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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft den Sektor der Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren, die im Besonderen, aber nicht ausschließlich zur Bearbeitung von Holz, Aluminium, Leichtmetalllegierungen oder ähnlichen Materialien dienen. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung Verbesserungen bei den Systemen zur Zufuhr und Positionierung der Werkstücke mithilfe von Systemen mit numerischer Kontrolle.
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Stand der Technik
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Auf dem Sektor der Bearbeitung von Profilen zur Erzeugung von Rahmen, Fenstern, Möbelteilen oder Ähnlichem werden Werkzeugmaschinen eingesetzt, um in automatischen Arbeitszyklen mehrere Bearbeitungen an Werkstücken durchzuführen, die üblicherweise von länglicher Form sind. Eine Maschine dieser Art wird beispielsweise im
EP-A-1719574 beschrieben, dessen Inhalt zur Gänze in der vorliegenden Beschreibung eingegliedert ist. Bei einigen Ausführungsformen, die in diesem Dokument des Stands der Technik dargestellt sind, weist die Werkzeugmaschine einen Arbeitskopf auf, der Bewegungen gemäß Rotationsachsen mit numerischer Kontrolle ausführen kann. Außerdem sind Verschiebeachsen mit numerischer Kontrolle für die entsprechende Bewegung zwischen Werkstück und Kopf vorgesehen, wobei die Bewegungen teilweise dem Kopf und teilweise dem Werkstück erteilt werden. Die Werkstücke werden auf eine bewegliche Unterlage geladen, die mit Pressvorrichtungen oder allgemeiner mit Organen zum Einspannen des zu bearbeitenden Werkstücks ausgestattet ist. Diese Einspannorgane sind auf der Unterlage einstellbar, damit sie sich an die Abmessung und die Form der Werkstücke anpassen können.
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Inhaltsangabe der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine Werkzeugmaschine oder ein Bearbeitungszentrum mit numerischer Kontrolle von der oben beschriebenen Bauart herzustellen, welche ein besonders effizientes System für die Zufuhr und Positionierung des Werkstücks auf der Unterlage aufweist.
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Im Wesentlichen wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Werkzeugmaschine mit numerischer Kontrolle geboten, die mindestens einen Arbeitskopf und mindestens eine Unterlage für die zu bearbeitenden Werkstücke aufweist, wobei die Unterlage und der Arbeitskopf in Bezug aufeinander gemäß mehreren Achsen mit numerischer Kontrolle beweglich sind; die Unterlage weist mehrere Einspannorgane auf; jedes Einspannorgan weist zwei entgegengesetzte Spannflächen auf, die in Bezug aufeinander in einer gegenseitigen Annäherungsrichtung beweglich sind, um zwischen ihnen ein zu bearbeitendes Werkstück einzuspannen. Charakteristischerweise weist jedes Einspannorgan außerdem einen Anschlag auf, der in einer im Wesentlichen rechtwinkligen Richtung zur Richtung der gegenseitigen Bewegung zwischen den beiden entgegengesetzten Spannflächen einstellbar ist.
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Gemäß einigen Ausführungsformen bilden die beiden entgegengesetzten Spannflächen jedes Einspannorgans einen Raum zur Aufnahme und zum Einspannen des zu bearbeitenden Werkstücks mit einer vorderen Öffnung zum Einführen des Werkstücks; der einstellbare Anschlag befindet sich entgegengesetzt zur vorderen Öffnung, sodass das Werkstück zwischen den beiden entgegengesetzten Spannflächen mit einer Annäherungsbewegung gegen den einstellbaren Anschlag eingeführt wird. Bei einigen Ausführungsformen sind die beiden entgegengesetzten Spannflächen durch eine Säule vereint, die fest mit einer der Spannflächen verbunden und gleitend mit der anderen Spannfläche verbunden ist, wobei die Säule entgegengesetzt zur Öffnung zum Einführen des Werkstücks zwischen den beiden entgegengesetzten Spannflächen ist.
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Vorzugsweise sind die beiden entgegengesetzten Spannflächen im Wesentlichen parallel zueinander. Bei einigen Ausführungsformen sind die Spannflächen im Wesentlichen horizontal.
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Bei einigen Ausführungsformen weist der einstellbare Anschlag eine Auflagefläche für das Werkstück auf, die im Wesentlichen rechtwinklig zu den entgegengesetzten Spannflächen ist. Wenn diese horizontal sind, hat die Fläche des einstellbaren Anschlags, gegen den das Werkstück angelegt wird, einen im Wesentlichen vertikalen Verlauf.
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Die Einstellung der Position des einstellbaren Anschlags kann manuell erfolgen, beispielsweise mit einer Stellschraube, die mit einem Schlitten oder einem Schieber zusammenarbeitet, an dem der einstellbare Anschlag angebracht ist. In diesem Fall kann der Bediener den einstellbaren Anschlag lösen, mithilfe der Stellschraube positionieren und erneut in der gewünschten Position blockieren. Ein Referenzmaßstab kann die Positionierungsschritte erleichtern. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann umgekehrt ein Stellantrieb mit numerischer Kontrolle vorgesehen sein, der für die Arbeitsschritte zur Einstellung des Anschlags bestimmt ist. Diese Lösung ist jedoch komplex und kostspielig, da sie die Verwendung von einer oder mehreren zusätzlichen Achsen mit numerischer Kontrolle im Hinblick auf jene erfordert, die zur Bearbeitung der Werkstücke verwendet werden. Vorzugsweise wird die Einstellung unter Nutzung einer der Achsen mit numerischer Kontrolle durchgeführt, mit denen die Maschine ausgestattet ist, beispielsweise indem der einstellbare Anschlag oder ein damit kombinierter Einstellschlitten gegen eine Anschlagfläche, die fest mit einer Referenzstruktur verbunden ist, bewegt wird. Die dazugehörige Bewegung wird durch Verwendung einer der Achsen mit numerischer Kontrolle erzielt, sodass die Position des einstellbaren Anschlags präzise erreicht werden kann, indem eine Achse mit numerischer Kontrolle verwendet wird, die auf jeden Fall auf der Maschine vorgesehen ist, um die Bearbeitungen des Werkstücks durchzuführen, und dies daher im Wesentlichen ohne zusätzliche Kosten, mit Ausnahme der Notwendigkeit der Programmierung einer Einstellungsroutine.
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Bei einigen Ausführungsformen wird der einstellbare Anschlag durch einen Stellantrieb angetrieben, und der Stellantrieb und der Anschlag können als Auswerfer der bearbeiteten Werkstücke agieren.
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Um eine automatische genaue Einstellung des einstellbaren Anschlags zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass dem einstellbaren Anschlag ein Einstellschlitten zugeordnet wird, der entlang einer Einstellrichtung gleiten und blockiert werden kann, wobei der Einstellschlitten vorzugsweise mit einer Blockierbremse ausgestattet ist.
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Bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung weist der Einstellschlitten eine Endanschlagsposition auf, und der einstellbare Anschlag wird in seine voreingestellte Position gebracht, indem der Einstellschlitten in die Endanschlagposition gebracht wird, der einstellbare Anschlag an den Einstellschlitten angenähert wird und danach der Einstellschlitten und der Anschlag mit einer Bewegung gemäß einer der Achsen mit numerischer Kontrolle der Maschine in die voreingestellte Arbeitsposition gedrückt werden, wobei der Schlitten blockiert wird, sobald sie erreicht ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine, die mindestens einen Arbeitskopf und eine Unterlage für die zu bearbeitenden Werkstücke aufweist, wobei die Unterlage und der Arbeitskopf in Bezug aufeinander gemäß mehreren Achsen mit numerischer Kontrolle beweglich sind; mehrere Organe zum Einspannen der zu bearbeitenden Werkstücke auf der Unterlage; eine Station für die Zufuhr der Werkstücke auf die Unterlage; eine Station zum Abladen der Werkstücke von der Unterlage. Charakteristischerweise ist die Unterlage gemäß einer ersten Verschiebeachse mit numerischer Kontrolle und einer zweiten Verschiebeachse mit numerischer Kontrolle beweglich; die Zufuhr- und Abladestation sind aneinander angenähert und in einer zur ersten Verschiebeachse mit numerischer Kontrolle im Wesentlichen parallelen Richtung ausgerichtet; und der Arbeitskopf befindet sich im Hinblick auf die Zufuhr- und Abladestation in einem Abstand, sodass die Werkstücke durch die Unterlage, auf der sie eingespannt sind, von der Zufuhrstation zum Arbeitskopf und vom Arbeitskopf zur Abladestation mithilfe einer Bewegung entlang der ersten und zweiten Verschiebeachse mit numerischer Kontrolle verlagert werden. Eine Maschine mit einem derartigen Aufbau kann mit einem oder mehreren Merkmalen ergänzt werden, die in den abhängigen Patentansprüchen definiert sind, die der vorliegenden Beschreibung beiliegen.
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Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung sind in den beiliegenden Patentansprüchen dargestellt, die einen integrierenden Bestandteil der vorliegenden Beschreibung bilden, und werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben und dargestellt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich, wenn man der Beschreibung der beigelegten Zeichnung folgt, die eine praktische, nicht beschränkende Ausführungsform der Erfindung darstellt. Genauer gesagt wird in der Zeichnung Folgendes dargestellt:
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1 stellt eine schematische Ansicht im Grundriss einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit dazugehörigem Zufuhr- und Abladesystem für die Werkstücke dar;
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2 stellt eine Seitenansicht entlang II-II von 1 in der Phase der Zufuhr eines zu bearbeitenden Werkstücks dar;
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2A stellt eine Vergrößerung eines Details von 2 dar;
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3 stellt eine Seitenansicht analog zu jener von 2 dar, wobei die Unterlage für die Werkstücke in Arbeitsposition ist, aber ohne zu bearbeitendes Werkstück;
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4 stellt eine Vorderansicht entlang IV-IV von 3 dar;
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4A stellt eine Vergrößerung eines Details von 4 dar;
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5 stellt ein vergrößertes Detail des in Bearbeitung befindlichen Werkstücks dar.
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Detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
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Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 bis 3 weist die insgesamt mit 1 angegebene Werkzeugmaschine einen festen Untersatz 3 auf, dem ein Ständer 5 zugeordnet ist. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist der Ständer 5 vorzugsweise fest mit dem Untersatz verbunden. Bei anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen kann der Ständer in Bezug auf den Untersatz gemäß einer horizontalen Verschiebeachse mit numerischer Kontrolle beweglich sein.
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Auf dem Ständer 5 sind Führungen 7 mit im Wesentlichen vertikalen Verlauf angebracht, entlang derer ein Schlitten 9 fahren kann, der mit Kufen 11 (2 und 3) ausgestattet und entlang einer vertikalen Verschiebeachse Z mit numerischer Kontrolle beweglich ist.
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Der Schlitten 9 trägt einen insgesamt mit 13 angegebenen Arbeitskopf. Vorzugsweise trägt der Arbeitskopf mehrere Elektrospindeln 15. In dargestellten Beispiel trägt der Arbeitskopf 13 zwei doppelte Elektrospindeln oder vier einzelne, kreuzweise angeordnete Elektrospindeln für vier entsprechende Werkzeuge U. Die Möglichkeit, unterschiedliche Konfigurationen des Arbeitskopfs 13 zu verwenden, wird nicht ausgeschlossen, beispielsweise mit einer anderen Anzahl an Spindeln und Werkzeugen, äußerstenfalls auch mit einer einzigen Spindel mit einem einzigen Werkzeug.
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Vorteilhafterweise werden die Spindeln 15 auf einer Einheit 17 gehalten, die mit dem Schlitten 9 verbunden ist. Bei einigen Ausführungsformen ist der Arbeitskopf 13 ein Schwenkkopf, wie im Beispiel der Zeichnung dargestellt. Er ist mit einer doppelten Rotationsachse mit numerischer Kontrolle ausgestattet. Eine erste Rotationsachse mit numerischer Kontrolle ist mit A angegeben und ermöglicht die Rotation der Spindelgruppe 15 um eine im Wesentlichen horizontale Achse, die rechtwinklig zur Ebene von 2 und 3 ist. Eine zweite, mit B angegebene Achse mit numerischer Kontrolle erlaubt der Einheit 17 und daher den von ihr gehaltenen Spindeln 15, um eine im Wesentlichen vertikale Achse zu rotieren. Diese doppelte Rotationsbewegung mit numerischer Kontrolle ermöglicht, die verschiedenen von den Spindeln 15 gehaltenen Werkzeuge zu verwenden, indem die Rotationsachsen der Werkzeuge mit verschiedenen Ausrichtungen geneigt werden, um verschiedene Bearbeitungen an den verschiedenen Flächen der Werkstücke vorzunehmen.
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Auf dem Untersatz 3 verlaufen im Wesentlichen horizontale Führungen 21, entlang derer ein Wagen 23 fahren kann. Der Wagen 23 wird in der Bewegung entlang der Führungen 21 gemäß einer Achse mit numerischer Kontrolle kontrolliert, die mit Y angegeben ist. Die Bewegung des Wagens 23 gemäß der Achse mit numerischer Kontrolle Y ermöglicht, wie nachfolgend genauer erläutert wird, das System zur Auflage der Werkstücke an eine Zufuhr- und Abladestation und abwechselnd an den Arbeitskopf 13 anzunähern.
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Auf dem Wagen 23 sind Führungen 25 vorgesehen, die in einer im Wesentlichen rechtwinkligen Richtung im Hinblick auf die Richtung der Führungen 21 auf dem Untersatz 3 ausgerichtet sind. Entlang der Führungen 25 kann ein Schlitten 27 fahren. Die Bewegung des Schlittens 27 entlang der Führungen 25 ist eine Bewegung mit numerischer Kontrolle, und mit X ist die entsprechende Verschiebeachse mit numerischer Kontrolle des Schlittens 27 angegeben. Mit dieser Anordnung kann sich der Schlitten 27 gemäß einer horizontalen Ebene bewegen, die durch die Achsen X und Y gebildet wird.
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Daher weist die Maschine mit numerischer Kontrolle 1 im dargestellten Beispiel fünf Achsen mit numerischer Kontrolle auf, und zwar:
- – eine erste horizontale Verschiebeachse mit numerischer Kontrolle X,
- – eine zweite horizontale Verschiebeachse mit numerischer Kontrolle Y,
- – eine dritte vertikale Verschiebeachse mit numerischer Kontrolle Z,
- – zwei Rotationsachsen mit numerischer Kontrolle A und B.
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Der Schlitten 27 stellt eine Unterlage für die zu bearbeitenden Werkstücke dar und ist mit Einspannorganen 31 versehen. Im dargestellten Beispiel ist die Unterlage 27 mit drei Einspannorganen 31 ausgestattet, die zueinander im Wesentlichen gleich oder symmetrisch sind und deren Aufbau nachfolgend genauer erklärt wird. Man muss im Übrigen verstehen, dass auf derselben Unterlage oder Schlitten 27 eine unterschiedliche Anzahl an Einspannorganen 31 vorgesehen sein kann, abhängig von der Abmessung der Unterlage 27, im Besonderen von ihrer Länge gemäß der Achse X und/oder abhängig von der Abmessung des zu bearbeitenden Werkstücks oder seiner mehr oder weniger komplexen Form.
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Vorteilhafterweise sind bei einigen Ausführungsformen die Einspannorgane 31 im Hinblick auf die Unterlage oder den Schlitten 27 entlang von Einstellführungen 33 einstellbar. Die Führungen 33 verlaufen vorzugsweise in einer zur Richtung der Führungen 25 parallelen Richtung und daher parallel zur Achse mit numerischer Kontrolle X.
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Unter Bezugnahme auf die Vergrößerungen von 2A und 4A weist jedes Einspannorgan 31 einen Ständer 35 auf, der entlang der Führungen 33 einstellbar ist und in einer gewünschten Position entlang dieser Führungen durch eine Bremse oder ein anderes bekanntes und nicht dargestelltes Einspannelement blockiert werden kann. Der Ständer 35 umfasst oben eine erste Spannfläche 37 für die zu bearbeitenden Werkstücke P. Bei einigen Ausführungsformen arbeitet die Spannfläche 37 zum Einspannen der Werkstücke mit einer zweiten Fläche 39 zusammen, die von einem Querriegel 41 getragen wird, der auf einer Säule 43 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die Säule 43 mit dem Ständer 35 gleitend verbunden. Der doppelte Pfeil f43 zeigt die Bewegungsrichtung der Säule 43 und des entsprechenden Querriegels 41 an, auf dem die Spannfläche 39 erzeugt ist. Die Bewegung gemäß f43 in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung ermöglicht, die beiden entgegengesetzten Spannflächen 37 und 39 aneinander anzunähern oder voneinander zu entfernen, um das zu bearbeitende Werkstück P einzuspannen oder zu lösen. zwischen den beiden entgegengesetzten Spannflächen 37 und 39 wird ein Raum S zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks P gebildet. Der Raum S ist vorne geöffnet, das heißt auf der entgegengesetzten Seite zu jener, auf der sich die Säule 43 befindet, um das Einführen des Werkstücks P zu ermöglichen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich die Fläche 37 in einem festen Abstand zur Unterlage 27, während die Fläche 39 beweglich ist, um sich an die Unterlage 27 anzunähern oder davon zu entfernen. Diese Lösung wird im Vergleich zu anderen bevorzugt, bei denen beide entgegengesetzte Spannflächen 37 und 39 im Hinblick auf den Ständer 35 beweglich sind und sich daher an die Unterlage 27 annähern oder sich davon entfernen können, oder auch im Vergleich zu Lösungen, bei denen die obere Fläche 39 fest auf dem Ständer 35 und die untere Fläche 37 beweglich ist, um sich im Hinblick auf die Fläche 39 anzunähern oder davon zu entfernen. Der Vorteil der dargestellten Anordnung mit der unbeweglichen Fläche 37 und der beweglichen Fläche 39 wird nachfolgend deutlicher, wenn die Art der Zufuhr der Werkstücke auf die Maschine beschrieben wird. Die vertikale Bewegung der oberen Spannfläche 39 wird beispielsweise mithilfe eines nicht dargestellten hydraulischen oder pneumatischen Zylinder-Kolben-Stellantriebs erreicht.
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Die untere Spannfläche 37 bildet eine erste Referenzfläche des Werkstücks, hinsichtlich derer die Bearbeitungen mit dem Arbeitskopf 13 durchgeführt werden. Charakteristischerweise umfasst erfindungsgemäß jedes Einspannorgan 31 außerdem einen einstellbaren Anschlag, der insgesamt mit 45 angegeben ist. Der einstellbare Anschlag 45 weist vorteilhafterweise eine Vorderfläche 45A auf, gegen die das zu bearbeitende Werkstück (P) angelegt wird (siehe 2A). Vorzugsweise kann die Vorderfläche 45A eine ebene, vorteilhafterweise vertikale und daher zu den entgegengesetzten Spannflächen 37 und 39 im Wesentlichen rechtwinklige Fläche sein.
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Vorteilhafterweise ist der Anschlag 45 gemäß dem doppelten Pfeil f45 einstellbar, um in der zur Achse mit numerischer Kontrolle Y parallelen Richtung die Position des Werkstücks P im Hinblick auf das entsprechende Einspannorgan 31 zu definieren. Die Einstellung des einstellbaren Anschlags 45 gemäß dem doppelten Pfeil f45 kann eine manuelle oder halbmanuelle Einstellung sein. Vorzugsweise kann diese Einstellung aber auch vollkommen automatisch sein. Nachfolgend wird die Art und Weise beschrieben, um die automatische Einstellung der Position des einstellbaren Anschlags 45 mithilfe von Stellantrieben, die von den Einspannorganen 31 gehalten werden, und der Bewegungen mit numerischer Kontrolle zu erreichen, die die Werkzeugmaschine 1 ausführen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der einstellbare Anschlag 45 von einem Schlitten 47 gehalten, der auf einer Führung 49 gleitet, die fest mit dem Ständer 35 des jeweiligen Einspannorgans 31 verbunden ist. Der Schlitten 47 läuft in eine Richtung, die im wesentlichen parallel zur Richtung der Führungen 21 ist. Ein Stellantrieb 51, der mit dem Ständer 35 des jeweiligen Einspannorgans 31 und dem Schlitten 47 verbunden ist, steuert die Bewegung gemäß f45 des Schlittens 47 und des einstellbaren Anschlags 45 entlang der Führung 49. Bei einigen Ausführungsformen kann der Stellantrieb 51 ein Zylinder-Kolben-Stellantrieb mit einem Schaft 52 sein, der mit einem Bügel 53 verbunden ist, die mit dem Schlitten 47 fest verbunden ist. Die Verlängerung und Verkürzung des Zylinder-Kolben-Stellantriebs 51 erzeugt die Bewegung gemäß dem doppelten Pfeil f45 des Schlittens 47. Bei anderen Ausführungsformen kann der Stellantrieb 51 einen Elektromotor oder eine andere Vorrichtung zur Umsetzung der Bewegung des Schlittens 47 aufweisen.
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Bei einigen Ausführungsformen ist dem Ständer 35 jedes Einspannorgans 31 ein zweiter Schlitten 55 zugeordnet, der in der Folge als Einstellschlitten bezeichnet wird. Der Einstellschlitten 55 ist gemäß dem doppelten Pfeil f55 entlang einer Richtung einstellbar, die parallel zur Bewegungsrichtung f45 des einstellbaren Anschlags 45 und daher parallel zur Achse mit numerischer Kontrolle Y ist. Der Einstellschlitten 55 kann auf derselben Führung 49 gehalten und geführt werden, auf der der Schlitten 47 geführt wird, der den einstellbaren Anschlag 45 hält. Vorzugsweise gleitet der Einstellschlitten 55, wie in der Zeichnung dargestellt, jedoch auf einer getrennten Führung 57, die parallel zur Führung 49 und fest mit dem Ständer 35 verbunden ist. Mit 59 ist schematisch eine Bremse angegeben, welche den Einstellschlitten 55 im Hinblick auf den Ständer 35 und die Führung 57 blockiert. Die Bremse 59 wird vorzugsweise von einer zentralen Einheit der Maschine 1 gesteuert, beispielsweise mithilfe einer elektromagnetischen Vorrichtung oder mit einem Zylinder-Kolben-Stellantrieb oder einem Stellantrieb anderer Art. Mit 61 ist ein Endanschlag angegeben, der mit der Führung 57 fest verbunden ist, auf der der Schlitten 55 wegen der nachfolgend deutlicher erklärten Zwecke gleitet.
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An einem festen Teil des Aufbaus der Werkzeugmaschine 1 ist ein Anschlag vorgesehen, der eine definierte Position im Hinblick auf die Achsen mit numerischer Kontrolle der Maschine einnimmt und verwendet wird, um die Positionierung des einstellbaren Anschlags 45 durchzuführen. In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel besteht der Anschlag aus einem Schaft 63, der vom Ständer 5 gehalten wird und eine Vorderfläche 63A an seinem distalen Ende aufweist, aber man muss verstehen, dass zu diesem Zweck auch ein anderes Element verwendet werden kann, das beispielsweise vom Schlitten 9 des Arbeitskopfs 13 gehalten wird, vom Untersatz 3 oder auch von einem Hilfselement, das mit dem Aufbau 3, 5 der Maschine verbunden ist. Der Schaft 63 kann im Hinblick auf die in der Zeichnung dargestellte Position abgelegen sein, um seinen Platzbedarf hinsichtlich des Arbeitsbereichs der Werkzeuge U des Arbeitskopfs 13 zu verringern oder zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird der Schaft 63 durch einen Stellantrieb 65, beispielsweise mit Zylinder-Kolben, angetrieben, der dafür sorgt, ihn zum Ständer 5 zurückzuziehen.
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Die Einstellung des Anschlags 45 im Hinblick auf den Ständer 35, um die exakte Position des Werkstücks P in Richtung Y im Hinblick auf die Spannflächen 37 und 39 zu definieren, erfolgt vorzugsweise mit einem automatischen Zyklus, der unter Bezugnahme auf eines der Einspannorgane 31 beschrieben wird und sich auf im Wesentlichen identische Weise für alle Einspannorgane 31 wiederholt, wobei er eventuell ermöglicht, dass jeder Anschlag 45 eine andere Position im Hinblick auf die Anschläge 45 der anderen Einspannorgane 31 einnimmt.
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Um die Positionierung des einstellbaren Anschlagas 45 durchzuführen, wird an erster Stelle die Bremse 59 deaktiviert. Der Stellantrieb 51 lässt den Schlitten 47 zurückfahren und daher auch den Anschlag 45, wobei er im Hinblick auf die Öffnung zwischen den Flächen 37 und 39 entfernt wird, das heißt, wobei der Schlitten 47 gegen den Einstellschlitten 55 angenähert wird. Letzterer fährt, da er von der Bremse gelöst wurde, unter dem Schub des Schlittens 47 zurück, der vom Stellantrieb 51 angetrieben wird. Diese Operation wird durchgeführt, indem zunächst die Unterlage oder der Schlitten 27 mithilfe des Wagens 23 in eine vorgegebene Position entlang der Achse Y gebracht wird, wodurch durch das zurückweichen der Schlitten 47 und 55 der Schlitten 55 oder ein damit starr verbundener Teil gegen das distale Ende 63A des Schafts 63 anschlägt. Vorzugsweise ist unter diesen Bedingungen der Stellantrieb 51 komplett zurückgezogen, der Schlitten 55 ist zurückgefahren und der Schlitten 47 ist gegen den Schlitten 55 angenähert. Diese Position wird als Null-Position betrachtet, in der sich die Fläche 45A des Anschlags 45 im größtmöglichen Abstand im Hinblick auf den vorderen Rand 37A (2A) der unteren Spannfläche 37 befindet. Der Endanschlag 61 hindert den Schlitten 55 und daher den Schlitten 47, aus den jeweiligen Führungen herauszufahren.
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An diesem Punkt wird der Wagen 23 mithilfe der Achse mit numerischer Kontrolle Y bewegt, indem er an den Ständer 5 angenähert wird. Folglich schiebt der Schaft 63 den Einstellschlitten 55 und den Schlitten 47 mit dem damit fest verbundenen Anschlag 45 und führt zu einem Gleiten der Schlitten entlang der Führungen 57 und 49 im Hinblick auf den Ständer 35, der in der Bewegung gemäß Y vom Wagen 23 und vom Schlitten oder der Unterlage 27 mitgezogen wird. Der vom Zylinder-Kolben-Stellantrieb 51 ausgeübte Zug ist geringer als der vom Schaft 63 und dem Stellantrieb 65 ausgeübte Schub, sodass die Verschiebung der Schlitten 47, 55 entlang der jeweiligen Führungen unter dem Schub des Schafts 63 ermöglicht wird.
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Da die Bewegung entlang einer Achse mit numerischer Kontrolle Y erfolgt, kann eine zentrale Kontrolleinheit, mit der die Werkzeugmaschine 1 ausgestattet ist, exakt die Position bestimmen, welche die Fläche 45A des einstellbaren Anschlags 45 im Hinblick auf den Ständer 35 des Einspannorgans 31 einnimmt. Alle beschriebenen Arbeitsschritte können automatisch von einem Programm der Werkzeugmaschine 1 durchgeführt werden. Daher ist es mithilfe der Bewegung mit numerischer Kontrolle entlang der Achse Y möglich, auf vollkommen automatische Weise den Anschlag 45 in die gewünschte Stellung im Hinblick auf den entsprechenden Ständer 35 des jeweiligen Montageorgans 31 zu positionieren.
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Sobald der Anschlag 45 die gewünschte Position erreicht hat, wird die Bremse 59 aktiviert, um den Einstellschlitten 55 in der erreichten Position zu blockieren. Der einstellbare Anschlag 45 kann sich an diesem Punkt zum Rand 37A der Spannfläche 37 vorbewegen, kann aber nicht im Hinblick auf die vom Einstellschlitten 55 definierte Position zurückweichen. Die Entfernungsbewegung des Schlittens 47 und des jeweiligen Anschlags 45 im Hinblick auf den durch die Bremse 59 blockierten Schlitten 55 erfolgt durch den Zylinder-Kolben-Stellantrieb 51 für die Zwecke, die nachfolgend erklärt werden.
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Wie schematisch in 1 dargestellt, weist die Werkzeugmaschine 1 bei einigen vorteilhaften Ausführungsformen eine Zufuhrstation 71 für die zu bearbeitenden Werkstücke P und eine Abladestation 73 für die bearbeiteten Werkstücke auf. Die Zufuhrstation 71 kann einen fixen Tisch oder ein Förderband für die Zufuhr der zu bearbeitenden Werkstücke P gemäß dem Pfeil fP aufweisen. In der schematischen Darstellung von 1 ist mit 75 allgemein eine Fläche angegeben, die aus der oberen Fläche eines Tischs zum Auflegen des manuell zugeführten Werkstücks P bestehen kann oder der oberen Fläche eines Förderbands oder eines anderen Förderorgans, das die zu bearbeitenden Werkstücke P gemäß der Pfeilrichtung fP automatisch zuführt. Die Zufuhrstation 71 weist außerdem einen Anschlag 77 zum Positionieren der Werkstücke gegenüber der Unterlage 27 auf, die mit einer entsprechenden Bewegung entlang der Achsen mit numerischer Kontrolle X und Y mit ihren Einspannorganen 31 der Position gegenüber gebracht wird, in der das Werkstück P auf der Fläche 75 in Kontakt mit dem Anschlag 77 platziert wird.
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Das Werkstück wird auf die Unterlage 27 mit einer Zufuhrbewegung gemäß dem Pfeil fP1 gebracht, die manuell von einem Bediener erteilt werden kann oder die vorzugsweise durch einen Stellantrieb 79 erzeugt wird, der der Zufuhrstation 71 zugeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen ist der Stellantrieb 79 ein Zylinder-Kolben-Stellantrieb. Vorteilhafterweise kann der Stellantrieb 79 einen Schaft 79A aufweisen, der mit einem Querriegel 81 verbunden ist, der der Länge nach in der Richtung fP parallel zur Fläche 75 verläuft. Der Stellantrieb 79 schiebt mithilfe des Querriegels 81 das Werkstück P, um es in den Raum S einzuführen, der zwischen den Paaren von entgegengesetzten Spannflächen 37, 39 jedes Einspannorgans 31 gebildet wird, wenn die Flächen 37, 39 voneinander entfernt sind, um das Werkstück P aufzunehmen.
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Wie besonders bei der Vergrößerung von 2A zu erkennen ist, wird der einstellbare Anschlag 45 im Hinblick auf die Fläche 37 und deren vorderen Rand 37A derart positioniert, dass das Werkstück P in einem vorgegebenen Ausmaß „1” im Hinblick auf den Rand oder die Kante 37A der Fläche 37 absteht, um die Bördelung des Werkstücks P mithilfe eines Werkzeugs U der Spindel 15 zu ermöglichen, die vom Arbeitskopf 13 gehalten wird, wie schematisch in 5 dargestellt.
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Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung befindet sich die Auflagefläche 75 für die Werkstücke P in der Zufuhrstation 71 vorteilhafterweise auf gleicher Höhe oder etwas höher zur unteren Spannfläche 37. Wie oben erwähnt, befindet sich diese Fläche 37 in vorzugsweise fixer und nicht einstellbarer Position im Hinblick auf den Ständer 35, um stets die oben erwähnte Bedingung der gleichen Höhe zwischen den Flächen 75 und 37 oder eine Positionierung der Fläche 75 etwas über der Höhe der unteren Spannfläche 37 zu garantieren. Auf diese Weise erfolgt die Verlagerung des Werkstücks P von der Fläche 75 der Zufuhrstation 71 in den Raum S zwischen den entgegengesetzten Spannflächen 37 und 39 ohne die Gefahr des Klemmens des Werkstücks auf der unteren Fläche 37, auch wenn der Rand 37A von Letzterer nicht abgeschrägt ist, wie in 5 schematisch angegeben. Diese Abschrägung kann nämlich einen Nachteil darstellen, da sie die Auflagefläche des Werkstücks P und damit die Stabilität der Einspannung während der Bearbeitung verringert. Mit der oben beschriebenen besonderen Anordnung der Fläche 75 im Hinblick auf die Fläche 37 kann man die Zufuhr der Werkstücke P ohne Klemmen und ohne die Gefahr, das Werkstück zu zerkratzen, erreichen und dabei auch die Anbringung einer Abschrägung auf der Fläche 37 vermeiden.
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Vorzugsweise ist die Maschine derart programmiert, dass die Zufuhr der Werkstücke P von der Fläche 75 zur Unterlage 27 derart erfolgt, dass die Spannfläche 37 in einem größeren Abstand „d” (2A) von der Fläche 75 im Vergleich zum Abstand „1” positioniert wird, in dem das Werkstück P vom Rand 37A abstehen muss, damit seine Bearbeitung durchgeführt wird. Auf diese Weise kann das Werkstück P eingespannt werden, indem die Spannfläche 39 nach der Verlagerung des Werkstücks entlang des Pfeils fP1 an die Spannfläche 37 angenähert wird, ohne dass eine Überschneidung zwischen dem Werkstück P und der Fläche 75 besteht, obwohl sich diese auf gleicher Höhe oder sogar etwas höher als die Höhe der Spannfläche 37 befindet.
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Ebenfalls unter Bezugnahme auf 1 wird angemerkt, dass die Abladestation 73 unmittelbar angrenzend an die Zufuhrstation 71 angeordnet ist. Die Abladestation 73 kann eine Abladefläche 85 aufweisen, die aus einer fixen Ebene, beispielsweise einer Rutsche, besteht oder vorzugsweise aus einem mobilen Förderer in Richtung des Pfeils f85, um die bearbeiteten Werkstücke zu entfernen, die auf ihm abgeladen werden. Die Zufuhrstation 71 und die Abladestation 73 können eng benachbart aneinander positioniert und entlang der Richtung ausgerichtet werden, die durch die Achse mit numerischer Kontrolle X gebildet wird, dank der Tatsache, dass die Unterlage 27 der Werkstücke nicht nur entlang der Achse mit numerischer Kontrolle X beweglich ist, um von einer zur anderen der beiden Stationen zu wandern, sondern auch entlang der Achse mit numerischer Kontrolle Y, um das in die Station 71 zugeführte Werkstück in den Arbeitsbereich des Arbeitskopfs und von dort zur Abladestation 73 zu bringen. Der Arbeitskopf 13 mit dazugehörigem Schlitten 9 und dem Ständer 5 kann daher in einer derartigen Position angeordnet werden, dass er sich mit der Zufuhr- und Abladestation nicht überschneidet, die, im Gegensatz zu anderen bekannten Maschinen, nicht voneinander entfernt entlang der Achse X angebracht werden müssen, um das Einführen des Arbeitskopfs 13 zwischen ihnen zu ermöglichen.
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Auf diese Weise erzielt man eine Verringerung der Arbeitszeiten für jeden Zyklus der Werkzeugmaschine. Dies wird besonders klar, wenn man die nachfolgenden Erläuterungen betrachtet. Sobald das Werkstück auf die Unterlage 27 gelegt, unter den Arbeitskopf 13 verlagert und bearbeitet worden ist, wird die Unterlage 27 in die Abladestation 73 mit einer kombinierten Bewegung auf den Achsen X und Y gebracht. Sobald das Werkstück abgeladen worden ist, kann die Unterlage 27 mit einem sehr kurzen Weg und nur entlang der Achse X sofort in die Zufuhrposition in der Station 71 gebracht werden. Die Zeit für die Verlagerung ist sehr kurz, was der Tatsache zu verdanken ist, dass die beiden Stationen 71 und 73 aneinander angenähert sind. Außerdem ist es möglich, diesen Weg abhängig von der Längenabmessung (gemäß der Achse X) des Werkstücks P einzustellen. Je kürzer das Werkstück ist, desto kürzer ist der Weg entlang X, um die Unterlage 27 mit den Einspannorganen 31 von der Abladeposition in der Station 73 in die Zufuhrposition in der Station 71 zu bringen.
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Bei der dargestellten Ausführung dient der einstellbare Anschlag 45 nicht nur zur korrekten Positionierung des Werkstücks P im Hinblick auf die Spannflächen 37 und 39, sondern auch zum Ausstoßen des bearbeiteten Werkstücks P in die Abladestation 73. Wie oben beschrieben, wird der Anschlag 45 nämlich vom Schlitten 47 gehalten, der mit dem Stellantrieb 51 verbunden ist, um sich entlang der Führung 49 zu bewegen. Dieser Stellantrieb 51 kann den Schlitten 47 und daher den Anschlag 45 aus der Anschlag- und Einspannposition des Werkstücks P gegen den Rand oder die Kante 37A der Fläche 37 verschieben, bis das bearbeitete Werkstück P aus dem Raum S entfernt wird, indem man es außerhalb der Fläche 37 auf den Förderer 85 rutschen lässt. Auf diese Weise bilden das Element 45, der Schlitten 47 und der Stellantrieb 51 nicht nur einen einstellbaren Anschlag, um die Arbeitsposition des Werkstücks zu definieren, sondern dienen auch als Auswerfer des bearbeiteten Werkstücks P aus dem Einspannorgan 35. Das Abladen erfolgt vorzugsweise so, dass die Auswerfer von zwei oder mehreren Einspannorganen 31 gleichzeitig betätigt werden.
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Bei der dargestellten Ausführungsform steht der Ständer 5 still, und die Bewegung auf den Achsen X und Y wird dem Werkstück verliehen, da die Unterlage 27 entlang dieser Achsen beweglich ist. Einige der oben beschriebenen Vorteile können jedoch auch dann erzielt werden, wenn ein entlang der Achse mit numerischer Kontrolle X beweglicher Ständer 5 zum Einsatz kommt und dem Schlitten oder der Unterlage 27 nur die Bewegung entlang Y zugewiesen wird. In diesem Fall ist der Anschlag 77 vorteilhafterweise fest mit dem Querriegel 81 verbunden und die Zufuhrstation 71 ist mit dem Untersatz 3 ausgerichtet. Zufuhr und Abladen können in derselben Position erfolgen.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die oben beschriebene Werkzeugmaschine mit einer zweiten Werkzeugmaschine kombiniert werden, die im Wesentlichen symmetrisch ist. In diesem Fall kann man in der Abladestation 73 anstelle einer Abladeebene oder eines Abladeförderers 85 ein System zur Verlagerung des Werkstücks P von den Einspannorganen 31 des Schlittens oder der Unterlage 27 zu Einspannmitteln eines zweiten beweglichen Schlittens auf Führungen vorsehen, die parallel zu den Führungen 25 und einem Untersatz zugeordnet sind, mit dem eine zweite Werkzeugmaschine kombiniert ist. Das Werkstück wird von einer Unterlage auf die andere verlagert, vorteilhafterweise stets mithilfe des Auswerfers, der durch die Anschläge 45 und die Stellantriebe 51 gebildet wird. In diesem Fall sind die unteren Flächen 37 der Einspannorgane 31 oder entsprechenden unteren Flächen der entgegengesetzten Unterlage, auf die das Werkstück verlagert werden muss, vorzugsweise vertikal beweglich, um die Verlagerung des Werkstücks ohne Klemmen zu erleichtern. Bei anderen Ausführungsformen kann man fixe Flächen vorsehen, die aber auf leicht unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, wobei die unteren Flächen der zweiten Unterlage, welche das Werkstück von der ersten Unterlage 27 aufnimmt, auf einer etwas niedrigeren Höhe angeordnet werden.
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Es versteht sich, dass die Zeichnung nur ein Beispiel als praktische Darstellung der Erfindung zeigt, die in Form und Anordnung variieren kann, ohne dadurch den Bereich der Idee zu verlassen, die der Erfindung zugrunde liegt. Die eventuelle Präsenz von Referenznummern in den beigefügten Patentansprüchen hat den Zweck, das Lesen der Patentansprüche unter Bezugnahme auf die Beschreibung und die Zeichnung zu vereinfachen, und beschränkt den durch die Patentansprüche dargestellten Schutzbereich nicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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