ist der Werkstückspindel 50 die Bewegungseinheit 14' zugeordnet und der Werkstückgegenspindel 50G die Bewegungseinheit 14'G.
Bei dem achten Ausführungsbeispiel ist die Bewegungseinheit 14' so angeordnet, daß sich der Trägerarm 24 mit seiner Längsachse 66 ausgehend von dem Grundkörper 28 in Richtung der Bearbeitungsaufnahme BA der Werkstückspindel 50 erstreckt, so daß der Trägerkopf 20 dieser zugewandt angeordnet ist, während der Grundkörper 28 auf einer der Bearbeitungsaufnahme BA abgewandten Seite des Trägerkopfes 20 steht.
Die Längsrichtung 66 erstreckt sich dabei parallel zu der ersten Bewegungsebene 60, die parallel zur X-Richtung und durch die Spindelachse 54 hindurch verläuft, und in einem spitzen Winkel zur Spindelachse 54, wobei dieser spitze Winkel in einem Bereich zwischen ungefähr 0 und ungefähr 80° liegt.
Dabei ist die Bewegungseinheit 14' so ausgebildet, daß bei maximalem spitzem Winkel, das heißt dem spitzen Winkel von ungefähr 80°, mit dem im Trägerkopf 20 gehaltenen Werkzeug WZ eine Bearbeitung auf einer dem Grundkörper 28 gegenüberliegenden Seite der Spindelachse 54 möglich ist und somit ein großer Achs-Überweg in X-Richtung realisiert werden kann.
In gleicher Weise ist die der Werkstückgegenspindel 50G zugeordnete Bewegungseinheit 14'G angeordnet und ausgebildet, so daß deren Grundkörper 28G bezüglich des Trägerkopfs 20G auf einer der Bearbeitungsaufnahme BA der Werkstückgegenspindel gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
Somit sind bei den Bearbeitungseinheiten 14' und 14'G die Grundkörper 28 und 28G jeweils in maximalem Abstand von der zugeordneten Werkstückspindel 50, 50G angeordnet, während die Trägerköpfe 20, 20G stets zwischen dem jeweiligen Grundkörper 28 bzw. 28G und der entsprechenden Bearbeitungsaufnahme BA der Werkstückspindel 50 bzw. der Werkstückgegenspindel 50G liegen.
Bei den Bewegungseinheiten 14', 14'G des achten Ausführungsbeispiels besteht aber auch die Möglichkeit, die Zuordnung der Trägerköpfe 20 und 20G zu ändern, das heißt umzudrehen, nämlich dadurch, daß die jeweilige Trägerbasis 30 in der Z-Richtung verfahren wird, so weit, daß der Trägerarm 24 bzw. 24G ausgehend vom Grundkörper 28 bzw. 28G zu der jeweils anderen Werkstückspindel 50G bzw. 50 weist, das heißt, daß in diesem Fall dann der Trägerkörper 20 der Werkstückspindel 50G zugeordnet wäre und der Trägerkörper 20G der Werkstückspindel 50.
Die Bewegungsbereiche 82, 82G der Bearbeitungseinheiten 14', 14'G überlappen einander im Bereich der Spindelachse 54 und sind ferner begrenzt durch Wände 128 eines Arbeitsraums 130.
Ferner ermöglicht das achte Ausführungsbeispiel, wie in 14 dargestellt, noch die Zufuhr roher Werkstücke WSR in den Bewegungsbereich 82 der Bewegungseinheit 14'G in einem Außenbereich 132d nahe der Wand 128d des Arbeitsraums 130 und die Abfuhr fertig bearbeiteter Werkstücke WSF aus dem Bewegungsbereich 82 der Bewegungseinheit 40'G in einem Außenbereich 132d nahe der Wand 128f des Arbeitsraums 130.
Hierzu ist vorzugsweise der Trägerkopf 20G mit dem Werkstückgreifer 114 zu versehen.
Darüber hinaus sind in Außenbereichen 132a, 132b und 132c des Bewegungsbereichs 82 der Bewegungseinheit 14' Werkzeuge WZ in Werkzeughalteeinrichtungen 102 nahe den Wänden 128a, 128b und 128c des Arbeitsraums 130 gehalten, die für den Trägerkopf 20 zugänglich sind, so daß dieser das in dem Trägerkopf 20 jeweils gehaltene Werkzeug WZG eines der in den Werkzeughalteeinrichtungen 102 gehaltenen Werkzeuge WZ austauschen kann.
Bei einem neunten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 15, ist der Grundkörper 28G des Trägerarms 24G auch noch Grundkörper für einen weiteren Trägerarm 24WG, welcher an diesem Grundkörper 28G fest angeordnet ist, so daß bei einem Verschwenken des Trägerarms 24G um die zweite Schwenkachse 32G auch der Trägerarm 24WG mit verschwenkbar ist.
Der Trägerarm 24WG trägt dabei ebenfalls einen um eine erste Schwenkachse 26WG schwenkbaren Trägerkopf 20WG mit derselben Funktionalität wie der Trägerkopf 20G.
Die Trägerköpfe 20G und 20WG sind somit abwechslungsweise an einem in der Gegenwerkzeugspindel 50G oder der Werkzeugspindel 50 gehaltenen Werkstück WS einsetzbar, wie dies im Zusammenhang beispielsweise mit dem achten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, so daß auf die Ausführungen hierzu vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.
Bei einem zehnten, in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bewegungseinheit 14 entsprechend der des fünften Ausführungsbeispiels ausgebildet, allerdings mit dem Unterschied, daß bei diesem Ausführungsbeispiel an dem Trägerkopf 20 eine Werkstückspindel 50' mit einer Bearbeitungsaufnahme BA für ein Werkstück WS gehalten ist, das durch die Bewegungseinheit 14 bewegbar ist, und zwar in bekannter Weise in X-Richtung durch den X-Schlitten 34, in der im Zusammenhang mit dem fünften Ausführungsbeispiel beschriebenen Y-Richtung parallel zu den Schwenkachsen 26, 32, und um die Schwenkachsen 26, 32 schwenkbar ist, so daß die Werkstückspindel 50' entsprechend diesen Schwenk- und Bewegungsachsen im Raum bewegbar und mit diesen somit das Werkstück WS positionierbar ist.
Bei dem zehnten Ausführungsbeispiel sind somit Bearbeitungen, entsprechend den Bearbeitungen einer Drehmaschine mit Vertikalspindel möglich, so daß beispielsweise die einzelnen Werkzeuge WZ an einem als Aufnahme WZA für Werkzeuge WZ ausgebildeten Werkzeugträger 134 stationär angeordnet sind und der Werkzeugträger 134 ebenfalls stationär am Maschinengestell 10 gehalten ist und somit das Werkstück WS zu den einzelnen Werkzeugen WZ des Werkzeugträgers 134 bewegt werden kann, um an diesen eine Bearbeitung, beispielsweise durch Rotieren des Werkstücks WS um die Spindelachse 54' eine Drehbearbeitung, durchzuführen.
Vorzugsweise verläuft bei dieser Drehbearbeitung die Spindelachse 54' der Werkstückspindel 50' ungefähr vertikal, so daß dieselben Bearbeitungsmöglichkeiten wie bei einer vertikalen Spindelmaschine bei ebenfalls stehenden Werkzeugen WZ realisiert werden können.
Darüber hinaus besteht aber auch noch die Möglichkeit, die Werkstückspindel 50' derart um die Schwenkachse 26 zu schwenken, daß die Spindelachse 54' ungefähr horizontal verläuft und in dieser Stellung ebenfalls eine Bearbeitung an Werkzeugen WZH durchzuführen, die in einem als Aufnahme WZA für Werkzeuge WZ ausgebildeten Werkzeugträger 136 gehalten sind und ihrerseits ungefähr horizontal ausgerichtet sind.
Somit besteht die Möglichkeit, ein und dasselbe Werkstück WS in besonders einfacher Weise an einer Vielzahl von Werkzeugen, beispielsweise den Werkzeugen WZV eines vertikalen Werkzeugsatzes und den Werkzeugen WZH eines horizontalen Werkzeugsatzes, zu bearbeiten.
Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele wurde nicht näher darauf eingegangen, wie eine Schwenkeinheit, umfassend den um die Schwenkachse 26 drehbaren Trägerkörper 20 und den um die Schwenkachse 32 gegenüber der Trägerbasis 30 drehbaren Trägerarm 24 ausgeführt sein soll.
Ein in 17 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Schwenkeinheit umfaßt eine als Rohr ausgebildete Trägerbasis 30, an welche ein Innenrohr ausgebildeter Innenkörper 140 angesetzt ist, der zur Lagerung des den Innenkörper 140 umfassenden, hülsenförmig ausgebildeten Grundkörpers 28 dient.
Hierzu trägt der Innenkörper 140 zwei in Richtung der Schwenkachse 32 im Abstand voneinander angeordnete Schwenklager 142, 144, die den hülsenförmig ausgebildeten und den Innenkörper 140 übergreifenden Grundkörper 28 sowohl in radialer Richtung zur Schwenkachse 32 als auch in axialer Richtung zur Schwenkachse 32 lagern.
Zwischen den Schwenklagern 142 und 144 ist ein als Ganzes mit 150 bezeichneter Antriebsmotor, ausgeführt als sogenannter Torquemotor, das heißt runder Linearmotor, angeordnet, der einen auf dem Innenrohr 140 sitzenden Stator 152 und einen an dem Grundkörper 28 angeordneten Rotor 154 umfaßt, so daß durch diesen Antriebsmotor 150 der Grundkörper 128 gegenüber dem Innenrohr 140 verdrehbar ist.
An den Grundkörper 28 sind die Trägerarme 22a, 22b einstückig angeformt, zwischen welchen der Trägerkopf 20 um die Schwenkachse 26 drehbar gelagert ist.
Hierzu sind in dem Trägerarm 22a zwei gegeneinander vorgespannte Hauptlager 162a, 162b vorgesehen, welche in einem Lagersitz 164 des Trägerarms 22a angeordnet sind und einen den Trägerarm 22a durchgreifenden Lageransatz 166 des Trägerkopfes 20 drehbar führen.
Ferner ist auch im Trägerarm 22b ein Drehlager 168 in einem Lagersitz 170 vorgesehen, welches einen den Trägerarm 22b durchgreifenden Lageransatz 172 aufnimmt, wobei der Lageransatz 172 sich von einer dem Lageransatz 166 gegenüberliegenden Seite des Trägerkopfes 20 ausgehend erstreckt.
Zum drehbaren Antrieb des Trägerkopfes 20 in dem Trägerarm 24 erstreckt sich der Lageransatz 166 bis zu einer dem Trägerkopf 20 gegenüberliegenden Seite der Drehlager 162a, 162b und trägt einen drehfest auf dem Lageransatz 166 auf der dem Trägerkopf 20 abgewandten Seite der Drehlager 162a, 162b angeordneten Rotor 174, der innerhalb eines Stators 176 eines als Ganzes mit 180 bezeichneten Antriebsmotors verläuft, wobei der Antriebsmotor 180 ebenfalls als sogenannter Torquemotor ausgebildet ist.
Der Stator 176 sitzt dabei innerhalb eines Statorgehäuses 182, das fest mit dem Trägerarm 24 verbunden ist, so daß der Stator 176 drehfest am Trägerarm 24 angeordnet ist.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind in Richtung der Schwenkachsen 26, 32 gesehen, der Antriebsmotor 150 und der Antriebsmotor 180 versetzt angeordnet, so daß der Antriebsmotor 180 in radialer Richtung zur Schwenkachse 26 eine größere Ausdehnung aufweisen kann, als einem minimalen Abstand des Rotors 154 des Antriebsmotors 150 von der Schwenkachse 26 entspricht, so daß sich die Antriebsmotoren 150, 180 hinsichtlich ihrer radialen Ausdehnung überlappen können, um beide Antriebsmotoren 150, 180 optimal im Hinblick auf das erforderliche Drehmoment und Haltemoment auslegen zu können.
Bei dem in 17 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem Trägerkopf 20 als Aufnahmen A zwei parallel zueinander angeordnete, ein Aufnahmepaar bildende Spindeln 190a, 190b vorgesehen, die ihrerseits jeweils über vordere Spindellager 192a, 192b sowie hintere Spindellager 194a, 194b drehbar in dem Trägerkopf 20 gelagert und über ein Verbindungsgetriebe 196 gekoppelt sind, wobei das Verbindungsgetriebe 196 entweder beide Spindeln 190a, 190b synchron antreibt, das heißt daß sich beide mit gleicher Drehzahl drehen, oder das Verbindungsgetriebe 196 ein Übersetzungsgetriebe darstellt, so daß sich beispielsweise die Spindel 190b schneller dreht als die Spindel 190a.
Der Antrieb der Werkzeugspindeln erfolgt über eine den Lageransatz 166 des Trägerkopfes 20 durchsetzende und in diesem drehbar gelagerte Antriebswelle 198, welche an ihrem der Werkzeugspindel 190a zugewandten Ende ein Zahnrad 200 trägt, das mit einem umfangsseitig an der Werkzeugspindel 190a gelagerten Zahnrad 202 kämmt.
Der Antrieb der Antriebswelle 198 erfolgt über einen Riementrieb 204, welcher sich auf einer dem Trägerkopf 20 abgewandten Seite des Antriebsmotors 180 von der Schwenkachse 26 zur Schwenkachse 32 trägt und einerseits ein koaxial zur Schwenkachse 26 auf der Antriebswelle 198 sitzendes Riemenrad 206 und andererseits ein koaxial zur Schwenkachse 32 angeordnetes Riemenrad 208 aufweist, die beide durch einen Antriebsriemen 210, beispielsweise einen Zahnriemen, gekoppelt sind.
Das Riemenrad 208 sitzt dabei auf einer koaxial zur Schwenkachse 32 angeordneten Abtriebswelle 212 eines in einen Innenraum 214 des Innenrohrs 140 eingreifenden und mit einer Trägerhülse 216 gehaltenen Spindelantriebsmotors 220, welcher somit relativ zur Trägerbasis 30 stationär angeordnet ist und teilweise zumindest in den auch innerhalb des Antriebsmotors 150 liegenden Innenraum 214 eingreift.
Somit ist eine kompakte und raumsparende Bauweise für einen Antrieb der Spindeln 190a, b geschaffen.
Mit dem Spindelantriebsmotor 220 erfolgt somit über den Riementrieb 204 und die Antriebswelle 198 ein unmittelbarer Antrieb der Spindel 190a, welche beispielsweise sich langsamer dreht als die Spindel 190b und somit für ein größeres Drehmoment ausgelegt ist, welches unmittelbar über den Riementrieb 204 und die Antriebswelle 198 auf die Spindel 190a übertragen werden kann, während das Verbindungsgetriebe 196 dann ausgehend von der Spindel 190a die Spindel 190b mit größerer Drehzahl, allerdings auch mit geringerem Antriebsmoment, antreibt.
Ferner ist jede der Spindeln 190a, 190b mit einer der jeweiligen Aufnahme A für das Fixieren einer einzusetzenden Einheit zugeordneten Fixiereinrichtung 222a, 222b versehen, welche durch eine Betätigungseinrichtung 224a, 224b, beispielsweise ausgeführt als Hydraulikzylinder, lösbar ist und durch eingebaute Federn in Richtung ihrer Fixierstellung beaufschlagt ist.
Damit besteht die Möglichkeit, über die Betätigungseinrichtungen 224a, 224b, die von der Maschinensteuerung M ansteuerbar sind, in den Fixiereinrichtungen 222a, 222b gehaltene Einheiten durch die Maschinensteuerung M gesteuert zu lösen und beispielsweise andere Einheiten wieder zu fixieren.
Vorzugsweise sind die Spindeln 190a, 190b mit ihren Spindelachsen 226a, 226b so angeordnet, daß diese parallel zueinander verlaufen sowie die erste Schwenkachse 26 schneiden, und außerdem vorzugsweise zweckmäßigerweise so angeordnet, daß die Fixiereinrichtungen 222a, 222b in derselben senkrecht zu den Spindelachsen 226a, 226b verlaufenden Ebene liegen.
Beispielsweise besteht nun bei einer derartigen Ausbildung des Trägerkopfes 20 mit zwei parallel zueinander angeordneten Spindeln 190a, 190b, wie in 18 dargestellt, die Möglichkeit, als in diese einzusetzende Einheiten unterschiedliche Werkzeuge in diesen Spindeln 190a, 190b anzuordnen, beispielsweise, wie in 18 dargestellt, in der Spindel 190a ein Bohrwerkzeug 232 und in der Spindel 190b ein Innenausdrehwerkzeug 234.
Alternativ können aber auch beispielsweise Fräswerkzeuge 236 oder Sägewerkzeuge 238, dargestellt in 19 und 20 eingesetzt werden.
Wie in 21 dargestellt, besteht die Möglichkeit beim Vorsehen der zwei Spindeln 190a, 190b, diese so im Trägerkopf 20 anzuordnen, daß ein gleichzeitiger Zugriff auf zwei Halteeinrichtungen 102a, 102b für Werkzeuge WZ, beispielsweise die Werkzeuge 232 und 234, möglich ist.
Damit ist es möglich, die beiden Werkzeuge 232, 234 gleichzeitig in die Spindeln 190a, 190b einzuwechseln.
Besonders günstig ist es jedoch, wenn eine der Spindeln 190a, 190b mit einem Werkzeug WZ bestückt ist und eine der Spindeln 190a, 190b frei ist. In diesem Fall kann durch Anfahren eines Werkzeugmagazins 100 mit entsprechend den Spindeln 190a, 190b angeordneten Halteeinrichtungen 102a, 102b im Werkzeug in die freie Spindel eingewechselt werden und gleichzeitig das in der anderen der Spindeln 190a, 190b gehaltene Werkzeug in der entsprechenden Halteeinrichtung abgelegt werden.
Ist zum Beispiel die Spindel 190a frei und in der Spindel 190b das Werkzeug 234 angeordnet, so kann durch einmalige Anfahren des Werkzeugmagazins 100 mit den Halteeinrichtungen 102a und 102b das in der Halteeinrichtung 102 angeordnete Werkzeuge 232 von der Spindel 190a aufgenommen und das in der Spindel 190b vorhandene Werkzeug 234 in der Halteeinrichtung 102b abgelegt werden.
Somit kann der Trägerkopf 20 nach einem einmaligen Zugriff auf das Werkzeugmagazin 100 mit dem Werkzeug 232 weiterarbeiten.
Durch eine derartige wechselweise Bestückung der Spindeln 190a, 190b besteht auch keine Kollisionsgefahr durch die nebeneinander angeordneten Spindeln 190a, 190b.
Die beiden Spindeln 190a, 190b können aber auch bei einem in 22 dargestellten Drehwerkzeug 240 dazu eingesetzt werden, als in diese einzusetzende Einheit einen Werkzeughalter 242 für das Drehwerkzeug 240 gemeinsam aufzunehmen, wobei der Werkzeughalter 242 einen in die Spindel 190a einsetzbaren Ansatz 244a und einen in die Spindel 190b einsetzbaren Ansatz 244b aufweist, wobei beide Ansätze 244a und 244b in den entsprechenden Fixiereinrichtungen 222a, 222b der Spindeln 190a, 190b fixierbar sind.
Das Drehwerkzeug 240 ist dabei beispielsweise in sogenanntes schweres Drehwerkzeug, welches einer stabilen Fixierung am Trägerkopf 20 bedarf, die über die beiden Spindeln 190a, 190b und insbesondere deren Fixiereinrichtung 222a, 222b erfolgt, wobei ein Antrieb der Spindeln 190a, 190b nicht erforderlich ist.
Alternativ dazu kann, wie in 23 dargestellt, auch ein schweres Bohrwerkzeug 246 mit dem Werkzeughalter 242 in den beiden Spindeln 190a, 190b fixiert werden.
Wie in 24 dargestellt, besteht auch die Möglichkeit, mit einem Werkzeughalter 242 mehrere Drehwerkzeuge 248, 250, 252 zu fixieren, die ebenfalls keine angetriebenen Werkzeuge darstellen.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, wie in 25 dargestellt, einen Werkzeughalter 254 derart auszubilden, daß dieser drehbare Ansätze 256a, 256b aufweist, wobei der drehbare Ansatz 256a in der Spindel 190a mit der Fixiereinrichtung 222a fixierbar ist und der drehbare Ansatz 256b in der Spindel 190b mit der Fixiereinrichtung 222b fixierbar ist.
Damit wird insgesamt der Werkzeughalter 254 zweifach fixiert und außerdem besteht die Möglichkeit in diesem Fall durch Antreiben der Spindeln 190a, 190b mittels des Spindelantriebsmotors 220 eine auf dem Werkzeughalter 254 angeordnete Antriebsspindel 258 für beispielsweise ein Bohrwerkzeug 260 entweder über den Ansatz 256a oder den Ansatz 256b anzutreiben.
An einem derartigen Werkzeughalter 254 mit drehbaren Ansätzen 256a, 256b, die in den Spindeln 190a, 190b fixierbar sind, kann aber auch, wie in 26 und 27 dargestellt, ein Werkzeugrevolver 270 mit feststehenden Drehwerkzeugen 272a bis 272f vorgesehen sein, die an einem Revolverkopf 274 angeordnet sind, der seinerseits um eine Revolverachse 276 gegenüber dem Werkzeughalter 254 drehbar ist, wobei die Drehung des Revolverkopfes 274 relativ zum Werkzeughalter 254 dadurch erreichbar ist, daß die drehbaren Ansätze 256a, 256b durch mindestens eine der Spindeln 190a, 190b angetrieben werden.
Der Werkzeughalter 254 mit dem Werkzeugrevolver 270 und dem drehbaren Revolverkopf 274 kann aber auch, wie in 28 und 29 dargestellt, noch mit Werkzeugspindeln 278 für in diesen Werkzeugspindeln 278 angeordnete angetriebene Werkzeuge versehen werden.
In diesem Fall erfolgt ebenfalls ein Antrieb des Revolverkopfes 274 und ein Antrieb der Werkzeugspindeln 278 über die beiden Spindeln 190a, 190b im Trägerkopf 20, die hierzu allerdings entkoppelbar sein müssen.
Beispielsweise ist in diesem Fall vorgesehen, daß mit der Spindel 190a die Drehung des Revolverkopfes 274 um die Revolverachse 276 ausführbar ist, während mit der Spindel 190b der Antrieb der auf dem Revolverkopf 274 sitzenden Werkzeugspindel 278 erfolgen kann.
Wie in 30 und 31 dargestellt, kann ein Werkzeughalter 254 mit drehbaren Ansätzen 256a, 256b auch zum Fixieren und Antreiben eines Werkstückgreifers 282 anstelle eines Werkzeugs eingesetzt werden, welcher um Schwenkachsen 284 verschwenkbare Greiferarme 286 aufweist, die endseitig mit Greiferbacken 288 versehen sind.
Wie in 31 dargestellt, sind beispielsweise um ein Zentrum 290 herum in gleichen Winkelabständen drei um die jeweiligen Schwenkachsen 284 schwenkbare Greiferarme 286 angeordnet, deren Greiferbacken 288 radial zum Zentrum 290 verstellbar sind, so daß die Greiferbacken 288 Werkstücke WS mit einer großen Durchmesservariation greifen können.
Beispielsweise ist mit einem derartigen Werkstückgreifer 282 sowohl ein rohes Werkstück WSR als auch ein fertig bearbeitetes Werkstück WSF greifbar.
Der Antrieb der Greiferarme 286 um die jeweiligen Drehachsen 284 erfolgt synchron über ein in einem Werkzeuggreifergehäuse 292 angeordnetes Getriebe 294, welches beispielsweise über den drehbaren Ansatz 256b von der Spindel 190b antreibbar ist, während beispielsweise der drehbare Ansatz 256 frei drehbar in dem Werkzeughalter 254 gelagert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schwenkeinheit mit einem Trägerarm 24', dargestellt in 32, ist in gleicher Weise wie das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel mit zwei Antriebsmotoren 150 und 180 zum Schwenken des Trägerarms 24' bzw. zum Schwenken des Trägerkopfes 20 versehen.
Ferner erfolgt in gleicher Weise wie beim voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Antrieb der Werkzeugspindeln 190a, 190b im Trägerkopf über den Werkzeugantriebsmotor 220, den Riementrieb 204 und die Antriebswelle 198.
Im Gegensatz zu dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist allerdings im Trägerarm 24' noch ein mechanisches Kopplungsgetriebe 300 vorgesehen, welches eine Kopplung der Antriebsleistung des Antriebsmotors 150 und des Antriebsmotors 180 erlaubt.
Hierzu ist der Rotor 174 des Antriebsmotors 180 mit einem Zahnrad 302 versehen, welches mit einem am Trägerarm 24 um eine Drehachse 304 drehbar gelagerten Kopplungszahnrad 206 kämmt, wobei das Kopplungszahnrad 306 seinerseits wiederum in Eingriff steht mit einem Zahnrad 308, welches endseitig des Innenrohrs 140 angeordnet ist und über eine schaltbare Kupplung 310 entweder drehfest zum Innenkörper 140 festlegbar ist oder relativ zum Innenkörper 140 frei drehbar ist.
Im Fall einer freien Drehbarkeit des Zahnrads 308 relativ zum Innenkörper 140 ist das Kopplungsgetriebe 300 wirkungslos.
Ist allerdings das Zahnrad 308 mit der Kupplung 310 drehfest mit dem Innenkörper 140 verbunden, so wälzt sich das Kopplungszahnrad 304 auf dem relativ zur Schwenkbewegung des Trägerarms 24' stationären Zahnrad 308 ab und treibt in einem entsprechenden Übersetzungsverhältnis das Zahnrad 302 an, welches in entsprechender Weise auf den Rotor 174 wirkt und diesen gekoppelt zur Schwenkbewegung des Trägerarms 24' mitdreht und somit auch den Trägerkopf 20' entsprechend dreht.
Durch Bestromen der beiden Antriebsmotoren 150 und 180 läßt sich somit die Schwenkbewegung des Trägerarms 24' durch Addition der Leistung der beiden Antriebsmotoren 150 und 180 antreiben, wobei allerdings in Kauf genommen werden muß, daß der Trägerkopf 20 sich in einem bestimmten Verhältnis um die Schwenkachse 26 dreht entsprechend der Drehung des Trägerarms 24 um die Schwenkachse 32.
Das mechanische Kopplungsgetriebe 300 läßt sich jedoch so dimensionieren, daß der Trägerkopf 20 seine Ausrichtung, beispielsweise zum Werkstück WS, unabhängig von der Verschwenkbewegung des Trägerarms 24' beibehält, so daß dadurch nicht nur die bei der Schwenkbewegung des Trägerarms 24' die Ausrichtung der Werkzeuge WZ relativ zum Werkstück WS bereits durch das mechanische Kopplungsgetriebe 300 festgelegt ist und stets aufrecht erhalten wird und somit der Antriebsmotor 180 mit seiner Antriebsleistung die Schwenkbewegung des Trägerarms 24' unterstützt.
Soll die Ausrichtung der Werkzeuge WZ relativ zum Werkstück WS durch Drehen des Trägerkopfes 20 um die Schwenkachse 26 verändert werden, wird die Kupplung 310 gelöst und es besteht die Möglichkeit, mit dem Antriebsmotor 180 der Ausrichtung des Trägerkopfes 20 mit dem entsprechenden Werkzeug WZ in beliebiger Weise einzustellen und dann wiederum nach Einkuppeln der Kupplung 310 die Schwenkbewegung des Trägerarms 24' unter Beibehaltung der Ausrichtung der Werkzeuge WZ des Trägerkopfs 20 mit den beiden Antriebsmotoren 150 und 180 durchzuführen.
Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß damit die Antriebsleistung des Antriebsmotors 180 weitaus geringer sein kann, da dieser nicht allein so ausgelegt werden muß, daß er in der Lage ist, den Trägerkopf 20 hinsichtlich seiner Drehung um die Schwenkachse 26 relativ zum Trägerarm 24' festzulegen.
Vielmehr sind sowohl die Kräfte bei der Schwenkbewegung des Trägerarms 24' als auch beim Halten der Ausrichtung des Trägerarms 24' und des Trägerkopfes 20 relativ zum Werkstück WS durch beide Antriebsmotoren 150 und 180 erzeugbar.
Das mechanische Kopplungsgetriebe 300 kann dabei so ausgebildet sein, daß dieses ein Kopplungszahnrad 304 aufweist oder auch mehrere Kopplungszahnräder, wie in den 33 und 34 dargestellt, die gleichzeitig die Wirkung des mechanischen Kopplungsgetriebes 300 im Hinblick auf die Aufrechterhaltung der Ausrichtung des Trägerkopfes 20 relativ zur Trägerbasis 30 bei einer Schwenkbewegung des Trägerarms 24' zeigen.

Claims

Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks (WS) mittels mindestens eines Werkzeugs (WZ) durch gesteuerte Positionierbewegungen von Werkstück (WS) und Werkzeug (WZ) relativ zueinander, umfassend ein Maschinengestell (10), einen gegenüber dem Maschinengestell (10) mittels einer Bewegungseinheit (14) bewegbaren Trägerkopf (20) und mindestens eine am Trägerkopf (20) vorgesehene Aufnahme (A), mittels welcher entweder für ein Werkstück (WS) oder ein Werkzeug (WZ) an dem Trägerkopf (20) angeordnet werden kann, so daß mittels der Bewegungseinheit zumindest ein Teil der Positionierbewegungen ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkopf (20) um eine erste Schwenkachse (26) schwenkbar an einem Trägerarm (24) gehalten ist, daß der Trägerarm (24) seinerseits um eine zur ersten Schwenkachse (26) parallel und im Abstand von dieser angeordnete zweite Schwenkachse (32) schwenkbar gegenüber einer Trägerbasis (30) gelagert ist, und daß die Trägerbasis (30) gegenüber dem Maschinengestell (10) mittels mindestens einer gesteuerten Bewegungsachse (X, Y, Z) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerbasis (30) durch die mindestens eine Bewegungsachse (X) in Richtung ungefähr parallel zu einer quer zu den Schwenkachsen (26, 32) verlaufenden ersten Bewegungsebene (60) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerbasis (30) durch eine Bewegungsachse (Y) in Richtung ungefähr parallel zu den Schwenkachsen (26, 32) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerbasis (30) in Richtung ungefähr parallel zu einer ungefähr parallel zu den Schwenkachsen (26, 32) verlaufenden zweiten Bewegungsebene (68) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerbasis (30) gegenüber dem Maschinengestell (10) längs mindestens einer ersten Linearachse (X, Z) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerbasis (30) gegenüber dem Maschinengestell (10) längs einer quer zur ersten Linearachse (X, Z) verlaufenden zweiten Linearachse (Y) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linearachse (X, Z) in der ersten Bewegungsebene (60) liegt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linearachse (Y) in der zweiten Bewegungsebene (68) verläuft.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linearachse (Y) ungefähr parallel zu den Schwenkachsen (26, 32) verläuft.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bewegungsebene (60) parallel zu einer Spindelachse (54) verläuft, um welche das Werkstück (WS) oder das Werkzeug (WZ) drehbar antreibbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bewegungsebene (68) quer zu einer Spindelachse (54) verläuft, um welche das Werkstück (WS) oder das Werkzeug (WZ) drehbar antreibbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelachse (54) die Spindelachse einer Werkstückspindel (50) ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelachse die Spindelachse (226) einer Werkzeugspindel (190) ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (26, 32) parallel zu einer Richtung einer bei der Bearbeitung auftretenden Hauptschnittkraft (62) verlaufen.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Schwenkachse (26) ein eigener Antrieb (180) zugeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Schwenkachse (32) ein eigener Antrieb (150) zugeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung um die erste Schwenkachse (26) und die Drehbewegung um die zweite Schwenkachse (32) durch ein Kopplungsgetriebe (300) koppelbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwenkachse (26) und die zweite Schwenkachse (32) in mindestens einer Relativstellung blockierbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwenkachse (26) und die zweite Schwenkachse (32) in jeder Schwenkstellung blockierbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung des Werkstücks (WS) der Trägerkopf (20) durch Bewegen der Trägerbasis (30) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkopf (20) ausschließlich durch Bewegen der Trägerbasis (30) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung des Werkstücks (WS) der Trägerkopf (20) ausschließlich mittels mindestens einer der Linearachsen (X) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung des Werkstücks (WS) der Trägerkopf (20) durch Kombination einer Drehung des Trägerarms (24) um die zweite Schwenkachse (32) relativ zur Trägerbasis (30) mit einer Bewegung der mindestens einen Bewegungsachse (X, Z) für die Trägerbasis (30) relativ zum Maschinengestell (10) zweidimensional bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die zweidimensionale Bewegung durch eine lineare Bewegung (Y, Z) der Trägerbasis (30) kombiniert mit einer Schwenkbewegung des Trägerarms (24) quer zu der linearen Bewegung (X, Z) ausführbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bearbeitung des Werkstücks (WS) der Trägerarm (24) mit seiner Längsachse (66) in einem Winkelbereich von –80° bis +80° zur linearen Bewegungsrichtung (X, Z) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bearbeitung des Werkstücks (WS) ein Grundkörper (28) des Trägerarms (24) auf einer dem Werkstück (WS) abgewandten Seite liegt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Trägerarms (24) um die zweite Schwenkachse (32) mit einer Drehbewegung des Trägerkopfes (20) um die erste Schwenkachse (26) kombiniert erfolgt.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine am Trägerkopf (20) vorgesehene Aufnahme eine Werkzeugaufnahme ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aufnahme (A) als eine gesteuert lösbare Aufnahme (A) ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundkörper (28) eines Trägerarms (24) auch Grundkörper für einen weiteren Trägerarm (24W) ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerarm (24) und der weitere Trägerarm (24W) einen Winkel von mindesten 90° miteinander einschließen.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugmaschine mindestens zwei Bewegungseinheiten (14₁ , 14₂ ) aufweist und daß Werkzeuge (WZ) oder Werkstücke (WS) von einem der Trägerköpfe (20₁ , 20₂ ) dem anderen der Trägerköpfe 20₂ , 20₁ ) übergebbar sind.
Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinheit (14) zum Bewegen des Trägerkopfes (20) zwei Schwenkachsen (26, 32) umfaßt und daß durch die Bewegungseinheit (14) Positionierbewegungen des Trägerkopfs (20) innerhalb eines Bewegungsbereichs (82) des Trägerkopfes (20) ausführbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsbereich (82) durch maximal mit den Schwenk- und Bewegungsachsen erreichbare Positionen festgelegt ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkopf (20) bei der Bearbeitung des Werkstücks (WS) innerhalb eines vom Bewegungsbereich (82) umfaßten Bearbeitungsbewegungsbereichs (80) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkopf (20) zum Wechseln des am Trägerkopf angeordneten Werkstücks (WS) oder Werkzeugs (WZ) innerhalb eines vom Bewegungsbereich (82) umfaßten Wechselbewegungsbereichs (90) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsbewegungsbereich (80) und der Wechselbewegungsbereich (90) nicht überlappend angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinengestell (10) in dem Wechselbewegungsbereich (90) des Trägerkopfes (20) mindestens eine Halteeinrichtung (102, 110, 112) für ein Werkzeug (WZ) oder Werkstück (WS) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinengestell (10) in dem Wechselbewegungsbereich (90) des Trägerkopfes (20) eine Vielzahl von Halteeinrichtungen (102, 110, 112) für Werkzeuge (WZ) und/oder Werkstücke (WS) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Halteeinrichtung (102, 110, 112) in einem Außenbereich (132) eines Bewegungsbereichs (82) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Halteeinrichtung (102, 110, 112) in einem Außenbereich (132) des Wechselbewegungsbereichs (90) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsbereich (82) des Trägerkopfes (20) bis zu mindestens einer Wand (128) eines Arbeitsraums (130) reicht.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Halteeinrichtung (102, 110, 112) an der Wand (128) des Arbeitsraums (130) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Halteeinrichtungen (102, 110, 112) an der mindestens einen Wand (128) des Arbeitsraums (130) vorgesehen sind.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Halteeinrichtung (102) als Speichereinrichtung (100) ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 38 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Halteeinrichtung (110, 112) als Wechseleinrichtung ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, an dem Maschinengestell (10) und in dem Bewegungsbereich (82) des Trägerkopfes (20) mindestens eine Aufnahme (BA, WZA) für mindestens ein Werkstück (WS) oder Werkzeug (WZ) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aufnahme (BA, WZA) relativ zum Maschinengestell (10) stationär angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aufnahme (BA, WZA) relativ zum Maschinengestell (10) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aufnahme (BA, WZA) relativ zum Maschinengestell (10) linear bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestes eine Aufnahme (BA, WZA) als eine Spindel (50) ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (50) als Werkstückspindel ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkopf (20) um eine erste Schwenkachse (26) schwenkbar an einem Trägerarm (24) gelagert ist, daß der Trägerkopf (20) mit mindestens einer Aufnahme (190) für eine auswechselbare Einheit (WZ, 242, 254) versehen ist, die mit einer Fixiereinrichtung (222) in der Aufnahme (190) fixierbar ist, und daß die Fixiereinrichtung (222) durch eine Maschinensteuerung (M) ansteuerbar und dadurch in eine Lösestellung bringbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung (222) selbsttätig in eine Fixierstellung übergehend ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 53 oder 54, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixiereinrichtung (222) eine Betätigungseinrichtung (224) zugeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 53 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkopf (20) mit mindestens zwei Aufnahmen (190) mit diesen zugeordneten Fixiereinrichtungen (222) versehen ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß von den mindestens zwei Aufnahmen (190) zwei ein Aufnahmenpaar (190a, b) bilden, an welchem eine der Einheiten (242, 254) fixierbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Aufnahmen (190) des Aufnahmenpaares fixierte Einheit (242, 254) ausschließlich über diese Aufnahmen (190) am Trägerkopf (20) fixiert ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aufnahme (190) rotierend antreibbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (190) durch einen gemeinsamen Antrieb (220) antreibbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 59 oder 60, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Aufnahmen (190) einzeln antreibbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 59 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (190) gleichzeitig antreibbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 59 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Aufnahmen (190) eines Aufnahmepaares die in diesen Aufnahmen gemeinsam gehaltene Einheit (254) antreibbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß mit jeder der Aufnahme (190) eines Aufnahmepaares je eine Funktion der Einheit (254) antreibbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugmagazin (100) paarweise angeordnete Halteeinrichtungen (102a, b) für die in einem Aufnahmepaar (190a, b) des Trägerkopfes (20) angeordneten Einheiten (232, 234) aufweist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß von den paarweise angeordneten Halteeinrichtungen (102a, b) eine frei ist und die andere mit einem Werkzeug (234) bestückt ist, und daß von dem Aufnahmepaar (190a, b) eine Aufnahme (19a) mit einem Werkzeug (232) bestückt ist und die andere (190b) frei ist und daß bei einem einmaligen Zugriff des Trägerkopfes (20) auf das Werkzeugmagazin (100) das Werkzeug (232) der einen Aufnahme (190a) in der einen Halteeinrichtung (102a) ablegbar und das Werkzeug (234) in der anderen Halteeinrichtung (102b) in die andere Aufnahme 190b) einsetzbar ist.