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Die Erfindung betrifft eine Vertikaldrehmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
EP 1 634 676 A1 (entspricht
US 2006/0048614 A1 ) ist eine Vertikaldrehmaschine bekannt, die eine vertikal hängende Werkstückspindel und zwei zugehörige Bearbeitungseinheiten aufweist. Die Werksrückspindel ist an einem ständerförmigen Maschinengestell in einer vertikalen Richtung linear verfahrbar. Die zugehörigen Bearbeitungseinheiten sind frontal an dem Maschinengestell angeordnet und in horizontaler Richtung zur Bearbeitung von in der Werkstückspindel aufgenommen Werkstücken zustellbar. Der Werkstückwechsel erfolgt über zwei Ladeschlitten, die durch eine Ladeöffnung im Maschinengestell in den Arbeitsbereich unterhalb der Werkstückspindel verführbar sind. Nachteilig bei der bekannten Vertikaldrehmaschine ist, dass deren Aufbau aufwändig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vertikaldrehmaschine der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass deren Aufbau einfach ist und eine flexible Bearbeitung von Werkstücken ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vertikaldrehmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die L-förmige Ausbildung des Maschinengestells wird ein einfacher Aufbau der Vertikaldrehmaschine ermöglicht. Das sich im Wesentlichen in der horizontalen x- und y-Richtung erstreckende Maschinenbett gewährleistet einerseits mit der Unterseite einen sicheren Stand der Vertikaldrehmaschine und stellt andererseits mit der Oberseite eine Oberfläche bereit, auf der die genau eine Bearbeitungseinheit linear verführbar und zu einem zu bearbeitenden Werkstück zustellbar ist. An dem Ständer ist nur die genau eine Werkstückspindel und nicht auch die Bearbeitungseinheit angeordnet, sodass dieser verhältnismäßig kompakt ausgebildet ist. Dadurch, dass die Werkstückspindel ausschließlich in der z-Richtung und die genau eine Bearbeitungseinheit ausschließlich in der x-Richtung verfahrbar ist, weist die Vertikaldrehmaschine nur zwei numerisch gesteuerte Achsen (NC-Achsen) auf. Dadurch, dass die Bearbeitungseinheit auf dem Maschinenbett angeordnet ist, ist die Werkstückspindel beidseitig frei zugänglich, sodass auf einfache Weise Werkstücke zu- und abgeführt werden können.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 2 gewährleistet auf einfache Weise ein vertikales Verfahren der Werkstückspindel.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 3 gewährleistet auf einfache Weise ein horizontales Verfahren der Bearbeitungseinheit.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 4 ist einfach und platzsparend, da der x-Antriebsmotor in den Ständer integriert ist.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 5 gewährleistet einen modulartigen Aufbau des Maschinengestells. Das Maschinenbett und der zugehörige Ständer sind separate Bauteile, die einfach gefertigt und zusammengebaut werden können. Der Ständer ist auf dem Maschinenbett angeordnet und vorzugsweise lösbar mit diesem verbunden. Das Maschinengestell ist einfach aufgebaut und stabil. Insbesondere ist das Maschinengestell bei der Herstellung einfach in der Größe skalierbar.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 6 weist eine hohe Stabilität sowie einen geringen Materialaufwand auf. Durch den Hohlraum wird Material eingespart, ohne dass die Stabilität wesentlich beeinträchtigt wird. Zusätzlich können durch den Hohlraum Leitungen geführt werden.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 7 stellt auf einfache Weise eine Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge bereit.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 8 ermöglicht auf einfache Weise einen automatischen Werkstückwechsel. Das Werkstückmagazin ist seitlich neben dem Maschinengestell angeordnet, sodass die Werksrückhalter durch ein Verfahren in horizontaler Richtung in eine Übergabestellung unterhalb der Werkstückspindel gebracht werden können. Der Werkstückwechsel kann dann mit einem Pick-up-Verfahren erfolgen. Ein zu bearbeitendes Werkstück wird in der Übergabestellung mit der Werkstückspindel aus dem Werkstückhalter entnommen. Hierzu wird die Werkstückspindel in der z-Richtung verfahren. Nachdem ein zu bearbeitendes Werkstück in der Werkstückspindel aufgenommen ist, werden die Werkstückhalter durch Verfahren in horizontaler Richtung aus dem Arbeitsraum entfernt, sodass das Werkstück mittels der Bearbeitungseinheit bearbeitbar ist. Ist das Werkstück fertig bearbeitet, werden die Werkstückhalter wieder in horizontaler Richtung in den Arbeitsraum verfahren, sodass das fertig bearbeitete Werkstück durch Verfahren der Werkstückspindel in z-Richtung in den leeren Werkstückhalter abgelegt werden kann. Dadurch, dass die Werk stückhalter in horizontaler Richtung verfahrbar sind, ist ein horizontales Verfahren der Werkstückspindel für einen Werkstückwechsel nicht erforderlich. Dementsprechend ist es ausreichend, dass die Werkstückspindel ausschließlich in der z-Richtung verfahrbar ist.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 9 ermöglicht auf einfache Weise ein lineares Verfahren der Werkstückhalter in horizontaler Richtung.
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Die Werkstückhalter sind vorzugsweise in der y-Richtung linear verfahrbar. Das Traggestell ist beispielsweise an dem Maschinengestell, insbesondere an dem Ständer befestigt, oder freistehend.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 10 ermöglicht auf einfache Weise, dass die Werkstückhalter nacheinander in die Übergabestellung verfahren werden können. So kann zunächst ein fertig bearbeitetes Werkstück in einem leeren Werkstückhalter abgelegt und anschließend die Werkstückhalter entlang der Umlaufbahn verfahren werden, bis der nächste Werkstückhalter sich in der Übergabestellung befindet. Das darin befindliche und zu bearbeitende Werkstück kann anschließend mittels der Werkstückspindel aufgenommen und der Bearbeitung zugeführt werden.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 11 weist ein einfach aufgebautes Werkstückmagazin auf.
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Eine Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 12 gewährleistet, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten Werkstückhaltern bzw. Werkstücken im Bereich der Umlenkung der Kette vergrößert wird, sodass beim Aufnehmen oder Ablegen von Werkstücken die Werkstückspindel nicht mit benachbarten Werkstückhaltern bzw. Werkstücken kollidiert.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Vertikaldrehmaschine mit einem zugehörigen Werkstückmagazin in einer Bearbeitungsstellung,
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2 eine Seitenansicht der Vertikaldrehmaschine in 1,
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3 eine Stirnansicht der Vertikaldrehmaschine in 1 in einer Übergabestellung des Werkstückmagazins, und
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4 eine geschnittene Draufsicht auf die Vertikaldrehmaschine in der Schnittebene IV-IV in 3.
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Eine Vertikaldrehmaschine 1 weist zur Dreh-Bearbeitung von Werkstücken 2 ein Maschinengestell 3 auf, an dem eine Werkstückspindel 4 und eine zugehörige Bearbeitungseinheit 5 angeordnet sind.
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Das Maschinengestell 3 ist im Querschnitt L-förmig ausgebildet und weist ein Maschinenbett 6 und einen zugehörigen Ständer 7 auf. Das Maschinenbett 6 erstreckt sich im Wesentlichen in einer horizontalen x- und einer horizontalen y-Richtung und ist mit seiner Unterseite über Dämpfungselemente 8 auf einer Fundamentplatte 9 befestigt. Auf der Oberseite des Maschinengestells 6 ist endseitig der Ständer 7 angeordnet, der sich im Wesentlichen in der y-Richtung und einer vertikalen z-Richtung erstreckt. Das Maschinenbett 6 und der Ständer 7 sind separate Bauteile, die über nicht näher dargestellte Befestigungsmittel lösbar miteinander verbunden sind. Die x-, die y- und die z-Richtung verlaufen jeweils senkrecht zueinander und bilden ein kartesisches Koordinatensystem.
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Der Ständer 7 ist im Horizontalschnitt als rechteckförmiges Hohlprofil ausgebildet und weist einen Hohlraum 10 auf, der sich in der z-Richtung entlang des gesamten Ständers 7 erstreckt. An einer der Bearbeitungseinheit 5 zugewandten Seite des Ständers 7 sind zwei parallel zu der z-Richtung verlaufende z-Führungsschienen 11 angeordnet, auf denen ein z-Schlitten 12 angeordnet ist. Der z-Schlitten 12 ist über eine z-Spindel 13 mittels eines z-Antriebsmotors 14 in der z-Richtung linear verfahrbar. An dem z-Schlitten 12 ist die Werkstückspindel 4 vertikal hängend angeordnet.
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Die Werkstückspindel 4 ist für eine Dreh-Bearbeitung der Werkstücke 2 als Drehspindel ausgebildet. Sie weist hierzu eine als Spannfutter ausgebildete Werkstückaufnahme 15 auf, die mittels eines Spindel-Antriebsmotors 16 über einen Riementrieb 17 um eine Spindel-Drehachse 18 drehantreibbar ist. Die Spindel-Drehachse 18 verläuft parallel zu der z-Richtung. Die Werkstückaufnahme 15 ist hydraulisch oder pneumatisch betätigbar. Hierzu ist an der Werkstückspindel 4 eine Anschlusseinheit 19 für entsprechende Zuführ- und Abführleitungen 20 angeordnet. Die Leitungen 20 sowie nicht näher dargestellte elektrische Leitungen für die Antriebsmotoren 14 und 16 sind durch den Hohlraum 10 geführt. Die Werkstückspindel 4 ist ausschließlich in der z-Richtung verfahrbar.
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An der Oberseite des Maschinenbetts 6 sind parallel zu der x-Richtung verlaufende x-Führungsschienen 21 befestigt, auf denen ein x-Schlitten 22 angeordnet ist. Der x-Schlitten 22 ist über eine x-Spindel 23 mittels eines x-Antriebsmotors 24 ausschließlich in der x-Richtung linear verfahrbar. Der x-Antriebsmotor 24 ist in einer Ausnehmung 25 des Ständers 7 angeordnet, die an dem an dem Maschinenbett 6 befestigten Ende des Ständers 7 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 25 erstreckt sich entlang der x-Richtung durch den gesamten Ständer 7.
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Auf dem x-Schlitten 22 ist die Bearbeitungseinheit 5 angeordnet. Die Bearbeitungseinheit 5 ist als Werkzeugrevolver ausgebildet und weist eine Revolverscheibe 26 auf, die mittels eines Antriebsmotors 27 um eine parallel zu der x-Richtung verlaufende Revolver-Drehachse 28 drehantreibbar ist. Die Spindel-Drehachse 18 und die Revolver-Drehachse 28 verlaufen senkrecht zueinander und schneiden sich. An der Revolverscheibe 26 sind umfangsseitig mehrere Werkzeughalter 29 mit unterschiedlichen Werkzeugen 30 angeordnet. Die Werkstückspindel 4 und die Bearbeitungseinheit 5 sind zur Dreh-Bearbeitung der Werkstücke 2 in einem durch das Maschinengestell 3 definierten Arbeitsraum 31 verfahrbar.
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Zur Bereitstellung einer Vielzahl von Werkstücken 2 weist die Vertikaldrehmaschine 1 ein Werkstückmagazin 32 auf. Das Werkstückmagazin 32 umfasst ein Traggestell 33 mit einer auf der Fundamentplatte 9 befestigten Stütze 34, an der endseitig ein y-Querträger 35 angeordnet ist, der wiederum über einen x-Querträger 36 seitlich an dem Ständer 7 befestigt ist. Der y-Querträger 35 verläuft parallel zu der y-Richtung und ist in x-Richtung relativ zu der Spindel-Drehachse 18 mittig angeordnet. Der y-Querträger 35 ist in z-Richtung relativ zu dem Ständer 7 ungefähr mittig angeordnet und über den in x-Richtung verlaufenden x-Querträger 36 an diesem befestigt. An dem y-Querträger 35 sind seitlich zwei y-Führungsschienen 37 angeordnet, auf denen ein U-förmiger y-Schlitten 38 in y-Richtung linear verfahrbar angeordnet ist. Der y-Schlitten 38 ist mittels einer Betätigungseinheit 39 von einer Bearbeitungsstellung in einer Übergabestellung und umgekehrt verfahrbar. In der Bearbeitungsstellung ist der y-Schlitten 38 aus dem Arbeitsraum 31 ausgefahren, wie dies in 1 dargestellt ist. In der Übergabestellung ist der y-Schlitten zum Werkstückwechsel in den Arbeitsraum 31 eingefahren, wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist. Die Betätigungseinheit 39 ist als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet und hydraulisch oder pneumatisch betätigbar. Alternativ kann die Betätigungseinheit 39 elektromechanisch ausgebildet sein. Die Betätigungseinheit 39 ist lediglich in 3 dargestellt.
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Das Werkstückmagazin 32 ist als Kettenmagazin ausgebildet. Hierzu weist es zwei Umlenkrollen 40, 41 auf, die um jeweilige parallel zu der z-Richtung verlaufende Drehachsen 42, 43 drehbar an dem y-Schlitten 38 angeordnet sind. Die Umlenkrolle 40 ist mittels eines Antriebsmotors 44 um die Drehachse 42 drehantreibbar. Die Umlenkrollen 40, 41 sind derart an dem y-Schlitten 38 angeordnet, dass eine gedachte Verbindungslinie 45 ihrer Drehachsen 42, 43 parallel zu der y-Richtung verläuft und die Spindel-Drehachse 18 schneidet.
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Um die Umlenkrollen 40, 41 ist eine horizontal verlaufende Kette 46 geführt. Die Kette 46 weist mehrere Kettenglieder 47 auf, an denen jeweils über einen Distanzarm 48 ein tellerförmiger Werkstückhalter 49 befestigt ist. Die Distanzarme 48 haben in horizontaler Richtung eine Länge derart, dass der jeweilige Werkstückhalter 49 in der in 4 dargestellten Übergabestellung mittig zu der Spindel-Drehachse 18 angeordnet ist. Dadurch, dass die Werkstückhalter 49 an der Kette 46 angeordnet sind, sind diese entlang einer geschlossenen Umlaufbahn U verfahrbar, sodass jeder der Werkstückhalter 49 in der Übergabestellung positionierbar ist.
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Zur Dreh-Bearbeitung der Werkstücke 2 wird ein Werkstückhalter 49 mit einem zu bearbeitenden Werkstück 2 zunächst durch Verfahren des y-Schlittens 38 unterhalb der Werkstückspindel 4 in der Übergabestellung positioniert. Anschließend wird durch Verfahren der Werkstückspindel 4 in z-Richtung und durch Spannen der Werkstückaufnahme 15 das Werkstück 2 aus dem Werkstückhalter 49 entnommen. Anschließend wird der y-Schlitten 38 in die Bearbeitungsstellung außerhalb des Arbeitsraumes 31 verfahren, sodass die Bearbeitung des Werkstückes 2 beginnen kann. Das Werkstück 2 wird mittels der Werkstückspindel 4 drehangetrieben und mittels der Bearbeitungseinheit 5 bearbeitet. Bei der Bearbeitung kann das Werkstück 2 und/oder die Bearbeitungseinheit 5 in der z- bzw. der x-Richtung linear verfahren werden. Zur Werkstückbearbeitung werden somit lediglich zwei numerisch gesteuerte Achsen (NC-Achsen) benötigt.
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Ist das Werkstück 2 fertig bearbeitet, wird die Bearbeitungseinheit 5 von der Werkstückspindel 4 durch Verfahren des x-Schlittens 22 entfernt und der y-Schlitten 38 mittels der Betätigungseinheit 39 in die Übergabestellung verfahren. Das fertig bearbeitete Werkstück 2 wird mm durch Verfahren der Werkstückspindel 4 in z-Richtung und Entspannen der Werkstückaufnahme 15 in den leeren Werkstückhalter 49 abgelegt. Anschließend wird die Kette 46 mittels des Antriebsmotors 44 um die Umlenkrollen 40, 41 verfahren, bis der benachbarte Werkstückhalter 49 mit dem nächsten zu bearbeitenden Werkstück 2 in der Übergabestellung positioniert ist. Die Aufnahme und Bearbeitung des neuen Werkstücks 2 erfolgt anschließend wie beschrieben.
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Der x-Schlitten 38 übernimmt somit die radiale Zustellung der in den Werkzeughaltern 49 aufgenommenen Werkzeuge 2. Durch die horizontal verlaufende Revolver-Drehachse 28 können insbesondere auch Futterteile bearbeitet werden. Dadurch, dass der y-Schlitten 38 lediglich zwischen der Bearbeitungsstellung und der Übergabestellung verfahren werden muss, ist keine weitere numerisch gesteuerte Achse erforderlich.
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Die Werkstücke 2 können in einfacher Weise über ein Pick-up-Verfahren aufgenommen und abgelegt werden. Durch die tellerförmigen Werkstück halter 49 sind die Werkstücke 2 einerseits formschlüssig aufgenommen und weisen dementsprechend eine definierte Lage für den Werkstückwechsel auf. Andererseits weisen die Werkstücke 2 ein radiales Spiel auf, um einen seitlichen Versatz zwischen der Werkstückspindel 4 und den Werkstückhaltern 49 beim Aufnehmen bzw. Ablegen der Werkstücke 2 auszugleichen. Die Werkstückhalter 49 können zusätzlich lösbare Fixierelemente aufweisen, damit die Werkstücke 2 beim Verfahren entlang der Umlaufbahn U befestigt sind. Dadurch, dass die Werkstückhalter 49 an den Distanzarmen 48 angeordnet sind, wird der Abstand zwischen diesen bzw. den Werkstücken 2 im Bereich der Umlenkrollen 40, 41 vergrößert, wie dies in 4 dargestellt ist, sodass die Werkstückaufnahme 15 beim Aufnehmen bzw. Ablegen der Werkstücke 2 nicht mit benachbarten Werkstücken 2 kollidiert. Hierdurch wird eine zusätzliche Aushubstation oder eine zusätzliche Vereinzelungseinrichtung für die Werkstücke 2 eingespart. Im Bereich zwischen den Umlenkrollen 40, 41, also auf den geraden Teilen der Umlaufbahn U, ist der Abstand zwischen den benachbarten Werkstückhaltern 49 bzw. Werkstücken 2 vergleichsweise klein, wodurch das Werk stückmagazin 32 platzsparend ist.
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Die Vertikaldrehmaschine 1 weist einen einfachen und modularen Aufbau auf, der gleichzeitig eine flexible Dreh-Bearbeitung von Werkstücken 2 ermöglicht. Das Maschinengestell 3 kann darüber hinaus auch zum Aufbau von Vertikalfräsmaschinen genutzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1634676 A1 [0002]
- US 2006/0048614 A1 [0002]
