DE102005017523A1

DE102005017523A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102005017523A1
Application number: DE200510017523
Authority: DE
Inventors: Günther Mayr; Zhixu Dr.-Ing. Liu
Original assignee: Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2025-04-16
Also published as: DE102005017523B4

Abstract

Vertikal-Drehmaschinen mit zwei Werkstückspindeln ermöglichen eine besonders einfache Weitergabe der Werkstücke von einer zur nächsten Spindel, indem zwischen den Werkstückspindeln lediglich ein Wender zum Drehen der Werkstücke vorhanden ist und dabei insbesondere die Werkstückzu- und -abführvorrichtung mitbenutzt werden. Dadurch ist es möglich, beide Werkstückspindeln mit der Öffnung nach unten anzuordnen, wodurch weniger leicht Verschmutzungen in die Spannfutter und Werkstückaufnahmen gelangen, wie in dem sonst üblichen Fall, dass eine Spindel nach unten und eine nach oben gerichtet ist, um eine direkte Übergabe zu ermöglichen.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, sowie deren Be- und Entladung mit Werkstücken.
II. Technischer Hintergrund
Um Werkzeugmaschinen, wie etwa Drehmaschinen oder Fräsmaschinen, insbesondere kombinierte Dreh-/Fräsmaschinen, automatisiert zu betreiben, muss vor allem die Zuführung von Rohteilen und die Abführung von bearbeiteten Werkstücken automatisiert sein. Dafür stehen mehrere Möglichkeiten zur Wahl:
Ladevorrichtung:
Konventionelle Drehmaschinen oder Fräsmaschinen ohne separate Ladevorrichtung werden mit einer zusätzlichen Ladevorrichtung ausgestattet, die meist als Portal oberhalb der Maschine verläuft. Damit können auch mehrere hintereinander stehende Maschinen mit einem durchgehenden Ladeportal miteinander verknüpft werden.
Nachteil sind die hohen Zusatzkosten und der separate Aufbau und der damit erhöhte Montageaufwand und Platzbedarf.
Pick-up-Maschine:
Dabei sind die Baugruppen der Maschine, die die Werkstücke während der Bearbeitung aufnehmen bzw. halten, bei einer Drehmaschine also bspw. das Backenfutter der einen oder mehreren Werkstücksspindel und/oder der Gegenspindel, so verfahrbar, dass sie vom Arbeitsraum zu der Ablage-/Aufnahmeposition des Werkstückes auf dem z.B. anliefernden Transportband hin bewegt werden können.
Das Werkstück wird also außerhalb des Arbeitsraumes vom Backenfutter der Werkstückspindel aufgenommen, in den Arbeitsraum verbracht, dort drehend angetrieben und bearbeitet und anschließend mittels der Werkstück-Spindel wieder aus dem Arbeitsraum herausbewegt und abgelegt. Im Gegensatz dazu verbleiben die die Werkzeuge tragenden Komponenten wie Werkzeugrevolver etc. meistens an einer festen Position innerhalb des Arbeitsraumes.
Da neben der einfacheren Verkettung der Maschinen für Pick-up-Maschinen auch eine gegenüber konventionellen Maschinen verringerte Aufstellfläche ein Argument ist, wird dieser Vorteil zusätzlich ausgebaut, indem bei Pick-up-Maschinen die Spindelachse quer zur Transferrichtung der Werkstücke steht, insbesondere vertikal steht, und Pick-up-Maschinen mit mehr als einer Werkstückspindel auf ein und demselben Bett realisiert werden. Zwecks stufenweiser Bearbeitung werden die Werkstücke von einer Spindel zur nächsten weitergegeben und am Anfang und Ende der Pick-up-Maschine wie beschrieben aufgenommen bzw. abgegeben werden.
Immer dann, wenn dabei eine aus Gründen der verringerten Aufstellfläche eine-vertikal stehende Werkstückspindel mit dem Spindelfutter nach oben weisend vorhanden ist, gibt es Probleme durch Hineinfallen von Spänen in das Futter, bei dem es dann über kurz oder lang deshalb zu Funktionsstörungen kommt.
Dementsprechend tritt dieses Problem fast ausschließlich bei Mehrspindel-Maschinen auf, da hierbei zwar die Werkstückspindeln aus Platzgründen vertikal angeordnet sein sollen, wegen der direkten Übergabemöglichkeit von der ersten an die zweite Werkstückspindel jedoch Spindelfutter auch mit der Einsteckseite nach oben weisen müssen, sofern man auf eine zusätzliche Werkstück-Handhabungsvorrichtung (Greifer, Umsetzer etc.) zwischen den beiden Werkstückspindeln verzichten will.
Das Problem der nach oben weisenden Spindelfutter kann hier ebenfalls auftreten.
Transfermaschine (unechte Pick-up-Maschine):
Dabei erfolgt ein Transfer des Werkstückes durch die bearbeitende Maschine hindurch mit Hilfe der Bewegungsmöglichkeiten der Maschinenkomponenten selbst, also ohne eine zusätzliche Belade- und Entladevorrichtung wie bei Pick-up-Maschinen.
Im Gegensatz zu echten Pick-up-Maschinen wird dieser Werkstücktransfer, z.B. das Aufnehmen vor bzw. Ablegen nach der Maschine nicht unbedingt von derjenigen Komponente (Werkstückspindel) der Maschine durchgeführt, die das Werkstück während der Bearbeitung hält.
Stattdessen kann ein separater Werkstück-Transportarm, bspw. eingesetzt an einem der Werkzeugrevolver anstelle eines angetriebenen Werkzeuges, hierfür verwendet werden.
Auch bei dieser Bauform werden Mehrspindelmaschinen realisiert.

III. Darstellung der Erfindung

a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Pickupmaschine, insbesondere eine Mehrspindel-Pickupmaschine, sowie ein Verfahren zu seiner Anwendung zu schaffen, bei der mit geringem Zusatzaufwand das Problem der Verschmutzung von nach oben aufragenden Spannfuttern gemindert oder vermieden wird und die Tot-Zeiten minimiert werden.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 kann ein Werkstück mit Hilfe der beiden Arbeitseinheiten, jeweils bestehend aus Werkstückspindel und Werkzeugaufnahmeeinheit, komplett, also von beiden Seiten, bearbeitet werden, indem in einer ersten Spindel der erste zugängliche Bereich, also z. B. der nicht im Spindelfutter aufgenommene, Bereich des Werkstückes bearbeitet wird, und nach dem Wenden das Werkstück in dem bearbeiteten Bereich von der zweiten Werkstückspindel gehalten und der zuvor in der Werkstückspindel gehaltene Bereich nunmehr bearbeitet werden kann.

Indem das teilweise bearbeitete Werkstück von der ersten Werkstückspindel zum Wender transportiert wird und nach dem Wenden von dort mittels der zweiten Werkstückspindel abgeholt wird, kann der Wender selbst ortsfest am Bett montiert sein und muss lediglich die Wendebewegung vollziehen können, so dass es sich bei dem Wender um eine sehr einfache, kostengünstige Konstruktion handeln kann.

Dabei kann die Übergabe von der ersten Werkstückspindel an den Wender an der Vorwendeposition bzw. an der Nachwendeposition vom Wender an die zweite Werkstückspindel direkt erfolgen oder an diesen Positionen kann dazwischen jeweils ein Ablegen des Werkstückes auf einer Vorwendefläche bzw. Nachwendefläche erfolgen. Dabei kann es sich auch um die Ablageflächen von zwei der Zuführung und Abführung von Werkstücken dienenden Fördereinrichtungen, beispielsweise Förderbändern, handeln. Anstelle zweier separater Fördereinrichtungen kann auch ein und dieselbe Fördereinrichtung sowohl für die Zuführung als auch für die Abführung benutzt werden. Dies stellt eine Möglichkeit der Identität von Vorwendeposition und Nachwendeposition, also einer einheitlichen Übergabeposition, dar.

Wenn die an und abführenden Fördereinrichtungen selbst als Ablageflächen in der Vor-Wendeposition und Nach-Wendeposition dienen, sind sie gleichzeitig auch die Aufnahmeposition für das Aufnehmen des Rohteiles durch den ersten Spindelstock bzw. die Ablageposition für das Ablegen des komplett bearbeiteten Werkstückes durch den zweiten Spindelstock.

Möglich ist jedoch auch, dass diese Aufnahme- und Ablagepositionen räumlich getrennt von der Übergabeposition bzw. der Vor-Wendeposition und Nach-Wendeposition sind, beispielsweise in Transferrichtung durch die Maschine beabstandet, also in Frontansicht der Maschine betrachtet, vor dem ersten Spindelstock die Aufnahmeposition angeordnet ist, also in der Regel die erste Fördereinrichtung für die angelieferten Rohteile. Zwischen den Arbeitsbereichen der beiden Werkstückspindeln befinden sich lediglich die Übergabeposition bzw. die Vor-Wende- und Nach-Wendeposition sowie der Wender und in Transferrichtung nach der zweiten Werkstückspindel befinden sich die Ablageposition und damit der die komplett bearbeiteten Werkstücke abführende Fördereinrichtung.

In diesem Fall verlaufen die Fördereinrichtungen seitlich unterhalb der Enden des Bettes der Werkzeugmaschine, wobei die Verlaufsrichtung der Fördereinrichtungen parallel oder auch quer zur Richtung der X-Führungen, auf denen die Werkstückspindeln laufen, angeordnet sein können.

Befinden sich die eine oder zwei Fördereinrichtungen dagegen im Bereich zwischen den Werkstückspindeln und dienen gleichzeitig als Vor-Wendefläche und Nach-Wendefläche, müssen sie quer zur Richtung der X-Führungen für die Werkstückspindeln verlaufen, insbesondere windschief dazu und insbesondere das Bett der Maschine durch einen entsprechenden Durchbruch hindurch durchlaufen.

In der Regel werden die Fördereinrichtungen dabei von der Rückseite her die Maschine erreichen und unmittelbar vor der Frontfläche des Bettes enden, und der Wender wird entweder an der Frontfläche des Bettes oder am vorderen Ende des bzw. der Fördereinrichtungen angeordnet sein.

Der Wender kann das Werkstück dabei lediglich um 180° drehen und deshalb selbst eine entsprechende Wendebewegung ausschließlich vollziehen, oder zusätzlich eine Vertikalbewegung, um das Werkstück zusätzlich anheben zu können.

Die X-Schlitten der Werkstückspindeln laufen dabei vorzugsweise auf den gleichen X-Führungen, die sich quer über die gesamte Breite des Bettes oberhalb der Fördereinrichtungen und insbesondere des Durchbruches hierfür im Maschinenbett an der Vorderfront oder der Oberseite des Bettes befinden.

Das Bett hat eine vorzugsweise quaderförmige, hochkant stehende Gestalt.

Bei den Werkstückspindeln kann es sich um rotierend antreibbare Spindeln wie bei Drehmaschinen handeln, die zusätzlich über eine positionierbare C-Achse verfügen können, oder auch um reine Schwenkspindeln, die ein schnelles rotierendes Antreiben nicht zulassen, sondern lediglich ein Schwenken und Positionieren in einer definierten Drehposition, um die Werkstücke – nach Art eines Bearbeitungszentrums – mittels angetriebener Werkzeuge, also vorzugsweise durch Fräsen oder Bohren, zu bearbeiten.

Die Werkzeugaufnahmeeinheiten sind in der Regel Werkzeugrevolver, in die – abhängig von der Art der Spindel – fest stehende und/oder drehend antreibbare Werkzeuge eingesetzt werden können. Die Werkzeugaufnahmeeinheiten sind – vor allem bei der Bauform als Drehmaschine – vorzugsweise fest am Bett montiert, da sowohl die X- als auch Z-Beweglichkeit an den Spindeleinheiten realisiert ist. Lediglich eine Y-Achse wird dann bei Bedarf vorzugsweise an den Werkzeugaufnahmeeinheiten realisiert.

Der Vorteil einer solchen Werkzeugmaschine und Bearbeitungsweise liegt darin, dass sie es ermöglichen, bei der vorbeschriebenen, zweistufigen Bearbeitungsweise eines Werkstückes durch beide Spindeln nacheinander sowohl den Bearbeitungszyklus an der ersten Werkstückspindel auch denjenigen an der zweiten Werkstückspindel ohne nennenswerte Pause mehrfach hintereinander ablaufen zu lassen mit einem solchen Zeitversatz zwischen den Arbeitszyklen der ersten und der zweiten Spindel, dass die Totzeiten dazwischen minimal werden:

Wenn beispielsweise zwischen den Arbeitsbereichen der beiden Werkstückspindeln die Aufnahme- als auch die Ablageposition angeordnet sind in Form von zwei in der Mitte der Maschine getrennt nebeneinander laufenden Fördereinrichtungen, kann die erste Spindel das teilbearbeitete Werkstück dort auf einer Vorwendeposition ablegen und unmittelbar danach ein neues Rohteil aufnehmen und erst dann zurück in seinen Arbeitsbereich verfahren, wobei der Wender das teilbearbeitete Werkstück wenden kann, sobald die erste Werkstückspindel weit genug vom Wender entfernt ist.

Während die zweite Arbeitsspindel heranfährt und das gewendete teilbearbeitete Werkstück übernimmt, befindet sich die erste Werkstückspindel mit dem nächsten Werkstück bereits wieder in ihrem Arbeitsbereich und das nächste Werkstück durchläuft bereits den ersten Bearbeitungszyklus.

Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn bei zwei getrennten Fördereinrichtungen für Zuführung und Abführung der abführende Förderer ein darauf aufgesetztes, fertig bearbeitetes Werkstück sofort nach dem Ablegen abtransportiert, und da durch die Ablageposition auf dem Abförderer immer frei gehalten wird als Vorwendeposition bzw. Nachwendeposition, und in gleicher Weise der zuführende Förderer in die Aufnahmeposition ein neues Rohteil erst dann transportiert, wenn unmittelbar Bedarf für ein neues Rohteil besteht und ansonsten auch die Aufnahmeposition als Vor- bzw. Nachwendeposition freigehalten wird.

Vorzugsweise wird dabei der von der ersten Werkstückspindel für die Bearbeitung des ersten Zyklus weiter abliegende, insbesondere der abführende, Förderer als Vorwendeposition benutzt und der andere Förderer als Nachwendeposition, auf dem der Wender das Werkstück umsetzt. Dadurch kann die erste Werkstückspindel nach Ablegen des teilbearbeiteten Werkstückes auf dem entfernteren Förderer auf dem Rückweg in den Arbeitsbereich und sozusagen ohne Umweg dazwischen vom anderen Förderer ein neues Rohteil aufnehmen, was die Nebenzeiten minimiert. Wahlweise kann dieselbe Maschine im Parallelbetrieb betrieben werden, also an beiden Spindeln gleichzeitig denselben Bearbeitungsprozess an zwei verschiedenen Werkstücken durchgeführt werden, so dass jedes Werkstück nur von einer Spindel und nicht von beiden nacheinander bearbeitet wird. Dies ist selbstverständlich nur möglich, wenn einer der Endbereiche des Werkstückes nicht bearbeitet werden muss und im Futter dieser einen Werkstückspindel dienen kann.

Dabei werden die beiden Spindel vorzugsweise diese Bearbeitungsprozesse immer leicht zeitversetzt zueinander durchführen, um kein zeitgleiches Aufnehmen bzw. Ablegen von Werkstücken von bzw. auf der gleichen Fördereinrichtung zu bewirken.

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

1: eine erfindungsgemäße Maschine in zwei unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen,

2a–c die Maschine gemäß 1 in Frontansicht, Aufsicht und Seitenansicht, und

3: ein Ablaufdiagramm bei Komplettbearbeitung.

Dabei sind zwei, vorzugsweise identische, Werkstückspindeln 2a, b senkrecht stehend und mit den daran befestigten Spindelfuttern 3a, b zum Aufnehmen von Werkstücken 10 nach unten gerichtet an einem quaderförmigen, hochkant stehenden Bett 20 aus z. B. Polymerbeton beweglich angeordnet. Im oberen Bereich der Frontfläche 20b des Bettes 20 sind vertikal beabstandet in horizontaler Richtung verlaufende X-Führungen 8 angeordnet, auf denen die X-Schlitten 7a, b der beiden Werkstücksupporte laufen, auf denen wiederum in Z-Richtung, der Rotationsrichtung der Werkstückspindeln 2a, b, Z-Schlitten 6a, b verfahrbar sind, auf denen die Spindelstöcke 4a bzw. b mit den Werkstückspindeln 2a, b befestigt sind.
Ebenfalls an der Frontfläche 20b des Bettes 20 sind im Arbeitsraum, also unterhalb und in der Frontansicht betrachtet seitlich etwas außerhalb der in der Arbeitsposition gemäß 1a und b dargestellten Spindelfutter 3a, b, also im jeweiligen Arbeitsraum 24a, b, jeweils ein Werkzeugrevolver 5 mit einer Schwenkachse horizontal vor der Frontfläche 20b verlaufend angeordnet zum Bearbeiten der in den Spindelfuttern 3a, b gehaltenen Werkstücke 10.
Hinter dem Bett 20 sind Schaltschränke 28a, b, in Frontansicht betrachtet nebeneinander stehend, angeordnet. Vor der Frontfläche 20b des Bettes 20 verläuft in Querrichtung 11 durchgehend der Späneförderer 27, der die aus den Arbeitsräumen 24a, b herabfallenden Späne aufnimmt und abtransportiert.
In der Frontansicht betrachtet befindet sich zwischen den beiden Arbeitsräumen 24a, b, etwa auf Höhe der in Arbeitsposition befindlichen Spindelfutter 3a, b, ein Wender 25, der in der Lage ist, durch Verschwenken um eine in Y-Richtung verlaufende Schwenkachse 25' herum zu schwenken und dadurch ein vom Wender 25 gehaltenes Werkstück 10, welches in der Regel ein rotationssymmetrisches Teil ist und auf seiner einen Stirnfläche steht, um 180° zu verschwenken und auf der anderen Stirnfläche abzusetzen.
Im Fall der 1 und 2 erfolgt das Aufnehmen in der Aufnahmeposition 22 und Ablegen in der Ablageposition 23 von bzw. auf zwei nebeneinander in Y-Richtung verlaufenden horizontalen Fördereinrichtungen 21a, b, auf denen die unbearbeiteten Werkstücke angeliefert werden, wobei auf der anderen 21b die bearbeiteten Werkstücke abtransportiert werden.
Die Fördereinrichtungen 21a, b erstrecken sich von der Rückseite 20c des Bettes her durch einen Durchbruch 29 im Bett 20 durch dieses hindurch bis vor dessen Vorderseite 20b, wobei der Wender 25 vor dem vorderen freien Ende der beiden Fördereinrichtungen 21a,b angeordnet ist.
Die beiden X-Schlitten 7a, b und damit die Werkstückspindeln 2a, b laufen in X-Richtung auf den gleichen X-Führungen 8 und sind soweit verfahrbar, dass sie die Auflage- und Ablageposition 22 bzw. 23 auf den Fördereinrichtungen 21a, b erreichen können, also mit ihren Spindelfuttern 3a, b darauf stehende Werkstücke 10 ergreifen können, indem sie in horizontaler Richtung über die entsprechende Position verfahren und dann bei geöffneten Spannmitteln des Futters 3a bzw. b mit dem Z-Schlitten 6a, b nach unten fahren bis zum Greifen des Werkstückes.
Auf diese Art und Weise sind mehrere unterschiedliche Bearbeitungsverfahren von Werkstücken möglich:
Die Komplettbearbeitung ist im Ablaufdiagramm der 3 dargestellt:
Auf dem anliefernden Förderer 21a befindet sich in der vordersten Position, also vor der Frontfläche 20b des Bettes, wie in 2b ersichtlich, ein auf seiner einen Stirnfläche stehendes Werkstück 10.
Das Spindelfutter 3a wird in X- und Z-Richtung mittels X-Schlitten 7a und Z-Schlitten 6a so verfahren, dass es in Kontakt mit dem Endbereich 10a diesee Werkstücks 10 gerät, es in seinem z. B. Backenfutter am einen Endbereich 10a klemmt, gegebenenfalls anhebt, und durch Verfahrung des X-Schlittens 7a und notwendige Z-Bewegung des Z-Schlittens 6a das Werkstück 10 in den ersten Arbeitsraum 24a bringt.
Dort wird das im Spindelfutter 3a gehaltene Werkstück 10 durch Drehantrieb der Werkstückspindel 2a um die Z-Achse drehend angetrieben, und kann in diesem Zustand von einem der im Werkzeugrevolver 5a aufgenommenen Werkzeuge 16 bearbeitet, beispielsweise gedreht, werden. Die Drehung der Werkstückspindel 2a, 2b umfasst auch die Möglichkeit einer definierten Positionierung (C-Achse) um die Z-Achse und dann die Bearbeitung des Werkstückes 10 mittels im Werkzeugrevolver 5a oder b aufgenommener angetriebener Werkzeuge.
Ebenso kann es sich bei den Spindeln 2a, b auch um reine um die Z-Achse schwenkbare Schwenkspindeln handeln, die keine schnelle Rotation um die Z-Achse zulassen, und daher nach Art eines Bearbeitungszentrums ausschließlich den Einsatz von angetriebenen Werkzeugen zulassen.
Anschließend wird das Werkstück 10 auf die gleiche Art, nämlich mittels Verfahrung der Spindel 2a mit dem Spannfutter 3a und dem Werkstück 10, auf dem Förderer 21b als Vor-Wende-Position abgelegt.
Natürlich muss dort zuvor durch Abtransportieren eines eventuell bereits abgelegten fertig bearbeiteten Werkstückes hierfür Platz geschaffen werden.
Anschließend verfährt die erste Spindel leer zu dem anderen Förderer 21a und die dortige Aufnahmeposition und nimmt dort vom ersten Förderer das nächste Rohteil auf und verbringt es durch Querverfahrung in den eigenen Arbeitsraum.
Nach dem Loslassen und Wegfahren des Spindelfutters 3a vom Förderer 21b wird das auf dem Förderer 21b abgelegte Werkstück 10 von dem Wender 25 ergriffen und um die z. B. in Y verlaufende Wenderachse 25' um 180° verschwenkt, und anschließend – nunmehr auf der anderen Stirnseite – auf dem anderen Förderer 21a abgelegt.
Im übrigen kann eine Übergabe vom Wender an eine der Spindeln oder umgekehrt immer auch ohne zwischenzeitliches Ablegen des Werkstückes auf einem Förderer oder einer anderen Unterlage geschehen, indem die neue ergreifende Einheit das Werkstück erfasst, bevor es von der bisher haltenden Einheit losgelassen wird.
Nach Entfernen des Wenders 25 vom Werkstück 10 fährt das Spindelfutter 3b der anderen Spindel 2b durch entsprechende X- und Z-Verfahrung der zugeordneten Schlitten 6b und 7b heran, und ergreift das Werkstück 10 in dessen anderem, zuvor bearbeiteten Greifbereich am Förderer 21a.
Analog wird nun die Spindel 2b mit Spindelfutter 3b und darin befindlichem Werkstück 10b in den anderen Arbeitsraum 24b verbracht und dort der nun frei zugängliche, nicht im Spindelfutter 3b gespannte restliche Bereich des Werkstückes 10 von einem Werkzeug 16b des dortigen Werkzeugrevolvers 5b bearbeitet, so dass das Werkstück nunmehr über seine gesamte Länge, also komplett, bearbeitet ist bzw. werden kann.
Währenddessen bewegt sich der nun leere Wender 25 wieder in seine Ausgangsposition zurück.
Anschließend legt die Spindel 2b mit dem Spindelfutter 3b das Werkstück 10 wieder auf dem zweiten Förderer 21b ab, der die komplett bearbeiteten Werkstücke abtransportiert.
Während der Bearbeitung dieses Werkstückes 10 in seiner zweiten Hälfte im zweiten Arbeitsraum 24b kann mittels der ersten Arbeitseinheit im Arbeitsraum 24a analog das nächste, vom Förderer 21a aufgenommene Werkstück 10 in seinem ersten Endbereich bearbeitet werden.
Die Maschinensteuerung muss dabei auch die Steuerung der Fördereinrichtungen 10a, b in der Art und Weise, notfalls auch hin und zurück verfahrend, mit einschließen, dass für das Ablegen eines teilbearbeiteten Werkstückes auf dem einen Förderer bzw. für das Umsetzen dieses teilbearbeiteten Werkstückes auf den anderen Förderer mittels des Wenders 25, jeweils Raum vorhanden ist.
Dabei kann der Wender 25 konstruktiv jede beliebige Form aufweisen, also auch ein Roboterarm oder ähnliches sein.
Parallelbearbeitung:
Für den Fall, dass alle Werkstücke 10 an einem Endbereich, z. B. dem Endbereich 10a, nicht bearbeitet werden müssen, kann die zuvor anhand der ersten Bearbeitungseinheit im Arbeitsraum 24a erläuterte Aufnahme/Bearbeitung und anschließende Ablage eines Werkstückes von beiden Bearbeitungseinheiten, also den Spindeln 3a und 3b, gleichzeitig durchgeführt werden:
Dabei erfolgt die Aufnahme von Werkstücken – wenn zwei getrennte Fördereinrichtungen für Zu- und Abfuhr vorhanden sind wie im dargestellten Fall – von ein und demselben, nämlich dem zuliefernden Förderer 21a, während die Ablage von beiden Spindeln aus ebenfalls auf dem gleichen Förderer, dem abtransportierenden Förderer 21b, erfolgt, weshalb die gleichzeitige Aufnahme eines Werkstückes bzw. gleichzeitige Ablage nicht möglich ist, sondern dies zeitversetzt gesteuert werden muss.
Der Vorteil besteht darin, dass je nach Erfordernis des Bearbeitungsfalles beide Spindeln parallel die gleiche Arbeit verrichten können und damit ein doppelter Durchsatz gegenüber nur einer Spindel gegeben ist, oder die beiden Spindeln nacheinander ein Werkstück komplett bearbeiten können, ohne dass an einer der beiden Spindeln nennenswerte Leerzeiten auftreten.
Ebenso kann statt getrennten Fördereinrichtungen 21a, b eine zentrale, sowohl zuführende als auch abführende, Fördereinrichtung vorhanden sein, die dann vor zugsweise ebenfalls wie dargestellt zwischen den beiden Bearbeitungseinheiten hindurch verläuft.
Denkbar ist auch die Anordnung der beiden getrennten Fördereinrichtungen 21a, b für Zu- und Abförderung in Frontansicht teilweise seitlich außerhalb neben den Bearbeitungseinheiten, wobei dann die X-Führungen 8 ausreichend lang sein müssen, damit dann beide Spindeln 2a, b jeden der beiden zugeordneten Förderer erreichen kann, was natürlich die Verfahrwege und damit Nebenzeiten der Maschine stark erhöht.
In diesem Fall würde für eine Komplettbearbeitung in der Mitte zwischen den Arbeitseinheiten der Wender 25a, b lediglich eine ausreichende Ablagefläche zum Ablegen der Werkstücke in beiden Lagepositionen benötigen, oder ohne Ablegen die Werkstücke ergreifen, während sie sich noch in dem herangenäherten anliefernden Spindelfutter 3a befinden bzw. bereits in dem abholenden Spindelfutter 3b, so dass überhaupt keine Ablagefläche mehr benötigt wird.
Vor allem die X-Bewegung, insbesondere aber auch die Z-Bewegung würde dabei nach wie vor von den Spindeln 2a, b mit ihren Spindelfuttern 3a, b zu dem Wender 25 hin bzw. von diesem weg vollzogen, so dass der Wender 25 vorzugsweise fest am Bett 20 positioniert ist, und nur die Wendebewegung der Werkstücke vollziehen kann.

1: Werkzeugmaschine
2a, b: Werkstückspindel
3a, b: Spindelfutter
4a, b: Spindelstock
5a, b: Werkzeugrevolver
6a, b: Z-Schlitten
7a, b: X-Schlitten
8a, b: X-Führung
9a, b: Z-Führung
10: Werkstück
10a, b: Greifbereich
11: Querachse
12: Rotationsachse
13a, b: Werkzeugaufnahme
14: Werkstückgreifer
15a, b: Revolverträger
16a, b: Werkzeug
17a, b: Arbeitspositionen
18a: Vor-Wende-Position
18b: Nach-Wende-Position
19: Transferrichtung
20: Bett
20a: Oberseite
20b: Frontfläche
21a, b: Fördereinrichtung
22: Aufnahmeposition
23: Ablageposition
24a, b: Arbeitsraum
25: Wender
26: Übergabeposition
27: Spindelförderer
28: Schaltschrank
29: Durchbruch

Claims

Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken (10) mittels einer Werkzeugmaschine (1) mit mindestens zwei Werkstückspindeln (2a, b), wobei die Werkstücke (10) mittels wenigstens einer Fördereinrichtung (21) automatisch zu- und/oder abgeführt werden, mit folgenden Schritten: a) Verfahren einer ersten Werkstückspindel zu einer Aufnahmeposition (22), b) Aufnehmen und Halten des Werkstückes (10) im ersten Spindelfutter (3a) einer ersten Werkstückspindel (2a) an einem ersten Greifbereich des Werkstückes (10) in der Aufnahmeposition (22), c) Verfahren dieser Werkstückspindel (2a) mit dem Werkstück (10) in die erste Arbeitsposition (17a), d) Halten und ggf. drehend Antreiben des Werkstückes (10) mittels der ersten Werkstückspindel (2a) und dabei Bearbeiten des zugänglichen Bereiches des Werkstückes (10) im Arbeitsraum (24a), e) Verfahren dieser Werkstückspindel (2a) mit dem Werkstück (10) zu einer Vor-Wende-Position (18a), f) Loslassen und insbesondere Ablegen des Werkstückes (10) mit dem Endbereich (10b) nach unten, – wobei dieser erste Zyklus a) bis f) vielfach hintereinander durchlaufen wird, g) Wenden des Werkstückes (10), so dass es sich statt mit dem Endbereich (10b) mit dem anderen Endbereich (10a) nach unten in der Nach-Wende-Position (18b) befindet, h) Verfahren einer zweiten Werkstückspindel (2b) zur Nach-Wende-Position (18b), und i) Aufnehmen und Halten des Werkstückes (10) im zweiten Greifbereich mittels des zweiten Futters (3b) der zweiten Werkstückspindel (2b), k) Verfahren dieser zweiten Werkstückspindel (2b) mit dem Werkstück (10) in die zweite Arbeitsposition (17b), l) Halten und ggf. drehend Antreiben des Werkstückes (10) mittels der Werkstückspindel (2b) und dabei Bearbeiten des nun zugänglichen Bereiches des Werkstückes (10) im Arbeitsraum (24b), m) Verfahren der zweiten Werkstückspindel (2b) zusammen mit dem Werkstück (10) in eine Ablageposition (23), und n) Loslassen und insbesondere Ablegen des Werkstückes (10) durch Öffnen des Spindelfutters (3b) in der Ablageposition (23), – wobei dieser zweite Zyklus g) bis n) vielfach hintereinander durchlaufen wird, und – die beiden Zyklen zeitversetzt, jedoch teilweise zeitlich überlappend zueinander ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zyklus mit Schritt g) beginnt, nachdem Schritt a) des ersten Zyklus zumindest soweit vollzogen ist, dass eine Kollision der ersten Werkstückspindel (2a) mit dem zu wendenden Werkstück (10) nicht mehr stattfinden kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Zyklus Schritt a) unmittelbar anschließend an Schritt f) vollzogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim zweiten Zyklus anschließend an Schritt n) die zweite Werkstückspindel b) die Schritte h), i) und k) vollzieht, bevor das zuvor an den Wender übergebene Werkstück gemäß Merkmal g) gewendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeposition (22) identisch ist mit der Vor-Wende-Position (18a) oder speziell der Nach-Wende-Position (18b)
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablageposition (23) identisch ist mit der Nach-Wende-Position (18b) oder speziell der Vor-Wende-Position (18a).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zyklus mit Schritt g) begonnen wird, sobald Schritt c) des ersten Zyklus soweit vollzogen ist, dass eine Kollision der ersten Werkstückspindel (2a) mit dem zu wendenden Werkstück (10) ausgeschlossen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vor-Wende-Position (18a) und Nach-Wende-Position (18b) identisch sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wender (25) das Werkstück an der Vor-Wende-Position (18a) aufnimmt und um 180° um eine seiner Querachsen gedreht an der Nach-Wende-Position (18b) ablegt und insbesondere der Wender (25) dabei um eine quer zu der Bewegungsrichtung der Spindelstöcke (4) gerichtete Wendeachse um 180° verschwenkt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wender (25) beim Aufnehmen bzw. Ablegen des Werkstückes in der Vor-/Nach-Wende-Position (18a, b) zusätzlich eine vertikale und/oder horizontale Bewegung vollzieht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wender (25), insbesondere in der Vor-Wende-Position (18a), das Werkstück (10) ergreift, während es sich noch im Spindelfutter (3a) der ersten Werkstückspindel (2a) befindet, und/oder unmittelbar nach dem Wenden, insbesondere in der Nach-Wende-Position (18b) erst loslässt, wenn es von dem Spindelfutter (3b) der zweiten Werkstückspindel (2b) ergriffen ist.
Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken (10) mittels einer Werkzeugmaschine (1) mit mindestens zwei Werkstückspindeln (2a, b), wobei die Werkstücke (10) mittels wenigstens einer Fördereinrichtung (21) automatisch zu- und/oder abgeführt werden, mit folgenden Schritten: a) Verfahren einer ersten Werkstückspindel zu einer Aufnahmeposition (22), b) Aufnehmen und Halten des Werkstückes (10) im ersten Spindelfutter (3a) einer ersten Werkstückspindel (2a) an einem ersten Greifbereich des Werkstückes (10) in der Aufnahmeposition (22), c) Verfahren dieser Werkstückspindel (2a) mit dem Werkstück (10) in die erste Arbeitsposition (17a), d) Haften und ggf. drehend Antreiben des Werkstückes (10) mittels der ersten Werkstückspindel (2a) und dabei Bearbeiten des zugänglichen Bereiches des Werkstückes (10) im Arbeitsraum (24a), e) Verfahren dieser Werkstückspindel (2a) mit dem Werkstück (10) zu einer Ablageposition (23), f) Loslassen und insbesondere Ablegen des Werkstückes (10) mit dem Endbereich (10b) nach unten, – wobei dieser erste Zyklus a) bis f) vielfach hintereinander durchlaufen wird, h) Verfahren einer zweiten Werkstückspindel (2b) zur Aufnahmeposition (22), und i) Aufnehmen und Halten eines anderen Werkstückes (10) im ersten Greifbereich mittels des ersten Futters (3b) der ersten Werkstückspindel (2b), k) Verfahren dieser zweiten Werkstückspindel (2b) mit dem Werkstück (10) in die zweite Arbeitsposition (17b), l) Halten und ggf. drehend Antreiben des Werkstückes (10) mittels der Werkstückspindel (2b) und dabei Bearbeiten des zugänglichen Bereiches des Werkstückes (10) im Arbeitsraum (24b), m) Verfahren der zweiten Werkstückspindel (2b) zusammen mit dem Werkstück (10) in eine Ablageposition (23), und n) Loslassen und insbesondere Ablegen des Werkstückes (10) durch Öffnen des Spindelfutters (3b) in der Ablageposition (23), – wobei dieser zweite Zyklus h) bis n) vielfach hintereinander durchlaufen wird, und – die beiden Zyklen zeitversetzt, jedoch teilweise zeitlich überlappend zueinander ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeposition (22) und/oder die Ablageposition (23) sich zwischen den Arbeitspositionen (17a, b) der beiden Werkstückspindeln (2a, b) befinden.
Werkzeugmaschine mit – wenigstens zwei, insbesondere aufrecht stehenden, Werkstückspindeln (2a, b) mit wenigstens je einem Spindelfutter (3a, b) zum Halten des Werkstückes, – wenigstens einer Fördereinrichtung (21) zum Zu-/Abführen von Werkstücken (10), und – wenigstens zwei Werkzeugaufnahmeeinheiten mit wenigstens einer Werkzeugaufnahme (13) und darin aufgenommenem Werkzeug (16) zum Bearbeiten des in einem Spindelfutter (3a, b) gehaltenen Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsbereich der beiden Werkstückspindeln (2a, b) insbesondere in X-Richtung so bemessen ist, dass die Spindel-Futter (3a, b) die Vor-Wende-Position (18a) bzw. die Nach-Wende-Position (18b) erreichen können und ebenso jeweils die Aufnahmeposition (22) und die Ablageposition (23) für Werkstücke (10) von bzw. an die Fördereinrichtung (21).
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wender (25) zum Wenden eines Werkstückes (10) um 180° vorhanden ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wender (25) in der Lage ist, das insbesondere auf einer Vor-Wende-Fläche (18a') abgelegte Werkstück (10) aufzunehmen und um 180° gedreht, insbesondere auf einer Nach-Wende-Fläche (18b') abzugeben, die sich insbesondere beide im Bereich zwischen den Arbeitspositionen (18a', b') der Werkstückspindeln (2a, b) befinden.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor-Wende-Fläche (18a') und/oder die Nach-Wende-Fläche (18b') identisch sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor-Wende-Fläche (18a') und die Nach-Wende-Fläche (18b') die Ablageflächen der Fördereinrichtungen (21a, b) zum Zu- und Abführen der Werkstücke (10) sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fördereinrichtung (21) zum Zu- und Abführen der Werkstücke (10), insbesondere die für Zuführung und Abführung getrennten Fördereinrichtungen (21a, b) im Bereich zwischen den den Arbeitspositionen (17a, b) zugeordneten Arbeitsräumen (24a, b) verlaufen, insbesondere durch das Bett (20) der Ma schine hindurch und quer, insbesondere windschief, zu den X-Führungen (8) der Spindelstöcke (4a, b) am Bett (20).
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrichtung der Fördereinrichtung (21 bzw. 21a, b) quer, insbesondere windschief, zu den X-Führungen (8) der Spindelstöcke (4) verläuft.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Werkstückspindeln (2a, b) die Spindelfutter (3a, b) und damit die Werkstücke (10) während der Bearbeitung rotierend antreiben können, und – insbesondere die der rotierbaren Spindel zugeordnete Werkzeugaufnahmeeinheit höchstens in einer linearen Richtung, insbesondere der Y-Richtung, am Bett verfahrbar angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Werkstückspindeln (2a, b) die Spindelfutter (3a, b) mit den Werkstücken (10) zwischen den Bearbeitungsschritten um die Spindelachse definiert verschwenken können (C-Achsen), und – die der lediglich verschwenkbaren Spindel (2a, b) zugeordneten Werkzeugaufnahmeeinheit in mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, linearen Richtungen relativ zum Bett (20) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindeln (2a, b) in Rotationsrichtung der Spindeln, der Z-Richtung, verfahrbar sind, insbesondere mittels eines Z-Schlittens (6) auf einem X-Schlitten (7), welcher mittels der X-Führungen (8) entlang des Bettes (20) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden X-Schlitten (8) der Werkzeugspindeln (2a, b) auf den gleichen X-Führungen (8) laufen.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Werkstückspindel (2a, b) eine eigene Werkzeugaufnahmeeinheit, insbesondere in Form eines Werkzeugrevolvers (5), zugeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Maschinen-Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsbereich der beiden Werkstückspindeln (2a, b) insbesondere in X-Richtung so bemessen ist, dass die Spindel-Futter (3a, b) der beiden Werkstückspindeln (2a, b) beide eine Übergabeposition (26) anfahren können.