DE102011050959A1

DE102011050959A1 - Werkzeugmaschine und Verfahren für eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102011050959A1
Application number: DE201110050959
Authority: DE
Inventors: Leonidas Chatzikiriakos
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Current assignee: Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-13
Also published as: WO2012168489A4; WO2012168489A1

Abstract

Offenbart ist eine Werkzeugmaschine mit einem Werkstückträger und einem oder mehrerer Werkzeugträger, die in Applikationsfächern der Werkzeugmaschine angeordnet sind. Die Werkzeugmaschine dient zum Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Pleueln, wobei diese in einem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine bearbeitet werden. Durch eine Werkstückzuführeinrichtung wird der Werkstückträger be- und entladen. Die Werkstückzuführeinrichtung hat hierfür einen Tragkörper, an dem bearbeitete und unbearbeitete Werkstücke anordbar sind und mit dem Werkstückträger bei einem Be- und Entladevorgang ausgetauscht werden. Zur flexiblen Anordnung, insbesondere zur bauraumsparenden Anordnung, der Werkstückzuführeinrichtung bezogen auf die Werkzeugmaschine ist der Tragkörper entlang zumindest zweier Maschinenachsen verfahrbar, insbesondere verschwenkbar. Somit kann dieser von einer Außenseite der Werkzeugmaschine in den Arbeitsraum flexibel eingeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren für eine Werkzeugmaschine.
Die Druckschrift WO 2008/089751 A1 offenbart eine derartige Werkzeugmaschine in Invers-Bauweise. Diese hat ein Maschinengestell zur Lagerung von einer Vielzahl von Werkzeugspindelköpfen und eines Werkstückträgers. Dieser ist entlang einer X-Y-Z-Führung verfahrbar. Zum Be- und Entladen des Werkstückträgers ist eine Werkstückzuführeinrichtung vorgesehen. Diese hat eine Vielzahl von Aufnahmen für dem Werkstückträger zuzuführende Werkstücke und für vom Werkstückträger abzunehmende bearbeitete Werkstücke. Die Aufnahmen sind dabei an einem Tragkörper der Werkstückzuführeinrichtung angeordnet. Der Tragkörper ist durch ein im Maschinengestell der Werkzeugmaschine ausgebildetes Funktionsfach hindurch zum Werkstückträger linear entlang einer Maschinenachse verfahrbar. Die Werkstückzuführeinrichtung erstreckt sich von der Werkzeugmaschine weg, etwa senkrecht zum Funktionsfach.
Diese Lösung hat den Nachteil, dass eine derartige Werkstückzuführeinrichtung einen großen Platz- und Bauraumbedarf aufweist. Des Weiteren ist das Be- und Entladen der Werkstücke äußerst zeitaufwendig. Etwa 25% einer Zykluszeit zum Bearbeiten der Werkstücke wird hierfür aufgewendet.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die einen geringen Platzbedarf aufweist und ein Verfahren für eine Werkzeugmaschine zu schaffen, mit dem eine Zykluszeit verringert wird.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Werkzeugmaschine nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens nach den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine hat einen Werkstückträger und einen oder mehrere Werkzeugträger, mit denen vom Werkstückträger gehalterte Werkstücke bearbeitet werden. Bei den Werkstücken handelt es sich beispielsweise um Pleuel. Zum Zuführen von unbearbeiteten Werkstücken zum Werkstückträger und Abführen von bearbeiteten Werkstücken vom Werkstückträger ist eine Werkstückzuführeinrichtung vorgesehen. Diese hat einen Tragkörper, mit dem zumindest ein Werkstück tragbar ist. Der Tragkörper wird von einer Außenseite der Werkzeugmaschine zum Innenraum bzw. Arbeitsraum in Richtung zweier Maschinenachsen zwangsgeführt verfahren und/oder entlang einer Kurve zwangsgeführt verfahren. Vorzugsweise erfolgt das Verfahren durch ein Verschwenken des Tragkörpers von der Außenseite der Werkzeugmaschine nach Innen zum Arbeitsraum.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Werkstückzuführeinrichtung beliebig an der Werkzeugmaschine anordbar ist und sich beispielsweise entlang einer seitlichen Applikationsfläche der Werkzeugmaschine erstrecken kann. Der Tragkörper wird dann beispielsweise benachbart zur Applikationsfläche in den Arbeitsraum geschwenkt. Die Werkzeugmaschine kann somit insgesamt kompakter ausgestaltet sein. Bei einer Aneinanderreihung von mehreren derartigen Werkzeugmaschinen können diese somit flexibler und auch mit geringerem Abstand zueinander angeordnet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ändert sich eine Orientierung des Tragkörpers durch das zwangsgeführte Verfahren in Richtung zweier Maschinenachsen oder entlang einer Kurve. Hierdurch kann der Tragkörper schon während des Verfahrens in eine günstig zum Werkstückträger liegende Ausrichtung gebracht werden.
Ein äußerst großer Bauraumgewinn wird erzielt, wenn die Werkstückzuführeinrichtung sich etwa parallel zu einer Applikationsfläche der Werkzeugmaschine erstreckt.
Vorzugsweise ist die erste Arbeitsposition des Tragkörpers benachbart zu der äußeren Applikationsfläche der Werkzeugmaschine, womit der Tragkörper äußerst platzsparend zur Werkzeugmaschine angeordnet ist.
Mit Vorteil ist der Zugangsbereich des Tragkörpers zum Arbeitsraum eine untere Applikationsfläche der Werkzeugmaschine bzw. eine Unterseite, die beispielsweise zusätzlich zur Späneabfuhr eingesetzt ist. Somit ist im Vergleich zum Stand der Technik eine weitere seitliche Applikationsfläche der Werkzeugmaschine beispielsweise zur Aufnahme eines weiteren Werkzeugträgers nutzbar, da die Unterseite zur Werkstückzuführung genutzt wird. Zum anderen führt diese Anordnung zu einem äußerst geringen Bauraumbedarf der Werkzeugmaschine.
Der Tragkörper hat vorzugsweise eine Aufnahmeseite zum Be- und Entladen von dem zumindest einen Werkstück. Diese wird dabei vorteilhafterweise während des Verfahrens des Tragkörpers in eine günstige Ausrichtung gebracht. Insbesondere ist die Aufnahmeseite in der ersten Arbeitsposition von der Werkzeugmaschine abgewandt, wodurch das auf dem Tragkörper angeordnete Werkstück leicht von außen zugänglich ist, und in der zweiten Arbeitsposition zum Be- und Entladen des Werkstückträger diesem zugewandt.
Um mehrere Werkstücke gleichzeitig zu bearbeiten, hat der Tragkörper eine Mehrzahl von Aufnahmen für Werkstücke. Vorzugsweise hat der Werkstückträger die gleiche Anzahl von Aufnahmen, wobei Werkstücke auf dem Tragkörper und auf dem Werkstückträger derart angeordnet sind, dass der Be- und Entladevorgang gleichzeitig erfolgen kann.
Zur Zwangsführung des Tragkörpers ist mit Vorteil ein Koppel- bzw. Gliedergetriebe vorgesehen, über das dieser entlang einer Kurve zwangsgeführt verschwenkbar ist.
Bevorzugterweise hat das Koppelgetriebe ein entlang der ersten Maschinenachse, insbesondere der Z-Achse, verschiebbares Antriebsglied. An diesem ist ein Schwenkglied mit dem Tragkörper angeordnet, über das dieser verschwenkbar ist. Der Tragkörper ist dabei in Längsrichtung des Schwenkglieds auf diesem verschiebbar. Der Tragkörper und das Antriebsglied sind mit einem drehbar gelagerten Stabglied verbunden. Des Weiteren ist das Schwenkglied mit einem beim Verschwenken des Tragkörpers feststehenden Halteglied über ein weiteres drehbar gelagertes Stabglied verbunden. Die verschiedenen Glieder und der Tragkörper sind somit derart angeordnet, dass eine lineare Verschiebung des Antriebsglieds zu einer Verschwenkung bzw. Verschwenkbewegung des Tragkörpers führt.
Zum Verschieben des Antriebsglieds ist vorzugsweise ein weiteres Stabglied bzw. ein Antriebsstab mit einem Kurbelarm eines am Halteglied angeordneten Kurbeltriebs verbunden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Kurbelarm in den beiden Arbeitspositionen entlang einer Verschieberichtung des Antriebsglieds. Zum Verschwenken des Tragkörpers zwischen den Arbeitspositionen führt der Kurbelarm eine etwa 180°-Drehung aus. Hierbei ergibt sich bei einer konstanten Drehgeschwindigkeit des Kurbelarms ein etwa sinusförmiges Geschwindigkeitsprofil des Antriebsglieds.
Zum Be- und Entladen des Tragkörpers, beispielsweise über ein Handling, sind das Antriebsglied und das Halteglied gemeinsam entlang einer Führung oder einer Führungsschiene verfahrbar, wodurch beispielsweise der Tragkörper von der Unterseite der Werkzeugmaschine herausgefahren werden kann.
Zum Schutz der Werkstückzuführeinrichtung, beispielsweise vor Spänen, ist eine Abdeckung vorgesehen. Die Abdeckung kann hierbei ebenfalls zwangsgeführt sein und beim Verfahren des Tragkörpers in Richtung des Arbeitsraums sich öffnen und beim Verfahren des Tragkörpers in die entgegengesetzte Richtung sich wiederum schließen. Anstelle der gesamten Abdeckung kann auch nur ein Teil der Abdeckung, beispielsweise ein Deckel, entsprechend dem Tragkörper verschwenkt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine wird während eines Bearbeitungsverfahrens des zumindest einen Werkstücks im Arbeitsraum durch den Werkstück- und Werkzeugträger der Tragkörper der Werkstückzuführeinrichtung in den Arbeitsraum oder aus diesem heraus verfahren. Hierdurch erfolgt die Bearbeitung des Werkstücks nicht erst dann, wenn die Werkstückzuführeinrichtung vollständig aus dem Arbeitsraum ausgeführt ist, sondern kann durch die flexible Bewegung des Tragkörpers entlang zweier Maschinenachsen und/oder entlang einer Kurve somit flexibler im Vergleich zum Stand der Technik im Arbeitsraum bewegt werden, wodurch die Bewegung des Tragkörpers der Bewegung des Werkzeugträgers oder umgekehrt angepasst werden kann. (Breite des Werkstückträgers > dessen Höhe; somit ist der Tragkörper schneller aus dessen Arbeitsbereich entfernt, wenn der Tragkörper eben nach unten weggeschwenkt wird).
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 bis 5 jeweils in einer Seitenansicht eine vereinfachte schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
6 in einer perspektivischen Ansicht eine vereinfachte schematische Darstellung der Werkzeugmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel.
1 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Folgenden werden nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente der Werkzeugmaschine 1 erläutert. Für weitere Informationen wird beispielsweise auf die Druckschrift WO 2008/089751 A1 verwiesen. Die Werkzeugmaschine 1 ist nach dem Invers-Konzept ausgeführt und wird beispielsweise zur Pleuelbearbeitung (kleines, großes Auge bohren, Seitenflächen fräsen, Schraubenlochbearbeitung etc.) eingesetzt. Die Werkzeugmaschine 1 hat ein in der 1 nicht dargestelltes Maschinengestell, in dem eine Vielzahl von Werkzeugspindelköpfen 4 und ein Werkstückträger 6 gelagert sind. Bei nach dem Invers-Konzept ausgeführten Werkzeugmaschinen 1 ist der Werkstückträger 6 entlang einer X-Y-Führung und in Z-Richtung verfahrbar, um ein oder mehrere Werkstücke mit Bezug zu einem für den jeweiligen Fertigungsvorgang vorgesehenen Werkzeugspindelkopf auszurichten. Auf dem Werkstückträger 6 kann eine Vielzahl von Werkstücken gleichzeitig gespannt sein, so dass mittels eines Mehrspindelkopfes eine simultane Bearbeitung der Werkstücke ermöglicht ist.
Über eine Werkstückzuführeinrichtung 8 wird der Werkstückträger 6 mit Werkstücken, beispielsweise Pleueln, be- und entladen.
Die Werkzeugmaschine 1 hat mehrere Applikationsflächen. In der in der 1 linken Applikationsfläche ist der Werkstückträger 6 und in der rechten sind die Werkzeugspindelköpfe 4 angeordnet. An einer in der 1 oberen bzw. in Y-Richtung gesehen oberen Applikationsfläche ist ein weiterer Werkzeugträger 10 angeordnet. Des Weiteren sind zwei Applikationsflächen in Z-Richtung gesehen und eine Applikationsfläche 12 unterhalb der Werkzeugmaschine 1 als unteres Applikationsfach ausgebildet.
Der Werkstückträger 6, die Werkzeugspindelköpfe 4 und der Werkzeugträger 10 sind in einem nicht dargestellten Maschinengestell angeordnet, in dem auch die Applikationsflächen als Fächer ausgebildet sind.
Am unteren Applikationsfach 12 ist die Werkstückzuführeinrichtung 8 angeordnet, die sich etwa horizontal erstreckt. Die Werkstückzuführeinrichtung 8 ist zumindest abschnittsweise unterhalb der Werkzeugmaschine 1 angeordnet. Diese hat einen Tragkörper 14, an dem eine Mehrzahl von Werkstücken 16 in Form von Pleueln gehaltert sind. Die Werkstückzuführeinrichtung 8 führt über den Tragkörper 14 die Werkstücke 16 dem Werkstückträger 6 zu. Der Tragkörper 14 ist hierbei über ein Koppelgetriebe 18 von einer in der 1 gezeigten ersten Arbeitsposition in den Arbeitsraum 20 zwangsgeführt verschwenkbar. Die Schwenkbewegung ist in den folgenden 2 bis 5 ersichtlich.
Das Koppelgetriebe 18 in 1 ist entlang einer als Schiene ausgebildeten Führung 21 in Z-Richtung verfahrbar, um den Tragkörper 14 außerhalb der Werkzeugmaschine 1 über eine Handlingsvorrichtung mit Werkstücken 16 zu be- und entladen. Das Koppelgetriebe 18 hat ein Antriebsglied 22, das durch Verschiebung in Z-Richtung ein Verschwenken des Tragkörpers 14 entlang einer Kurvenbahn in den Arbeitsraum 20 bewirkt. In einem zum Tragkörper 14 weisenden Endabschnitt 24 des Antriebsglieds 22 ist ein Schwenkglied 26 drehbar um die X-Achse gelagert. Auf dem Schwenkglied 26 ist der Tragkörper 14 verschiebbar entlang einer Längsachse des Schwenkglieds 26 gelagert, wobei sich in der 1 diese Längsachse radial zur X-Achse der Werkzeugmaschine 1 erstreckt. Im Bereich des Endabschnitts 24 ist bei dem Antriebsglied 22 ein Lagervorsprung 28 ausgebildet, der sich in Richtung der Werkzeugmaschine 1 erstreckt. An diesem ist ein Stabglied 30 drehbar um die X-Achse gelagert, das in der in 1 gezeigten ersten Arbeitsposition angewinkelt zur Z-Achse in der 1 nach unten, weg von der Werkzeugmaschine 1, sich in Richtung des Tragkörpers 14 erstreckt und an dessen Seitenfläche 32 in etwa mittig – in dessen Längsrichtung gesehen – daran drehbar um die X-Achse mit einem Drehlager 34 gelagert ist. Das Schwenkglied 26 hat an seiner vom Tragkörper 14 weg weisenden und zum Applikationsfach 12 in der 1 hin weisenden Rückfläche 36 ebenfalls einen Lagervorsprung 38, der sich hin zur Werkzeugmaschine 1 erstreckt. An diesem ist drehbar um die X-Achse ein weiteres Stabglied 40 gelagert, das sich in der ersten Arbeitsposition etwa horizontal weg vom Tragkörper 14 und dem Schwenkglied 26 hin zu einem Halteglied 42 erstreckt und an diesem drehbar um die X-Achse gelagert ist. Das Stabglied 40 ist dabei in der 1 überhalb des Schwenkglieds 30 angeordnet.
Das Halteglied 42 ist gegenüberliegend von einem weiteren Endabschnitt 44 des Antriebsglieds 22, der vom Tragkörper 14 weg weist, auf der Führung 21 verschiebbar entlang der Z-Achse angeordnet. Das Halteglied 42 hat eine etwa sich horizontal erstreckende Halteplatte 45, die über Führungsaufnahmen 46, 48 auf der Führung 21 gelagert ist, wobei die Führungsaufnahmen 46 und 48 in Richtung der Werkzeugmaschine 1 bzw. in Richtung der Y-Achse weisen. An einer Unterseite 50 der Halteplatte 45 des Halteglieds 42 ist ein Kurbeltrieb 52 angeordnet. Eine Drehachse des Kurbeltriebs 52 erstreckt sich im Parallelabstand zur Schwenkachse des Tragkörpers 14 in Richtung der X-Achse. Der Kurbeltrieb 52 hat einen Kurbelarm 54, der sich in der in 1 gezeigten ersten Arbeitsposition etwa horizontal erstreckt. Der Kurbelarm 54 ist um die Kurbelachse, d.h. um die X-Achse verschwenkbar. Der Kurbelarm 54 wird von einem Kurbelantrieb 56, der an der Unterseite 50 des Halteglieds 42 befestigt ist, verschwenkt. Bei dem Kurbelantrieb 56 handelt es sich beispielsweise um einen Hydro- oder Elektromotor. An einem vom Kurbelantrieb 56 weg weisenden Endabschnitt 58 des Kurbelarms 54 ist ein weiteres Stabglied 60 drehbar um die X-Achse gelagert. Das Stabglied 60 erstreckt sich in der ersten Arbeitsposition in horizontaler Richtung bzw. entlang der Z-Achse hin zum Antriebsglied 22 und ist auf diesem drehbar um die X-Achse gelagert. Hierzu hat das Antriebsglied 22 an seinem Endabschnitt 44 einen von der Werkzeugmaschine 1 weg weisenden Lagervorsprung 62, an dem das Stabglied 60 gelagert ist.
Anhand der 1–5 wird im Folgenden die Funktionsweise der Werkstückzuführeinrichtung 8 erläutert.
In 1 ist die Werkstückzuführeinrichtung 8 in einer ersten Arbeitsposition gezeigt, bei der der Tragkörper 14 außerhalb des Arbeitsraums 20 angeordnet ist, und in der 5 ist eine zweite Arbeitsposition der Werkstückzuführeinrichtung 8 gezeigt, bei der der Tragkörper 14 innerhalb des Arbeitsraums 20 zum Be- und Entladen des Werkstückträgers 6 angeordnet ist. Die 2–4 zeigen Zwischenpositionen der Werkstückzuführeinrichtung 8 und des Tragkörpers 14, bei denen der Tragkörper 14 entlang einer Kurve verschwenkt wird. Zum Verschwenken des Tragkörpers 14 ist das Halteglied 42 in 1 in der gezeigten Position auf der Führungsschiene 21 fest gehaltert.
Von der ersten Arbeitsposition in 1 aus wird das Antriebsglied 22 über den Kurbelantrieb 56 in Richtung der Z-Achse weg vom Halteglied 42 verschoben. Hierzu wird der Kurbelarm 54 im Uhrzeigersinn – um die X-Achse – nach unten verschwenkt, wobei die Schwenkbewegung über das Stabglied 60 zu einer Axialverschiebung des Antriebs 22 entlang der Führungsschiene 21 führt, siehe 2. Zusammen mit dem Antriebsglied 22 wird das daran gelagerte Schwenkglied 26 in der 2 und der Tragkörper 14 ebenfalls in Richtung der Z-Achse verschoben. Da das Schwenkglied 26 mit dem Halteglied 42 über das Stabglied 40 verbunden ist und das Halteglied 42 in seiner Position gehaltert ist, führt das Schwenkglied 26 eine Schwenkbewegung um seinen Lagerpunkt im Endabschnitt 24 des Antriebsglieds 22 aus. Der auf dem Schwenkglied 26 gelagerte Tragkörper 14 schwenkt somit ebenfalls um diese Lagerachse, die sich in Richtung der X-Achse erstreckt. Durch die Anordnung des zwischen dem Tragkörper 14 und dem Antriebsglied 22 angeordneten Stabglieds 30, das ebenfalls in der 2 nach oben verschwenkt wird, bewegt sich der Tragkörper 14 zusätzlich zu seiner Schwenkbewegung relativ zum Schwenkglied 26. Hierbei wird der Tragkörper 14 entlang der Längsachse des Schwenkglieds 26 – die sich radial zur X-Achse erstreckt – verschoben, da er in dieser Richtung verschiebbar auf dem Schwenkglied 26 gelagert ist.
Bei weiterer Verschwenkung des Kurbelarms 54, siehe 3, wird das Antriebsglied 22 weiter etwa parallel zum Applikationsfach 12 bzw. horizontal entlang der Unterseite der Werkzeugmaschine 1 verschoben, wodurch der Tragkörper 14, das Schwenkglied 26, die Stabglieder 30 und 40 weiter in der 3 nach oben verschwenkt werden. Auch wird der Tragkörper 14 weiter axial zur Längsachse des Schwenkglieds 26 weg vom Antriebsglied 22 verschoben. Der Tragkörper 14 schwenkt somit weiter in den Arbeitsraum 20 ein.
4 zeigt die Werkstückzuführeinrichtung 8 in einer Position, in der der Tragkörper 14 kurz vor dem Erreichen seiner zweiten Arbeitsposition im Arbeitsraum 20 dargestellt ist.
5 zeigt die Werkstückzuführeinrichtung 8 mit dem Tragkörper 14 in seiner zweiten Arbeitsposition innerhalb des Arbeitsraums 20. Der Kurbelarm 54 des Kurbeltriebs 52 erstreckt sich dabei etwa in Horizontalrichtung, genauso wie die Stabglieder 40 und 60. Der Abstand zwischen dem Antriebsglied 22 und dem Halteglied 42 ist dabei im Vergleich zur ersten Arbeitsposition in 1 um eine Länge größer, die dem Abstand in Horizontalrichtung zwischen der Lagerachse 64 des Stabglieds 60 auf dem Kurbelarm 54 und einer Kurbelachse 66 des Kurbeltriebs 52 entspricht.
Das Schwenkglied 26 ist zusammen mit dem Tragkörper 14 in dieser zweiten Arbeitsposition etwa senkrecht zum Antriebsglied 22 ausgerichtet, womit sich der Tragkörper 14 und das Antriebsglied 22 etwa in Richtung der Y-Achse bzw. in Vertikalrichtung der Werkzeugmaschine 1 erstrecken. Eine Aufnahmeseite 68 des Tragkörpers 14, an der die Werkstücke 16 angeordnet sind, weist dabei in Richtung zum Werkstückträger 6. Der Werkstückträger 6 und der Tragkörper 14 sind somit in dieser zweiten Arbeitsposition gegenüberliegend zueinander angeordnet.
Der Kurbelarm 54, das Stabglied 60 und das Antriebsglied 22 sind in der ersten und zweiten Arbeitsposition des Tragkörpers 14 in 1 und 5 etwa in einer horizontalen Richtung bzw. etwa linear zueinander angeordnet. Dies führt dazu, dass bei der halbkreisförmigen Schwenkbewegung des Kurbelarms 54 in den 1 bis 5 mit einer im Wesentlichen gleichbleibenden Verschwenkgeschwindigkeit das Antriebsglied 22 über das Stabglied 60 mit einer Verfahrgeschwindigkeit angetrieben wird, die einen etwa sinusförmigen Verlauf über die Zeit aufweist. Am Anfang der Schwenkbewegung des Kurbelarms 54 wird dieser von seiner horizontalen Ausrichtung, siehe 1, nach unten geschwenkt, siehe 2. Durch die Auslenkung des Kurbelarms 54 aus der linearen Anordnung in 1 steigt die Verfahrgeschwindigkeit des Antriebsglieds 22 an, bis der Kurbelarm 54 seine Vertikalposition in 3 erreicht. Ab dieser Position wird der Kurbelarm 54 wieder in Richtung einer linearen Anordnung mit dem Stabglied 60 geschwenkt, wodurch die Verfahrgeschwindigkeit des Antriebsglieds 22 wieder sinkt. Dieser sinusförmige Verlauf der Verfahrgeschwindigkeit des Antriebsglieds 22 hat den Effekt, dass der Tragkörper 14 im Bereich seiner Arbeitsposition nur einen vergleichsweise kleinen Verschwenkweg mit einer vergleichsweise langsamen Geschwindigkeit und zwischen den Arbeitspositionen einen vergleichsweise großen Verschwenkweg mit einer vergleichsweise große Geschwindigkeit zurücklegt. Hierdurch ist es möglich, dass der Kurbelantrieb 56 den Tragkörper 14 in seinen Arbeitsposition durch kleine Verschwenkbewegungen des Kurbelarms 54 genau positioniert, womit eine Feinpositionierung des Tragkörpers 14 auf einfache Weise erreicht wird.
Der Werkstückträger 6 ist als X-Y-Schlitten ausgebildet und in X- und Y-Richtung verfahrbar. Dieser ist dabei in einer Pinole eingesetzt, die in der 5 nicht dargestellt ist. Der Werkstückträger 6 kann des Weiteren durch die Pinole um eine C-Achse herum verschwenkt werden. Dies ist jedoch nur eine Option und nicht notwendigerweise erforderlich. Des Weiteren ist der Werkstückträger 6 in Z-Richtung verfahrbar. Somit kann dieser exakt zu den Werkstücken 16 ausgerichtet werden und hin zum Tragkörper 14 verfahren werden, um Werkstücke 16 zu be- und entladen. Der Ladevorgang ist in der 6 genauer erläutert.
6 zeigt die Werkzeugmaschine 1 mit der Werkstückzuführeinrichtung 8, bei der der Tragkörper 14 in der zweiten Arbeitsposition in dem Arbeitsraum 20 angeordnet ist, siehe auch 5. Die Aufnahmeseite 68 des Tragkörpers 14 ist T-förmig ausgebildet. Parallel zum Stabglied 30 auf der zur Seitenfläche 32 abweisenden Seitenfläche 70 des Tragkörpers 14 ist ein weiteres sich im Parallelabstand zum Stabglied 30 erstreckendes Stabglied 72 angeordnet, das entsprechend dem Stabglied 30 mit dem Antriebsglied 22 verbunden ist, wodurch der Tragkörper 14 über zwei Stabglieder 30, 72 bewegt wird. Des Weiteren ist in der 6 eine Führungsschiene 74 des Schwenkglieds 26 dargestellt, die von den Seitenflächen 32, 70 des Tragkörpers 14 umgriffen ist und auf dieser der Tragkörper gleitend gelagert ist. An einem oberen T-Schenkel 76 der Aufnahmeseite 68 des Tragkörpers 14 sind acht Werkstückaufnahmen 78 in Horizontalrichtung in einer Reihe angeordnet. In jeder zweiten Aufnahme 78 ist dabei ein Werkstück 16 gehaltert. Bei dem Werkstück 16 handelt es sich um ein Pleuel mit einem in der 6 oberen großen Pleuelauge und einem unteren kleinen Pleuelauge. Der Werkstückträger 6 hat ebenfalls acht in einer Reihe angeordnete Werkstückaufnahmen 80, wobei in der 6 nur die äußerste erkennbar ist. In den Werkstückaufnahmen 80 des Werkstückträgers 6 sind ebenfalls vier Werkstücke gehaltert, und zwar derart, dass die der jeweiligen Werkstückaufnahme 80 gegenüberliegende Werkstückaufnahme 78 des Tragkörpers 14 frei ist. Somit ist nur jede zweite Werkstückaufnahme 80 des Werkstückträgers 6 besetzt.
Zum Be- und Entladen des Werkstückträgers 6 wird dieser in Richtung zum Tragkörper 14 bis zu einer Übergabeposition gefahren. In dieser werden bearbeitete Werkstücke vom Werkstückträger 6 in die freien Werkstückaufnahmen 78 des Tragkörpers 14 gesetzt und gleichzeitig unbearbeitete Werkstücke 16 in freie Werkstückaufnahmen 80 des Werkstückträgers gesetzt. Somit wird der Werkstückträger 6 gleichzeitig mit unbearbeiteten Werkstücken 16 beladen und mit seinen bearbeiteten Werkstücken entladen, während der Tragkörper 14 mit den bearbeiteten Werkstücken beladen und mit den unbearbeiteten Werkstücken 16 entladen wird. Nach dem Be- und Entladevorgang wird der Tragkörper 14 wieder aus dem Arbeitsraum 20 herausgeschwenkt. Hierbei wird die in den 1–5 beschriebene Schwenkbewegung genau in umgekehrter Richtung ausgeführt.
Nach dem Herausschwenken des Tragkörpers 14 aus dem Arbeitsraum 20 und somit bei Erreichen der ersten Arbeitsposition, siehe 1, wird die Werkstückzuführeinrichtung 8 horizontal etwa entlang der Z-Achse aus der Unterseite der Werkzeugmaschine 1 herausgeführt, indem das Halteglied 42 und das Antriebsglied 22 entlang der Führungsschiene 21 durch eine Antriebsvorrichtung verschoben werden. Die vom Tragkörper 14 transportierten bearbeiteten Werkstücke 16 werden dann beispielsweise über ein Handlingsvorrichtung von den Werkstückaufnahmen 78 entfernt und anschließend in die entladenen Werkstückaufnahmen 78 unbearbeitete Werkstücke 16 eingesetzt. Im Anschluss daran wird der Tragkörper 14 wieder in die erste Arbeitsposition verfahren und danach in die zweite Arbeitsposition in den Arbeitsraum 20 geschwenkt.
Die Unterseite der Werkzeugmaschine 1 dient zur Späneabfuhr von bei der Bearbeitung der Werkstücke anfallenden Späne. Diese wird hierbei über das Applikationsfach 12 abgeführt. Um die Werkstückzuführeinrichtung 8 vor Verschmutzungen insbesondere durch Späne zu schützen, ist eine Abdeckung 82, siehe 1 und 6, vorgesehen. Diese hat einen etwa U-förmigen Querschnitt und überdeckt die Werkstückzuführeinrichtung 8 in der ersten Arbeitsposition des Tragkörpers 14 vollständig, was in den 1–6 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Die Abdeckung 82 weist dabei im Bereich des Schwenkglieds 26 und des Tragkörpers 14 einen verschwenkbaren Deckel auf. Wird der Tragkörper 14 nun zusammen mit dem Schwenkglied 26 in den Arbeitsraum 20 geschwenkt, so führt der Deckel ebenfalls eine Schwenkbewegung aus, womit die verschwenkten Elemente der Werkstückzuführeinrichtung 8 nicht mit der Abdeckung 82 kollidieren. Der Deckel ist dabei ebenfalls zwangsgeführt und über ein Koppelgetriebe schwenkbar. Des Weiteren ist die Abdeckung 82 in der 1 entlang der Z-Achse verschiebbar.
Zur Verringerung der Zykluszeit bei der Bearbeitung von Werkstücken durch die Werkzeugmaschine 1 wird der Tragkörper 14 schon in den Arbeitsraum 20 geschwenkt, während die am Werkstückträger 6 angeordneten Werkstücke noch bearbeitet werden. Nach dem Be- und Entladevorgang werden die Werkstücke auf dem Werkstückträger 6 dann schon bearbeitet, während der Tragkörper 14 mit den bearbeiteten Werkstücken 16 noch aus dem Arbeitsraum 20 herausschwenkt.
Offenbart ist eine Werkzeugmaschine mit einem Werkstückträger und einem oder mehrerer Werkzeugträger, die in Applikationsfächern eines Maschinengestells der Werkzeugmaschine angeordnet sind. Die Werkzeugmaschine dient zum Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Pleueln, wobei diese in einem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine bearbeitet werden. Durch eine Werkstückzuführeinrichtung wird der Werkstückträger be- und entladen. Die Werkstückzuführeinrichtung hat hierfür einen Tragkörper, an dem bearbeitete und unbearbeitete Werkstücke anordbar sind und mit dem Werkstückträger bei einem Be- und Entladevorgang ausgetauscht werden. Zur flexiblen Anordnung, insbesondere zur bauraumsparenden Anordnung, der Werkstückzuführeinrichtung bezogen auf die Werkzeugmaschine ist der Tragkörper entlang zumindest zweier Maschinenachsen verfahrbar, insbesondere verschwenkbar. Somit kann dieser von einer Außenseite der Werkzeugmaschine in den Arbeitsraum flexibel, beispielsweise entlang einer Kurve, eingeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeugmaschine
4: Werkzeugspindelköpfe
6: Werkstückträger
8: Werkstückzuführeinrichtung
10: Werkzeugträger
12: Applikationsfach
14: Tragkörper
16: Werkstück
18: Koppelgetriebe
20: Arbeitsraum
21: Führungsschiene
22: Antriebsglied
24: Endabschnitt
26: Schwenkglied
28: Lagervorsprung
30: Stabglied
32: Seitenfläche
34: Drehlager
36: Rückfläche
38: Lagervorsprung
40: Stabglied
42: Halteglied
44: Endabschnitt
45: Halteplatte
46: Führungsaufnahme
48: Führungsaufnahme
50: Unterseite
52: Kurbeltrieb
54: Kurbelarm
56: Kurbelantrieb
58: Endabschnitt
60: Stabglied
62: Lagervorsprung
64: Lagerachse
66: Kurbelachse
68: Aufnahmeseite
70: Seitenfläche
72: Stabglied
74: Führungsschiene
76: T-Schenkel
78: Werkstückaufnahmen
80: Werkstückaufnahmen
82: Abdeckung

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

WO 2008/089751 A1 [0002, 0025]

Claims

Werkzeugmaschine mit einem Werkstück- und einem Werkzeugträger (6, 4) zum Bearbeiten von Werkstücken (16), insbesondere von Pleueln, in einem Arbeitsraum (20), wobei eine Werkstückzuführeinrichtung (8) zum Be- und Entladen des Werkstückträgers (6) an der Werkzeugmaschine (1) angeordnet ist, und wobei die Werkstückzuführeinrichtung (8) einen Tragkörper (14) zum Tragen von zumindest einem Werkstück (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (14) zwischen einer ersten Arbeitsposition außerhalb des Arbeitsraums (20) und einer zweiten Arbeitsposition innerhalb des Arbeitsraums (20) zwangsgeführt in Richtung zweier Maschinenachsen (Y, Z) verfahrbar ist und/oder zwangsgeführt entlang einer Kurve verfahrbar, insbesondere verschwenkbar, ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei sich eine Orientierung des Tragkörpers (14) durch das zwangsgeführte Verfahren ändert.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Werkstückzuführeinrichtung (8) etwa parallel zu einer Applikationsfläche (12) der Werkzeugmaschine (1) erstreckt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, wobei die erste Arbeitsposition des Tragkörpers (14) benachbart zur Applikationsfläche (12) ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3 oder 4, wobei die zumindest eine Applikationsfläche (12) eine Unterseite der Werkzeugmaschine (1) ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tragkörper (14) eine Aufnahmeseite (68) zum Be- und Entladen von dem zumindest einem Werkstück (16) hat, wobei diese in der ersten Arbeitsposition außerhalb des Arbeitsraums (20) von der Werkzeugmaschine (1) abgewandt und in der zweiten Arbeitsposition innerhalb des Arbeitsraums (20) dem Werkstückträger (10) zugewandt ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tragkörper (14) eine oder mehrere Aufnahmen für zum Werkstückträger (6) zuzuführende Werkstücke (16) und eine oder mehrere Aufnahmen (78) für vom Werkstückträger (6) abzunehmende bearbeitete Werkstücke (16) hat, wobei der Werkstückträger (6) die gleiche Anzahl von Aufnahmen aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tragkörper (14) über ein Koppel- bzw. Gliedergetriebe (18) zwangsgeführt verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, wobei das Koppelgetriebe (18) ein entlang der ersten Maschinenachse, insbesondere der Z-Achse, verfahrbares Antriebsglied (22) hat, wobei an diesem ein drehbar um die zweite Maschinenachse, insbesondere die X-Achse, gelagertes Schwenkglied (26) angeordnet ist, das als Führung des Tragkörpers (14) in Radialrichtung der zweiten Maschinenachse dient, wobei der Tragkörper (14) und das Antriebsglied (22) mit einem um zweite Maschinenachse drehbar gelagerten Stabglied (30) verbunden sind, und wobei das Schwenkglied (26) über ein um die zweite Maschinenachse drehbar gelagertes Stabglied (40) mit einem Halteglied (42) verbunden ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, wobei das Antriebsglied (22) über ein Stabglied (60) mit einem Kurbelarm (54) eines am Halteglied (42) angeordneten Kurbeltriebs (52) verbunden ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, wobei in den beiden Arbeitspositionen der Kurbelarm (54) etwa in einer gleichen Achse angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Antriebsglied (22) und das Halteglied (42) gemeinsam entlang einer Führung (21), insbesondere entlang der ersten Maschinenachse, verfahrbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkstückzuführeinrichtung (8) gegenüber dem Arbeitsraum (20) mit einer Abdeckung abdeckbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, wobei die Abdeckung (82) zwangsgesteuert ist und beim Verfahren des Tragkörpers (14) in Richtung der zweiten Arbeitsposition sich öffnet und in Richtung der ersten Arbeitsposition sich schließt.
Verfahren für eine Werkzeugmaschine (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei während eines Bearbeitungsverfahrens des zumindest einen Werkstücks (16) durch den Werkstück- und Werkzeugträger (6, 10) im Arbeitsraum (20) der Tragkörper (14) der Werkstückzuführeinrichtung (8) in den Arbeitsraum (20) oder aus diesem heraus verfahren wird.