DE102010051866A1

DE102010051866A1 - Werkzeugmaschine und Be- und Entladeverfahren

Info

Publication number: DE102010051866A1
Application number: DE102010051866A
Authority: DE
Inventors: Norbert Hessbrüggen; Markus Hessbrüggen; Helmut Schuster; Markus Schuster
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-11-23
Also published as: FR2967600B1; JP5828745B2; ITMI20112085A1; CN102528537B; CN102528537A; DE102010051866B4; JP2012111030A; FR2967600A1; KR101861537B1; US20120125165A1; US8661950B2; KR20120055464A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be- und Entladen einer Werkzeugmaschine und eine Werkzeugmaschine mit einem Maschinengestell, mit einer in vertikaler Richtung (Z-Achse) am Maschinengestell beweglichen Werkstückspindel (2), mit einem in horizontaler Richtung (X-Achse) am Maschinengestell beweglichen Werkzeughalter (3) und mit einer Transporteinrichtung (24) für Werkstücke (8), mit folgenden Verfahrensschritten: Ablegen des fertig bearbeiteten Werkstücks (8) auf der Transporteinrichtung (24) durch Verfahren der Werkstückspindel (2) in vertikaler Richtung Weitertakten der Transporteinrichtung (24) und positionieren eines unbearbeiteten Werkstücks (8') in der Ladeposition (11) Aufnehmen des Werkstücks (8') im Spannfutter (15) der Werkstückspindel (2) Bewegen der Werkstückspindel (2) in vertikaler Richtung in die Arbeitsposition (10) wobei zum Ableiten von Spänen in der Arbeitsposition (10) zwischen Werkstückspindel (2) und Transporteinrichtung (24) ein Späneschutz (25) vorgesehen ist, dass der Späneschutz (25) vor dem Verfahrensschritt a) aus dem Arbeitsbereich (10) herausbewegt wird und dass der Späneschutz (25) nach dem Verfahrensschritt d) zum Schutz der Transporteinrichtung (24) vor herabfallenden Spänen wieder in den Arbeitsbereich (10) zurückbewegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine selbstladende Werkzeugmaschine zur Bearbeitung rotatorisch angetriebener Werkstücke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei nach dem Pick-up-Prinzip arbeitenden Werkzeugmaschinen werden die Werkstücke von einem Transportmittel der Werkstückspindel zugeführt. Diese ergreift in der Ladeposition die Werkstücke, führt sie der Bearbeitung zu und legt anschließend wieder auf dem Transportmittel ab. Um die Nebenzeiten zu senken, sind in der EP 1 711 309 B1 zwei Werkstückspindeln und zwei Werkzeugrevolver vorgesehen. Die Maschine arbeitet als Pendelmaschine, das heißt, während die eine Spindel ein Werkstück bearbeitet, kann die andere beladen werden. Es sind vier numerisch gesteuerte Achsen vorgesehen und die Beladung erfolgt über zwei Be- und Entladevorrichtungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, derartige Drehmaschinen zu vereinfachen, den baulichen Aufwand zu verringern und eine kompakte Bauweise aufzuzeigen. Es ist auch Aufgabe der Erfindung ein Beladeverfahren anzugeben, womit die Nebenzeiten, in denen keine Werkstückbearbeitung erfolgt, verringert werden.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung befindet sich die Be- und Entladeposition unmittelbar unterhalb der Arbeitsposition, so dass die Werkstückspindel durch alleiniges Verfahren in vertikaler Richtung ein fertig bearbeitetes Werkstück auf der Transporteinrichtung ablegen und ein unbearbeitetes aufnehmen kann. Obwohl die Werkstückspindel nur in vertikaler Richtung verfahrbar ist, wird keine zusätzliche Be- und Entladevorrichtung benötigt. Besonders vorteilhaft kann nach diesem Verfahren eine zweispindlige Werkzeugmaschine betrieben werden, wobei der Werkzeugrevolver ausschließlich in horizontaler Richtung verfahrbar ist und zwischen den beiden Werkstückspindeln hin und her pendelt. Diese doppelspindlige Maschine kommt mit nur drei gesteuerten Achsen aus.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Werkzeugmaschine von der Bedienseite her gesehen
1a Arbeits- und Ladeposition ausschnittsweise
2 eine zweispindlige Werkzeugmaschine
3 eine Werkzeugmaschine von oben gesehen
4 eine zweispindlige Werkzeugmaschine für kleine Werkstücke
5 die Werkzeugmaschine nach 4 von oben gesehen
1 zeigt eine Werkzeugmaschine in schematischer Darstellung. Das Maschinengestell ist als Säule 1 mit quadratischem Querschnitt, vertikalen Seitenwänden 4, 4' und einer ebenfalls vertikalen Vorderwand 16 ausgeführt. An der Seitenwand 4 ist der Spindelschlitten 6 auf Führungsschuhen 26 über Führungen 5, 5' in vertikaler Richtung (Z-Achse) verfahrbar. Der Antrieb erfolgt über den Motor 18 und eine nicht dargestellte Kugelrollspindel. Der Spindelschlitten 6 trägt die Werkstückspindel 2. An deren Unterseite ist ein Spannmittel 15 zur Aufnahme von Werkstücken 8 angeordnet. Im oberen Teil der Vorderwand 16 ist der Trägerschlitten 17 mit dem Werkzeughalter 3 für Werkzeuge 20 auf Führungsschienen 14 in horizontaler Richtung (X-Achse) verfahrbar. Der Trägerschlitten 17 wird vom Motor 18' über die Kugelrollspindel 19 angetrieben. Die Werkstückspindel 2 befindet sich mit dem Werkstück 8 in der Arbeitsposition 10 und das Werkzeug 20 ist im Eingriff. Die Transporteinrichtung 24 transportiert unbearbeitete Werkstücke 8 zur Ladeposition 11 und führt bearbeitete Werkstücke ab. Vorteilhaft ist die Ladeposition 11 unmittelbar unterhalb der Arbeitsposition 10 angeordnet, so dass die Werkstückspindel 2 durch alleiniges Verfahren in vertikaler Richtung be- und entladen werden kann. Ein Späneschutz 25 verhindert, dass Späne und Kühlmittel die Transporteinrichtung 24 verunreinigen. Die Späne rutschen vom Späneschutz 25 auf die Trennwand 9 und von dort in den Sammelkasten 22. Gemäß der Darstellung in 1 ist der Späneschutz 25 als schwenkbare Klappe ausgeführt. Diese ist am unteren Ende drehbar gelagert und kann aus der dargestellten schrägen Position in eine senkrechte geschwenkt werden. Bei einer vorteilhaften Ausführung nach 1a ist der Späneschutz 25 als Rohr ausgebildet, durch welches die Transporteinrichtung 24 hindurchgeführt wird. Im Rohr ist eine Öffnung 30 vorgesehen. In der Schutzstellung befindet sich die Öffnung 30 unterhalb der Transporteinrichtung 24. Zum Wechseln der Werkstücke 8, 8' wird das Rohr um seine Längsachse gedreht, so dass die Werkstückspindel 2 mit dem Spannmittel 15 von der Oberseite her durch Öffnung 30 hindurch Werkstücke 8, 8' ablegen bzw. ergreifen kann.
Der Werkstückwechsel erfolgt in folgenden Verfahrensschritten:

1. Bewegen des Späneschutzes 25 aus dem Arbeitsbereich 10 heraus
2. Ablegen des fertig bearbeiteten Werkstücks 8 auf der Transporteinrichtung 24 durch Verfahren der Werkstückspindel 2 in vertikaler Richtung (Z-Achse)
3. Weitertakten der Transporteinrichtung 24 und positionieren eines unbearbeiteten Werkstücks 8' in der Ladeposition 11
4. Aufnahme des Werkstücks 8' im Spannfutter 15 der Werkstückspindel 2
5. Bewegen der Werkstückspindel 2 in die Arbeitsposition 10
6. Abschirmen der Transporteinrichtung 24 durch den Späneschutz 25

Besonders vorteilhaft kann das Verfahren bei einer zweispindligen Maschine angewendet werden (2). Dabei sind die Werkstückspindeln 2, 2' spiegelsymmetrisch an gegenüberliegenden Wänden 4, 4' der Säule 1 angeordnet. In Analogie zur einspindligen Maschine nach 1 sind hier beide Werkstückspindeln 2, 2' auf den Spindelschlitten 6, 6' in vertikaler Richtung (Z-Achse) verfahrbar. Auch die Vorgänge beim Be- und Entladen sind bei beiden Werkstückspindeln identisch. Der Werkzeughalter 3 pendelt zwischen den beiden Werkstückspindeln 2, 2' hin und her. Während in der einen Werkstückspindel ein Werkstück 8 bearbeitet wird, kann die andere be- bzw. entladen werden. Dadurch ist die Zykluszeit für die Bearbeitung eines Werkstücks nicht mehr von der Be- und Entladezeit abhängig. Von der Werkstückspindel 2' fallen die Späne über den Späneschutz 25' und die Trennwand 9 in den Sammelkasten 22. Besonders vorteilhaft kommt die zweispindlige Maschine mit nur drei gesteuerten Achsen (zwei Z- und eine X-Achse) aus. Die Transporteinrichtung 24 wird als geschlossenes Förderband um die Säule 1 herum geführt. Bei Bedarf kann auf der Rückseite der Säule 1 eine Wendevorrichtung 27 vorgesehen sein, welche die Werkstücke 8 auf der Transporteinrichtung 24 umdreht, um sie in der einen Werkstückspindel auf der Vorderseite und in der anderen auf der Rückseite zu bearbeiten.
Die Anordnung der Aggregate wird in der Ansicht von oben in 3 verdeutlicht. Der Arbeitsraum 7 schließt sich an die Vorderwand 16 der Säule 1 an. Darin werden die Werkstücke 8 mit Werkzeugen 20 bearbeitet. Entlang der Vorderwand 16 verläuft eine gedachte Ebene E und entlang der Seitenwand 4 eine gedachte Ebene F. Die beiden Ebenen E und F kreuzen sich an der Ecke 28 der Säule 1. Die Bearbeitung des Werkstücks 8 erfolgt ausschließlich auf den der Säule 1 gegenüberliegenden Seiten der Ebenen E, F. Der Spindelschlitten 6 ragt dabei durch die Ebene E hindurch in den Arbeitsraum 7 hinein und trägt an seinem Ende die hängende Werkstückspindel 2. Die vertikalen Führungen 5 sind unmittelbar in der Nähe der Ecken 28, 28' angeordnet. Die horizontalen Führungsschienen 14 erstrecken sich über die gesamte Breite der Vorderwand 16. Daher befinden sich die Führungsschuhe 26', 26'' ebenfalls unmittelbar in der Nähe der Ecken 28, bzw. 28' wenn der Werkzeugträger 17 sich in der jeweiligen Arbeitsposition befindet. Auf diese Weise wird der Kraftfluss von der Werkstückspindel 2 zum Werkzeug 20 und damit die Maschinensteifigkeit besonders vorteilhaft optimiert. Aus der 3 geht eine vorteilhafte Anordnung der Hilfsaggregate hervor. Der Schaltschrank 12, der zur Innenseite hin geöffnet werden kann, ist in einem Abstand zur Säule 1 angeordnet, so dass die Transporteinrichtung 24 rings um die Säule 1 herumgeführt werden kann. Im Anschluss an den Schaltschrank 12 ist oberhalb der Transporteinrichtung 24 das Hydraulik- und Kühlaggregat 13 angebracht. Auf der linken Maschinenseite befindet sich der Späneförderer 21 mit dem Spänewagen 23.
Zwischen Späneförderer 21 und Schaltschrank 12 ist ein Zwischenraum 29. Dadurch baut die Maschine sehr kompakt und ist zu Wartungszwecken trotzdem leicht zugänglich. Eine vorteilhafte Ausführung zur Bearbeitung kleiner Werkstücke ist in den 4 und 5 dargestellt. Weil bei kleinen Werkstücken die Vorschub- und Zustellwege entsprechend kurz ausfallen, ist es besonders vorteilhaft, die beiden Werkstückspindeln unmittelbar nebeneinander anzuordnen und damit den Verfahrweg des Werkzeugträgers 3 zu verkürzen. Dazu sind L-förmige Spindelschlitten 6, 6' auf vertikalen Führungen 5, 5' an den Seitenwänden 4, 4' verfahrbar. Auf Grund der L-Form sind die Werkstückspindeln 2, 2' an der Vorderseite 16 unmittelbar nebeneinander angeordnet. Da die Werkstückbearbeitung auf wenige Arbeitsschritte beschränkt ist, ist ein Werkzeughalter 3 mit drei Werkzeugen 20 vorgesehen, welcher auf den Führungen 14 in horizontaler Richtung (X-Achse) verfahrbar ist. Die Transporteinrichtung 24 verläuft parallel zur Vorderseite 16 führt unterhalb der Werkstückspindeln 2, 2' durch die Ladepositionen 11, 11' hindurch. Der Späneschutz 25 ist als Rohr mit Öffnungen 30, 30' ausgeführt. Die Öffnungen 30, 30' sind besonders vorteilhaft auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrs angeordnet, so dass die den Werkstückspindeln 2, 2' zugeordneten Ladepositionen 11, 11' wechselweise vor Spänen geschützt oder in der Offenstellung zum Austausch der Werkstücke 8, 8' zugänglich sind.
Bezugszeichenliste

1: Säule
2 2': Werkstückspindel
3: Werkzeughalter
4 4': Seitenwand
5 5': Führung
6 6': Spindelschlitten
7: Arbeitsraum
8 8': Werkstück
9: Trennwand
10: Arbeitsposition
11: Ladeposition
12: Schaltschrank
13: Hydraulik- und Kühlaggregat
14: Führungsschienen
15: Spannmittel
16: Vorderwand
17: Trägerschlitten
18 18', 18'': Motor
19 19': Kugelrollspindel
20: Werkzeug
21: Späneförderer
22: Sammelkasten
23: Spänewagen
24: Transporteinrichtung
25 25': Späneschutz
26 26': Führungsschuh
27: Wendevorrichtung
28 28': Ecke
29: Zwischenraum
30 30': Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1711309 B1 [0001]

Claims

Verfahren zum Be- und Entladen einer Werkzeugmaschine mit einem Maschinengestell, mit einer in vertikaler Richtung (Z-Achse) am Maschinengestell beweglichen Werkstückspindel (2), mit einem in horizontaler Richtung (X-Achse) am Maschinengestell beweglichen Werkzeughalter (3) und mit einer Transporteinrichtung (24) für Werkstücke (8), mit folgenden Verfahrensschritten: a) Ablegen des fertig bearbeiteten Werkstücks (8) auf der Transporteinrichtung (24) durch Verfahren der Werkstückspindel (2) in vertikaler Richtung b) Weitertakten der Transporteinrichtung (24) und positionieren eines unbearbeiteten Werkstücks (8') in der Ladeposition (11) c) Aufnehmen des Werkstücks (8') im Spannfutter (15) der Werkstückspindel (2) d) Bewegen der Werkstückspindel (2) in vertikaler Richtung in die Arbeitsposition (10) dadurch gekennzeichnet, dass in der Arbeitsposition (10) zwischen Werkstückspindel (2) und Transporteinrichtung (24) ein Späneschutz (25) vorgesehen ist, dass der Späneschutz (25) vor dem Verfahrensschritt a) aus dem Bereich zwischen Werkstückspindel (2) und Transporteinrichtung (24) herausbewegt wird und dass der Späneschutz (25) nach dem Verfahrensschritt d) zum Schutz der Transporteinrichtung (24) vor herabfallenden Spänen wieder in den Bereich zwischen Werkstückspindel (2) und Transporteinrichtung (24) zurückbewegt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1 mit zwei Werkstückspindeln (2, 2'), dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (24) beiden Werkstückspindeln (2, 2') unbearbeitete Werkstücke (8) zuführt und bearbeitete Werkstücke wieder abführt.
Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Werkstückspindeln (2, 2') eine Wendevorrichtung (27) vorgesehen ist, welche die Werkstücke (8) auf der Transporteinrichtung (24) umdreht, um sie in der einen Werkstückspindel (2) auf der Vorderseite und in der anderen (2') auf der Rückseite zu bearbeiten.
Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 mit einem Maschinengestell, mit mindestens einer Werkstückspindel (2) und mit einem Werkzeughalter (3) mit Werkzeugen (20), mit einer Transporteinrichtung (24) für die Werkstücke (8), mit einer Arbeitsposition (10), in der die Werkstücke (8) bearbeitet werden und mit einer Ladeposition (11), in der die Werkstückspindel (2) fertig bearbeitete Werkstücke (8) auf der Transporteinrichtung (24) ablegt und unbearbeitete aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückspindel (2) durch alleiniges Verfahren in vertikaler Richtung aus der Arbeitsposition (10) in die Ladeposition (11) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 4, wobei eine entlang der Seitenwand (4) verlaufende gedachte Ebene (E) und eine entlang der Vorderwand verlaufende gedachte Ebene (F) sich an der Ecke (28) der Säule (1) kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff des Werkzeugs (20) am Werkstück (8) ausschließlich auf den der Säule (1) gegenüberliegenden Seiten der Ebenen (E, F) erfolgt.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 5, wobei die Werkstückspindel (2) mit dem Spindelschlitten (6) auf Führungsschuhen (26) über Führungen (5, 5') in vertikaler Richtung (Z-Achse) an der Seitenwand (4) verfahrbar ist und wobei der Trägerschlitten (17) mit dem Werkzeughalter (3) auf Führungsschienen (14) mit Führungsschuhen (26, 26') in horizontaler Richtung (X-Achse) an der Vorderwand (16) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (5) unmittelbar in der Nähe der Ecke (28) angeordnet ist und dass dann, wenn der Werkzeugträger (17) sich in der Arbeitsposition befindet, die Führungsschuhe (26') ebenfalls unmittelbar in der Nähe der Ecke (28) positioniert sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 4 bis 6 mit zwei Werkstückspindeln (2, 2'), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (20) durch alleiniges Verfahren des Werkzeughalters (3) in horizontaler Richtung (X-Achse) entlang der Führungsschienen (14) abwechselnd den Werkstücken (8) der Werkstückspindeln (2, 2') zustellbar sind.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 4 mit zwei Werkstückspindeln (2, 2'), wobei die Werkstückspindeln (2, 2') mit den Spindelschlitten (6, 6') auf Führungsschuhen (26) über Führungen (5, 5') in vertikaler Richtung (Z-Achse) an den Seitenwänden (4, 4') verfahrbar sind und wobei der Werkzeughalter (3) auf Führungsschienen (14) in horizontaler Richtung (X-Achse) an der Vorderwand (16) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelschlitten (6, 6') eine L-Form aufweisen und dass die Werkstückspindeln 2, 2' an der Vorderseite 16 unmittelbar nebeneinander angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Patentansprüche 4 bis 8 mit einem Späneschutz (25), dadurch gekennzeichnet, dass der Späneschutz (25) zum Schutz der Transporteinrichtung (24) vor herabfallenden Spänen in einen Bereich zwischen Arbeitsposition (10) und Ladeposition (11) bewegbar ist.
Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Späneschutz (25) als Rohr mit Öffnungen (30, 30') ausgeführt ist und dass die den Werkstückspindeln (2, 2') zugeordneten Ladepositionen (11, 11') wechselweise vor Spänen geschützt oder in der Offenstellung zum Austausch der Werkstücke (8, 8') zugänglich sind.