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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Honbearbeitung einer Bohrung in einem Werkstück nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden insbesondere zur Honbearbeitung von Lagergassenbohrungen und Nockenwellenbohrungen in Kurbelgehäusen Verwendung.
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Bei einer Honbearbeitung sind oft mehrere Honoperationen mit unterschiedlichen Honwerkzeugen erforderlich. Beispielsweise kann mit einer ersten Honoperation eine Korrektur von Durchmesser und Formgenauigkeit einer Bohrung angestrebt werden und mit der zweiten Honoperation die Oberfläche geglättet oder anderweitig topographisch bearbeitetet, z.B. mit einer beabsichtigten (bspw. hohen oder anders definierten) Rauheit gestaltet werden. Zu diesem Zweck weisen Vorrichtungen der eingangs genannten Art regelmäßig eine Werkzeugwechseleinrichtung zum insbesondere automatisierten Wechseln der Honwerkzeuge auf. Die Werkzeugwechseleinrichtung umfasst herkömmlicherweise ein Werkzeugmagazin zur Aufnahme mehrerer Honwerkzeuge, wobei das Werkzeugmagazin relativ zu einer Honeinheit verlagerbar ist, sodass das Werkzeugmagazin die Honeinheit zum Austausch eines Honwerkzeugs anfahren kann. Es ist möglich, dass eine Greifeinheit mit einem Greifarm vorgesehen ist, welche das Honwerkzeug von der Honeinheit dem Werkzeugmagazin zuführt bzw. umgekehrt. Die bekannten Lösungen sind komplex aufgebaut, was regelmäßig zu hohen Herstellungskosten und einem erhöhten Aufwand für die Inbetriebnahme der Vorrichtung führt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Werkzeugwechsel bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zu vereinfachen. Insbesondere ist eine konstruktiv einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Vorrichtung wünschenswert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Honbearbeitung einer Bohrung in einem Werkstück. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vorrichtung zur Honbearbeitung einer Lagergassenbohrung in einem Kurbelgehäuse. Unter Lagergassenbohrung wird im Rahmen der Erfindung insbesondere diejenige Bohrung in einem Kurbelgehäuse verstanden, die zur Lagerung einer Kurbelwelle in dem Kurbelgehäuse dient.
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Die Vorrichtung umfasst eine Vorrichtungsbasis, welche vorzugsweise in einer Blickrichtung orthogonal auf die Vorrichtungsbasis gesehen rechteckförmig ausgebildet ist. Insbesondere sind eine Längs- und Quererstreckung der Vorrichtungsbasis derart bemessen, dass die Vorrichtung auf üblichen Transportmitteln, insbesondere auf einem LKW, transportiert werden kann, was einen Transport der Vorrichtung zu einem Bestimmungsort erleichtert.
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Die Vorrichtung umfasst ferner einen auf der Vorrichtungsbasis angeordneten Drehtisch. Insbesondere ist der Drehtisch als Hub-Drehtisch ausgebildet. Der Drehtisch ist um eine vertikale Drehtischachse drehbar und weist eine Mehrzahl von Werkstückaufnahmen auf. Die Werkstückaufnahmen sind derart angeordnet, dass ein in einer Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück durch eine Drehbewegung des Drehtisches um die Drehtischachse an verschiedene Arbeitsstationen der Vorrichtung transportierbar ist.
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Vorzugsweise sind die Werkstückaufnahmen entlang eines Umfangs um die Drehtischachse zueinander versetzt angeordnet. Insbesondere sind vier Werkstückaufnahmen vorgesehen, welche in einem Winkel von 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Ferner ist vorteilhaft, wenn die Werkstückaufnahmen mit, insbesondere gleichem, radialen Abstand zu der Drehtischachse angeordnet sind.
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Die Vorrichtung umfasst ferner wenigstens eine Ladestation zum Be- und Entladen der Werkstückaufnahmen, wobei die wenigstens eine Ladestation eine Arbeitsstation der Vorrichtung bildet. Mit Be- und Entladen der Werkstückaufnahmen sind insbesondere das Bestücken der Werkstückaufnahmen mit Werkstücken und das Entnehmen von Werkstücken aus den Werkstückaufnahmen gemeint.
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Die Vorrichtung umfasst ferner eine Honstation mit einer Horizontal-Honeinheit und mit einer Verlagerungseinrichtung zur Verlagerung der Horizontal-Honeinheit relativ zu dem Drehtisch. Die wenigstens eine Honstation bildet eine weitere Arbeitsstation der Vorrichtung. An die Horizontal-Honeinheit ist eine Honspindel mit einem Honwerkzeug mit Honleisten derart angekoppelt oder ankoppelbar, dass die Honspindel um eine horizontale Spindelachse drehbar und in einer zu der Spindelachse parallelen Richtung hin-und herbewegbar ist. Insofern kann die für eine Honbearbeitung charakteristische Überlagerung aus translatorischer und rotatorischer Relativbewegung zwischen Werkstück und Honwerkzeug bereitgestellt werden. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung einen Spindelantrieb zum Antreiben einer Rotationsbewegung der Honspindel um die Spindelachse. Die Hin- und Herbewegung der Honspindel ist vorzugsweise durch eine Verlagerung der Horizontal-Honeinheit mittels der Verlagerungseinrichtung bereitgestellt.
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Die Vorrichtung umfasst ferner ein Werkzeugmagazin zur Aufnahme einer Mehrzahl von Honspindeln. Somit können Honspindeln mit unterschiedlich ausgestalteten Honwerkzeugen für unterschiedliche Honoperationen vorgehalten werden. Für einen automatisierten Werkzeugwechsel, also einen automatisierten Austausch einer an die Horizontal-Honeinheit angekoppelten Honspindel, ist es ferner bevorzugt, wenn die Honspindeln jeweils eine Schnittstelle zum automatischen Wechsel aufweisen, bspw. eine HSK-Schnittstelle. Hierdurch kann die für einen Werkzeugwechsel erforderliche Zeit reduziert werden, was sich positiv auf die Produktivität auswirkt.
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Das wenigstens eine Werkzeugmagazin ist zumindest bezüglich translatorischer Bewegungen unbeweglich gegenüber der Vorrichtungsbasis festgelegt. Insofern ist das wenigstens eine Werkzeugmagazin derart festgelegt, dass zumindest translatorische Bewegungen des wenigstens einen Werkzeugmagazins nicht möglich sind. Mit anderen Worten, das Werkzeugmagazin weist keine translatorischen Freiheitsgrade auf, sondern ist diesbezüglich starr gegenüber der Vorrichtungsbasis befestigt. Die in dem Werkzeugmagazin aufgenommenen Honswerkzeuge sind dann im feststehenden Werkzeugmagazin in einer festen und vorgegebenen Position gehalten.
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Das wenigstens eine Werkzeugmagazin ist in Bezug auf die wenigstens eine Honstation derart positioniert oder positionierbar, dass das wenigstens eine Werkzeugmagazin eine Werkzeugwechselposition einnimmt, in der für einen Werkzeugwechsel erforderliche Relativbewegungen zwischen dem wenigstens einen Werkzeugmagazin und der Horizontal-Honeinheit der wenigstens einen Honstation - bspw. zum Ablegen einer Honwerkzeuges in das wenigstens eine Werkzeugmagazin und/oder zur Aufnahme eines Honwerkzeugs aus dem Werkzeugmagazin - durch Verlagerbewegungen der Horizontal-Honeinheit mittels der Verlagerungseinrichtung bereitgestellt werden können. Insofern kann ein Werkzeugwechsel bei feststehendem Werkzeugmagazin erfolgen. Es ist also nicht erforderlich, das wenigstens eine Werkzeugmagazins mit einer zusätzlichen Verlagerungseinrichtung (bspw. NC-Achsen) auszustatten, um einen automatisierten Werkzeugwechsel zu ermöglichen.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktiv einfach und kostengünstig aufgebaut (keine zusätzliche Verlagerungseinrichtung zur Verlagerung des wenigstens einen Werkzeugmagazins). Ferner zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine vergleichsweise schnelle Betriebsbereitschaft aus, da ein Einrichtvorgang einer solchen Verlagerungseinrichtung zur Verlagerung des wenigstens einen Werkzeugmagazins (bspw. ein Kalibrieren der NC-Achsen) entfällt. Zudem ist der Aufwand für Wartung bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert, da im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weniger bewegte Komponenten vorhanden sind.
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Sinnvollerweise ist das wenigstens eine Werkzeugmagazin in der Werkzeugwechselposition derart positioniert, dass eine Längsachse eines in dem Werkzeugmagazin aufgenommenen Honwerkzeugs im Wesentlichen parallel zu der Spindelachse der Horizontal-Honeinheit ausgerichtet ist. Hierdurch wird ein besonders einfacher und schneller Werkzeugwechsel ermöglicht, da die Honwerkzeuge in dem Werkzeugmagazin bereits die gleiche Orientierung wie in einem an die Horizontal-Honeinheit angekoppelten Zustand aufweisen. Ein Umschwenken des translatorisch ohnehin festgelegten Magazins kann entsprechend entfallen. Insofern ist für ein Aufnehmen bzw. Ablegen eines Honwerkzeugs insbesondere keine Kipp- bzw. Schwenkbewegung der Horizontal-Honeinheit erforderlich. Vorzugsweise sind die Honwerkzeuge in dem Werkzeugmagazin in vertikaler Richtung übereinander angeordnet, was eine besonders platzsparende Anordnung in einer Horizontalebene begünstigt.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass das wenigstens ein Werkzeugmagazin bezüglich der Vorrichtungsbasis unbeweglich festgelegt ist, also dass sowohl translatorische Bewegungen als auch rotatorische Bewegungen des wenigstens einen Werkzeugmagazins nicht möglich sind. Mit anderen Worten, das Werkzeugmagazin ist gänzlich starr gegenüber der Vorrichtungsbasis angeordnet. Das wenigstens eine Werkzeugmagazin kann jedoch über ein Schwenkgelenk mit der Vorrichtungsbasis verbunden sein, wobei eine Schwenkachse des Schwenkgelenks derart orientiert ist, dass das wenigstens eine Werkzeugmagazin zwischen der Werkzeugwechselposition und einer Wartungsposition verschwenkbar ist, wobei das wenigstens eine Werkzeugmagazin in der Wartungsposition in einer Blickrichtung orthogonal auf die Vorrichtungsbasis gesehen (in Draufsicht) zumindest abschnittsweise außerhalb der Vorrichtungsbasis positioniert ist. In der Wartungsposition ist dann ein freier Zugang zu den in dem wenigstens einen Werkzeugmagazin aufgenommenen Honwerkzeuge ermöglicht, sodass die Honwerkzeuge komfortabel ausgetauscht werden können. Die Schwenkachse kann horizontal orientiert sein. Bevorzugt ist jedoch, wenn die Schwenkachse vertikal orientiert ist.
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Bevorzugt ist ferner, wenn die Horizontal-Honeinheit mittels der Verlagerungsrichtung in drei Raumrichtungen verlagerbar ist. Vorzugsweise umfasst die Verlagerungseinrichtung drei, insbesondere orthogonal zueinander orientierte, NC-Achsen. Eine erste Raumrichtung ist parallel zu der Spindelachse ausgerichtet und die beiden anderen Raumrichtungen verlaufen orthogonal zueinander und spannen eine Ebene auf, welche zu der Spindelachse bzw. ersten Raumrichtung orthogonal orientiert ist. Hierdurch kann eine Position der Horizontal-Honeinheit, insbesondere eine Position eines an die Horizontal-Honeinheit angekoppelten Honwerkzeugs, auf einfache Weise an eine genaue Lage einer zu bearbeitenden Bohrung in einem Werkstück angepasst werden. Insofern kann ein Einrichtvorgang der Vorrichtung besonders schnell erfolgen. Insbesondere können eventuelle Mittenabweichungen zwischen Honwerkzeug und Bohrung auf einfache Weise korrigiert werden, was eine präzise Bearbeitung begünstigt. Zudem ermöglicht es eine solche Ausgestaltung, verschiedene Werkstücktypen (mit unterschiedlichen Bohrungspositionen) mit derselben Vorrichtung zu bearbeiten, insbesondere ohne dass es einer manuellen Einrichtung bedarf. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise denkbar, dass die Raumkoordinaten einer zu bearbeitenden Bohrung Teil eines Datensatzes sind, der für die Bearbeitung eines jeweiligen Werkstückes in einer Steuereinrichtung der Vorrichtung hinterlegt ist. Über die Verfahrbarkeit der Horizontal-Honeinheit mittels der Verlagerungsrichtung ist auch das Werkzeugmagazin auf einfache Art und Weise mittels der Horizontal-Honeinheit anfahrbar.
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Die Werkstückaufnahmen können in Bezug auf den Drehtisch derart angeordnet sein, dass eine Bohrungsachse einer zur Honbearbeitung durch die Horizontal-Honeinheit vorgesehenen Bohrung in einem in einer Werkstückaufnahme aufgenommen Werkstück zu dem Drehtisch im Wesentlichen tangential orientiert ist. Mit „zu dem Drehtisch im Wesentlichen tangential orientiert“ ist im Rahmen der Erfindung „im Wesentlichen tangential zu der Kreisbahn, auf der die Werkstückaufnahmen des Drehtisches bei der Drehbewegung um die Drehtischachse bewegt werden, orientiert“ gemeint. Insofern sind die Werkstückaufnahmen derart positioniert, dass eine die Bohrungsachse enthaltende Vertikalebene die Drehtischachse des Drehtisches nicht enthält. Vorzugsweise sind die Werkstückaufnahmen über einen oder mehrere Ausleger an dem Drehtisch angeordnet, insbesondere derart, dass die Werkstückaufnahmen von dem Drehtisch radial beabstandet angeordnet sind, insbesondere in gleichen radialen Abständen. Hierdurch wird ein freier Zugang zu der Bohrung für eine Honbearbeitung begünstigt.
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Ferner ist möglich, wenn die Horizontal-Honeinheit in Bezug auf den Drehtisch derart positioniert oder positionierbar ist, dass die Spindelachse zu dem Drehtisch im Wesentlichen tangential orientiert ist, also im Wesentlichen tangential zu der Kreisbahn, auf der die Werkstückaufnahmen des Drehtisches bei der Drehbewegung bewegt werden, orientiert ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauweise der Vorrichtung ermöglicht, da die Horizontal-Honeinheit quasi „neben“ dem Drehtisch anordenbar ist.
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Im Rahmen einer alternativen möglichen Ausgestaltung sind die Werkstückaufnahmen in Bezug auf den Drehtisch derart angeordnet, dass eine Bohrungsachse einer zur Honbearbeitung durch die Horizontal-Honeinheit vorgesehenen Bohrung in einem in einer Werkstückaufnahme aufgenommenen Werkstück zu der Drehtischachse im Wesentlichen radial orientiert ist. Insofern sind die Werkstückaufnahmen derart positioniert, dass eine die Bohrungsachse enthaltende Vertikalebene die Drehtischachse des Drehtisches enthält. Die Horizontal-Honeinheit ist dann vorzugsweise derart positioniert, dass die Spindelachse zu der Drehtischachse im Wesentlichen radial orientiert ist. Eine radiale Anordnung der Werkstückaufnahmen ermöglicht es, zusätzlich wenigstens eine Vertikal-Honeinheit zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen in einem Kurbelgehäuse vorzusehen, wobei die wenigstens eine Vertikal-Honeinheit oberhalb des Drehtisches an einem oder mehreren Schlitten befestigbar ist und dann zwei Werkstückaufnahmen bedienen kann.
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Insbesondere weist die Vorrichtung wenigstens eine erste Messstation mit wenigstens einer ersten Messeinheit zum Vermessen von Zylinderbohrungen in einem Kurbelgehäuse auf, wobei die wenigstens eine erste Messstation wenigstens eine Arbeitsstation der Vorrichtung bildet. Die wenigstens eine erste Messeinheit dient insbesondere zum Nachmessen von Zylinderbohrungen, beispielsweise welche zuvor auf einer separaten Honmaschine eine Honbearbeitung durchlaufen haben. Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine erste Messeinheit wenigstens eine in eine zu vermessende Bohrung einführbare Messspindel mit einem Messkopf zur Vermessung der Bohrung (bspw. im Hinblick auf Durchmesser, Formgenauigkeit, Oberflächenrauheit, etc.). Die wenigstens eine erste Messeinheit ist insbesondere derart angeordnet, dass sich die wenigstens eine Messspindel im Wesentlichen vertikal erstreckt. Dann kann eine Vermessung der Zylinderbohrungen erfolgen, ohne dass es einer Positionsänderung des Werkstücks zwischen der wenigstens einen Honstation und der wenigstens einen ersten Messstation bedarf.
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Ferner ist möglich, wenn die Vorrichtung wenigstens eine zweite Messstation mit wenigstens einer zweiten Messeinheit aufweist, wobei die wenigstens eine zweite Messeinheit dazu ausgebildet ist, die Bohrung, die zur Honbearbeitung durch die Horizontal-Honeinheit vorgesehen ist, zu vermessen (bspw. im Hinblick auf Durchmesser, Formgenauigkeit, Oberflächenrauheit, etc.). Die wenigstens eine zweite Messstation bildet eine weitere Arbeitsstation der Vorrichtung. Insbesondere ist die wenigstens eine zweite Messeinheit eine Messeinheit zum Vermessen einer Lagergassenbohrung in einem Kurbelgehäuse.
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Die wenigstens eine zweite Messeinheit kann wenigstens eine in die zu vermessende Bohrung einführbare Messspindel mit einem Messkopf zur Vermessung der Bohrung umfassen. Ferner ist möglich, wenn die wenigstens eine zweite Messstation eine Verlagerungseinrichtung zum Verlagern der wenigstens einen zweiten Messeinheit relativ zu dem Drehtisch, insbesondere in drei Raumrichtungen, aufweist. Vorteilhaft ist ferner, wenn die wenigstens eine zweite Messeinheit derart positioniert oder positionierbar ist, dass eine Längserstreckung der wenigstens einen zweiten Messeinheit, insbesondere eine Längserstreckung der wenigstens einen Messspindel, zu dem Drehtisch im Wesentlichen tangential orientiert ist. Dann kann eine Vermessung der Lagergassenbohrung erfolgen, ohne dass es einer Positionsänderung des Werkstücks zwischen Honstation und zweiter Messstation bedarf.
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Vorzugsweise ist an der wenigstens einen zweiten Messstation wenigstens ein Messspindelmagazin zur Aufnahme einer Mehrzahl von Messspindeln für die wenigstens eine zweite Messeinheit angeordnet. Dies ermöglicht es, Messspindeln mit unterschiedlich ausgestalteten Messköpfen für unterschiedliche Messoperationen vorzuhalten. Das wenigstens eine Messspindelmagazin ist vorzugsweise derart positioniert oder positionierbar, dass eine Längsachse einer in dem Messspindelmagazin aufgenommenen Messspindel im Wesentlichen tangential zu dem Drehtisch orientiert ist.
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Ferner ist bevorzugt, wenn die wenigstens eine Ladestation wenigstens eine Ladeeinheit zum Be-und Entladen der Werkstückaufnahmen aufweist. Hierdurch kann das Be-und Entladen der Werkstückaufnahmen erleichtert werden. Die Ladeeinheit kann manuell betreibbar sein. Bevorzugt ist jedoch, wenn die Ladeeinheit maschinell betreibbar ist. Dann kann ein Be- und Entladen der Werkstückaufnahmen automatisiert erfolgen. Bei der wenigstens einen Ladeeinheit kann es sich beispielsweise um einen Portalroboter (Gantry), ein Rollenband, einen Roboter oder Ähnliches handeln. Insbesondere erfolgt eine direkte Beladung der Werkstückaufnahmen von oben.
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Grundsätzlich kann jede Funktionseinheit (Horizontal-Honeinheit, Ladeeinheit, ggf. erste Messeinheit, ggf. zweite Messeinheit) eine eigene Basis (Maschinenbett) aufweisen. Diese einzelnen Teilstücke können dann quasi zu einer Vorrichtungsbasis verbunden sein. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die wenigstens eine Horizontal-Honeinheit und/oder die wenigstens eine erste Messeinheit und/oder die wenigstens eine zweite Messeinheit und/oder die wenigstens eine Ladeeinheit auf der Vorrichtungsbasis angeordnet sind/ist, wobei die Vorrichtungsbasis einstückig ist. Insbesondere sind alle Funktionseinheiten auf der einstückigen Vorrichtungsbasis angeordnet. Die Vorrichtungsbasis bildet insofern eine gemeinsame Basis für alle Funktionseinheiten. Eine solche Anordnung ist besonders stabil, sodass Relativpositionen zwischen den Funktionseinheiten besonders präzise hergestellt und aufrechterhalten werden können. Zudem wird eine besonders kompakte Bauweise der Vorrichtung ermöglicht. Insbesondere ermöglicht es eine solche Anordnung, die Vorrichtung als vormontierte Baueinheit auf üblichen Transportmitteln (bspw. LKW) zu einem Bestimmungsort zu transportieren. Darüber hinaus kann der Zeitaufwand für eine Inbetriebnahme vor Ort reduziert werden, da ein Montieren und Ausrichten der Funktionseinheiten vor Ort wegfallen können.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung wenigstens einen Schaltschrank (bspw. zur Unterbringung von Elektronikeinrichtungen wie Steuereinrichtungen, Sicherungseinrichtungen, Stromversorgungseinrichtungen, etc.) auf und dieser wenigstens eine Schaltschrank ist an der Vorrichtungsbasis angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn der wenigstens eine Schaltschrank mit der Vorrichtungsbasis fest verbunden ist. Ein solcher Aufbau ist besonders kompakt. Zudem kann die zur Montage und Inbetriebnahme der Vorrichtung erforderliche Zeit reduziert werden, da ein aufwändiges Verlegen von Kabeln zwischen Vorrichtung und einem von der Vorrichtung separat bereitgestellten, insbesondere räumlich getrennten, Schaltschrank wegfällt. Vorzugsweise bildet der wenigstens eine Schaltschrank zumindest abschnittsweise eine Gehäusewand eines die Arbeitsstationen umgrenzenden Vorrichtungsgehäuses.
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Ferner ist bevorzugt, wenn wenigstens eine Werkstückkontrolleinrichtung zur Kontrolle der Größe und/oder Position und/oder Ausrichtung einer zu honenden Bohrung eines Werkstücks vorgesehen ist. Eine solche Werkstückkontrolleinrichtung umfasst wenigstens ein an einem jeweiligen Wohnwerkzeug angeordnetes Werkstückkontrollelement, welches dazu ausgebildet ist, um beim Einfahren des Honwerkzeugs in die Bohrung zu prüfen, ob die Bohrung in dem Werkstück eine ausreichende Bohrweite aufweist und/oder um auf einen Positionierungs- oder Ausrichtungsfehler der Bohrung in dem Werkstück zu prüfen. Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Werkstückkontrolleinrichtung können ähnlich oder identisch zu denjenigen Lösungen sein, die in der
WO 2019/020779 A1 - deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht wird - beschrieben sind.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Es zeigen:
- 1 eine skizzierte Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten perspektivischen Ansicht;
- 2 eine skizzierte Darstellung der Vorrichtung aus 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht; und
- 3 eine vereinfachte skizzierte Darstellung der Vorrichtung aus 1 in einer Draufsicht.
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In den folgenden Figuren tragen sich entsprechende Bauteile und Elemente gleiche Bezugszeichen. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen wiedergegeben.
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In den Figuren ist eine Vorrichtung dargestellt, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 10 dient zur Honbearbeitung einer Bohrung 12 in einem Werkstück 14, wobei in dem vorliegenden Beispiel das Werkstück 14 durch ein Kurbelgehäuse 14 gebildet ist und die Bohrung 12 durch eine Lagergassenbohrung 12 in dem Kurbelgehäuse 14 gebildet ist (vgl. 3). Das Kurbelgehäuse 14 ist beispielhaft als Motorblock ausgebildet und weist zusätzlich zu der Lagergassenbohrung 12 vier zu der Lagergassenbohrung 12 orthogonal ausgerichtete Zylinderbohrungen 16 auf (vgl. 3).
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In den Figuren ist auch ein Koordinatensystem dargestellt, welches zueinander orthogonale Achsen (X, Y, Z) aufweist.
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Die Vorrichtung 10 umfasst eine Vorrichtungsbasis 18, welche in einer Blickrichtung orthogonal auf die Vorrichtungsbasis 18 gesehen beispielhaft und bevorzugt im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist (vgl. 3). Eine Erstreckung der Vorrichtungsbasis 18 entlang einer Längsachse (in den Figuren entlang der X-Achse) ist insofern größer als eine Erstreckung der Vorrichtungsbasis XX entlang einer Querachse (in den Figuren entlang der Y-Achse).
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Die Vorrichtung 10 umfasst ferner einen Drehtisch 20, welcher in einer Längsrichtung 22 (in den Figuren in X-Richtung) gesehen in etwa im vorderen Drittel und in einer Querrichtung 24 (in den Figuren in Y-Richtung) gesehen in etwa mittig auf der Vorrichtungsbasis 18 angeordnet ist. Der Drehtisch 20 ist mittels eines unter dem Drehtisch 20 angeordneten Drehantriebs 26 um eine vertikale, zu der Z-Achse des gezeigten Koordinatensystems parallelen Drehtischachse 28 drehbar. Der Drehtisch 20 ist beispielhaft und bevorzugt als Hub-Drehtisch ausgebildet, welcher mittels eines Hubantriebs 30 entlang der Drehtischachse 28 verschiebbar ist.
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An dem Drehtisch 20 sind vier Werkstückaufnahmen 32A, 32B, 32C, 32D zur Aufnahme jeweils eines Werkstücks 14 angeordnet. Die Werkstückaufnahmen 32A, 32B, 32C, 32D sind entlang eines Umfangs um die Drehtischachse 28 in einem Winkel von 90°zueinander versetzt angeordnet (vgl. 3). In dem vorliegenden Beispiel sind die Werkstückaufnahmen 32A, 32B, 32C, 32D jeweils über einen Ausleger 34 an der Oberseite des Drehtischs 20 befestigt und in gleichen Abständen zu dem Drehtisch 20 radial beabstandet angeordnet (vgl. 1).
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Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 10 sind die Werkstückaufnahmen 32A, 32B, 32C, 32D in Bezug auf den Drehtisch 20 derart angeordnet, dass eine Bohrungsachse 36 der Lagergassenbohrung 12 eines in einer Werkstückaufnahme 32A, 32B, 32C, 32D aufgenommenen Kurbelgehäuses 14 im Wesentlichen tangential zu der Kreisbahn, auf der die Werkstückaufnahmen 32A, 32B, 32C, 32D des Drehtisches 20 bei einer Drehbewegung des Drehtisches 20 um die Drehtischachse 28 bewegt werden, ausgerichtet ist (vgl. 3).
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Bei nicht dargestellten Ausführungsformen ist es auch möglich, dass die Werkstückaufnahmen 32A, 32B, 32C, 32D in Bezug auf den Drehtisch 20 derart angeordnet sind, dass eine Bohrungsachse 36 der Lagergassenbohrung 12 eines in einer Werkstückaufnahme 32A, 32B, 32C, 32D aufgenommenen Kurbelgehäuses 14 im Wesentlichen radial zu der Kreisbahn, auf der die Werkstückaufnahmen des Drehtisches bei einer Drehbewegung des Drehtisches 20 um die Drehtischachse 28 bewegt werden, ausgerichtet ist.
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Der Drehtisch 20 dient als Transfereinheit innerhalb der Vorrichtung 10 und ermöglicht es, durch eine Drehbewegung des Drehtisches 20 um die Drehtischachse 28 ein in einer Werkstückaufnahme 32A, 32B, 32C, 32D aufgenommenes Werkstück 14 an verschiedene Arbeitsstationen der Vorrichtung 10 zu transportieren. In dem vorliegenden Beispiel mit vier, in einem Winkel von 90° zueinander versetzt angeordneten Werkstückaufnahmen 32A, 32B, 32C, 32D können insgesamt vier Arbeitsstationen gleichzeitig durch Werkstücke 14 angefahren werden.
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Eine erste Arbeitsstation ist durch eine Ladestation 38 zum Be- und Entladen der Werkstückaufnahmen 32A, 32B, 32C, 32D gebildet. Die Ladestation 38 ist im Bereich der in Längsrichtung 22 vorderen Querseite 40 der Vorrichtungsbasis 18 angeordnet. Die Ladestation 38 weist vorzugsweise eine motorisch betriebene Ladeeinheit (nicht dargestellt) auf, bspw. in Form eines Portalroboters. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, ist in der Ladestation 38 eine Werkstückaufnahme 32A, 32B, 32C, 32D von oben zugänglich, sodass eine Beladung bzw. Entladung der Werkstückaufnahmen 32A, 32B, 32C, 32D von oben (in den Figuren in Z-Richtung) erfolgen kann.
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Durch eine Drehung des Drehtisches 20 um 90° im Uhrzeigersinn kann ein in einer Werkzeugaufnahme 32A, 32B, 32C, 32D aufgenommenes Werkstück 14 von der Ladestation 38 zu einer Honstation 42 transportiert werden. Die Honstation 42 ist im Bereich einer ersten Längsseite 44 der Vorrichtungsbasis 18 angeordnet und bildet eine zweite Arbeitsstation der Vorrichtung 10.
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Die Honstation 42 weist eine Horizontal-Honeinheit 46 zur Honbearbeitung der Lagergassenbohrung 12 des Kurbelgehäuses 14 auf. Die Horizontal-Honeinheit 46 umfasst einen Spindelkasten 48, an dem in an sich bekannter Weise ein Honwerkzeug 50 mit Honleisten lösbar angekoppelt ist (vgl. 2). Das Honwerkzeug 50 ist an dem Spindelkasten 48 um eine horizontale Spindelachse 52 drehbar gelagert. Zum Antreiben einer Drehbewegung des Honwerkzeugs 50 um die Spindelachse 52 ist ein Spindelantrieb 54 vorgesehen.
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Wie aus 3 ersichtlich, ist die Horizontal-Honeinheit 46 derart in Bezug auf den Drehtisch 20 positioniert, dass die Spindelachse 52, bzw. eine Längsachse 56 einer an der Horizontal-Honeinheit 46 angekoppelten Honwerkzeug 50, zu dem Drehtisch 20 im Wesentlichen tangential orientiert ist. Insofern ist die Spindelachse 52 bzw. die Längsachse 56 parallel zu der Bohrungsachse 36 der Lagergassenbohrung 12 eines in einer Werkstückaufnahme 32A, 32B, 32C, 32D aufgenommenen Kurbelgehäuses 14 ausgerichtet, wenn sich das Kurbelgehäuse 14 in der Honstation 42 befindet (in 3 in der Werkstückaufnahme 32C).
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Zur Verlagerung der Horizontal-Honeinheit 46 relativ zu dem Drehtisch 20, bzw. relativ zu einem in einer Werkstückaufnahme 32A, 32B, 32C, 32D aufgenommenen Werkstück 14, weist die Vorrichtung 10 ferner eine Verlagerungseinrichtung 58 auf.
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Wie aus 1 ersichtlich, ist der Spindelkasten 48 an einem Träger 60 entlang einer Vertikalachse (in den Figuren entlang der Z-Achse) verschiebbar gelagert. Zum Antreiben einer Verlagerbewegung des Spindelkastens 48 entlang der Vertikalachse ist ein Motor 62 vorgesehen.
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Der Träger 60 ist auf einem Schlitten 64 entlang der Längsachse der Vorrichtung 10 (in den Figuren entlang der X-Achse) verschiebbar gelagert. Hierzu sind auf dem Schlitten 64 zwei zueinander parallele Führungsschienen 66 montiert, auf denen der Träger 60 läuft (vgl. 3). Zum Antreiben einer Verlagerbewegung des Trägers 60 entlang der Längsachse ist ein Motor 68 vorgesehen. Durch eine Verlagerbewegung des Trägers 60 entlang der Längsachse werden insbesondere eine Einfahrbewegung des Honwerkzeugs 50 in die zu honende Bohrung 12 sowie die für die Honbearbeitung charakteristische Hin- und Herbewegung des Honwerkzeugs 50 bewirkt.
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Der Schlitten 64 ist wiederum an der Vorrichtungsbasis 18 entlang der Querachse (in den Figuren entlang der Y-Achse) verschiebbar gelagert. Hierzu sind auf der Vorrichtungsbasis 18 Führungsschienen 70 montiert, auf denen der Schlitten 64 läuft (vgl. 1). Zum Antreiben einer Verlagerbewegung des Schlittens 64 entlang der Querachse ist ebenfalls ein Motor 72 vorgesehen.
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Die Vorrichtung 10 weist ferner ein Werkzeugmagazin 74 zur Aufnahme einer Mehrzahl von Honwerkzeugen 50 auf. Das Werkzeugmagazin 74 weist mehrere Honwerkzeugaufnahmen 76 zur Aufnahme jeweils einem Honwerkzeug 50 auf (vgl. 2). Vorzugsweise sind die Honwerkzeugaufnahmen 76 in dem Werkzeugmagazin 74 in vertikaler Richtung übereinander angeordnet.
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In dem vorliegenden Beispiel ist das Werkzeugmagazin 74 benachbart zu der Horizontal-Honeinheit 46 im Bereich der Längsseite 44 der Vorrichtungsbasis 18 angeordnet. Das Werkzeugmagazin 74 ist über ein Schwenkgelenk 78 mit der Vorrichtungsbasis 18 verbunden, wobei eine Schwenkachse 80 des Schwenkgelenks 78 vorzugsweise vertikal orientiert ist. Das Werkzeugmagazin 74 ist zwischen einer in den Figuren dargestellten Werkzeugwechselposition und einer nicht dargestellten Wartungsposition, in welcher das Werkzeugmagazin 74 ausgehend aus der bspw. in 3 dargestellten Werkzeugwechselposition im Uhrzeigersinn, vorzugsweise um ca. 90°, um die Schwenkachse 80 verschwenkt ist, verschwenkbar. Translatorische Bewegungen des Werkzeugmagazins 74 sind hingegen blockiert.
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In der Werkzeugwechselposition (vgl. 3) ist das Werkzeugmagazin 74 derart positioniert, dass die für einen Werkzeugwechsel erforderlichen Relativbewegungen zwischen dem Werkzeugmagazin 74 und der Horizontal-Honeinheit 46 durch Verlagerbewegungen der Horizontal-Honeinheit 46 mittels der Verlagerungseinrichtung 58 bereitgestellt werden kann. Für einen Austausch eines Honwerkzeugs 50 kann die Horizontal-Honeinheit 46 beispielsweise eine Honwerkzeugaufnahme 76 anfahren und ein Honwerkzeug 50 in der Honwerkzeugaufnahme 76 ablegen bzw. ein Honwerkzeug 50 aus der Honwerkzeugaufnahme 76 aufnehmen. In der Werkzeugwechselposition ist das Werkzeugmagazin 74 derart positioniert, dass eine Längsachse 82 einer in einer Honwerkzeugaufnahme 76 aufgenommene Honwerkzeug 50 im Wesentlichen parallel zu der Spindelachse 52 ausgerichtet ist (vgl. 3).
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In der Wartungsposition ist das Werkzeugmagazin 74 derart positioniert, dass das Werkzeugmagazin 74 in einer Blickrichtung orthogonal auf die Vorrichtungsbasis 18 gesehen abschnittsweise außerhalb des Vorrichtungsbasis 18 positioniert ist. Hierdurch ist ein freier Zugang zu den Honwerkzeugaufnahmen 76 ermöglicht, sodass in den Honwerkzeugaufnahmen 76 aufgenommene Honwerkzeuge 50 auf einfache Weise ausgetauscht werden können.
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Ausgehend von der Honstation 42 kann ein in einer Werkstückaufnahme 32A, 32B, 32C, 32D aufgenommenes Werkstück 14 durch eine weitere Drehung des Drehtisches 20 um 90° im Uhrzeigersinn zu einer ersten Messstation 84 transportiert werden, welche eine dritte Arbeitsstation der Vorrichtung 10 bildet.
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Die erste Messestation 84 weist eine erste Messeinheit 86 zum Vermessen der Zylinderbohrungen 16 in dem Kurbelgehäuse 14 auf. Die erste Messeinheit 86 ist an einem Schlitten 88 gehalten, welcher an einem Ausleger 90 eines Querträgers 92 entlang der Querachse (in den Figuren entlang der Y-Achse) verschiebbar gelagert ist. Der Querträger 92 ist an zwei Tragsäulen 94 mit vertikalem Abstand oberhalb des Drehtisches 20 gehalten und übergreift den Drehtisch 20 in Querrichtung 24. Insofern ist die erste Messeinheit 86 mit vertikalem Abstand oberhalb des Drehtisches 20 gehalten.
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Die erste Messeinheit 86 weist zwei Messspindeln 96 mit jeweils einem Messkopf zum Vermessen der Zylinderbohrungen 16 auf. Die Messspindeln 96 der ersten Messeinheit 86 erstrecken sich im Wesentlichen vertikal. Zum Einfahren einer Messspindel 96 in eine Zylinderbohrung 16 ist jede Messspindel 96 über einen Motor 98 entlang einer Vertikalachse (in den Figuren entlang der Z-Achse) verschiebbar. Durch eine Verlagerung der ersten Messeinheit 86 entlang der Querachse können nebeneinander angeordnete Zylinderbohrungen 16 nacheinander angefahren werden.
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Ausgehend von der ersten Messstation 84 kann ein in einer Werkzeugaufnahme 32A, 32B, 32C, 32D aufgenommenes Werkstück 14 durch eine weitere Drehung des Drehtisches 20 um 90° im Uhrzeigersinn zu einer zweiten Messstation 100 transportiert werden, welche eine vierte Arbeitsstation der Vorrichtung 10 bildet.
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Die zweite Messstation 100 ist im vorliegenden Beispiel im Bereich der der Honstation 42 gegenüberliegenden Längsseite 102 der Vorrichtungsbasis 18 angeordnet und weist eine zweite Messeinheit 104 zum Vermessen der zur Honbearbeitung durch die Horizontal-Honeinheit 46 vorgesehenen Bohrung 12 (Lagergassenbohrung 12) auf.
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Die zweite Messeinheit 104 weist eine oder mehrere Messspindeln 106 mit jeweils einem Messkopf 108 auf, wobei die zweite Messeinheit 104 derart positioniert ist, dass eine Längsachse 110 einer jeweiligen Messspindel 106 im Wesentlichen tangential zu dem Drehtisch 20 ausgerichtet ist (vgl. 3). Insofern ist die Längsachse 110 einer jeweiligen Messspindel 106 parallel zu der Bohrungsachse 36 der Lagergassenbohrung 12 des Kurbelgehäuses 14 ausgerichtet, wenn sich das Kurbelgehäuse 14 in der zweiten Messstation 100 befindet (in 3 in der Werkstückaufnahme 32A).
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Die zweite Messeinheit 104 ist mittels einer Verlagerungseinrichtung 112 in drei Raumrichtungen verlagerbar. Vorzugsweise umfasst die Verlagerungseinrichtung 112 drei orthogonal zueinander orientierte NC-Achsen, wobei eine erste Achse parallel zu der Längsachse 110 der Messspindel 106 ausgerichtet ist und zum Einführen der Messspindel 106 in eine zu vermessende Bohrung 12 dient. Die beiden anderen Achsen spannen eine Ebene auf, welche zu der Längsachse 110 der Messspindel 106 orthogonal orientiert ist und dienen zum Ausrichten der Messspindel 106 relativ zu einer Lage der Bohrung 12.
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An der zweiten Messstation 100 ist ferner ein Messspindelmagazin 114 zur Aufnahme mehrerer Messspindeln 106 vorgesehen. Das Messspindelmagazin 114 ist auf der Vorrichtungsbasis 18 angeordnet und derart positioniert, dass für einen Messspindelwechsel erforderliche Relativbewegungen zwischen der zweiten Messeinheit 104 und dem Messspindelmagazin 114 durch Verlagerungsbewegungen der zweiten Messeinheit 104 mittels der Verlagerungseinrichtung 112 bereitgestellt werden können (vgl. 3). Das Messspindelmagazin 114 ist derart positioniert, dass eine Längsachse einer in dem Messspindelmagazin 114 aufgenommenen Messspindel 106 im Wesentlichen tangential zu dem Drehtisch 20 ausgerichtet ist (vgl. 3).
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Die Vorrichtung 10 umfasst ferner mehrere Schaltschränke 116 zur Aufnahme von Elektronikeinrichtungen (bspw. Steuereinrichtungen, Sicherungseinrichtungen, Stromversorgungseinrichtungen, etc.). Die Schaltschränke 116 sind in dem vorliegenden Beispiel an der der Ladestation 38 gegenüberliegenden Querseite 118 der Vorrichtungsbasis 18 angeordnet und mit der Vorrichtungsbasis 18 fest verbunden. Die Schaltschränke 116 bilden vorzugsweise abschnittsweise die Wand eines die Arbeitsstationen umgrenzenden Vorrichtungsgehäuses (nicht dargestellt).
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Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Bedieneinheit 120 in Form eines Bedienterminals zum Bedienen der Vorrichtung 10.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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