DE102013005908A1

DE102013005908A1 - Multifunktionale Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102013005908A1
Application number: DE102013005908.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-10-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine multifunktionale Bearbeitungsmaschine (1), mit horizontal angeordneter Z-Achse (1), die sowohl alle Merkmale einer CNC-Bearbeitungsmaschine als auch die Funktionen einer manuellen Standartmaschine (2 und 6) aufweist und somit die Merkmale der CNC-Bearbeitung und konventionellen Bearbeitung kombiniert werden können und dass die neuartige, multifunktionale Bearbeitungsmaschine eine Grundbasis darstellt, die sich durch ihren modularen Aufbau, in verschiedene, konventionelle Standard-Bearbeitungsmaschinen und verschiedene konventionelle CNC-gesteuerten Standard-Bearbeitungsmaschinen verwandeln kann. So kann die Art oder die Grundfunktion der Bearbeitungsmaschine durch die Wahl eines bestimmten Bearbeitungs-Aggregat, beispielsweise Bohraggregat (10) (3) oder Fräsaggregat (7) (6) und durch die Wahl einer bestimmten Spannvorrichtung, bestimmt werden. Somit kann beispielsweise eine stationäre Langloch-Bohrmaschine (2), eine Zapfen-Fräsmaschine, eine Dübel-Bohrmaschine, eine stationäre manuelle oder gesteuerte Oberfräse (5), oder eine konventionelle Tischfräse (6), entstehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine neuartige, multifunktionale Bearbeitungsmaschine in sogenannter horizontaler Ausführung. (1). Von horizontal oder waagrecht spricht man, wenn die Z-Achse (1) der Maschine in horizontaler Anordnung ausgeführt ist.
Die Z-Achse (1) führt die Haupt-Zustellbewegung des Werkzeugs (2) (2) in Richtung des Werkstücks (3) in der waagrechten Lage aus. Die X-Achse (4) (1) ist ebenfalls in horizontaler Anordnung und die Y-Achse (5) ist in vertikaler, also senkrechter Anordnung ausgeführt.
In der Holzbearbeitung sind die meisten Maschinen in einer vertikaler Ausführung. In diesem Fall ist die Z-Achse (1) in senkrechter, also vertikaler Anordnung ausgeführt. Die Z-Achse (1) führt die Haupt-Zustellbewegung des Werkzeugs (2) in Richtung des Werkstücks (3) in der senkrechten Lage aus.
Der Vorteil der vertikalen Ausführung ist, dass die Werkstücke (3) auf den ebenfalls horizontalen Tisch (6) flach aufgelegt werden können und die gesamte Fläche der Werkstücke (3) von einem senkrecht dazu angeordneten Bearbeitungskopf (7) (6) bearbeitet werden können. Ein Nachteil ist, dass der Maschinentisch (6) und die Fahrwege des Bearbeitungskopfes (7) mindestens so groß sein müssen wie die Abmessungen des Werkstücks (3) selbst. Das Ergebnis ist, dass diese Maschinen relativ große Abmessungen aufweisen. Nicht selten benötigen diese Maschinen mehr als 20 m² Afstellfläche. Viele Werkstücke kleiner Abmessungen werden somit auf überdimensionierten Maschinen gefertigt. Ein weiterer Nachteil ist, dass Enden- und Stirnseitenbearbeitung, der Werkstücke nur durch Winkel-Aggregate ausgeführt oder durch aufwendige und teure 5-Achsköpfe ausgeführt werden können.
Die neuartige, multifunktionale Bearbeitungsmaschine benötigt eine Aufstellfläche von ca. 3 Quadratmetern. Es können auch große Werkstücke (3) seitlich in die Maschine eingeführt und am Maschinentisch (6) auf dem senkrecht stehenden Tischfläche des Maschinentischs (6) positioniert und gespannt werden. (2) und mit Werkzeug (2) waagrecht oder senkrecht beispielsweise mit Oberfräse (13) (5) an der Stirnseite bearbeitet werden. Lange Werkstücke können durch Anschlagsysteme auf verschiedene Positionen fixiert werden und somit auch Bearbeitungen die eigentlich größer als die jeweilige Achsbewegung sind, durchgeführt werden.
Genauso können große, flächige Werkstücke auf der waagrechten Tischfläche des Maschinentisches (6) (5) positioniert und gespannt werden und dann Stirn seitig oder flächig bearbeitet werden.
Desweiteren ist die neuartige, multifunktionale Bearbeitungsmaschine noch leicht mit einem normalen Hubwagen ohne Probleme an jeden beliebigen Standort zu bringen. Durch die kompakte Bauart und das äußerst stabile Grundgestell (8) (1), ist die Maschine auch keinen zeitraubenden Justierarbeiten am Aufstellungsort unterworfen. Es werden allenfalls, wenn das Grundgestell (8) wackelt aufgrund Unebenheiten des Werkstattbodens die Einstellbolzen im Grundgestell so angezogen, dass die Maschine nicht mehr wackelt.
Die X-Achse (4) und die Y Achse (5) sind auf einem gemeinsamen Achsrahmen (9) angeordnet (1), welcher senkrecht auf dem Grundgestell (8) steht. Somit kann ein großes und flächiges Werkstück (3), stehend vertikal oder stehend horizontal (2, 5), also parallel zur zum Achs-Rahmen (9) zur Bearbeitung positioniert werden. Die Z-Achse (1) mit dem Werkzeug (2) macht dann die Zustellbewegung zum Werkstück (3) hin. (2)
Die neuartige, multifunktionale Bearbeitungsmaschine (1) hat einen multifunktionalen Maschinentisch (6), der es ermöglicht das Werkstück (3) sowohl liegend, als auch stehend zu positionieren. (5)
Die neuartige, multifunktionale Bearbeitungsmaschine ist eine numerisch gesteuerte Maschine, eine sogenannte CNC-Maschine.
Mit einem CNC-Programm, welches auf die unterschiedlichsten Weisen erstellt werden kann, bewegen sich die Achsen mit dem jeweiligen Bearbeitungswerkzeug. Die Z-Achse (1) bewegt sich zum Werkstück (3) hin und bearbeitet dieses.
Die Arten der Bearbeitung können beispielsweise Sägen Bohren, Fräsen, Schleifen, Bestücken oder andere sein. Eine numerisch gesteuerte Maschine führt ausschließlich automatisch die Bearbeitung durch. Die Bearbeitung wurde vor der eigentlichen Bearbeitung durch ein CNC-Programm erstellt, welches dann automatisch abläuft.
Die neuartige multifunktionale Bearbeitungsmaschine kann grundlegende CNC-Bearbeitungen sowie kombinierte, als auch herkömmliche, manuelle Standardbearbeitungen ausführen. Dies führt zum Ergebnis, dass die neuartige, multifunktionale Bearbeitungsmaschine eine Grundbasis darstellt, die sich in verschiedene, konventionelle Standard-Bearbeitungsmaschinen und verschiedene konventionelle CNC-gesteuerten Standardmaschinen verwandeln kann.
So können beispielsweise von der neuartigen, multifunktionalen Bearbeitungsmaschine insbesondere im Holzbearbeitungsbereich folgende Bearbeitungsmaschinen ersetzt werden:
Langlochbohrmaschine vertikal oder horizontal, manuell oder CNC-gesteuert,
Stationäre Oberfräse manuell oder CNC-gesteuert,
Bohrmaschine vertikal oder horizontal, manuell oder CNC-gesteuert,
Stemm-Maschine vertikal oder horizontal, manuell und CNC-gesteuert,
Tischfräsmaschine manuell gesteuert,
Holzdrehmaschine manuell oder CNC-gesteuert,
Kapp- oder Gehrungssäge manuell oder CNC-gesteuert,
Horizontale Fräsmaschine insbesondere für Holzverbindungen wie Zinken, Zapfen, Flachdübel und Spezialbeschläge.
Im Metallbearbeitungsbereich können folgende Standard-Bearbeitungsmaschinen ersetzt werden:
Horizontale und vertikale Bohrmaschine CNC-gesteuert,
Horizontale und vertikale Tieflochbohrmaschine CNC-gesteuert,
Horizontale und vertikale Fräsmaschine CNC-gesteuert,
Horizontale und vertikale Schleifmaschine CNC-gesteuert,
Gewindeschneidmaschine horizontal und vertikal CNC-gesteuert,
Entgrat-Maschine für Rohre.
Die Art der Bearbeitungsmaschine und somit die Grundfunktion der Bearbeitungsmaschine wird durch die Wahl des jeweiligen Bearbeitungs-Aggregat, beispielsweise Bohraggregat (10) (3) oder Fräsaggregat (11) (6), die Wahl der jeweiligen Tischform (6) und der Einsatz der jeweiligen Spannvorrichtung, bestimmt.
Es kommen Wechselaggregate (1–6) zum Einsatz insbesondere mit eigenem Antrieb, wobei als Antrieb auch Standard-Handbearbeitungsmaschinen, wie Gerad- und Winkelschleifer (12) oder Oberfräs-Motoren (13) (3, 4, 5, 6), die normalerweise für die manuelle Bearbeitung vorgesehen sind, zum Einsatz kommen, weil diese sehr günstig und insehr großer Vielfalt zur Verfügung stehen.
Desweiteren können auch spezielle, qualitativ hochwertige Bohr- und Fräs-Aggregate verwendet werden, wenn diese in Berg auf Ihre Stabilität und Lebensdauer beim Einsatz in der Produktion für Großserien oder für den hochbelasteten Dauereinsatz oder für Schwere Zerspanung, höchsten Anforderungen gerecht werden müssen.
Die neuartige, multifunktionale Bearbeitungsmaschine ist also sowohl Standard-Bearbeitungsmaschine, als auch gesteuerte CNC-Bearbeitungsmaschine, als auch kombinierte Standard-manuelle und Standard-CNC-Bearbeitungsmaschine.
Beim Einsatz als Standard-manuelle Bearbeitungsmaschine können zusätzlich CNC-Funktionen genutzt werden. So kann beispielsweise beim Einsatz als Tischfräse (6) die Höhenverstellung des Fräswerkzeugs (14) (6) über das Elektronische Handrad zehntelmillimetergenau ausgeführt und dann die Position in einem CNC-Programm gespeichert und diesem Werkzeug zugeordnet werden. Fräsoperationen, beispielsweise Taschenfräsen für einen bestimmten Möbelbeschlag, können CNC-gesteuert ablaufen und danach kann konventionell, manuell das Werkstück weiterbearbeitet werden. Soll ein Werkzeugwechsel erfolgen kann dieser mit Einsatz eines CNC-Programmes automatisch ausgeführt werden.
Die eigentliche Bearbeitung erfolgt dann manuell indem das Werkstück am Werkzeug vorbeigeführt und dabei bearbeitet wird. (6).
Auf dem Maschinentisch, der multifunktionalen Bearbeitungsmaschine kann eine weitere Drehachse montiert werden. (9)
Die sogenannte A-Achse (35).
Das Werkstück, ein Dreh-Fräs-Teil (37), kann parallel zur Y-Achse (5) stehen. Oder die A-Achse (35) ist parallel zur X-Achse (4) positioniert. Mit einem Reitstock gegenüber der Drehachse können auch längere Werkstücke gespannt werden und als Dreh-Teil oder als Fräs-Dreh-Teil (37) bearbeitet werden. (9)
Die multifunktionale Bearbeitungsmaschine stellt somit eine universell einsetzbare Kombination von CNC- und konventioneller Bearbeitungsmaschine dar, sozusagen einen komplette Werkstatt.
Bezugszeichenliste

1: Z-Achse
2: Werkzeug
3: Werkstück
4: X-Achse
5: Y-Achse
6: Maschinentisch
7: Bearbeitungskopf
8: Grundgestell
9: Achsrahmen
10: Bohraggregat
11: Fräsaggregat
12: Winkelschleifer
13: Oberfräs-Motor
14: Fräswerkzeug
15: Waagrechtliegende Drehachse, B-Achse
16: Senkrechtstehende Drehachse, C-Achse
17: Einstellschrauben mit Links-Rechtsgewinde
18: Stützkonstruktion
19: Loch in der Drehachse
20: Spanendes Werkzeug
21: Loch im Fräsaggregat
22: Absaugrohr
23: Linearführung
24: Kugelrollspindel
25: Zahnriemen-Getriebe
26: Antriebsmotor Y-Achse
27: Späne Auffangwanne
28: Schublade
29: Steckbuchse
30: Trägerplatten der Y-Achse
31: Linearführung der X-Achse
32: Kugelrollspindel oder Linearmotor der X-Achse
33: U-förmige Deckplatte
34: Schienenwagen der X-Achse
35: A-Achse
36: Reitstock
37: Dreh-Drechselteil
38: Dreh-Fräs-Teil

Claims

Multifunktionale Bearbeitungsmaschine in horizontaler Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass die multifunktionale Bearbeitungsmaschine (1) sowohl alle Merkmale einer CNC-Bearbeitungsmaschine als auch die Funktionen einer manuellen Standartmaschine (2) aufweist und somit die Merkmale der CNC-Bearbeitung und konventionellen Bearbeitung kombiniert werden können und durch die Wahl eines bestimmten Bearbeitungs-Aggregat, beispielsweise Bohraggregat (10) (3) oder Fräsaggregat (7) (6) und die Wahl einer bestimmten Spannvorrichtung auf dem senkrechten oder waagrechten Maschinentisch, die Art oder Grundfunktion der Bearbeitungsmaschine, beispielsweise eine stationäre Langlochbohrmaschine (2), eine stationäre manuelle oder gesteuerte Oberfräse (5), oder eine konventionelle Tischfräse (6) und viele weitere Maschinenarten, bestimmt werden kann.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine modular aufgebaut ist und ein Grundgestell (8), einen Maschinentisch (6) mit einer senkrechten und einer waagrechten Aufspannfläche, einen senkrechtstehenden Rahmen, den Achsrahmen (9), der die Bewegungsachsen und die Bearbeitungs-Aggregate mit dem entsprechenden Werkzeug trägt, aufweist.(1)
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine einen Achsrahmen (9) auf dem die Y-Achse (5) (1, 3) senkrecht links und rechts, also doppelt, die X-Achse (4) waagrecht liegend, die Z-Achse (1) waagrecht liegend und rechtwinklig zur X-Achse (4) aufweist. (1)
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine eine waagrechtliegende X-Achse (4) zwischen zwei Trägerplatten (30) (1, 7 und 8), der Y-Achsen (5) aufweist und so gestaltet ist, dass die Linearführungen der X-Achse (31) und die Kugelrollspindel der X-Achse (32) oder Linearmotor unter einer U-förmigen Deckplatte (33) liegen und der Schienenwagen der X-Achse (34) (8 und 4) nach außen um die U-förmige Deckplatte (33) herum nach oben über die Deckplatte (33) führt, wo er die Z-Achse (1) aufnimmt und somit gegen Schmutz und Späne geschützt ist beziehungsweise die Späne und Schmutz immer frei nach unten austreten können.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine einen Maschinentisch (6) hat, der eine waagerechte und eine senkrechte Aufspannfläche aufweist.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine eine waagrecht angeordnete Z-Achse (1), die eine Drehachse (15), die B-Achse (15) (1), in Form eines Rundtisch trägt und auf dem mindestens zwei weitere Drehachsen (16), die C-Achsen, in Form von Rundtischen senkrecht angeordnet sind.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrecht stehende Rahmen (9), auf dem die Bewegungsachsen X, Y, und Z angeordnet sind, durch mindestens zwei Einstellschrauben mit Links-Rechts-Gewinde (17) (2, 5) pro Seite mit der dahinterstehenden, fest fixierten Stützkonstruktion (18) (2, 5) verbunden ist und somit durch Drehen am Sechskant der Einstellschraube mit Links-Rechtsgewinde (17) eine Justierung, zum Maschinentisch (6) (2, 5), vorgenommen werden kann.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die senkrechtstehenden Drehachsen (16) in Form von Rundtischen sogenannte C-Achsen (16), jeweils ein Nullpunkt-Spannsystem aufweisen, mittels dessen verschiedenartige Bearbeitungs-Aggregate (10, 11), mit einer hohen Wiederholgenauigkeit fixiert werden können.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Z-Achse (1) an der Stirnseite über ein Nullpunktspannsystem (39) (8 und 9) in Form einer Platte, verfügt, mittels dessen verschiedenartige Bearbeitungsaggregate (7, 10, 11, 40) insbesondere auch eine frequenzgesteuerte Frässpindel (40) mit automatischer Werkzeugwechselmöglichkeit, mit hoher Genauigkeit fixiert werden können, wie schon bei den C-Achsen (16).
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine mindesten zwei C-Achsen (16) (3) aufweist, die als Drehachsen ausgebildet sind, und jeweils mindestens eine Steckbuchse (29) (6), die am sich drehenden Teil fixiert ist, aufweisen, über diese das eingesetzte Bearbeitungsaggregat mit Strom und/oder mit Druckluft versorgt wird.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine mindesten zwei C-Achsen (16) aufweist, die als Drehachsen oder Rundtischen ausgebildet sind, in der Mitte ein Loch (19) (1) aufweisen, durch dieses elektrische oder pneumatische Leitungen geführt werden können und/oder ein Absaugkanal darstellt, der es ermöglicht, durch ein weiteres Loch (21) (2, 5, 6) im Fräsaggregat (11), direkt hinter dem spanenden Werkzeug (20) die Späne über einen weiterführenden Kanal oder Schlauch (22) abzusaugen.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen Gruppe, bestehend aus waagrechtliegender B-Achse (15) und mindestens zwei senkrechtstehende C-Achsen (16), nach oben an zentraler Stelle ein Absaugrohr (22) oder Absaugschlauch aufweist, welches die anfallenden Späne durch die jeweilige C-Achse (16) nach oben in ein Absaugsystem weiterleitet.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine A-Achse (35) (8) auf der waagrechten oder senkrechten Fläche des Maschinentisches (6) positioniert werden kann, entweder parallel zur Y-Achse (5) oder parallel zur X-Achse (4) mit Reitstock (36), wobei das Werkstück dann sowohl als Dreh-Drechselteil oder Dreh-Fräs-Teil (37), als auch als Dreh-Fräs-Teil oder Fräs-Teil (38) bearbeitet werden kann. (8)
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Y-Achse (5) der Bearbeitungsmaschine auf jeder Seite eine Linearführung (23) (4) und eine Kugelrollspindel (24) aufweist, die über ein, am Achsrahmen (9) befestigten, Zahnriemen-Getriebe (25) (7) und einem zentral angeordneten Antriebsmotor (26) angetrieben wird.
Multifunktionale Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine im Grundgestell eine Späne-Auffangwanne (27) (7) aufweist, die durch schräge Bleche die anfallenden Späne in eine dafür vorgesehene Schublade (28) oder auf ein Förderband leitet, von wo aus eine Entleerung nach der Hinterseite oder nach der Vorderseite der Maschine möglich ist.