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Die Erfindung betrifft eine Rundtakt-Werkzeugmaschine.
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Rundtakt-Werkzeugmaschinen sind zum Beispiel aus der
DE 196 01 433 C2 bekannt. Die dort veranschaulichte Werkzeugmaschine weist einen Werkzeugträger auf, der in einem käfigartigen Maschinengestell hängend angeordnet ist. An seinem Umfang ist er mit Werkstückaufnahmen versehen, die um Vertikalachsen drehbar sind. Am Umfang des käfigartigen Maschinengestells sind Bearbeitungseinheiten zur Bearbeitung der Werkstücke vorgesehen. Die Maschine ist zur Groß- und Größtserienfertigung eingerichtet. Die Orientierungen der Bearbeitungseinheiten richten sich deshalb nach den Gegebenheiten des in Großserie zu fertigenden Werkstücks.
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Aus der
DE 43 01 393 C2 ist eine Rundtakt-Werkzeugmaschine mit kreuzförmigem Werkstückträger bekannt, wobei an den vertikalen Flanken der Arme des kreuzförmigen Werkstückträgers Werkstückaufspannplätze vorgesehen sind. Die Werkstückaufspannplätze weisen um eine Vertikalachse drehbare Werkstückaufnahmen auf. An den Arbeitsstationen sind Bearbeitungseinheiten vorgesehen, deren Achsen rechtwinklig zu den Drehachsen der Werkstückaufspannplätze orientiert sind.
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Aus der
DE 695 34 980 T2 sind Maschinenkonfigurationen bekannt, denen ein zentraler um eine Achse drehbarer Drehtisch gemeinsam ist, um den Bearbeitungseinheiten gruppiert sind. Die Bearbeitungseinheiten weisen mit Kronenrevolvern versehene Arbeitsspindeln auf, deren Drehachsen in Vertikalebenen angeordnet sind, die die Drehachse entweder enthalten oder parallel zu dieser angeordnet sind. Jeder Bearbeitungseinheit ist eine feste Bearbeitungsposition zugeordnet.
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Weiter beschreibt die
DE 197 25 630 A1 eine Werkzeugmaschine mit zwei Werkstückaufspannplätzen, die benachbart angeordnet sind. Den beiden Aufspannplätzen sind zwei Bearbeitungseinheiten zugeordnet, die beide sowohl den einen als auch den anderen Werkstückaufspannplatz erreichen und somit flexibel beide Werkstücke bearbeiten können.
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Es besteht der Bedarf nach einer Rundtaktwerkzeugmaschine, die hochflexibel und zur 5-Seiten-Bearbeitung der Werkstücke eingerichtet und dabei einfach robust und übersichtlich aufgebaut ist.
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Diese Aufgabe wird mit der Rundtakt-Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 gelöst:
- Die erfindungsgemäße Rundtakt-Werkzeugmaschine weist einen mehrseitigen Werkstückträger mit einer Anzahl von Werkstückaufnahmen auf, der um eine Drehachse in einer Anzahl von Bearbeitungspositionen positionierbar ist. Vorzugsweise weist der Werkstückträger mehr als vier, vorzugsweise sechs, Werkstückaufnahmen auf. Somit ist eine hohe Anzahl von Arbeitsstationen gegeben, in denen die Werkstücke bearbeitet werden können. Wird eine Lade- und Entladestation vorgesehen ist die Anzahl der Bearbeitungseinheiten gleich der Anzahl der Werkstückaufnahmen minus 1. Im Beispiel mit sechs Werkstückaufnahmen sind sechs Positionen mit sechs Arbeitsstationen vorsehbar, von denen fünf Bearbeitungseinheiten sind.
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Die Bearbeitungseinheiten sind an dem Maschinengestell vorzugsweise in mehreren Richtungen verstellbar angeordnet. Insbesondere weisen die Bearbeitungseinheiten mindestens eine Arbeitsspindel auf, an der ein Werkzeug oder ein Werkzeugrevolver gehalten ist. Der Werkzeugrevolver ist vorzugsweise ein Kronenrevolver, jedoch kommen auch andere Werkezugrevolver in Betracht. Die Arbeitsspindelachse ist im Falle des Werkzeugrevolvers zugleich die Revolverachse, um die der Revolverkopf dreht. An wenigstens einer Stelle der Werkzeugmaschine sind die benachbarten Bearbeitungseinheiten zweier benachbarter Bearbeitungspositionen so angeordnet, dass sich ihre Spindelachsen in zueinander parallelen Vertikalebenen angeordnet sind. Diese Vertikalebenen enthalten vorzugsweise zugleich die Drehachsen, um die die in Bearbeitungsposition vor diesen Bearbeitungseinheiten stehenden Werkstückaufnahmen drehbar sind. Es ergibt sich somit ein Gesamtaufbau, bei dem ein Werkstückträger mit sechs Werkstückaufnahmen in einem vierseitigen Maschinengestell untergebracht werden kann, bei dem die Bearbeitungseinheiten in Ebenen mit lediglich zwei unterschiedlichen Orientierungen angeordnet sind. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Maschinengestells sind jeweils zwei Bearbeitungseinheiten angeordnet. An zwei anderen, einander gegenüberliegenden Seiten des Maschinengestells ist jeweils eine Arbeitsstation angeordnet.
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Wenigstens eine Bearbeitungseinheit (oder auch ein Paar von Bearbeitungseinheiten) weist eine Arbeitsspindelachse auf, die in einer die Drehachse des Werkstückträgers enthaltenden Vertikalebene angeordnet ist. Zwei Paare von Bearbeitungseinheiten können hingegen in dazu rechtwinklig stehenden Vertikalebenen angeordnet sind. Dabei kann eine beliebige Bearbeitungseinheit durch eine Lade- und Entladestation ersetzt sein. Eine solche Lade- und Entladestation wird als Bearbeitungseinheit im erweiterten Sinne verstanden. An die Stelle einer Arbeitsspindelachse tritt eine Bewegungsachse eines Werkstückladers.
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Vorzugsweise sind die Werkstückaufnahmen bezogen auf die Drehachse des Werkstückträgers in zueinander konstanten Winkelabständen angeordnet. Dies vereinfacht die Geometrie und erhöht die Übersichtlichkeit der Maschine.
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Weiter bevorzugt sind die Achsen der Bearbeitungseinheiten horizontal orientiert. Es ist jedoch auch möglich, diese innerhalb der Vertikalebene ansteigend oder abfallend zu orientieren, beispielsweise um einen Kronenrevolver ohne Winkeltrieb aufzunehmen.
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Die Bearbeitungseinheiten sind vorzugsweise in Richtung der Spindelachse und vorzugsweise zusätzlich in Vertikalrichtung sowie zur Vertikalrichtung und zur Spindelachse rechtwinkliger Horizontalrichtung beweglich. Damit lässt sich eine flexible 5-Seiten-Bearbeitung von Werkstücken erreichen. Dies insbesondere in Verbindung mit der Drehachse jedes Werkstückaufspannplatzes.
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Optional kann jede Werkstückaufnahme um eine zu der Drehachse des Werkstückträgers parallele Drehachse drehbar angeordnet und mit einem entsprechenden gesteuerten Drehantrieb versehen sein, um die Werkstücke in jeder Bearbeitungsstation auf die jeweilige Bearbeitungseinheit ausrichten zu können. Zusätzlich können die Werkstückaufnahmen um zu der Drehachse des Werkstückträgers radial orientierte Achse drehbar angeordnet und mit einem entsprechenden gesteuerten Drehantrieb versehen sein. Damit ist jede Werkstückaufnehme jeweils um zwei zueinander vorzugsweise rechtwinklig orientierte Achsen gesteuert positionierbar, so dass in jeder Bearbeitungsstation mit einer einzigen, räumlich fest orientierten Arbeitsspindel eine fünfachsige Werkstückbearbeitung möglich ist. Mit anderen Worten, das Werkstück kann in jeder Bearbeitungsstation in jede Raumrichtung gedreht werden, was erheblich zu der Flexibilität der Werkzeugmaschine beiträgt. Somit ist nicht nur eine Fünfseitenbearbeitung sondern darüber hinaus eine echte Fünfachsbearbeitung der Werkstücke möglich.
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Es ist möglich, in benachbarten Arbeitsstationen mit gleicher Orientierung lediglich eine einzige Bearbeitungseinheit vorzusehen, die beide Arbeitsstationen bedient. Dazu ist die betreffende Bearbeitungseinheit in entsprechender Horizontalrichtung so seitlich verstellbar, dass sie beide Arbeitsstationen erreichen kann. Diese Variante hat Vorzüge, wenn an einem Werkstück nacheinander Bearbeitungsvorgänge mit gleichem Werkzeug durchzuführen sind, die dann von der gleichen Bearbeitungseinheit an dem gleichen Werkstück in unterschiedlichen Arbeitsstationen vorgenommen wird.
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Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung, der Zeichnung oder von Ansprüchen. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Rundtakt-Werkzeugmaschine, in vereinfachter perspektivischer Darstellung,
- 2 die Rundtakt-Werkzeugmaschine nach 1, in schematisierter Draufsicht,
- 3 die Rundtakt-Werkzeugmaschine nach 2, in anderer Bearbeitungsposition, in Draufsicht entsprechend 2,
- 4 eine abgewandelte Ausführungsform der rundtakt-Werkzeugmaschine, in perspektivischer Übersichtsdarstellung,
- 5 die Rundtakt-Werkzeugmaschine nach 4 in einer schematisierten Draufsicht,
- 6 eine Bearbeitungseinheit mit horizontaler Spindelachse und Kronenrevolver und
- 7 eine Bearbeitungseinheit mit schräg orientierter Spindelachse.
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In 1 ist eine Rundtakt-Werkzeugmaschine 10 veranschaulicht, die ein im Wesentlichen quaderförmiges Maschinengestellt 11 aufweist, das in 1 lediglich schematisch veranschaulicht ist und an dem Bearbeitungseinheiten 12, 13, 14, 15, 16 gehalten sind. Die Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 können untereinander gleich oder auch unterschiedlich ausgebildet sein. An einer weiteren Stelle kann eine Beschickungsstation 17 vorgesehen sein, die als Arbeitsstation im erweiterten Sinne gilt, weil sich nach den gleichen geometrischen Prinzipien angeordnet ist wie die übrigen Bearbeitungseinheiten 12 bis 16.
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Die Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 wiesen jeweils eine Arbeitsspindel auf, die durch eine strichpunktierte Linie 18, 19, 20, 21, 22 symbolisiert ist. Die Arbeitsspindeln sind von einem Motor 23, 24, 25, 26, 27 drehend angetrieben. An den Arbeitsspindeln können Werkzeuge 28, 29, 30, 31, 32 unmittelbar oder vermittels eines Revolverkopfs 33 gehalten sein. Der Revolverkopf 33 kann mehrere Werkzeuge 32, 32a, 32b usw., tragen. Bevorzugt wird ein Kronenrevolver eingesetzt, dessen Kopf um eine z.B. im 45°-Winkel zu der Arbeitsspindel 20 stehende Achse schwenkbar ist. Somit steht jeweils ein Werkzeug, in 2 das Werkzeug 32a in Fluchtung mit der Arbeitsspindel 20. Andere Revolverköpfe können ebenfalls eingesetzt werden. Revolverköpfe könne an einer, mehreren oder allen Arbeitsspindeln 18 bis 22 vorgesehen sein.
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Die Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 sind vorzugsweise in Bezug auf ein jeweiliges Werkstück 34 bis 39 mindestens in Zustellrichtung, d.h. axial bezüglich der jeweiligen Drehachse 18 bis 22 bewegbar. Vorzugsweise sind sie zusätzlich in mindestens einer vorzugsweise zwei zueinander rechtwinklig sowie rechtwinklig zu der Arbeitsspindel 18 bis 22 orienteierten Richtung, zum Beispiel horizontal und vertikal bewegbar.
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Alle Werkzeuge weisen zu einem Werkstückträger 40, 30 hin, der um eine Drehachse 41 drehbar ist, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise vertikal und somit rechtwinklig zu den vorzugsweise horizontal orientierten Arbeitsspindeln 18 bis 22 orientiert ist. Der Werkstückträger 39 weist vorzugsweise sechs in gleichen Winkelabständen von 60° zueinander orientierte Werkstückaufnahmen 42 bis 47 und 40 auf, die dazu eingerichtet sind die Werkstücke 34 bis 38 zu spannen. In 2 durch Rechtecke symbolisiert sind. Die Werkstückaufnahmen 42 bis 47 sind an dem Werkstückträger 40 vorzugsweise drehbar oder schwenkbar gelagert. Zur Symbolisierung entsprechender gesteuerter Drehantriebe sind in 2 die Drehachsen 48 bis 53 der Werkstückaufnahmen 42, bis 47 veranschaulicht. Die Drehachsen 48 bis 53 sind parallel zu der Drehachse 41 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel vertikal orientiert. Die Drehachsen 48 bis 53 sind jeweils in einem Abstand zu der jeweiligen Werkstückaufnahme 42 bis 47 vor derselben angeordnet, so dass jede Drehachse 48 bis 53 durch das jeweilige Werkstück 34 bis 39 geht.
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Zusätzlich und vorzugsweise können die Werkstückaufspannplätze 42 bis 47 um eine horizontale zu der jeweiligen Drehachse 48 bis 52 rechtwinklige Achse 48a ... 53a (siehe 3) drehbar gehalten sein, wenn eine Fünfseitenbearbeitung gewünscht oder erforderlich ist. Wieder sind zur Symbolisierung entsprechender gesteuerter Drehantriebe in 3 lediglich die Drehachsen 48a bis 53a eingetragen. Die Drehachsen 48a bis 53a schneiden die Drehachsen 48 bis 53 jeweils innerhalb des Werkstücks 34 bis 39, wenn ein solches auf dem Werkstückträger 42 bis 47 platziert ist. Die Drehachsen 48a bis 53a sind in einer oder mehreren Ebenen (parallel zu der Zeichenebene) orientiert, auf denen die Drehachse 41 rechtwinklig steht.
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Bei der Werkzeugmaschine 10 sind dem Werkstückträger 40, der sechs verschiedene Drehpositionen einnehmen kann, in denen die Werkstücke 34 bis 39 jeweils ihre Plätze tauschen, fünf Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 und eine Beschickungsstation 17, d.h. insgesamt sechs Arbeitsstationen zugeordnet. Diese sind abweichend von dem Sechseck-Muster, dessen Ecken die Drehachsen 48 bis 53 markieren, an den Kanten eines Vierecks angeordnet. Die Arbeitsspindel 20 ist in einer Vertikalebene E1 angeordnet, die die Drehachse 41 enthält. Die Ebene E1 steht in 2 senkrecht auf der Zeichenebene.
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Ist anstelle der Beschickungsstation 17 ebenfalls eine Arbeitsstation vorgesehen, liegt deren Arbeitsspindel in der gleichen Vertikalebene.
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Die Bearbeitungseinheiten 13, 21 sind bezüglich des Werkstückträgers 40 einander gegenüber liegend angeordnet. Sie nehmen den Werkstückträger 40 zwischen einander auf. Die Arbeitsspindeln 19, 21 sind in einer Vertikalebene E2 angeordnet, die die Drehachse 41 nicht enthält und die rechtwinklig auf der Vertikalebene der Arbeitsspindel 20 steht. Die Ebene E2 steht in 2 senkrecht auf der Zeichenebene.
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Ebenso nehmen die Bearbeitungseinheiten 12, 16 den Werkstückträger 40 zwischen einander auf, wobei ihre Arbeitsspindeln 18, 22 in einer Vertikalebene E3 angeordnet sind, die die Drehachse 40 nicht enthält. Die Drehachse 41 ist mittig zwischen den beiden zueinander parallelen Vertikalebenen E2, E3 orientiert, die zu beiden Seiten der Drehachse 41 liegen.
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Zur Veranschaulichung des Betriebs der Rundtakt-Werkzeugmaschine 10 nach 1 und 2 wird auf 3 verwiesen:
- Es wird davon ausgegangen, dass sich auf den Werkstückaufnahmen 42 bis 47 Werkstücke 34, 35, 36, 37, 38 in verschiedenen Bearbeitungsstufen befinden und ein der Beschickungsstation 17 ein fertiges Werkstück 39 steht. Dieses kann entnommen werden. Währenddessen können an den übrigen Werkstücken 34 bis 38 von den Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 die erforderlichen Bearbeitungen an den Werkstücken 34 bis 38 vorgenommen werden. Dazu können die Werkstücke 34 bis 38 um die jeweiligen vertikalen Drehachsen 48 bis 52 jeweils in die Position gedreht werden, in der die zu bearbeitende Seite zum Beispiel rechtwinklig vor der jeweiligen Arbeitsspindel 18, 19, 20, 21, 22 steht. Dies ist in 3 insbesondere an der Werkstückaufnahme 42 veranschaulicht. Damit sind unmittelbar drei Seiten des jeweiligen Werkstücks erreichbar.
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Ist eine 5-Seiten-Bearbeitung gewünscht, kann die Werkstückaufnahme 42 bis 47 um ihre jeweilige Horizontalachse 48a bis 52a gedreht werden, wodurch die verbleibenden beiden Flanken des Werkstücks 34 (sowie 35 bis 3) rechtwinklig zu der jeweiligen Arbeitsspindel 18, 19, 20, 21, 22 positioniert werden können. Während der Bearbeitung können die Bearbeitungseinheiten 12 bis 16, falls gewünscht, auch in Horizontalrichtung quer zur jeweiligen Arbeitsspindel 18 bis 22 oder auch vertikal verstellt werden. Die fünf Arbeitsstationen der Bearbeitungseinheit 12 bis 16 werden von den jeweiligen Werkstücken 34 bis 39 sukzessive durchlaufen.
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Indem die Werkstückaufnahmen 42 bis 47 sowohl um die jeweils parallel zu der Drehachse 41 orientierten Drehachsen 48 bis 53 als auch um die radial zu der Drehachse 41 orientierten Achsen 48a bis 53a drehbar sind, d.h. jede Werkstückaufnahme 42 bis 47 um zwei Achsen 48,48a; 49,49a; 50,50a; 51,51a; 52,52a; 53,53a, können die Werkstücke 34 bis 39 in allen Arbeitsstationen in alle Raumrichtungen geschwenkt werden. Es lässt sich deswegen mit der zuvor beschriebenen Werkzeugmaschine 10 eine 5-achsige Komplettbearbeitung in lediglich einer Aufspannung des Werkstücks realisieren. Es ergeben sich kurze Stückzeiten sowie ein geringer Platzbedarf. Die Spanabfuhr von den Werkstücken ist problemlos möglich. Dies alles bei einem überaus kompakten, platzsparenden Maschinenaufbau.
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Das vorliegende Maschinenkonzept ist nicht auf sechs Werkstückaufnahmen 42 bis 47 und fünf Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 beschränkt. Die Bearbeitungseinheiten können auch mehrere Arbeitsstationen bedienen wie die 4 und 5 veranschaulichen. Dort ist anstelle der Bearbeitungseinheiten 12, 13 lediglich eine Bearbeitungseinheit 12 vorgesehen, die durch eine Horizontalstelleinrichtung auch an die Position der Bearbeitungseinheit 13 gefahren werden kann.
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Unabhängig davon lässt sich wie schon bei der zuvor beschriebenen Werkzeugmaschine 10 eine 5-achsige Komplettbearbeitung in lediglich einer Aufspannung des Werkstücks realisieren.
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6 veranschaulicht die Bearbeitungseinheit 14 nach 1. Wie ersichtlich, ist die Arbeitsspindel 20 horizontal orientiert. Es ist jedoch auch möglich, die Arbeitsspindel 20 innerhalb der Vertikalebene ansteigend (oder abfallend) anzuordnen wie es 7 veranschaulicht. Bei Verwendung eines Kronenrevolvers ist der Winkel der Arbeitsspindel 20 so gewählt, dass die Drehachse 55 des jeweils aktiven Werkzeugs (hier 32a) die gewünschte Ausrichtung, beispielsweise eine Horizontalausrichtung aufweist.
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An dem vorgestellten Maschinenkonzept sind zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne das grundlegende Konzept zu verlassen. Dieses besteht in der Anordnung der Arbeitsspindeln 18 bis 22 der Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 in Vertikalebenen, die lediglich zwei Orientierungen aufweisen und von denen zwei parallel zueinander und zugleich rechtwinklig zu der dritten Vertikalebene stehen. Die Vertikalebenen bilden ein Rechteckraster. Eine Horizontalebene geht durch die Drehachse 41 des Werkstückträgers 40, während die beiden anderen Vertikalebenen symmetrisch zu dieser Drehachse 41 und parallel zu ihr sowie zueinander angeordnet sind. Die paarweise zueinander parallelen Vertikalebenen sind rechtwinklig zu der durch die Drehachse 41 laufenden Vertikalebene orientiert. Dagegen bilden die Drehachse 41 und die Drehachsen 48 ... 52 der Werkstückaufnahmen 42 ... 47 ein Dreieckraster.
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Ein neuartiges Werkzeugmaschinenkonzept für eine Rundtakt-Werkzeugmaschine 10 sieht einen sechs Werkstückaufnahmeplätze 42 bis 47 aufweisenden Werkstückträger 40 vor, die einem Sechseck angeordnet sind, das um eine vertikale Drehachse 41 drehbar ist. Das Maschinengestell weist mindestens fünf Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 auf, die zusammen mit einer Beschickungsstation 17 sechs Stationen bilden. Die sechs Stationen sind an den Kanten eines rechteckigen oder quadratischen Maschinengestells 11 angeordnet, wobei die Arbeitsspindeln 18 bis 22 der Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 in Vertikalebenen E1, E2, E3 angeordnet sind, die entweder parallel zueinander orientiert sind oder im rechten Winkel zueinander stehen. An dem Werkstückträger 40 sind Werkstückaufnahmen 42 bis 47 angeordnet, die um jeweils zwei Achsen, eine zu der Drehachse 41 des Werkstückträgers 40 parallele Drehachse 48 bis 53 sowie (optional) um eine weitere rechtwinklig dazu stehende horizontale Drehachse 48a bis 53a drehbar sind. Mit diesem Konzept ergibt sich eine übersichtliche Maschine zur 5-Seiten-Bearbeitung von Werkstücken nach dem Rundtaktprinzip.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rundtakt-Werkzeugmaschine
- 11
- Maschinengestell
- 12 - 16
- Bearbeitungseinheiten
- 17
- Beschickungsstation
- 18 - 22
- Arbeitsspindel
- 23 - 27
- Motor
- 28 - 31
- Werkzeuge direkt an Arbeitsspindeln
- 32, 32a, 32b
- Werkzeuge an Revolver
- 33
- Revolver
- 34 - 39
- Werkstück
- 40
- Werkstückträger
- 41
- Drehachse des Werkstückträgers
- 42 - 47
- Werkstückaufnahmen
- 48 - 53,
- Drehachsen der Werkstückaufnahmen
- 48a - 53a
- Achsen der Werksstückaufnahmen
- 54
- Horizontalstelleinrichtung für eine Bearbeitungseinheit
- 55
- Werkzeugachse
- E1, E2, E3
- Vertikalebenen
