DE102005039818A1

DE102005039818A1 - Werkzeugmaschine mit schwenkbarer Werkzeugspindel

Info

Publication number: DE102005039818A1
Application number: DE200510039818
Authority: DE
Inventors: Christoph Wernz
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-03-01

Abstract

Werkzeugmaschine, insbesondere Bearbeitungszentrum, mit einem Maschinengestell (1), mit einem über einen Kreuzschlitten (5) am Maschinengestell (1) linearbeweglich geführten Werkstückträger (6) und einem um eine Schwenkachse (11) schwenkbaren Werkzeugträger (3), der in einer Richtung parallel zur Schwenkachse (11) linearbeweglich am Maschinengestell (1) geführt ist, wobei der Werkzeugträger (3) eine kurbelartige, einseitig gelagerte Schwinge (28) mit einer drehantreibbaren Werkzeugspindel (21) und einer Zentrierschnittstelle (19) für Werkzeuge (17, 22) aufweist und auf der dem Schwenklager gegenüberliegenden Seite eine Werkzeugwechselstation (24) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein Bearbeitungszentrum, umfassend ein Maschinengestell, eine über einen Schlitten am Maschinengestell linearbeweglich geführte Werkstückspindel und eine Werkzeugspindel, welche um ein Schwenkachse drehbar im Maschinengestell gelagert ist.

Aus der DE 102 35 873 A1 ist eine Werkzeugmaschine zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Werkstücke bekannt. Dazu sind zwei an Schlitten geführte Werkstückspindeln vorgesehen. In deren Wirkbereich sind zwei Werkzeugspindeln angeordnet, die über eine jochförmige Schwinge um eine Schwenkachse geschwenkt werden können. Für verschiedene Bearbeitungsvorgänge, wie z.B. Weich- oder Hartfräsen oder Hartdrehen sind weitere Zusatzeinrichtungen wie Drehkonsolen oder zusätzliche Spindeln vorgesehen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Werkzeugmaschine den Einsatzbereich zu erweitern und die Werkstückbearbeitung zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, durch einen Werkzeugwechsel nach dem Pick-Up-Modus den Einsatzbereich der Werkzeugmaschine zu erweitern. Ferner wird durch direktes Einfahren des Werkzeugträgers in das Werkzeugmagazin und durch Anordnen der Werkzeugwechselstation in unmittelbarer Nähe zum Arbeitsraum die Span zu Span Zeit verkürzt und damit die Werkstückbearbeitung verbessert. Bei schwenkbaren Werkzeugspindeln ist es für die Steifheit der Werkzeugmaschine von Vorteil, wenn die Werkzeugspitze für die Dauer des Eingriffs mit dem Werkstück in der Nähe der Schwenkachse angeordnet ist. Daher ergibt sich die Forderung, die Zentrierschnittstelle für die Werkzeuge innerhalb der Störkonturen des Werkzeugträgers anzuordnen. Die Störkonturen werden vom Umriss des Werkzeugträgers aus einer Sicht in Bewegungsrichtung gebildet. Besonders vorteilhaft ist die Schwinge des Werkzeugträgers am Maschinengestell einseitig gelagert. Dadurch sind die Werkzeuge auf der dem Schwenklager gegenüberliegenden Seite frei zugänglich und es ist möglich mit dem Werkzeugträger direkt in das Werkzeugmagazin einzufahren und die Werkzeuge nach dem Pick-Up-Modus zu wechseln. Die Lage der Zentrierschnittstelle kann also bezüglich der Schwenkachse optimiert werden, ohne dabei die Zugänglichkeit für die Werkzeuge zu beeinträchtigen. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung werden die Werkzeuge in horizontaler Lage gewechselt. Durch das Ausrichten in die Horizontale wird verhindert, dass beim Wechsel Verunreinigungen, wie z.B. Späne in die Zentrierschnittstelle gelangen und manuelles Eingreifen und Maschinenstillstände verursachen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung arbeitet die vertikale Werkstückspindel ebenfalls nach dem Pick-Up-Modus. Sie ist dazu gegenüber dem Maschinengestell in horizontaler (X-Achse) und vertikaler Richtung (Z-Achse) verfahrbar. Die dritte Achse (Y-Achse) ist beim Werkzeugträger realisiert. Sie dient außer zur Werkstückbearbeitung auch zum direkten Einfahren in das Werkzeugmagazin. Besonders vorteilhaft ist der Werkzeugträger in der Rückwand des Maschinengestells gelagert und das Werkzeugmagazin auf der gegenüberliegenden Seite, also auf der Bedienseite, angeordnet. Die Werkzeuge sind dort für das Bedienpersonal leicht zugänglich. Zur Werkstückbearbeitung können außer den angetriebenen Werkzeugen auch nicht angetriebene Werkzeuge, beispielsweise in einem Werkzeugrevolver vorgesehen sein.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert. Es zeigen
1 eine Werkzeugmaschine im Querschnitt
2 eine Werkzeugmaschine im Längsschnitt
3 den Werkzeugträger in der Werkzeugwechselstation
4 bis, 7 Phasen beim Werkzeugwechsel
Das Maschinengestell 1 in 1 trägt an seiner Oberseite die Führungsbahnen 9. Auf diesen ist der Kreuzschlitten 5 in Richtung der X-Achse beweglich geführt. Der Werkstückträger 6 ist am Kreuzschlitten 5 in Richtung der Z-Achse beweglich geführt. Der Werkstückträger 6 ist als vertikale Motorspindel ausgeführt und trägt an seiner Unterseite die Spannvorrichtung 12 zum Aufnehmen, Spannen, Antreiben, Positionieren und Ablegen von Werkstücken 8. In der Wand 13 ist der Werkzeugträger 3 auf den Führungsbahnen 10 in Richtung der Y-Achse beweglich geführt. Am Werkzeugträger 3 ist in einer kurbelartige Schwinge 28 die Werkzeugspindel 21 mit einer Zentrierschnittstelle 19 für drehantreibbare Werkzeuge 22 gelagert. Zum Neigen der Werkzeugspindel 21 ist die Schwinge 28 um eine Schwenkachse 11 schwenkbar gelagert. Die Zentrierschnittstelle 19 ist innerhalb der Störkontur 20 angeordnet, damit die Werkzeugspitze 23 in der Nähe der Schwenkachse 11 positioniert werden kann. Die Störkontur 20 wird von den Umrissen des Werkzeugträgers 3 und der Schwinge 28 aus einer Sicht in Richtung der Y-Achse gebildet. Auf der Bedienseite 15 befindet sich das als Kettenmagazin ausgeführte Werkzeugmagazin 16. Darin sind die Werkzeuge 17 horizontal abgelegt. Die Werkzeuge 17 sind von der Bedienseite 15 her für das Personal besonders leicht zugänglich. Das Werkzeugmagazin 16 ist auf Führungen 18 am Maschinengestell beweglich geführt.
2 zeigt die Werkzeugmaschine im Längsschnitt. Auf der rechten Seite ist eine Fördereinrichtung 7 für die Werkstücke 8 vorgesehen. Der Werkstückträger 6 verfährt entlang der Führungsbahnen 9, ergreift mit dem Spannmittel 12 die Werkstücke 8, führt sie der Bearbeitung zu und legt sie nach erfolgter Bearbeitung wieder auf der Fördereinrichtung 7 ab. Auf der linken Maschinenseite ist ein Werkzeugrevolver 2 mit Drehwerkzeugen 4 angeordnet.
Bei der Darstellung in 3 wurde das Werkzeug 22 in eine horizontale Lage geschwenkt. Es wird in der Darstellung in 3 von der Schwinge 28 verdeckt. Der Werkzeugträger 3 hat durch Verfahren entlang der Führungsbahn 10 die Werkzeugwechselstation 24 erreicht. Das Werkzeug 22 ist dabei in eine leere Greiferposition im Werkzeugmagazin 16 eingeführt.
In den 4 bis, 7 wird der Werkzeugwechsel durch Darstellung unterschiedlicher Phasen näher erläutert. In 4 wurde nach Verfahren des Werkzeugträgers 3 in Richtung der Y-Achse das Werkzeug 22 in einer leeren Greiferposition des Werkzeugmagazins 16 positioniert. Durch Bewegen des Werkzeugmagazins 16 in Richtung des Pfeils 25 wird das Werkzeug 22 aus der Werkzeugspindel 21 entfernt. In 5 wurde das Werkzeug bereits aus der Werkzeugspindel 21 entnommen. Anschließend werden die Werkzeuge im Werkzeugmagazin 16 in Richtung des Pfeils 26 bewegt. Dabei gelangt das Werkzeug 17 in eine Ebene mit der Werkzeugspindel 21 (6). Mit der Bewegung des Werkzeugmagazins 16 in Richtung des Pfeils 27 wird das Werkzeug 17 in die Werkzeugspindel 21 eingesetzt (7). Durch Verfahren des Werkstückträgers 3 entlang der Führungsbahnen 10, in 7 in die Zeichenebene hinein, wird das Werkzeug 17 aus dem Magazin entnommen und der Werkstückbearbeitung zugeführt.

1: Maschinengestell
2: Werkzeugrevolver
3: Werkzeugträger
4: Drehwerkzeuge
5: Kreuzschlitten
6: Werkstückträger
7: Fördereinrichtung
8: Werkstück
9: Führungsbahn
10: Führungsbahn
11: Schwenkachse
12: Spannvorrichtung
13: Wand
15: Bedienseite
16: Werkzeugmagazin
17: Werkzeug
18: Führungsbahn
19: Zentrierschnittstelle
20: Störkontur
21: Werkzeugspindel
22: Werkzeug
23: Werkzeugspitze
24: Werkzeugwechselstation
25: Pfeil
26: Pfeil
27: Pfeil
28: Schwinge

Claims

Werkzeugmaschine, insbesondere Bearbeitungszentrum, mit einem Maschinengestell (1), mit einem über einen Kreuzschlitten (5) am Maschinengestell (1) linearbeweglich geführten Werkstückträger (6) und einem um eine Schwenkachse (11) schwenkbaren Werkzeugträger (3), der in einer Richtung parallel zur Schwenkachse (11) linearbeweglich am Maschinengestell (1) geführt ist, wobei der Werkzeugträger (3) eine kurbelartige, einseitig gelagerte Schwinge (28) mit einer drehantreibbaren Werkzeugspindel (21) und einer Zentrierschnittstelle (19) für Werkzeuge (17, 22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Schwenklager gegenüberliegenden Seite der Schwinge (28) eine Werkzeugwechselstation (24) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Werkstückbearbeitung erforderlichen Werkzeuge (17, 22) in einem Werkzeugmagazin (16) angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (17) im Werkzeugmagazin (16) mit ihren Längsachsen horizontal angeordnet sind und dass die Werkzeuge (22) durch den Werkstückträger (3) mit ihrer Längsachse in eine horizontale Lage schwenkbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Werkzeugwechsels nach dem Pick-Up-Modus das Werkzeugmagazin (16) und der Werkzeugträger (3) relativ zueinander in Richtung der Längsachsen der Werkzeuge (17, 22) verfahrbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einsetzen der Werkzeuge (22) in die Werkzeugspindel (21) und Ausheben aus der Werkzeugspindel (21) das Werkzeugmagazin (16) in Richtung der Längsachsen der Werkzeuge (17, 22) linearbeweglich am Maschinengestell (1) geführt ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierschnittstelle (19) innerhalb der Störkonturen (20) des Werkzeugträgers (3) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindel (6) relativ zum Maschinengestell (1) in horizontaler (X-Achse) und vertikaler (Z-Achse)Richtung beweglich geführt ist und dass der Werkzeugträger (3) am Maschinengestell (1) in Richtung der Y-Achse, orthogonal zur X- und Y-Achse, beweglich geführt ist.