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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Honmaschine zur Durchführung von Honoperationen an mindestens einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse.
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Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, bei dem ein vielschneidiges Honwerkzeug mit gebundenem Schneidmittel während einer Honoperation in der Bohrung eine aus zwei Komponenten bestehende Arbeitsbewegung ausführt, die zu einer charakteristischen Oberflächenstruktur der bearbeiteten Innenfläche führt, in der Regel mit überkreuzten Bearbeitungsspuren. Die von einer Honspindel einer Honmaschine auf das Honwerkzeug übertragene Arbeitsbewegung besteht daher in der Regel aus einer axial hin- und hergehenden Hubbewegung und einer dieser überlagerten Drehbewegung. Durch Honen sind endbearbeitete Oberflächen herstellbar, die extrem hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen sowie hinsichtlich der Oberflächenstruktur genügen. Dementsprechend werden beispielsweise beim Motorenbau Zylinderlaufflächen, d.h. Innenflächen von Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse (ZKG) oder in einer in ein Zylinderkurbelgehäuse einzubauenden Zylinderhülse, Lagerflächen für Wellen, z.B. in einer Kurbelwellenlagerbohrung, oder die zylindrischen Innenflächen in Pleuelaugen einer Honbearbeitung unterzogen. Auch Lagerflächen an Pleueln, Zahnrädern oder Bauteilen für andere Kraft- und Arbeitsmaschinen, beispielsweise Kompressoren, werden häufig mittels Honen bearbeitet.
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Bei der Bearbeitung von Zylinderlaufflächen werden typischerweise mehrere unterschiedliche, aufeinander folgende Honoperationen durchgeführt, z.B. ein Vorhonen zur Erzeugung der erforderlichen Grundform und ein Fertighonen, mit dem die letztendlich benötigte Oberflächenstruktur erzeugt wird. Durch Messschritte kann der Bearbeitungserfolg überprüft werden.
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Bei der Massenfertigung von Zylinderkurbelgehäusen und anderen durch Honen zu bearbeitenden Werkstücken werden häufig Honmaschinen mit mehreren Honeinheiten eingesetzt, die beispielsweise eine Vorhoneinheit und eine Fertighoneinheit umfassen, wobei ein vorgehontes Werkstück innerhalb der Honmaschine unmittelbar an die Fertighoneinheit übergeben werden kann. Einrichtungen für weitere Prozesse, wie Messen und Entgraten, können in eine solche Honmaschine integriert sein.
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Die
WO 2013/117482 A1 beschreibt eine Honmaschine zur Durchführung von Honoperationen von Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse. Die Honmaschine hat eine Maschinenbasis, mehrere im Randbereich der Maschinenbasis angeordneten vertikale Ständer und ein von den Ständern getragenes Maschinenoberteil, das mit Abstand oberhalb der Maschinenbasis angeordnet ist. Auf der Maschinenbasis ist ein Rundtisch angeordnet, um Werkstücke nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine zu transportieren. Zwei der Arbeitsstationen sind Honstationen, die jeweils mindestens eine von dem Maschinenoberteil getragene Honeinheit aufweisen, welche eine Honspindel hat, die um eine vertikale Spindelachse drehbar und parallel zur Spindelachse hin und her bewegbar ist. Die Honeinheit ist an einem horizontal verfahrbaren Schlitten angebracht, der von dem Maschinenoberteil getragen wird. Bei manchen Ausführungsformen kann die Honeinheit mithilfe des Schlittens zu einem Werkzeugwechsler verfahren werden.
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Die
DE 10 2016 221 777 A1 beschreibt eine Honmaschine zur Durchführung von Honoperationen an mindestens einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse. Die Honmaschine hat eine Maschinenbasis, eine der Maschinenbasis zugeordnete Stützkonstruktion, z.B. in Form einer Innensäule, und ein von der Stützkonstruktion getragenes Maschinenoberteil, das mit Abstand oberhalb der Maschinenbasis angeordnet ist. Auf der Maschinenbasis ist ein Rundtisch angeordnet, um Werkstücke nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine zu transportieren. Bei einem Ausführungsbeispiel sind drei Arbeitsstationen jeweils als Honstation ausgebildet, wobei jede der Honstationen zwei von dem Maschinenoberteil getragene Honeinheiten aufweist. Jede der Honeinheiten hat eine Honspindel, die um eine vertikale Spindelachse drehbar und parallel zur Spindelachse hin und her bewegbar ist. Die Honeinheiten einer Honstation sind jeweils an einem horizontal verfahrbaren Schlitten angebracht, der von dem Maschinenoberteil getragen wird. Der Horizontalschlitten trägt einen Hubschlitten, der in einer Vertikalrichtung verfahrbar ist und eine Gegenhaltereinrichtung sowie ein Werkzeugmagazin mit mehreren Werkzeugaufnahmen zur Aufnahme jeweils eines Honwerkzeugs trägt.
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Mit Honmaschinen der beschriebenen Bauarten ist bei geeigneter Dimensionierung und Auslegung werkstückabhängiger Bauteile u.a. eine Komplettbearbeitung von Zylinderbohrungen an Zylinderkurbelgehäusen bei kurzen, nicht für die Bearbeitung verfügbaren Nebenzeiten möglich. Die Honmaschinen zeichnen sich außerdem durch eine relative kompakte Bauform aus und haben daher nur geringen Platzbedarf. Zudem können sie relativ einfach mit anderen Bearbeitungsmaschinen zu Bearbeitungslinien verkettet werden.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Honmaschine bereitzustellen, die sich durch hohe erzielbare Produktivität und Flexibilität bei gleichzeitig nochmals kompakterer Bauform auszeichnet. Insbesondere soll eine kompakte Honmaschine bereitgestellt werden, mit der eine Komplettbearbeitung von Zylinderbohrungen an Zylinderkurbelgehäusen bei kurzen Nebenzeiten möglich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Honmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Der Begriff „Honmaschine“ bezeichnet eine numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine, mit der mindestens eine Honoperation an einem Werkstück durchgeführt werden kann, so dass die Bearbeitungsmaschine insoweit zum Honen geeignet ist. Die Honoperation wird an einer Honstation durchgeführt. Die Honmaschine kann als reine Honmaschine ausgelegt sein, bei der alle für die Werkstückbearbeitung eingerichteten Arbeitsstationen (Bearbeitungsstationen) als Honstationen ausgelegt sind. Gegebenenfalls können mit der Honmaschine zusätzlich auch andere, typischerweise Material abtragende, Bearbeitungsoperationen an einem Werkstück durchgeführt werden, z.B. eine oder mehrere Bohroperationen, eine Entgratoperation oder eine Fluidstrahloperation. Dafür können entsprechende Arbeitsstationen vorgesehen sein. Auch eine Messstation kann ggf. integriert sein.
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Eine Honmaschine gemäß der vorliegenden Formulierung der Erfindung nutzt einige Vorteile gattungsgemäßer Maschinenkonzepte. Der Maschinenbasis bzw. dem Maschinenunterteil der Honmaschine ist eine Stützkonstruktion zugeordnet, so dass ein fester räumlicher Bezug zwischen Maschinenbasis und Stützkonstruktion besteht. Die Stützkonstruktion kann z.B. auf der Maschinenbasis angeordnet bzw. montiert sein, so dass die Maschinenbasis die Stützkonstruktion trägt. Die Stützkonstruktion kann auch direkt auf dem Boden stehen und lediglich mit der Maschinenbasis verschraubt sein, so dass diese hauptsächlich als seitliche Stütze für die Stützkonstruktion fungiert.
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Die Stützkonstruktion ist eine tragende Baugruppe für mechanisch-funktionelle Komponenten der Honmaschine. Diese können zum Teil an dem von der Stützkonstruktion getragenen Maschinenoberteil angebracht sein. Dies gilt jedenfalls für eine oder mehrere Honeinheiten, ggf. alle mit vertikaler Spindelachse montierte Honeinheiten der Honmaschine. An und/oder in der Stützkonstruktion oder einem ihrer Bestandteile können z.B. Versorgungsleitungen für elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Komponenten verlaufen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Stützkonstruktion mehrere im Randbereich der Maschinenbasis angeordnete vertikale Ständer oder Stützen, die das Maschinenoberteil unmittelbar oder mittelbar tragen. So ist es beispielsweise möglich, das Maschinenoberteil so zu gestalten, dass es direkt auf die oberen Enden von Ständern aufgesetzt und dort montiert werden kann. Es ist auch möglich, dass Paare von seitlich zueinander versetzten Ständern jeweils eine horizontale Traverse tragen, auf welche dann das Maschinenoberteil aufgesetzt wird. Die Anordnung des Maschinenoberteils auf Ständern kann die seitliche Zugänglichkeit des Arbeitsraums verbessern.
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Die Honmaschine weist ein Transportsystem zum Transportieren von Werkstücken auf einer Transportbahn auf. Das Transportsystem bildet ein maschineninternes Transfersystem, mit dem ein schneller Transfer der Werkstücke zwischen den einzelnen Arbeitsstationen realisiert werden kann. Das Transportsystem kann z.B. auf der Maschinenbasis montiert sein. Der Begriff „Transportbahn“ bezeichnet hierbei den Weg, den ein transportiertes Werkstück beim Transport nehmen kann.
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Am Verlauf der Transportbahn sind mehrere Arbeitsstationen angeordnet. Ein Werkstück kann durch Fortbewegung des Transportsystems nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine transportiert werden. Wenn einer Arbeitsstation mindestens eine Bearbeitungseinheit zur Durchführung einer das Werkstück verändernden Bearbeitungsoperation am Werkstück zugeordnet ist (z.B. eine Honeinheit zum Honen, eine Bohreinheit zum Bohren, eine Entgrateinheit zum Entgraten etc.), kann die Arbeitsstation auch als Bearbeitungsstation bezeichnet werden. Es sind auch nicht-bearbeitende Arbeitsoperationen möglich, z.B. eine Messstation zur Durchführung von Messungen an Werkstücken, oder eine Ladestation.
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Vorzugsweise ist das Transportsystem als Umlauf-Transportsystem zum Transportieren von Werkstücken auf einer umlaufenden Transportbahn ausgebildet. Die umlaufende Transportbahn ist vorzugsweise in Umlaufrichtung geschlossenen, dies ist aber nicht zwingend. Durch einen maschineninternen Transfer entlang einer umlaufenden Transportbahn ist es möglich, mit einer einzigen Ladestation zum Beladen und Entladen der des Transportsystems auszukommen. Im Gegensatz zu Transfermaschinen ist es also möglich, dass die Werkstücke die Honmaschine an der gleichen Stelle verlassen, an der sie der Honmaschine zugeführt wurden. Dies erleichtert das Be- und Entladen und insbesondere auch die Ankopplung der Honmaschine an ein externes Fördersystem.
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Manche Ausführungsformen zeichnen sich dadurch aus, dass das Transportsystem einen Rundtisch aufweist, der um eine vertikale Rundtischachse drehbar ist und mehrere Transport-Aufnahmestrukturen aufweist, die mit radialem Abstand zur Rundtischachse in Umfangsrichtung zueinander versetzt derart angeordnet sind, dass ein an einer Transport-Aufnahmestruktur unmittelbar oder mittelbar aufgenommenes Werkstück durch Drehung des Rundtischs nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine transportierbar ist.
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Hinsichtlich der Auslegung und Anordnung funktional zusammenwirkender Komponenten an den Honstationen (einer oder mehrerer) gibt es vorteilhafte Besonderheiten. Gemäß der beanspruchten Erfindung weist die mindestens eine Honstation wenigstens eine Honeinheit auf, die fest am Maschinenoberteil montiert ist. Es gibt also im Gegensatz zu einigen gattungsgemäßen Honmaschinen (z.B.
WO 2013/117482 A1 oder
DE 10 2016 221 777 A1 ) keinen Horizontalschlitten, der vom Maschinenoberteil getragen wird und eine Honeinheit trägt. Eine stationäre bzw. fest montierte Honeinheit kann nicht horizontal verfahren werden. Die Honstation weist außerdem eine Werkstückaufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines an der Honstation zu bearbeitenden Werkstücks während der Bearbeitung auf. Die Werkstückaufnahmevorrichtung wird von einem Horizontalschlitten getragen, der mittels eines Horizontalschlitten-Antriebs numerisch gesteuert in einer Horizontalrichtung linear bzw. geradlinig verfahrbar ist.
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Gegenüber herkömmlichen Konstruktionen ergeben sich mehrere Vorteile. Die Konstruktion benötigt keinen Horizontalschlitten, der vom Maschinenoberteil getragen wird und eine Honeinheit trägt. Durch den Verzicht auf einen Horizontalschlitten am Maschinenoberteil wird in diesem oberen Teil der Honmaschine Masse eingespart, was sich unter anderem auf die Stabilität der Gesamtkonstruktion während des Betriebs positiv auswirken kann. Die Gesamtsteifigkeit des Aufbaus mit Stützkonstruktion und Maschinenoberteil kann mit geringerem konstruktiven Aufwand sichergestellt werden. Eine Honeinheit kann mit geringem konstruktiven Aufwand fest und in einer präzise vorgebbaren Position am Maschinenoberteil befestigt werden.
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Da die Werkstückaufnahmevorrichtung der Honstation mittels des Horizontalschlittens in einer Horizontalrichtung verfahrbar ist, bleiben die Vorteile einer relativen horizontalen Verfahrbarkeit zwischen Honeinheit und Werkstück jedoch erhalten. Somit ist es z.B. möglich, trotz stationärer bzw. fester Montage einer Honeinheit am Maschinenoberteil mit dieser Honeinheit nacheinander unterschiedliche Bohrungen in einem Werkstück zu bearbeiten, zum Beispiel nebeneinander liegende Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse.
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Außerdem wird durch den Verzicht auf Honeinheiten tragende Horizontalschlitten am Maschinenoberteil in diesem Bereich weniger Bauraum zur Anbringung von Honeinheiten benötigt. Dadurch können unmittelbar benachbarte Honeinheiten näher zueinander platziert werden. Anders ausgedrückt kann pro Bauraum mehr Funktion untergebracht werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine Honstation an einer Längsseite und eine andere Station an einer senkrecht dazu orientierten Querseite angeordnet werden soll, was bei manchen Ausführungsformen der Fall ist. Die Honmaschinen können dadurch in horizontaler Richtung noch kompaktere Ausmaße haben als herkömmliche Honmaschinen. Bei Bedarf kann eine große Anzahl von Honeinheiten in einem relativ begrenzten Bauraum am Maschinenoberteil untergebracht werden, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder sechs Honeinheiten, ggf. auch mehr als sechs Honeinheiten.
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Bei manchen Ausführungsformen ist auf der Werkstückseite ein weiterer translatorischer Bewegungsfreiheitsgrad vorgesehen, indem die Werkstückaufnahmevorrichtung mittels einer Hubeinrichtung mit einem Hubantrieb numerisch gesteuert in Vertikalrichtung, also parallel zur Spindelachse einer Honeinheit, anhebbar und absenkbar ist.
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Diese Funktionalität wird bei manchen Ausführungsformen dadurch erreicht, dass der Horizontalschlitten einen Hubschlitten trägt, der in einer Vertikalrichtung verfahrbar ist, wobei der Hubschlitten die Werkstückaufnahmevorrichtung trägt. Wenn die Anordnung so getroffen ist, dass der Horizontalschlitten unten angeordnet ist und einen Hubschlitten trägt, an dem die Werkstückaufnahmevorrichtung angebracht ist, können mithilfe des Hubschlittens sehr einfach Anhebe- und Absenkvorgänge beim Umsetzen eines Werkstücks vom Transportsystem auf die Werkstückaufnahmevorrichtung oder umgekehrt von der Werkstückaufnahmevorrichtung zum Transportsystem durchgeführt werden.
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Alternativ kann z.B. vorgesehen sein, dass die Honstation einen Hubschlitten aufweist, der den Horizontalschlitten trägt, wobei dann die Werkstückaufnahmevorrichtung am Horizontalschlitten angebracht ist. Die Hubeinrichtung kann anstelle eines Hubschlittens auch eine andere zum Anheben und Absenken der Werkstückaufnahmeeinrichtung geeignete Hubeinrichtung aufweisen, z.B. einen Hubtisch, der z.B. elektrisch, ggf. aber auch hydraulisch betätigbar sein kann. Der Hubtisch kann z.B. ein Scherhubtisch sein.
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Wenn für die Werkstückaufnahmevorrichtung ein horizontaler Bewegungsfreiheitsgrad (über den Horizontalschlitten) sowie ein vertikaler Bewegungsfreiheitsgrad (z.B. über den Hubschlitten) bereitgestellt werden, können sämtliche zum Transfer zwischen Werkstückaufnahmevorrichtung und Transportvorrichtung und zum Wechsel zwischen unterschiedlichen Bohrungen eventuell erforderliche Bewegungen auf Werkstückseite realisiert werden, so dass beispielsweise keine eigene Maschinenachse für einen Hub des Transportsystems vorgesehen werden muss.
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Es gibt im Rahmen der beanspruchten Erfindung unterschiedliche Möglichkeiten, an einer Honstation eine oder mehrere Honeinheiten vorzusehen. So ist es beispielsweise möglich, dass eine Honstation genau eine Honeinheit aufweist, die fest am Maschinenoberteil montiert ist. Aufgrund der horizontalen Beweglichkeit auf Werkstückseite können dennoch mit dieser einzigen Honeinheit an ein- und demselben Werkstück mehrere Bohrungen zeitlich nacheinander bearbeitet werden, wenn das Werkstück zum Wechsel zwischen den Bohrungen horizontal verfahren wird.
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Es ist auch möglich, dass eine Honstation genau zwei Honeinheiten aufweist, die mit vorgegebenem Abstand zwischen den Spindelachsen der Honspindeln jeweils fest am Maschinenoberteil montiert sind. Der Abstand zwischen den Spindelachsen wird auch als „Stichmaß“ oder kurz „Stich“ bezeichnet. Bei dieser Variante ist also ein fester Stich zwischen zwei benachbarten Honspindeln vorgesehen.
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Es ist auch möglich, dass eine Honstation genau zwei Honeinheiten aufweist, wobei eine erste Honeinheit fest am Maschinenoberteil montiert ist und eine zweite Honeinheit zur variablen Einstellung des Abstands zwischen den Spindelachsen der Honeinheiten gegenüber der ersten Honeinheit horizontal verfahrbar gelagert ist. Damit ist eine vorzugsweise stufenlose Stichverstellung, also eine stufenlose Änderung des Abstands zwischen den Spindelachsen, möglich. Die Stichverstellung ist bei manchen Ausführungsformen manuell möglich, bei anderen Ausführungsformen ist zur Stichverstellung eine gesonderte NC-Maschinenachse vorgesehen. Dadurch ist eine besonders schnelle Umrüstung zwischen unterschiedlichen Stichmaßen möglich.
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Bei den meisten Ausführungsformen gibt es mehrere Honstationen, die jeweils gemäß einer dieser Varianten ausgestaltet sind. Beispielsweise kann an diametral gegenüberliegenden Seiten der Honmaschine jeweils eine Honstation mit zwei Honeinheiten (mit oder ohne Stichverstellung) vorgesehen sein, so dass vier Honspindeln gleichzeitig arbeiten können. Es kann auch eine weitere Honstation vorgesehen sein, die mit einer oder zwei Honeinheiten ausgestattet sein kann, so dass die Honmaschine auch fünf oder sechs gleichzeitig betreibbare Honspindeln besitzen kann. Damit können bei Bedarf auch fünfstufige oder sechsstufige Honprozesse ohne Umspannen des Werkstücks und ohne Werkzeugwechsel gefahren werden. Ist die geforderte Ausbringung eher klein, kann jede Honstation auch mit nur einer einzigen Honeinheit ausgestattet sein.
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Beim Honen kann die vertikal oszillierende Hubbewegung bei der Aufwärtsbewegung Bearbeitungskräfte verursachen, die zum Abheben des Werkstücks von der Werkstückaufnahmevorrichtung führen könnten. Dem kann entgegengewirkt werden, indem an der Werkstückaufnahmevorrichtung eigene Spannvorrichtungen zum Sichern des Werkstücks gegen Abheben bei der Honbearbeitung angebracht werden. Bei vielen Ausführungsformen kann auf solche gesonderten Spannvorrichtungen verzichtet werden, wenn an der Honstation wenigstens eine Gegenhaltereinrichtung zur Aufnahme von vertikal nach oben gerichteten Bearbeitungskräften vorgesehen ist, die beim Honen auf das Werkstück wirken. Das Werkstück kann dadurch in Vertikalrichtung spielfrei gehalten oder gegebenenfalls in vertikaler Richtung auch leicht geklemmt werden.
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Bei Honmaschinen, die an der betroffenen Honstation eine Werkstückaufnahmevorrichtung aufweisen, die parallel zur Spindelachse anhebbar und absenkbar ist, kann die Gegenhaltereinrichtung konstruktiv relativ einfach ausgelegt sein, nämlich in der Weise, dass die Gegenhaltereinrichtung an einer festen Vertikalposition montiert ist, also selbst nicht vertikal verfahrbar ist. Dadurch können einfache, stabile Konstruktionen realisiert werden. Das vertikale Andrücken des Werkstücks gegen die Unterseite der Gegenhaltereinrichtung kann dann mittels des Hubantriebs für die Hubbewegung der Werkstückaufnahmevorrichtung erreicht werden.
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Bei manchen Ausführungsformen ist eine Gegenhaltereinrichtung am unteren Ende einer zugeordneten Honeinheit montiert, so dass die Honeinheit an ihrem unteren Ende eine Gegenhaltereinrichtung trägt. Alternativ könnte die Gegenhaltereinrichtung auch an einem von der Honeinheit gesonderten Träger montiert sein.
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Manche Ausführungsformen von Honmaschinen sind für einen automatischen Werkzeugwechsel ausgelegt. Durch eine automatisierte Werkzeugwechselfunktion können die für einen Werkzeugwechsel erforderlichen Nebenzeiten, die beispielsweise nach Verschleiß eines Werkzeugs oder beim Wechsel zwischen unterschiedlichen Werkzeugtypen auftreten, kurz gehalten werden. Bei manchen Ausführungsformen ist die Werkzeugwechselfunktion dadurch realisiert, dass die Honeinheit an ihrem unteren Ende ein Werkzeugmagazin mit mehreren Werkzeugaufnahmen zur Aufnahme jeweils eines Honwerkzeugs trägt. Vorzugsweise ist für jede Honeinheit der Honmaschine eine solche Lösung vorgesehen. Die Werkzeugwechselfunktion kann dadurch permanent in räumlicher Nähe zur Honeinheit bzw. zur Honspindel positioniert sein, so dass nur kurze Transportwege beim Werkzeugwechsel erforderlich sind.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Funktionen des Werkstücktransports zwischen den Arbeitsstationen und der Werkstückaufnahme für die Bearbeitung voneinander getrennt durch unterschiedliche funktionale Baugruppen realisiert. So kann jede Funktion für sich z.B. hinsichtlich der erforderlichen Positioniergenauigkeit optimiert werden. Die Positioniergenauigkeitsanforderungen können für den Transport deutlich geringer sein als für die Bearbeitung. Vorzugsweise sind das Transportsystem und die Werkstückaufnahmevorrichtungen für eine unmittelbare Übergabe von Werkstücken zwischen dem Transportsystem und den Werkstückaufnahmevorrichtungen ausgebildet. Somit sind keine gesonderten Handhabungseinrichtungen für die Werkstückübergabe erforderlich.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Transportsystem mehrere Transport-Aufnahmestrukturen aufweist, die zueinander versetzt derart angeordnet sind, dass ein an einer Transport-Aufnahmestruktur unmittelbar oder mittelbar (z.B. mittels Transportpalette) aufgenommenes Werkstück durch Fortbewegung des Transportsystems nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine transportierbar ist, dass jede Werkstückaufnahmevorrichtung an ihrer Oberseite Bearbeitungs-Aufnahmestrukturen aufweist, die derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass sie in entsprechende Indexierstrukturen an der Unterseite des Werkstücks oder an der Unterseite einer Transportplatte passen, welche an ihrer Oberseite entsprechende Bearbeitungs-Indexierelemente aufweist, die in entsprechende Indexierstrukturen an der Unterseite des Werkstücks passen, und dass das Transportsystem und die Werkstückaufnahmevorrichtungen für eine unmittelbare Übergabe von Werkstücken zwischen den Transport-Aufnahmestrukturen und den Bearbeitungs-Aufnahmestrukturen ausgebildet sind.
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Wenn eine der Arbeitsstationen eine Ladestation zum Be- und Entladen des Transportsystems ist, dann kann an der Ladestation ein Hubtisch mit einer mittels eines Hubantriebs vertikal verfahrbaren Werkstückaufnahmeeinrichtung zum Tragen eines Werkstücks vorgesehen sein. Der Hubtisch kann bei der unmittelbaren Übergabe von Werkstücken an das Transportsystem oder Übernahme von Werkstücken vom Transportsystem an der Ladestation genutzt werden.
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Zur Erhöhung der Prozesssicherheit und/oder zur Verbesserung der Qualitätskontrolle kann die Honmaschine ein integriertes Messsystem aufweisen, welches es erlaubt, Messungen am zu bearbeitenden Werkstück vor der Bearbeitung mit der Honmaschine (Vormess-Operation) und/oder Messungen des an der Honmaschine bearbeiteten Werkstücks nach Abschluss der Bearbeitung (Nachmess-Operation) durchzuführen. Bei manchen Ausführungsformen mit einer Ladestation zum Be- und Entladen des Transportsystems ist der Ladestation ein vorzugsweise horizontal verfahrbares Messsystem mit wenigstens einer Messeinheit zugeordnet, die unter der Steuerung einer Steuereinheit der Honmaschine zwischen einer Neutralstellung außerhalb der Ladestation und einer Messstellung im Bereich der Ladestation verfahrbar ist. Das Messsystem kann zwei oder mehr parallel arbeitende Messeinheiten aufweisen, um die Effizienz zu steigern bzw. um die erforderlichen Gesamt-Messzeiten pro Werkstück zu verkürzen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Messsystem nur eine einzige Messeinheit aufweist.
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Es ist möglich, die mechanischen Komponenten des verfahrbaren Messsystems am Maschinenoberteil zu montieren. Das kann z.B. nützlich sein, wenn in der Be- und Entladestation gemessen werden soll. Bei einer Ausführungsform sind mechanische Komponenten des verfahrbaren Messsystems auf einem von der Maschinenbasis getragenen Horizontalschlitten angeordnet, der mittels eines Horizontalschlitten-Antriebs numerisch gesteuert zwischen der Neutralstellung und der Messstellung verfahren werden kann. Bei dieser Konstruktionsvariante wird die Last der mechanischen Komponenten des Messsystems unter Umgehung des Maschinenoberteils unmittelbar von der Maschinenbasis aufgenommen, so dass für die Stützkonstruktion und das Maschinenoberteil die Anforderungen hinsichtlich mechanischer Stabilität entspannt werden können.
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Die Offenbarung bezieht sich auch eine Fertigungsanlage mit mehreren Bearbeitungsmaschinen zur Bearbeitung eines Werkstücks und mit einem Fördersystem zur Förderung von Werkstücken zu den Bearbeitungsmaschinen und von den Bearbeitungsmaschinen. Mindestens eine der Bearbeitungsmaschinen ist eine Honmaschine gemäß der beanspruchten Erfindung.
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Für die Beladung und Entladung des Transportsystems der Honmaschine im Bereich einer Ladestation der Honmaschine kann z.B. mindestens eine der folgenden Einrichtungen vorgesehen sein: ein Portallader mit einem horizontal und vertikal verfahrbaren Greifarm; ein Laderoboter; ein Pendelschlitten (shuttle). Eine manuelle Beladung kann vorgesehen sein, so dass auf gesonderte Ladeeinrichtungen verzichtet werden kann.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
- 1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht von Komponenten einer Honmaschine gemäß einer Ausführungsform von ihrer Be- und Entladeseite;
- 2 zeigt eine Draufsicht der Honmaschine in 1;
- 3 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht des mit Werkstückaufnahmen ausgestatteten Rundtischs der Honmaschine;
- 4A bis 4Q zeigen verschiedene Phasen eines beispielhaften Bearbeitungsablaufs mit zugehörigem Teilefluss am Beispiel eines Werkstücks;
- 5 zeigt eine Ansicht der Honmaschine, in der Messeinheiten eines integrierten Messsystems sichtbar sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht von Komponenten einer Honmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform von ihrer Be- und Entladeseite. 2 zeigt eine Draufsicht der Honmaschine. 3 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht des mit Werkstückaufnahmen ausgestatteten Rundtischs der Honmaschine. Die bei der betriebsfertig montierten Honmaschine vorhandenen Verkleidungsteile sind nicht dargestellt.
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Das Ausführungsbeispiel der Honmaschine ist dafür eingerichtet, die Zylinderbohrungen von Werkstücken W in Form von Zylinderkurbelgehäusen in mehreren unterschiedlichen Honoperationen (z.B. Vorhonen, Zwischenhonen und Fertighonen) komplett zu bearbeiten.
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Die Honmaschine hat eine rechteckige Maschinenbasis 110, die sämtliche mechanischen Komponenten der Honmaschine trägt. Die Maschinenbasis hat in einer ersten Richtung der Honmaschine (entsprechend der x-Richtung des Maschinenkoordinatensystems MKS, auch als Längsrichtung bezeichnet) eine Länge, die im Wesentlichen der Breite in der zur ersten Richtung orthogonalen zweiten Richtung (entsprechend der y-Richtung des Maschinenkoordinatensystems, auch als Breitenrichtung oder Querrichtung bezeichnet) entspricht. Die Breite der Maschinenbasis kann beispielsweise zwischen 1800 mm und 3000 mm liegen. Die in Breitenrichtung schmale Bauform erlaubt einen Transport der komplett vormontierten Maschinenbasis auf üblichen Transportmitteln, zum Beispiel mittels LKW oder Schienenfahrzeug.
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Auf der Maschinenbasis ist mittig zwischen den Längsseiten ein Rundtisch 130 (auch als Rundschalttisch bzw. Drehtisch bezeichnet) montiert, der mithilfe eines unter der drehbaren Tischplatteneinheit 136 angeordneten Drehantriebs um eine vertikale Drehachse 134 unbegrenzt drehbar ist. Der Rundtisch 130 dient als maschineninternes Transportsystem 130 bzw. Transfersystem. Die Tischplatteneinheit des Rundtisches hat in 90°-Teilung vier nach außen ragende Arme 137 (siehe 3).
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Der Rundtisch weist vier Transport-Aufnahmestrukturen 135 auf, die mit radialem Abstand zur Rundtischachse 134 in Umfangsrichtung zueinander um 90° versetzt derart angeordnet sind, dass ein Werkstück, das unmittelbar oder mittelbar (z.B. mittels Transportpalette 139) in einer Transport-Aufnahmestruktur 135 aufgenommen ist, durch Drehung des Rundtischs entlang einer kreisförmigen Transportbahn nacheinander an unterschiedliche Arbeitsstationen der Honmaschine transportiert werden kann. Die Transport-Aufnahmestrukturen 135 sind an den Oberseiten der radial nach außen ragenden, nach Art von Winkelkonsolen gestalteten Arme 137 der Tischplatteneinheit 136 des Rundtischs angeordnet. Die Transport-Aufnahmestrukturen 135 weisen jeweils vier in Rechteck-Anordnung vorliegende Aufnahmepunkte auf, die zwei Aufnahmeklötze und zwei Transport-Indexierelemente 138 umfassen, um die Lage der Werkstücke für den Transport ausreichend genau vorzugeben.
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Die Maschinenbasis 110 trägt eine Stützkonstruktion 112, die wiederum ein Maschinenoberteil 120 trägt, das mit Abstand oberhalb der Maschinenbasis mit generell horizontaler Ausrichtung angeordnet ist. Die Stützkonstruktion umfasst vier vertikale Stützen 112A, 112B etc., die jeweils einen Rechteck-Querschnitt haben und jeweils paarweise mit x-Abstand zueinander in der Nähe der Längsseiten angeordnet sind. Jeweils zwei an einer gemeinsamen Längsseite angeordnete Stützen tragen eine an ihren oberen Enden befestigte Traverse 113-1, 113-2, welche parallel zur Längsseite (d.h. in x-Richtung) verläuft. Die zueinander parallelen Traversen sind Bestandteil des im Wesentlichen H-förmigen Maschinenoberteils 120. Der Mittelteil des Maschinenoberteils ist fest mit den Traversen verschweißt und/oder verschraubt und erstreckt sich in y-Richtung (Querrichtung) oberhalb des Rundtischs. Durch die H-Form des Maschinenoberteils ergibt sich oberhalb der Ladestation 140 ein Freiraum, so dass der Rundtisch von oben durch die Ebene des Maschinenoberteils hindurch be- und entladen werden kann. Die Honmaschine kann jedoch auch frontseitig, also von der Vorderseite her, be- und entladen werden.
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Der mit dem Rundtisch 130 ausgestattete Bereich zwischen der Maschinenbasis 110 und dem Maschinenoberteil 120 wird als Arbeitsraum 115 der Honmaschine bezeichnet. Dieser ist nach oben teilweise durch das Maschinenoberteil 120 begrenzt, während er von den Seiten her in den Bereichen zwischen den Stützen 112A bis 112D für einen Bediener oder für Bedieneinheiten gut zugänglich ist.
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Die Honmaschine hat vier Arbeitsstationen, die gleichzeitig durch Werkstücke angefahren werden können. Mittig an der in 1 und 2 sichtbaren Vorderseite liegt eine Ladestation 140, deren Einrichtungen dafür vorgesehen sind, jeweils ein Werkstück zur Übergabe an den Rundtisch 130 zu transportieren und/oder ein zu entladendes Werkstück aus der Honmaschine nach außen zu transportieren.
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Zusätzlich zur Ladestation hat das Ausführungsbeispiel drei Arbeitsstationen, die jeweils als Honstationen 160-1, 160-2, 160-3 eingerichtet sind, nämlich eine erste Honstation 160-1, die an der links dargestellten ersten Längsseite angeordnet ist, eine zweite Honstation 160-2, die an der der Ladestation 140 gegenüber liegenden Rückseite angeordnet ist, und eine dritte Honstation 160-3, die an der der ersten Längsseite gegenüber liegenden zweiten Längsseite diametral gegenüber der ersten Honstation 160-1 angeordnet ist.
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Jede der Honstationen hat wenigstens eine Honeinheit, die stationär bzw. fest am Maschinenoberteil 120 montiert ist. Dies bedeutet, dass es bis auf eventuelle Justierschrauben o.dgl. keine gesonderten Komponenten gibt, die eine manuelle oder automatische Verlagerung der stationär montierten Honeinheit gegenüber dem Maschinenoberteil 120 erlauben. Daher reicht eine einfache robuste Montagestruktur mit geringem Bauraumbedarf aus.
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Der Aufbau einer Honeinheit sei am Beispiel der Honeinheit 180-1 näher erläutert. Die Honeinheit 180-1 umfasst einen Spindelkasten, der als Lagerung für die Honspindel 184 dient, die mit vertikaler Spindelachse im Spindelkasten geführt ist. Die Drehung der Honspindel um die Spindelachse wird durch einen Drehantrieb bewirkt. Ein Hubantrieb bewirkt die parallel zur Spindelachse verlaufenden Vertikalbewegungen der Honspindel beim Einführen des Honwerkzeugs (nicht dargestellt) in die zu bearbeitende Bohrung bzw. beim Herausziehen des Honwerkzeugs aus dieser Bohrung. Das Honwerkzeug kann unmittelbar oder z.B. mittels einer Antriebsstange doppelt-gelenkig an die Honspindel angekoppelt sein. Der Hubantrieb kann während der Honbearbeitung so angesteuert werden, dass das Honwerkzeug innerhalb der Bohrung des Werkstücks eine vertikale Hin- und Her-Bewegung entsprechend der gewünschten Honparameter ausführt. Die Honeinheit 180-1 hat ein Zustellsystem, das zwei unabhängig voneinander betätigbare Zustelleinrichtungen umfasst, um ggf. Honwerkzeuge mit Doppelaufweitung ansteuern zu können. Da der Aufbau von doppelt aufweitenden Zustellsystemen an sich bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung hier verzichtet.
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Alle fünf Honeinheiten der Honmaschine 100 werden von dem Maschinenoberteil 120 getragen.
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Bei der gezeigten Konfiguration weist die erste Honstation 160-1 genau zwei Honeinheiten 180-1, 180-2 auf. Eine erste Honeinheit 180-1 ist fest am Maschinenoberteil 120 montiert, indem ihr Spindelkasten fest mit dem Maschinenoberteil verschraubt ist. Die zweite Honeinheit 180-2 der ersten Honstation ist zur variablen Einstellung eines Abstands zwischen den Spindelachsen der Honeinheiten gegenüber der ersten Honeinheit an einer Schlittenführung horizontal verfahrbar gelagert. Die Stichverstellung wird bei Bedarf mittels einer NC-Maschinenachse erreicht. Die gegenüberliegende dritte Honstation 160-3 ist entsprechend aufgebaut. An der hinten liegenden zweiten Honstation 160-2 ist nur eine Honspindel vorgesehen, diese ist fest am Maschinenoberteil montiert. Bei anderen Konfigurationen können an der zweiten Honstation auch zwei Honspindeln vorgesehen sein.
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Jede Honeinheit trägt an ihrem unteren Ende eine Baugruppe 300 mit einer Gegenhaltereinrichtung 330 und einem darin integrierten Werkzeugmagazin 350 mit mehreren Werkzeugaufnahmen 360, die jeweils zur Aufnahme eines einzigen Honwerkzeugs ausgebildet sind. Die Baugruppe ist in Bezug auf das Maschinenoberteil auf fester Höhe montiert, also nicht höhenverstellbar.
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Das Werkzeugmagazin 350 ist als Sechsfach-Rundmagazin ausgebildet. Die sechs untereinander identischen Werkzeugaufnahmen 360 liegen auf einem Teilkreis, welcher durch die Verlängerung der Spindelachse der Honspindel verläuft, so dass durch Drehung des Rundmagazins jeweils eine der Werkzeugaufnahmen in eine zur Spindelachse zentrierte Arbeitsposition gebracht werden kann. Jede der Werkzeugaufnahmen 360 hat eine vertikale Durchgangsöffnung zum Hindurchführen eines Honwerkzeugs sowie eine Werkzeug-Haltevorrichtung, die zwischen einer Haltekonfiguration und einer Freigabekonfiguration umstellbar ist. In der Haltekonfiguration wird ein aufgenommenes Honwerkzeug innerhalb der Durchgangsöffnung gehalten und gegen Herabfallen gesichert. In der Freigabekonfiguration kann das Honwerkzeug, wenn es an die Honspindel bzw. an die Antriebsstange 186 angekoppelt ist, nach oben entnommen oder nach unten in Richtung Werkstück durchgeführt werden.
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Die Gegenhaltereinrichtung 330 ist so konstruiert, dass sie bei Bedarf vertikal nach oben gerichtete Bearbeitungskräfte beim Honen aufnehmen kann. Das Werkstück kann bei Bedarf von unten mit vorgebbarer Andrückkraft an die Gegenhaltereinrichtung angedrückt werden, um das Werkstück in Vertikalrichtung spielfrei zu halten (Andrückkraft nahe null) oder gegebenenfalls mit einer gewissen Andrückkraft anzudrücken. Dies ermöglicht den Einsatz von Werkstückaufnahmevorrichtungen, die keine eigene Spannvorrichtung zum Sichern des Werkstücks gegen Abheben bei der Honbearbeitung aufweisen. Damit ist in jedem Fall eine störungsfreie Honbearbeitung ohne Abheben des Werkstücks von der Werkstückaufnahmevorrichtung sichergestellt. Die Gegenhaltereinrichtung ist vorhanden, sie muss nicht zwingend in jeder Bearbeitungsoperation eingesetzt werden.
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Hinsichtlich des Werkstücktransports zwischen den Arbeitsstationen und eventueller horizontaler Relativbewegungen zwischen den Honwerkzeugen und den Werkstücken in den Zeiten zwischen Honoperationen zeichnet sich die Konstruktion durch weitere vorteilhafte Merkmale aus. Einige davon werden am Beispiel der ersten Honstation 160-1 im Zusammenhang mit 3 sowie den nachfolgenden Figuren zu einem beispielhaften Bearbeitungsprozess näher erläutert.
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Der Rundtisch ist lediglich dafür vorgesehen, die Werkstücke zwischen den einzelnen Arbeitsstationen zu transportieren. An den Arbeitsstationen wird das Werkstück jeweils an eine der Arbeitsstation zugehörige Werkstückaufnahmevorrichtung 210 unmittelbar übergeben. Die Werkstückaufnahmevorrichtung 210 weist einen kastenförmigen Grundkörper 212 auf, an dessen Oberseite Bearbeitungs-Aufnahmestrukturen 215 angeordnet sind. Diese umfassen vier in einer Rechteckanordnung angeordnete Auflagen, zu denen zwei Bearbeitungs-Indexierelemente 214 gehören. Diese sind so angeordnet und ausgestaltet, dass sie entweder in entsprechende Indexierstrukturen an der Unterseite des Werkstücks W oder an der Unterseite einer Transportplatte 139 passen. Wenn eine Transportplatte 139 verwendet wird, hat diese an ihrer Oberseite entsprechende Bearbeitungs-Indexierelemente 214-1, die in komplementäre Strukturen an der Werkstückunterseite passen. Mithilfe der Bearbeitungs-Indexierelemente 214 kann das Werkstück mit hoher Positionsgenauigkeit in einer Werkstückaufnahmevorrichtung 210 aufgenommen werden.
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Um eine unmittelbare Übergabe zwischen dem Rundtisch bzw. den Transport-Aufnahmestrukturen 135 des Rundtischs und der Werkstückaufnahmevorrichtung 210 zu ermöglichen, hat der kastenförmige Grundkörper 212 an seiner Oberseite eine zum Rundtisch hin offene, rechteckige Aussparung 213, durch die ein Arm 137 des Rundtisches kollisionsfrei vertikal hindurchgeführt werden kann, wobei Bearbeitungs-Indexierelemente 214 an gegenüberliegenden Seiten der Aussparung angebracht sind.
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Im Bereich der Arbeitsstation bzw. der Honstation ist auf dem Maschinenbett 110 ein Horizontalschlitten 220 montiert, der mithilfe eines Horizontalschlitten-Antriebs 225 horizontal parallel zur x-Richtung des Maschinenkoordinatensystems verfahren werden kann. Der Horizontalschlitten 220 trägt einen Hubschlitten 230, der mittels eines Hubantriebs 235 numerisch gesteuert in Vertikalrichtung (parallel zur z-Richtung des Maschinenkoordinatensystems) angehoben und abgesenkt werden kann. Die Werkstückaufnahmevorrichtung 210 ist an dem Hubschlitten 230 montiert, so dass die Werkstückaufnahmevorrichtung mittels des Horizontalschlittens und des Hubschlittens sowohl parallel zur x-Richtung als auch parallel zur z-Richtung gesteuerte Fahrbewegungen ausführen kann.
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Eine entsprechende parallel zur x-Richtung sowie vertikal verfahrbare Werkstückaufnahmevorrichtung ist auch an der gegenüberliegenden dritten Honstation 160-3 vorgesehen. An der zweiten Honstation verlaufen die Horizontalbewegungen parallel zur y-Richtung des Maschinenkoordinatensystems. Die Horizontalbewegungen verlaufen somit jeweils tangential zu einem Referenzkreis um die Rundtischachse 134. An der Ladestation 140 gibt es keinen Horizontalschlitten, diese weist lediglich einen Hubschlitten 227 auf. Es befindet sich also lediglich eine Aushebeeinheit unter dem Rundtisch.
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Nachfolgend werden anhand der 3 sowie der 4A bis 4Q mögliche Arbeitsbewegungen der Honmaschine bei einem beispielhaften Honprozess beschrieben. Bei dem bearbeiteten Werkstück W handelt es sich um ein Zylinderkurbelgehäuse für einen Verbrennungsmotor. Das Werkstück hat vier in einer geraden Reihe zueinander achsparallel angeordnete Zylinderbohrungen, deren Innenflächen gehont werden sollen.
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Die 3 und 4A zeigen die gleiche Situation, in der der Rundtisch noch nicht beladen ist. Die Werkstückaufnahmevorrichtung an der Ladestation 140 trägt bereits die Transportplatte bzw. Transportpalette 139, auf die das Werkstück aufgesetzt werden soll. Die Werkstückaufnahmevorrichtung 210 befindet sich in einer oberen Position, so dass die Ebene der Bearbeitungs-Aufnahmestrukturen 215 der Transportplatte oberhalb der Ebene der mit Transport-Aufnahmestrukturen versehenen Arme des Rundtisches liegt.
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4B zeigt die Situation, in der ein Werkstück W auf die Transportplatte 139 aufgesetzt wird. Hierzu kann z.B. ein Laderoboter oder ein Ladeportal genutzt werden.
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Die Werkstückaufnahme 210 der Ladestation wird dann zunächst abgesenkt bis zur Konfiguration von 4C, in welcher die Unterseite der Transportplatte 139 auf der Oberseite der Transport-Aufnahmestrukturen aufsetzt und die Transport-Indexierelemente die Transportplatte mit dem Werkstück für den Transport lagerichtig positionieren.
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Dann wird der Hubschlitten 230 der Ladestation 140 weiter abgesenkt, so dass die Werkstückaufnahmevorrichtung 210 unterhalb der Ebene der Arme des Rundtisches liegt und das von der Transportplatte getragene Werkstück nun vom Rundtisch getragen wird (4D). Das Werkstück ist somit an den Rundtisch übergeben und kann mit diesem zur ersten Honstation 160-1 transportiert werden. Die dortige Werkstückaufnahmevorrichtung 210 ist noch in ihre untere Position abgesenkt.
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Der Rundtisch wird nun um 90° im Uhrzeigersinn weiter getaktet, so dass der Arm, der das vorher beladene Werkstück trägt, nun oberhalb der Werkstückaufnahmevorrichtung der ersten Honstation 160-1 positioniert ist (4E).
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Dann wird die Werkstückaufnahmevorrichtung der ersten Honstation 160-1 mithilfe des Hubschlittens 230 zunächst angehoben, bis die Bearbeitungs-Aufnahmestrukturen 215 an der Oberseite der Werkstückaufnahmevorrichtung 210 in die korrespondierenden Strukturen an der Unterseite der Transportplatte 139 eingreifen und somit das Werkstück seine richtige Lateralposition an der ersten Honstation einnimmt (4F). Dann erfolgt ein Freifahren zum Vertakten.
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Danach wird mithilfe des Hubschlittens das Werkstück weiter angehoben bis in eine Position, bei der die ebene Werkstückoberseite (Deckfläche des Zylinderkurbelgehäuses) knapp unterhalb der Gegenhaltereinrichtung liegt, aber noch nicht in Kontakt mit dieser steht (4G).
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Sofern in dieser Position die ersten beiden zu bearbeitenden Bohrungen noch nicht mit den zu ihrer Bearbeitung vorgesehenen Spindelachsen fluchten, wird das Werkstück nun mithilfe des Horizontalschlittens horizontal vertaktet, bis die beiden zu bearbeitenden Zylinderbohrungen jeweils mit den ihnen zugeordneten Spindelachsen fluchten (4H).
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Danach wird das Werkstück mithilfe des Hubschlittens über einen kurzen Hubweg in die in 41 gezeigte Bearbeitungsposition angehoben. In der Bearbeitungsposition wird das Werkstück mit vorgebbarer Andrückkraft an die Unterseite der Gegenhaltereinrichtung 330 gedrückt, durch die ein eventuelles Anheben des Werkstücks bei Auftreten von axialen Bearbeitungskräften blockiert wird. In dieser Position findet dann die synchrone Bearbeitung von zwei im Spindelabstand zueinander liegenden Zylinderbohrungen statt.
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Nach Abschluss dieser ersten Honbearbeitung wird das Werkstück durch Absenken des Hubschlittens ein wenig abgesenkt, so dass die Werkstückoberseite wieder freiliegt und das Werkstück horizontal verfahren werden kann (vgl. 4J).
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Durch horizontales Vertakten mithilfe des Horizontalschlittens wird das Werkstück W dann in die in 4K gezeigte Position bewegt, in welcher nun mithilfe der beiden an unveränderter Position stehenden Honspindeln die beiden anderen, noch nicht bearbeiteten Zylinderbohrungen mittels Honen bearbeitet werden können.
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Ist diese Positionierung erfolgt, wird das Werkstück mithilfe des Hubschlittens wieder in die Bearbeitungsposition (4L) angehoben und kann dann bearbeitet werden.
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Nach Abschluss der zweiten Honoperation wird das Werkstück mithilfe des Hubschlittens wieder geringfügig abgesenkt (4M), so dass die Werkstückoberseite nicht mehr in Kontakt mit dem Gegenhalter 330 steht.
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Danach wird das Werkstück mithilfe des Horizontalschlittens 220 geringfügig horizontal in die mittige Position verfahren, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in dieser Position der zugeordnete Arm des Rundtisches mittig zwischen den Bearbeitungs-Aufnahmestrukturen liegt und damit kollisionsfrei durch die Aussparung im Grundträger der Werkstückaufnahmevorrichtung passt.
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Danach wird durch Absenken des Hubschlittens die Transportplatte mit dem Werkstück so weit abgesenkt, bis die Transport-Aufnahmestrukturen am entsprechenden Arm des Rundtisches wieder in die korrespondierenden Aufnahmeöffnungen an der Unterseite der Transportplatte eingreifen (4O).
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Danach wird die Werkstückaufnahmevorrichtung mittels des Hubschlittens weiter abgesenkt (4P), so dass eine vollständige Übergabe an den Rundtisch 130 erfolgt und die Werkstückaufnahmevorrichtung 210 so weit unterhalb der Ebene der Arme des Rundtisches liegt, dass dieser sich über die Werkstückaufnahmevorrichtung hinweg drehen kann. Der Rundtisch wird dann um 90° weiter getaktet, so dass die in 4Q dargestellte Situation erreicht ist, in welcher das Werkstück zur zweiten Honstation 160-2 an der Hinterseite der Maschinenbasis transportiert wurde.
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Die einzelnen Arbeitsbewegungen wurden hier aus Gründen der Übersichtlichkeit anhand der Arbeitsbewegungen bei der Bearbeitung eines einzigen Werkstücks dargestellt. Selbstverständlich ist es möglich, mehrere oder alle Arbeitsstationen der Honmaschine gleichzeitig zu betreiben und dort Arbeitsoperationen oder Bearbeitungsoperationen durchzuführen.
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Zur Erhöhung der Prozesssicherheit und/oder zur Verbesserung der Qualitätskontrolle kann die Honmaschine ein integriertes Messsystem aufweisen, welches es erlaubt, Messungen am zu bearbeitenden Werkstück vor der Bearbeitung mit der Honmaschine (Vormess-Operation) und/oder Messungen des an der Honmaschine bearbeiteten Werkstücks nach Abschluss der Bearbeitung (Nachmess-Operation) durchzuführen. In der Ansicht von 5 ist die vorne angeordnete Ladestation 140 zum Be- und Entladen des Transportrundtisches in Direktbeladung mit einer Vorprüfeinrichtung und/oder einer Nachmesseinrichtung ausgestattet, um die Bohrungsqualität vor Beginn der Honoperation (Vorprüfung) und/oder nach Abschluss der gegebenenfalls mehrstufigen Honbearbeitung (Nachmessen) zu prüfen. Die Ladestation 140 fungiert dabei auch als Messstation insoweit, als das Laden und das Messen in derselben Arbeitsstation ablaufen.
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Der Ladestation 140 ist ein horizontal verfahrbares Messsystem 170 mit zwei zeitgleich bzw. parallel einsetzbaren Messeinheiten 172-1, 172-2 zugeordnet. Jede der Messeinheiten weist am unteren Ende einer um eine vertikale Achse drehbaren Stange einen in eine Bohrung einfahrbaren pneumatischen Messkopf auf. Die Messeinheiten können unter der Steuerung der Steuereinheit der Honmaschine zwischen der dargestellten Neutralstellung außerhalb der Ladestation 140 (in der Nähe der vorderen linken Stütze 112A) und einer Messstellung im Bereich der Ladestation 140 horizontal verfahrbar ist. Die Messeinheiten 172-1, 172-2 und andere mechanischen Komponenten des verfahrbaren Messsystems 170 sind auf einem von der Maschinenbasis 110 getragenen Horizontalschlitten 175 angeordnet, der mittels eines Horizontalschlitten-Antriebs numerisch gesteuert zwischen der Neutralstellung und der Messstellung verfahren werden kann. Sowohl die längere Horizontalbewegung zwischen Neuralstellung und Messstellung (und umgekehrt) als auch die mit kürzeren Fahrwegen verbundenen Horizontalbewegungen bei einem Wechsel zwischen unterschiedlichen Bohrungen eines Werkstücks werden über den Horizontalschlitten 175 realisiert.
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Die gezeigte Konfiguration der Honmaschine ist nur beispielhaft. Die einzelnen Arbeitsstationen können auch andere und/oder zusätzliche Funktionen ausführen.
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Die auf der linken Seite angeordnete Arbeitsstation kann als Honstation mit einer oder zwei Honspindeln ausgestattet sein, alternativ zum Beispiel auch mit einer Vorprüfeinrichtung.
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Die hintere dritte Arbeitsstation kann als Honstation mit ein oder zwei Honspindeln ausgelegt sein. Alternativ kann beispielsweise auch eine Fluidstrahleinrichtung montiert sein oder die Arbeitsstation kann als Temperierstation konfiguriert sein.
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Die vierte Arbeitsstation kann anstelle von zwei Honspindeln auch nur eine Honspindel oder eine Nachmesseinrichtung aufweisen.
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Weiterhin ist es nicht notwendig, alle potenziellen Arbeitsstationen tatsächlich als Arbeitsstationen zu nutzen. Beispielsweise kann eine der Arbeitsstationen, zum Beispiel die der Be- und Entladeseite gegenüberliegende hintere Arbeitsstation, als Leerstation unbestückt bleiben.
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Vorstehend ist nur eine kleine Auswahl von Konfigurationen im Detail beschrieben. Beispielhaft sei nachfolgend eine Auswahl möglicher Konfigurationen angegeben.
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Die Honmaschine kann z.B. mit zwei Honstationen ausgestattet sein. Hier kann z.B. an der Beladestation vorgeprüft werden. An den folgenden zwei Arbeitsstationen kann mit bis zu 2x2 Spindeln gehont werden. Die letzte Rundtischposition steht zum Messen zur Verfügung. Hier verbleibt u.a. mehr Zeit zum Be- und Entladen, auf ein Ladeshuttle kann verzichtet werden.
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Bei vielen Honmaschinen können aktuell nur maximal 4-stufige Prozesse gefahren werden. Es könnten aber vermehrt 5-stufige oder 6-stufige Prozesse gefordert werden. Diese werden durch eine zusätzliche Honstation möglich, so dass z.B. mit drei Honstationen mit jeweils 2 Spindeln gearbeitet werden kann. Es kann aber sein, dass eine Prozessstufe schneller als die anderen fertig ist. Dann kann eine entsprechende Honstation zum Beispiel mit nur einer Spindel ausgestattet werden. Ist die geforderte Ausbringmenge eher klein, ist es möglich, jede Arbeitsstation mit nur einer Spindel zu versehen. Da das Grundkonzept sehr variabel nutzbar ist, kann es ausreichen, nur noch ein einziges Maschinenkonzept zu pflegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2013/117482 A1 [0005, 0018]
- DE 102016221777 A1 [0006, 0018]
