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Die
Anmeldung betrifft eine Fahrständer-Werkzeugmaschine
mit zwei Schiebetüren.
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Der
grundsätzliche
Aufbau von Werkzeugmaschinen für
die spanende Fertigung ist zunächst unabhängig von
der Größe der zu
bearbeitenden Teilestückzahlen.
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Hauptspindel
und mindestens drei Verfahrachsen sind besonders bei Fräsmaschinen,
Bohrwerken und Bearbeitungszentren notwendig. Eine besondere Art
der Werkzeugmaschinen stellen die Fahrständer-Maschinen dar. Bei ihnen
bleibt der Maschinentisch still stehen und die Arbeitsspindel mit dem
Werkzeug vollführt
alle zur Bearbeitung notwendigen Verfahrwege.
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Um
nun mittlere bis große
Werkstück-Stückzahlen
wirtschaftlich bearbeiten zu können,
gibt es eine ganze Reihe von Zubehör und Anbauten an die Basismaschine.
Das Ziel ist, möglichst
viele Teile in Bevorratung auf Spannmitteln aufzuspannen. Nach der
Bestückung
durch den Werker soll die Maschine möglichst lange nacheinander,
ohne manuellen Zugriff die Teile weitgehend selbständig fertigbearbeiten.
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Ausserdem
werden minimale Rüstzeiten
und teil- oder vollautomatisiertes Bestücken angestrebt.
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Die
Werkstück-Bevorratung
findet meist ausserhalb der Maschine statt. Neben den Maschinen sind
angebaute Palettenwechsler oder Palettiersysteme angebaut. Auf dem
Palettenwechsler sind ein oder mehrere Spannsysteme aufgebaut, das
gleiche Spannsystem ist im Innenraum der Maschine, wo gleichzeitig
die Bearbeitung stattfindet. Bei Palettiersystemen werden viele
Werkstücke
in einem separaten Raum neben dem Arbeitsraum der Maschine eingesetzt.
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Wenn
die Maschine bei beiden Systemen den Werkstückwechsel vollzieht, muss die
Maschine kurzzeitig stillstehen, also die Hauptarbeitszeit unterbrochen
werden.
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Heutige
Werkzeugmaschinen mit hohem Automatisierungsgrad, also für hohe Stückzahlen
bei der Teileherstellung, sind meistens vertikale oder horizontale
Bearbeitungszentren. Solche hoch rationellen Maschinen benötigen teures,
aufwendiges Zubehör
als sog. Werkstück-Bevorratungssysteme.
Das Ziel ist es, möglichst
viele Rohteile auf ein Spannmittel aufzubringen, während dessen
die Maschine an einem weiteren Spannmittel in der Maschine, die
Teile zeitgleich bearbeitet.
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Hierfür gibt es
mehrere Bevorratungs- oder Lagersysteme, die an die Maschine angebaut
oder integriert sein können.
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Aus
der
DE 299 08 992
U1 ist eine Schutzeinrichtung für eine Werkzeugmaschine bekannt,
die die Maschine komplett verschließt und eine glatte Wand bildet.
Die Werkstücke
werden im Innenraum der Maschine gewechselt.
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Die
DE 199 07 617 C2 zeigt
eine Werkzeugmaschine mit einem Doppelschwenktisch, der um eine
gemeinsame Achse schwenkbar ist. Auf jedem der Schwenktische kann
ein Werkstück
gelagert werden. Zwischen den beiden Schwenktischen ist eine mitschwenkende
Spritzschutzwand angeordnet. Ein Schwenktisch ist somit im Innenraum
der Werkzeugmaschine, innerhalb des durch die Spritzschutzwand abgegrenzten
Raums, angeordnet, der andere Schwenktisch steht außerhalb
der Spritzschutzwand.
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Der
Vorteil der Erfindung beim neuen Werkzeugmaschinen–Arbeitsraumkonzept
gegenüber den
konventionellen Maschinen ist wie folgt:
- – Kostengünstiger,
da kein separates, aufwendiges Maschinenzubehör bei hohen Stückzahlen, wie
Palettenwechsler oder Vorrats-Lagersysteme, notwendig sind.
- – Nur „eines" anstatt zwei oder
Mehrfach-Spannsysteme notwendig
- – Keine
zusätzlichen
laufenden Wartungskosten, da keine zusätzliche Mechanik vorhanden
ist
- – Schnellerer
Werkstückwechsel
(nur Drehung) als bei vergleichbaren Maschinen mit Palettenwechsler
und schneller als mit Vorrats-Lagersystemen
- – Weniger
Platzbedarf für
die Maschine notwendig
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Die
Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen
gemäß den Figuren
erläutert.
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1 zeigt
eine Werkzeugmaschine mit dem neuen Schiebeschutztüren-Konzept 1, 2,
hier am Beispiel mit einem Spannturm.
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Der
Werkzeugmaschinentyp (bevorzugt Fahrständermaschinen) hat ein oder
zwei gesteuerte, bewegliche Schiebeschutztüren 1, 2 die
horizontal oder vertikal, oder auch schräg, an der Maschine zur Arbeitsraumabtrennung
angeordnet und verfahrbar sind.
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Die
Schiebeschutztüren 1, 2 haben
die Profilkontur des Spannmittels 3 an einer der vier Seitenkanten.
Die Profilkontur ist an den zum Spannmittel 3 gewandten
Seiten. Die Profilkontur bildet die Negativkontur des Spannmittels 3 bzw.
des Spannmittel-Gehäuses
ab.
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Die
komplette Negativ-Profilkontur des Spannmittel-Gehäuses 3 kann
nur an einer Schiebeschutztürenkante
abgebildet sein. Die komplette Negativ-Profilkontur des Spannmittels kann aber
auch auf beide Schiebeschutztüren 1, 2 "halb u. halb" oder in anderen
Verhältnissen
aufgeteilt werden.
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An
den Schiebeschutztüren-Vorderkanten, dort
wo sich die Negativ-Profilkontur
befindet, können
auch Gummileisten zur besseren Abdichtung gegen das Spannmittel-Gehäuse, befestigt
sein.
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Die
Schiebeschutztüren 1, 2 mit
ihrer Negativkontur fahren gegen das Spannmittel-Gehäuse 3 und
schließen
daher den Arbeitsraum gegen die freie äussere Umgebung ab.
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Die
Schiebeschutztüren 1, 2 werden über das
Maschinenprogramm oder durch manuelle Tastenbedienung zum Öffnen oder
Schließen
angesteuert.
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Die
Maschinensteuerung ist so ausgelegt, dass während des Öffnens und Schließens oder
einer kurzen offen-Verweilzeit, sich das Spannmittel 3 auf
dem NC-Rundtisch 7 drehen kann.
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Das
Spannmittel 3 wird auf dem Maschinen-Arbeitstisch oder
dem NC-Rundtisch 7 so
platziert, dass eine Seitenwand des Spannmittels 3 über die
Schiebeschutztüren-Ebene 1, 2 nach
vorne, aussen hin, herausragt. Eine Seitenwand des Spannmittels 3 ist
daher von aussen vom Werker 11 für die Bestückung frei zugänglich.
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Üblicherweise
besteht das Spannmittel 1, 2 bei horizontalen
Maschinen aus einem Spannturm oder bei einer vertikalen Maschine
aus einer Spannbrücke.
Die Spannmittel, Spanntürme
oder Spannbrücken
erhalten vorteilsweise an den Aussengehäusekanten Fasen oder Abschrägungen.
Gegen diese Fasen laufen üblicherweise
die Schiebeschutztüren 1, 2 an,
dichten und schließen
den Arbeitsraum ab. Eine Seite des Spannmittels 3 bleibt
aussen im Freien.
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Zur
Absicherung des Werkers 11 ist vor den Schiebeschutztüren eine
Lichtschranke 8 und/oder eine Tasten-Zweihandbedienung 9 angebracht.
Darüber
hinaus sind zur weiteren Absicherung der Werker die jeweils gültigen Vorschriften
zu beachten.
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Dadurch,
dass sich die beiden Schiebetüren 1, 2 über das
Maschinen-Steuerungsprogramm öffnen und
schließen
und das Spannmittel 3 zeitgleich gedreht werden kann, ist
hier ein deutlicher Rationalisierungseffekt gegenüber heutigen
Maschinen erreichbar. Der Werker hat jederzeit Zugriff an der Vorderseite
der Maschine zum Ent- oder Beladen.
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Aus
Sicherheitsgründen
befindet sich vor den Schiebetüren 1, 2 eine
Lichtschranke sowie eine Zweihandbedienung für den Werker zur Weiterschaltung
bzw. Öffnen
der Türen
und Drehung des Spannmittels.
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2 zeigt
in der Draufsicht ein horizontales Bearbeitungszentrum.
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Als
Basis-Maschinentyp für
die Erfindung können
herkömmliche
Bearbeitungsmaschinen mit drei Verfahrachsen dienen. Besonders vorteilhaft
ist die Anwendung von Fahrständer-Maschinen
mit integriertem NC-Rundtisch. Bei den Maschinen steht der Arbeitstisch
still und nur die Spindel 6 vollführt alle notwendigen Verfahrbewegungen.
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Auf
dem NC-Rundtisch wird das Spannmittel 3, z. B. Spannturm
oder Spannbrücke,
aufgesetzt. Diese Mehrfach-Spannmittel 3 besitzen an allen
vier Seitenwänden
am Umfang Klemmungen, an denen die Werkstücke 12 aussen befestigt
sind.
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Erfindungsgemäss wird
das Spannmittel 3 auf dem NC-Rundtisch 5 derart
aufgesetzt, dass das Spannmittel 3 den NC-Rundtisch zur
Aussenseite hin überragt.
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Die
Vorderseite des Spannmittels 3 ragt daher auch aus der
Maschinentür-Ebene 1, 2 nach
vorne in die freie Umgebung heraus. Der Werker 11 hat von
aussen Zugriff auf die Werkstücke 12.
Um den Arbeitsraum zu schließen,
fahren erfindungsgemäss zwei
Schiebetüren 1, 2 automatisch
je von links und von rechts, mit ihrer angepassten Spannmittelkontur an
das Spannmittel heran. Die Spannmittelkontur kann dabei je zur Hälfte auf
beide Schiebeschutztüren
aufgeteilt werden oder aber auch eine Schiebetüre übernimmt die Hauptkontur.
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Vorteilhaft
ist die Anbringung von großen
Fasen an den Spannmittelkanten. Gegen diese Seitenfasen oder das
Gehäuse
können
die Schiebeschutztüren
mit Gummileisten versehen, anfahren und den Innenraum abdichten.
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Profildichtungen
dichten den Arbeitsraum nahezu spritzwasserfest nach aussen hin
ab.
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Dadurch
entsteht bei der Erfindung eine Konstellation, so dass die Vorderseite
des Spannmittels 3 mit den Werkstücken herausragt und das Spannmittel
links, rechts und oben, unten durch die Schiebeschutztüren 1, 2 umschlossen
und abgedichtet wird. Dadurch wird erfindungsgemäss der innere Arbeitsraum von
der äusseren
freien Umgebung sauber abgetrennt. Weiterhin bleibt der Zugriff
auf die Werkstücke
zur Bestückung
durch den Werker 7 frei zugänglich, währenddessen die Werkzeugmaschine im
Arbeitsraum weiterarbeiten kann.
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Wenn
ein Werkstückwechsel
ansteht, wird das Spannmittel 3 weitergedreht.
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Dazu
tritt der Werker 7 aus der vor der Maschine/Türen befindlichen
Lichtschranke 8 heraus, und gibt der Maschine durch z.
B. einen Zweihand-Taster 9 den Befehl zum weiterdrehen.
Die beiden Schiebeschutztüren
fahren auf, das Spannmittel dreht sich und die Schiebeschutztüren fahren
wieder zu. Nun kann der Werkstück-Wechsel
und Bearbeitungszyklus von neuem beginnen.
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Dieser
komplette Vorgang von Bestücken, Öffnen und
Schließen
kann auch über
Handlingsgeräte
oder Roboter vollkommen automatisiert werden.
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3 zeigt
die Vorderansicht eines vertikalen Bearbeitungszentrums. Als Basis-Maschinentyp für die Erfindung
können
herkömmliche
Bearbeitungsmaschinen mit drei Verfahrachsen dienen. Besonders vorteilhaft
ist die Anwendung von Fahrständer-Maschinen.
Bei den Maschinen steht der Arbeitstisch still und nur die Spindel
vollführt
alle notwendigen Verfahrbewegungen.
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Auf
dem Maschinenarbeitstisch wird das Spannmittel 3, z. B.
Spannturm oder Spannbrücke, aufgesetzt.
Diese Mehrfach-Spannmittel besitzen an allen vier Seitenwänden am
Umfang Klemmungen, an denen die Werkstücke aussen befestigt sind.
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Erfindungsgemäss wird
das Spannmittel auf dem Arbeitstisch derart aufgesetzt, dass das
Spannmittel 3 den Arbeitstisch zur Aussenseite hin überragt.
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Die
Vorderseite des Spannmittels 3 ragt daher auch aus der
Maschinentür-Ebene 1, 2 nach
vorne in die freie Umgebung heraus. Der Werker hat von aussen Zugriff
auf die Werkstücke 12.
Um den Arbeitsraum zu schließen,
fahren erfindungsgemäss zwei
vertikale Schiebetüren 1, 2 automatisch
je von unten und von oben, mit ihrer angepassten Spannmittelkontur
an das Spannmittel 3 heran. Die Spannmittelkontur kann
dabei je zur Hälfte
auf beide Schiebeschutztüren
aufgeteilt werden oder aber die obere Schiebetüre 1 übernimmt
die Hauptkontur.
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Vorteilhaft
ist die Anbringung von großen
Fasen an den Spannmittelkanten. Gegen diese Seitenfasen oder das
Gehäuse
können
die Schiebeschutztüren,
mit Gummileisten versehen, anfahren und den Innenraum abdichten.
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Profildichtungen
dichten den Arbeitsraum nahezu spritzwasserfest nach aussen hin
ab.
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Dadurch
entsteht bei der Erfindung eine Konstellation, so dass die Vorderseite
des Spannmittels 3 mit den Werkstücken 12 herausragt
und das Spannmittel oben und unten durch die Schiebeschutztüren umschlossen
und abgedichtet wird. Dadurch wird erfindungsgemäss der innere Arbeitsraum von
der äusseren
freien Umgebung sauber abgetrennt. Weiterhin bleibt der Zugriff
auf die Werkstücke zur
Bestückung
durch den Werker frei zugänglich, währenddessen
die Werkzeugmaschine im Arbeitsraum weiterarbeiten kann.
-
Wenn
ein Werkstückwechsel
ansteht, wird das Spannmittel 3 weitergedreht. Dazu tritt
der Werker aus der vor der Maschine/Türen befindlichen Lichtschranke 8 heraus,
und gibt der Maschine durch z. B. einen Zweihand-Taster 9 den
Befehl zum weiterdrehen. Die beiden Schiebeschutztüren fahren
auf. Die untere macht dabei nur einen Kurzhub, die obere Schiebeschutztüre 1 den
Restfahrweg. Das Spannmittel 3 dreht sich und die Schiebeschutztüren fahren wieder
zu. Nun kann der Werkstück-Wechsel und Bearbeitungszyklus
von neuem beginnen.
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Dieser
komplette Vorgang von Bestücken, Öffnen und
Schließen
kann auch über
Handlingsgeräte
oder Roboter vollkommen automatisiert werden.
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- 1
- Schiebeschutztüre
- 2
- Schiebeschutztüre
- 3
- Spannmittel
- 4
- Feste
Zellenwand
- 5
- Feste
Zellenwand
- 6
- Arbeitsspindel
- 7
- Maschinentisch
bzw. Rundtisch
- 8
- Lichtschranke
- 9
- Zweihand-Bedienung
- 10
- Zusätzliche
Bearbeitungseinheiten
- 11
- Werker
- 12
- Werkstück