DE10203560B4

DE10203560B4 - Bearbeitungszentrum

Info

Publication number: DE10203560B4
Application number: DE2002103560
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Böhringer
Original assignee: EMAG Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: DE10203560C5; DE10203560A1

Abstract

Werkzeugmaschine, vorzugsweise Bearbeitungszentrum, zum Bearbeiten von Werkstücken (10)
a) mit einer Arbeitsspindeleinheit (27), die in mindestens zwei Achsrichtungen verfahrbar ist,
b) wobei die Arbeitsspindeleinheit (27) die Werkstücke (10) in einer Abholstation (12) von einer Transporteinrichtung (11) abholt,
c) die Werkstücke (10) wenigstens zwei Bearbeitungsstationen (20), (21), deren Wirkbereiche sich überdecken, zur Bearbeitung zuführt,
d) die Werkstücke (10) nach erfolgter Bearbeitung wieder auf die Transporteinrichtung (11) ablegt,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens zwei der Bearbeitungsstationen (20, 21) in Richtung der Z-Achse angeordnet sind und das Werkstück (10) durch alleiniges Verfahren des Spindelstocks (6) von einer Bearbeitungsstation (20) zur nächsten transportiert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, vorzugsweise Bearbeitungszentrum, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Werkzeugmaschinen finden in der Praxis Anwendung als Bearbeitungszentren, in denen vorwiegend metallische Werkstücke durch Drehen, Bohren, Fräsen und Schleifen etc. bearbeitet werden können.
Die Bearbeitungszentren bieten die Möglichkeit an den Werkstücken mehrere, nacheinander erfolgende Arbeitsschritte durchzuführen.
Besonders vorteilhaft können die Werkstücke von einer Transporteinrichtung entnommen und nach erfolgter Bearbeitung wieder auf diese abgelegt werden.

Aus der DE 298 15 125 U1 ist eine Werkzeugmaschine mit mehreren Bearbeitungspositionen bekannt, die nebeneinander entlang einer geradlinigen Führungsbahn zwischen einer Abholstation und einer Ablagestation angeordnet sind. Bei dieser Maschine nimmt ein Werkstückhalter das Werkstück an der Abholstation auf, transportiert es zu einer Bearbeitungsstation und legt es nach erfolgter Bearbeitung auf der Ablagestation ab. Anschließend bewegt sich der Werkstückhalter entlang der geradlinigen Führungsbahn zur Abholstation zurück und ein neuer Arbeitszyklus kann beginnen.

Die DE 37 29 162 C2 zeigt eine Werkzeugmaschine, bei welcher sämtliche Werkstückflächen in einem Arbeitszyklus bearbeitet werden können. Die Werkstückaufnahme ist auf einem Translationsschlitten mit Werkstückdrehtisch und Kreuzschlitten angebracht. Vier Bearbeitungsstationen sind an einem kreuzförmigen Drehtisch angeordnet. Zum Wechsel von einer Bearbeitungsstation zur nächsten wird der komplette Drehtisch mit sämtlichen Bearbeitungsstationen entsprechend um eine Rotationsachse geschwenkt.

Die DE 44 22 416 C1 und die DE 42 12 175 C2 betreffen beide Werkzeugmaschinen mit mehreren nebeneinander angeordneten Bearbeitungsstationen. Die Wirkbereiche der Bearbeitungsstationen überschneiden sich nicht. Beim Wechsel von einer Bearbeitungsstation zur anderen müssen die Spindelstöcke zusammen mit den Kreuzschlitten bewegt werden. Nach der Lehre der DE 44 22 416 C1 werden die Werkstücke in vor ihrer Bearbeitung sogenannten Paletten aufgenommen.

[Aufgabe der Erfindung]

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Werkzeugmaschine der gattungsgemäßen Art die Transport- und Bearbeitungsstationen platzsparend anzuordnen und gleichzeitig die Taktzeit für die Bearbeitung der Werkstücke zu verkürzen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1.

[Beispiele]

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es vorteilhaft ist die Bearbeitungsstationen unmittelbar nebeneinander anzuordnen, so dass sich ihre Wirkbereiche überdecken. Zur Vermeidung von Kollisionen kann eine Bearbeitungsstation in einer Warteposition geparkt werden und bei Bedarf zur Arbeitsposition bewegt werden. Auf diese Weise kann der Arbeitsraum verkleinert werden und es ergeben sich deutlich kürzere Transportwege und daraus resultieren entsprechend verkürzte Taktzeiten.

Bei einem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum sind eine Arbeitsspindeleinheit, eine Transporteinrichtung und mindestens zwei Bearbeitungsstationen vorgesehen, denen das Werkstück nacheinander zugeführt wird, ohne die Maschine zu verlassen. Die Arbeitsspindeleinheit, bestehend aus Spindelstock und Motorspindel, ist an einem Kreuzschlitten angeordnet. Die Motorspindel arbeitet nach dem Pick-up-Prinzip und ist in mindestens zwei Achsrichtungen verfahrbar. Für die Bearbeitung des Werkstücks in den Bearbeitungsstationen sind Werkzeuge für die in Bearbeitungszentren typischen Bearbeitungen vorgesehen, z.B. zum Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen etc. Sie sind beispielsweise in einem Werkzeugrevolver angeordnet oder werden in einem Werkzeugmagazin bereitgestellt. Ein Bearbeitungszyklus beginnt in der Abholstation mit dem Greifen des Werkstückes von der Transporteinrichtung. Das Werkstück wird dann zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen transportiert, dort bearbeitet und anschließend in der Ablagestation wieder auf die Transporteinrichtung abgelegt. Die unterschiedlichen Werkzeuge können in einem Werkzeugrevolver angeordnet sein. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Werkzeugmagazin vorgesehen ist, aus dem bei Bedarf verschiedene Werkzeuge entnommen und mittels einer Wechseleinrichtung in die jeweiligen Bearbeitungsstationen eingewechselt werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung sind mindestens zwei Bearbeitungsstationen entlang der Z-Achse angeordnet. Der Transport des Werkstückes zwischen diesen beiden Bearbeitungsstationen kann dann durch alleiniges Verfahren des Spindelstocks erfolgen. Weil dabei der relativ schwere Kreuzschlitten nicht bewegt werden muss, sind erheblich größere Beschleunigungen möglich. Dies wirkt sich ebenfalls positiv auf die Taktzeiten aus.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung kann eine Bearbeitungsstation in einer Warteposition geparkt werden, und mittels eines nicht dargestellten Linearantriebs in die Arbeitsposition gefahren werden, wenn sie zur Bearbeitung des Werkstücks benötigt wird. Weil sich die Wirkräume der Bearbeitungsstationen überschneiden können, ist eine vorteilhafte, platzsparende Anordnung möglich. Daraus resultiert ein deutlich verkürzter Transportweg für das Werkstück. So lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb kürzester Taktzeiten mehrere unterschiedliche Bearbeitungsoperationen an einem Werkstück nacheinander durchführen.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren erläutert. In den Figuren zeigen:
1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
2 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
In 1 ist der Querschnitt eines Bearbeitungszentrums gezeigt. Es ist ein Grundkörper 1 mit einer Führungsbahn 2 dargestellt. Der Kreuzschlitten 3 ist von einem Motor 5 über eine Kugelrollspindel 4 entlang der Führungsbahn 2 in X-Richtung bewegbar. Am Kreuzschlitten befindet sich eine Führungsbahn 7, auf welcher der Spindelstock 6 mit der Motorspindel 8 geführt ist und von einem nicht dargestellten Linearantrieb in Z-Richtung bewegbar ist. Am unteren Ende der Motorspindel 8 befindet sich das Futter 9, welches zum Greifen und Spannen von Werkstücken 10 geeignet ist. Die Transportvorrichtung 11 weist eine Abholstation 12 und eine Ablagestation 13 auf. Für die Bearbeitung eines Werkstücks 10 in einer Bearbeitungsstation 20, 21 sind die für Bearbeitungszentren typischen Werkzeuge 15, 17, 25 zum Drehen, Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden, Senken, Schleifen etc. vorgesehen. In der Bearbeitungsstation 20 ist beispielsweise ein Werkzeugrevolver 14 mit Werkzeugen 15 vorgesehen. Für eine weitere Bearbeitungsstation 21 wird eine Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge 25 in einem Werkzeugmagazin 22 bereitgehalten.
Ein Bearbeitungszyklus beginnt mit der Entnahme eines Werkstücks 10 aus der Abholstation 12. Dann bewegt sich der Kreuzschlitten 3 mit der Arbeitsspindeleinheit entlang der Führungsbahn 2 (in X-Richtung) in den Wirkbereich der Bearbeitungsstation 20. Nach erfolgter Bearbeitung wird das Werkstück 10 beispielsweise durch Verfahren des Spindelstocks 6 entlang der Führungsbahn 7 (in Z-Richtung) der Bearbeitungsstation 21 zugeführt. Anschließend fährt der Kreuzschlitten 3 wieder zur Transporteinrichtung 11 zurück. Der Bearbeitungszyklus endet mit dem Ablegen des Werkstücks 10 in der Ablagestation 13 durch Absenken des Spindelstocks 6. Bei offen ausgeführter Transporteinrichtung ist es ebenso möglich, das fertig bearbeitete Werkstück 10 an der gleichen Stelle auf dem Transportband abzulegen, von der es vorher entnommen wurde.
Die Werkzeuge 15 und 17 lassen sich dabei unmittelbar nebeneinander anordnen und sind über einen extrem kurzen Verfahrweg verbunden.
2 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine. Bei einer vorteilhaften Ausführung befindet sich am Gehäuse 1 eine Führungsbahn 19, auf welcher die Bearbeitungsstation 21 mit dem Schlitten 18, von einem nicht dargestellten Linearantrieb in Y-Richtung bewegbar, geführt ist. Zum Auswechseln des Werkzeugs 17 schwenkt beispielsweise das Werkzeug 25 in die Wechselposition 26 und die Bearbeitungsstation 21 wird in den Wirkbereich des Doppelgreifers 24 gebracht. Dieser tauscht dann die beiden Werkzeuge 17 und 26 gegeneinander aus.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann der Schlitten 18 mit Motor 16 und Werkzeug 17 seitlich in einer Warteposition 23 geparkt werden. Vor Beginn der Bearbeitung des Werkstücks 10 durch das Werkzeug 17 wird dieses durch Verfahren des Schlittens 18 in die entsprechende Arbeitsposition 27 gebracht. Auf diese Weise lassen sich die Bearbeitungsstationen 20 und 21 mit ihren Werkzeugen 15 und 17 unmittelbar nebeneinander anordnen, ohne dass das Werkzeug 17 mit dem Futter 9 oder dem Werkstück 10 kollidiert. Dadurch sind besonders kurze Transport- und Taktzeiten möglich.

1: Grundkörper
2: Führungsbahn
3: Kreuzschlitten
4: Kugelrollspindel
5: Motor
6: Spindelstock
7: Führungsbahn
8: Motorspindel
9: Futter
10: Werkstück
11: Transporteinrichtung
12: Abholstation
13: Ablagestation
14: Werkzeugrevolver
15: Werkzeug
16: Motor
17: Werkzeug
18: Schlitten
19: Führungsbahn
20: Bearbeitungsstation
21: Bearbeitungsstation
22: Werkzeugmagazin
23: Warteposition
24: Doppelgreifer
25: Werkzeug
26: Wechselposition
27: Arbeitsspindeleinheit
28: Arbeitsposition

Claims

Werkzeugmaschine, vorzugsweise Bearbeitungszentrum, zum Bearbeiten von Werkstücken (10) a) mit einer Arbeitsspindeleinheit (27), die in mindestens zwei Achsrichtungen verfahrbar ist, b) wobei die Arbeitsspindeleinheit (27) die Werkstücke (10) in einer Abholstation (12) von einer Transporteinrichtung (11) abholt, c) die Werkstücke (10) wenigstens zwei Bearbeitungsstationen (20), (21), deren Wirkbereiche sich überdecken, zur Bearbeitung zuführt, d) die Werkstücke (10) nach erfolgter Bearbeitung wieder auf die Transporteinrichtung (11) ablegt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Bearbeitungsstationen (20, 21) in Richtung der Z-Achse angeordnet sind und das Werkstück (10) durch alleiniges Verfahren des Spindelstocks (6) von einer Bearbeitungsstation (20) zur nächsten transportiert werden kann.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bearbeitungsstation (21) entlang einer Führungsbahn (19) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bearbeitungsstation (21) entlang einer Zustellachse verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bearbeitungsstation (21) entlang der Y-Achse bewegbar angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Bearbeitungsstation (21) zur Vermeidung von Kollisionen in einer Warteposition (23) geparkt werden kann, und in eine Arbeitsposition (28) bewegt wird, wenn sie zur Bearbeitung des Werkstücks (10) benötigt wird.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Abhol-, Ablagestationen (12), (13) in Richtung der Z-Achse angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bearbeitungsstationen (20), (21) unterschiedliche Werkzeuge (15), (17), (25) einsetzbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (15) in einem Werkzeugrevolver (14) angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (17), (25) aus einem Werkzeugmagazin (22) automatisch entnommen und in mindestens eine der Bearbeitungsstationen (21) eingewechselt werden.