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Die
Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum für die spanabhebende Bearbeitung
von Werkstücken,
wobei mindestens ein Bearbeitungswerkzeug vorgesehen ist, und das
Bearbeitungswerkzeug von einer Bearbeitungsspindel gehalten ist
und das Bearbeitungswerkzeug von der Bearbeitungsspindel angetrieben
ist.
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Solche
Bearbeitungszentren sind bei der spanabhebenden Bearbeitung hinlänglich bekannt. Es
existiert hier eine Vielzahl von unterschiedlichen Konzepten. Es
bestehen zum Beispiel Bearbeitungszentren, die eine hohe Flexibilität dadurch
gewinnen, daß die
verschiedenen Bearbeitungsspindeln mit austauschbaren Werkzeugen
bestückt
sind und die Werkzeuge in einem Werkzeugmagazin vorgehalten werden
und bei Bedarf eingewechselt werden.
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Es
sind aber auch Bearbeitungszentren, wie zum Beispiel aus der europäischen Patentanmeldung
1 346 788 des Anmelders, bekannt, bei welchen eine Mehrzahl von
Bearbeitungsspindeln vorgehalten wird.
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Eine
größere Anzahl
von Bearbeitungsspindeln steigert bereits die Zerspanleistung beträchtlich. Auf
den verschiedenen Spindeln sind dabei die jeweils benötigten Werkzeuge
einfach oder mehrfach, redundant vorgesehen und man spart sich die
Zeit für einen
Werkzeugwechsel, der bei komplexeren Arbeiten bei Einspindelmaschinen
notwendig ist.
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Es
sind auch Maschinen bekannt, bei welchen die Werkstücke auf
einer Pinole angeboten werden. Eine solche Anordnung erlaubt zwar
eine gewisse Beweglichkeit des Werkstückes, jedoch begrenzt die Pinole
die Größe des zu
bearbeitenden Werkstückes,
da die Pinole nicht beliebig belastet werden kann. Eine Bearbeitung
von verhältnismäßig großen Werkstücken ist
mit solchen Pinolen-Anordnungen nicht möglich.
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Auch
der Einsatz von Werkzeugmagazinen und aufwendigen Werkzeugwechselvorrichtungen
ist oftmals nicht günstig,
da das Werkzeugwechseln eine verhältnismäßig filigrane Tätigkeit
ist, die unter Umständen
auch fehleranfällig
ist und die Leistungsfähigkeit
einer entsprechenden Maschine beeinträchtigt.
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Ausgehend
von dem zuvor geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der
Erfindung ein möglichst
einfach strukturiertes Bearbeitungszentrum vorzusehen, das trotzdem
eine hohe Bearbeitungsflexibilität
besitzt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Bearbeitungszentrum
wie eingangs beschrieben aus und schlägt vor, daß ein Fahrständer für das Werkstück vorgesehen
ist und der Fahrständer
zumindest entlang einer Verfahrrichtung verfahrbar ist und das Werkstück positioniert
und die Achse zumindest einer Bearbeitungsspindel vertikal orientiert
ist.
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Um
eine einfache Maschine zu realisieren, die eine hohe Bearbeitungsflexibilität erlaubt,
ist es von Vorteil, keinen Werkzeugwechsel während der Abarbeitung von komplexen
Arbeiten vorzusehen. Werden aber dann komplexe Arbeiten ausgeführt, so ist
es notwendig eine Vielzahl von Bearbeitungsspindeln vorzuhalten,
die die jeweiligen Werkzeuge vorhalten. Ein erfindungsgemäßes Bearbeitungszentrum
ist daher darauf optimiert, eine Vielzahl von Bearbeitungsspindeln
am bzw. im Bearbeitungsraum anzubieten, um eine hohe Bearbeitungsflexibilität zu erreichen.
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Zunächst ist
es natürlich
möglich,
eine Mehrzahl von Spindeln, deren Achsen im Wesentlichen horizontal
orientiert sind, anzubieten. Die fünf verfügbaren Seiten des Bearbeitungsraumes
(die sechste Seite wird von der Stellfläche eingenommen) werden dabei
dadurch beschränkt,
daß eine
Seite für
das Halten bzw. Positionieren des Werkstückes benötigt wird. Günstigerweise
können
dann Bearbeitungsspindeln an den verbleibenden vier Seiten vorgesehen
sein, wobei die Anordnung von vertikal orientierten, insbesondere
hängenden
Bearbeitungsspindeln einen erheblichen Vorteil ergibt, da in der
Regel nach oben hin in der Werkhalle ausreichend Platz zur Verfügung steht
und die Spindeln dort in erheblicher Zahl angeordnet werden können.
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Der
Einsatz eines Fahrständers
erlaubt es hierbei, auch verhältnismäßig schwere
Werkstücke zuverlässig aufzunehmen
und zu transportieren und an die jeweiligen Bearbeitungsspindeln
heranzuführen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung erreicht
daher eine einfache Maschine, die trotzdem eine hohe Bearbeitungsflexibilität bietet und
auch entsprechend robust, aber auch hochgenau arbeitend ausgebildet ist.
Die redundante Anordnung von Werkzeugspindeln erlaubt es, auch schnell
verschleißende
Werkzeuge so vorzuhalten, daß lange
Wartungszyklen erreicht werden, wodurch die Zerspanleistung entsprechend
zunimmt. Die Vermeidung von aufwendigen Werkzeugwechselvorrichtungen
und Werkzeugmagazinen macht das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum störunanfällig und
somit zuverlässig.
Der Einsatz des Fahrständers
erlaubt es, daß Bearbeitungszentrum
verhältnismäßig lang
auszubilden, wodurch ein großer
Bearbeitungsraum entsteht an dem eine Vielzahl von Bearbeitungsspindeln
an den vier Seiten, insbesondere auch vertikal orientiert hängend angeordnet
sind.
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Eine
Weiterbildung des zuvor beschriebenen Bearbeitungszentrums zeichnet
sich dadurch aus, daß der
Fahrständer
mindestens einen, zumindestens zur Verfahrrichtung orthogonalen,
entlang einer Schlittenrichtung verfahrbaren Schlitten für eine Positionierung
des Werkstückes
aufweist. Da die Bearbeitung von großen und schweren Werkstücken mit dem
erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum
vorgesehen ist, ist es günstig
beispielsweise eine Kreuzschlittenanordnung vorzusehen. Eine derartige Kreuzschlittenanordnung
zeichnet sich dadurch aus, daß eine
hohe Stabilität
hiermit erreichbar ist. Selbstverständlich sind auch andere Schlittenanordnungen nach
der Erfindung möglich,
wenn dies für
die jeweiligen Bearbeitungsaufgaben sinnvoll erscheint. Der Schlitten
ist dabei orthogonal insbesondere rechtwinklig zur Verfahrrichtung
es Fahrständers
orientiert und in dieser Richtung zur Positionierung des Werkstückes an
der jeweils vorgesehenen Bearbeitungsspindel gedacht. Somit ist
es erfindungsgemäß vorgesehen,
daß sich
der verfahrbare Schlitten wenigstens in einer Richtung orthogonal
zur Verfahrrichtung bewegen kann.
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Erfindungsgemäß wurde
gefunden, daß es von
Vorteil ist, wenn das Werkstück
durch mindestens einen, an dem Fahrständer vor gesehenen Rundtisch
oder dergleichen um je eine Rotationsachse dreh- und positionierbar
ist. Wenn erfindungsgemäß nur eine
Rotationsachse für
den Rundtisch beschrieben wird, wird damit nicht ausgeschlossen, daß der Rundtisch
auch um weitere vorzusehende Achsen dreh- beziehungswiese positionierbar
ist. Hierzu ist es beispielsweise möglich gegebenenfalls Gegenlager
für schwere
Werkstücke
vorzusehen, um dann eine weitere Rotationsachse zu ermöglichen.
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Von
Vorteil ist es weiterhin, wenn die Rotationsachse parallel zur Verfahrrichtung
oder der Schlittenrichtung ist. Damit sind schon zwei weitere Rotationsachsen
beispielsweise definiert, nämlich
einmal in Verfahrrichtung des Fahrständers und in mindestens einer
der Fahrrichtungen des Schlittens (Schlittenrichtung).
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist dadurch angegeben, daß die Rotationsachse
zur Horizontalen geneigt, insbesondere in einem Winkel von 45° geneigt
ist. Damit ist die Bearbeitung von im Winkel angeordneten Werkstücken durch
die Bearbeitungsspindeln des Bearbeitungszentrums möglich. Dies
ist beispielsweise sowohl durch die horizontal orientierten als
auch durch die vertikal orientierten Bearbeitungsspindeln jetzt
realisierbar. Damit lassen sich winklige beziehungsweise vom rechten
Winkel abweichende Bohrungen in ein Werkstück einbringen beziehungsweise
entsprechende Fräsungen
oder dergleichen, auch ohne die Spindeln entsprechend ausführen zu
müssen.
Mit diesen Anordnungen ist eine weitere Kombination ebenfalls sehr
vorteilhaft realisierbar, nämlich
derart, daß eine
Spindel zusätzlich
raumschräg
im Bearbeitungsraum angeordnet ist, so daß eine Vielzahl von Bearbeitungsrichtungen und
-arten ermöglicht
wird.
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Erfindungsgemäß wurde
auch gefunden, daß es
von Vorteil ist, wenn das Werkstück
am Fahrständer
in bis zu drei Richtungen linear und um bis zu zwei Rotationsachsen
bewegbar ist. Die Vorteile einer derartigen Anordnung wurden zuvor
bereits beschrieben. Es sind auch Anordnungen möglich, wo die Relativbewegungen
zwischen Werkstück
und Werkzeug aufgeteilt sind, und am Fahrständer weniger Linear- bzw. Rotationsachsen
vorzusehen sind.
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Ausgehend
von den zuvor beschriebenen Bearbeitungsmöglichkeiten eines Bearbeitungszentrum
nach der Erfindung ist es ebenfalls vorgesehen, horizontal orientierte
Bearbeitungsspindeln in dem Bearbeitungsraum an den dafür vorgesehenen
und freien Seiten des Bearbeitungsraumes zu positionieren. Dabei
ist die horizontale Orientierung sowohl seitlich als auch frontal
zusätzlich
zu den vertikal vorgesehenen Spindelachsen erfindungsgemäß möglich.
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Das
Bearbeitungszentrum nach der Erfindung zeichnet sich gemäß einer
Weiterbildung dadurch aus, daß die
Bearbeitungsspindeln in einem Spindelkasten angeordnet sind und
eine vertikale Führung
vorgesehen ist, entlang derer der Spindelkasten vertikal bewegbar
und positionierbar ist. Selbstverständlich gilt dies sowohl für die horizontalen
als auch für
die vertikalen Spindeln. Der Vorteil dieser Anordnung ist, eine
Aufteilung der Linearachsen zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug beziehungsweise
der Bearbeitungsspindel.
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Von
Vorteil ist es gemäß einer
Ausbildung des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums auch,
daß zumindest
eine der Bearbeitungsspindeln horizontal und im Wesentlichen parallel
zur Verfahrrichtung orientiert ist. Damit wird eine seitliche Bearbeitung
in Verfahrrichtung des Fahrständers
ermöglicht.
Vorteilhafterweise ist es selbstverständlich vorgesehen, diese horizontale,
seitliche Bearbeitung von beiden Seiten des Werkstückes vorzusehen.
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Die
eingangs geschilderte Aufgabe wird auch durch ein Bearbeitungszentrum
gelöst,
bei welchem im Bearbeitungsraum zumindest eine vertikal orientierte
Bearbeitungsspindel wie auch zumindest eine horizontal orientierte
Bearbeitungsspindel angeordnet ist, das Werkstück rückseitig gehalten ist und die
horizontale Bearbeitungsspindel von vorne beziehungsweise frontal
auf das Werkstück
einzuwirken vermag.
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Bei
dieser erfindungsgemäßen Variante
muß nicht
zwingenderweise das Werkstück
an einem Fahrständer
angeordnet sein, dies ist in einer Alternative der Erfindung ebenfalls
vorgesehen. Wie angedeutet, wird das Werkstück von einem Werkstückträger bzw.
einer Werkstückhaltevorrichtung
gehalten, die an einer Seite des Bearbeitungszentrums angeordnet
ist. In der Regel, wenn man von vorne auf das Bearbeitungszentrum
blickt, wird dann das Werkstück
rückseitig
gehalten. Um die eingangs gestellte Aufgabe zu lösen, ist es günstig, dafür zu sorgen, daß eine möglichst
hohe Anzahl von Spindeln im Bearbeitungsraum angeboten werden. Hierbei
ist es von Vorteil, wenn auch von vorne beziehungsweise frontal
Bearbeitungsspindeln an dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum angeordnet
werden, wodurch die Anzahl von zur Verfügung stehenden Bearbeitungsspindeln
entsprechend erhöht
wird. Günstigerweise
wird bei einer weiteren erfindungsgemäßen Varianten versucht, an
allen freien Seiten des Bearbeitungsraumes Bearbeitungsspindeln
anzuordnen und so eine möglichst
hohe Bearbeitungsflexibilität
zu erreichen.
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Von
Vorteil ist es bei der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Variante,
wenn entsprechend einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums
in dem Bearbeitungszentrum einzelne Bearbeitungsspindeln zu Spindelgruppen zusammengefasst
sind. Dabei ist an die Zusammenfassung von horizontalen Spindeln
ebenso gedacht wie an die Zusammenfassung von vertikalen Spindeln
in den beschriebenen Spindelgruppen. Das Zusammensetzen in einzelne
Spindelgruppen verhindert die Kollision der Spindeln bzw. Spindelgruppen mit
dem zu bearbeitenden Werkstück.
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Hinsichtlich
der Anordnung der Bearbeitungsspindeln in Spindelgruppen ist es
gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Spindeln in mehreren
Reihen neben- bzw. untereinander angeordnet sind. Damit lässt sich die
Anzahl der zur Verfügung
zu stellenden Spindeln noch wesentlich erhöhen und damit die Bearbeitungsvielfalt
und Variabilität
in dem Bearbeitungszentrum selbst.
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Selbstverständlich kann
mit dieser beschriebenen Anordnung auch die Bearbeitungsgeschwindigkeit
insgesamt erhöht
werden, da die notwendigen Werkzeugwechsel während der Bearbeitung jetzt wegfallen,
und die Positionierung im wesentlichen schneller zu erreichen ist
als beispielsweise ein Werkzeugwechsel bei bekannten Bearbeitungszentren
nach dem Stand der Technik. Insofern bietet diese Variante der Erfindung
eine weitere Erhöhung
der Flexibilität
und Universalität
für das
erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist dadurch angegeben, daß die Spindelgruppen
derart voneinander beabstandet sind, daß zwischen den Spindelgruppen
eine Zugangsöffnung,
z.B. für
einen Werkzeug- oder Werkstückwechsel,
vorgesehen ist. Dadurch wird es ermöglicht, daß Bedienversionen beispielsweise
den Zwischenraum zwischen den Spindelgruppen außerhalb des Bearbeitungsraumes
zu Wartungs- bzw. Kontrollaufgaben betreten können.
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Dazu
ist es selbstverständlich
von Vorteil, wenn die Zugangsöffnung
durch eine Maschinentür verschließbar ist,
wie dies in einer Variante der Erfindung vorgesehen ist.
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Zu
diesem Zweck ist es weiterhin vorgesehen, daß zwischen den Spindelgruppen
außerhalb des
Bearbeitungsraumes Standflächen
vorgesehen sind. Somit können
die Bedienpersonen bzw. das Wartungspersonal sich dort positionieren,
um beispielsweise abzuwarten, bis die Maschine für einen Wartungsvorgang abgestellt
wird bzw. um die Bearbeitung von Werkstücken zu beobachten. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
bei abgestellter Maschine dann in den Bearbeitungsraum hineinzugreifen,
um beispielsweise Bearbeitungswerkzeuge an den Spindeln zu wechseln.
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Um
den Bearbeitungsraum abzudichten, ist es entsprechend einer Ausbildung
der Erfindung vorgesehen, daß sich
seitlich neben dem Fahrständer, beidseitig
je eine Jalousiewand erstreckt. Diese Jalousiewand dichtet den Bearbeitsraum
zur Seite des Fahrständers
hin ab. Durch die Ausbildung als Jalousiewand ist gewährleistet,
daß diese
Seite des Bearbeitungsraumes in jeder Bearbeitungsstellung des Fahrständers abgedichtet
ist.
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Von
Vorteil ist es dabei, wenn die Jalousiewand aus mehreren, relativ
zueinander teleskopartig verschiebbaren Jalousieteilen besteht.
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Durch
die Teleskopierbarkeit der Jalousieteile ist eine sehr universelle
Beweglichkeit der Jalousiewand gegeben. Selbstverständlich sind
auch andere Jalousieformen denkbar, die beispielsweise nicht teleskopierbar
sind, sondern entweder am Fahrständer
bzw. an der Seitenwand des Bearbeitungsraumes aufrollbar bzw. abrollbar
angeordnet sind.
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An
dem Fahrständer
ist entsprechend einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums
eine Rahmenstütze
vorgesehen, an der die Jalousiewand angeschlossen ist und die gleichzeitig
dafür sorgt,
daß die
Jalousieteile durch die Bewegung des Fahrständers bewegt werden.
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Erfindungsgemäß hat es
sich als Vorteil erwiesen, wenn gemäß einer Weiterbildung die vertikal orientierte
Bearbeitungsspindel beziehungsweise die vertikal orientierte Bearbeitungsspindelgruppe
in dem Bearbeitungszentrum über
dem Werkstück
angeordnet ist. Diese vertikal orientierte, insbesondere hängend orientierte
Anordnung der Bearbeitungsspindel bietet den Vorteil, daß eine erhebliche
Anzahl von Bearbeitungsspindeln beziehungsweise von Bearbeitungsspindelgruppen
oberhalb des Werkstückes
anordenbar ist, da dort, wie bereits erwähnt, in der Regel im Bearbeitungsraum
beziehungsweise in der Werkhalle ausreichend Platz zur Verfügung steht, um
die Spindeln dort zu positionieren beziehungsweise anzuordnen.
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Auch
die Anordnung wenigstens einer raumschräg orientierten Bearbeitungsspindel
entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums,
ist beispielsweise auch in hängender
beziehungsweise oberhalb des Werkstücks orientierten Anordnung
möglich.
Mittels einer raumschräg
orientierten Bearbeitungsspindel läßt sich die Bearbeitungsvielfalt
beziehungsweise Bearbeitungsflexibilität insgesamt erweitern, wodurch
eine hohe Flexibilität
der Bearbeitung erreicht wird.
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Von
Vorteil ist es weiterhin, wenn ein Spindelständer zur Aufnahme der vertikal
und/oder horizontal orientierten Bearbeitungsspindeln vorgesehen ist.
Dieser Spindelständer
kann selbstverständlich auch
raumschräg
orientierte Bearbeitungsspindeln beziehungsweise deren Träger aufnehmen.
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Des
Weiteren wird die Erfindung dadurch gelöst, daß an einem Bearbeitungszentrum,
wie eingangs beschrieben, vorgesehen wird, daß über dem Werkzeug eine öffenbare
und schließbare
Beladeöffnung
vorgesehen ist und das Beladen des Bearbeitungszentrums von oben
erfolgt. Durch diesen Vorschlag können gegebenenfalls in dem
Bearbeitungszentrum die ansonsten an der Seite vorgesehenen Maschinentüren entfallen.
An deren Stelle ist es möglich,
entsprechende Bearbeitungsspindeln vorzusehen. Ein Zugang in das
Bearbeitungszentrum, zum Beispiel für Wartungs- oder Werkzeugwechselarbeiten, erfolgt
ohnehin in Ruhepausen, bei welchen dann zum Beispiel der Werkstückträger bzw.
der Fahrständer
in eine Position zurückbewegt
wird, so daß an
diesem vorbei ein Zugang in das Bearbeitungszentrum möglich ist.
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Darüberhinaus
hat das Be- und Entladen von oben weitere logistische Vorteile. Üblicherweise
geht ein seitliches Be- und Entladen zu Lasten der verfügbaren Hallenfläche. Wird
aber das Werkstück
von oben vorgehalten, so können
in geringem Abstand mehrere Bearbeitungszentren nebeneinander angeordnet
werden und entsprechend eine höhere
Anzahl von Bearbeitungszentren vorgesehen werden. Dieser überraschende
Effekt geht mit dieser Lösung
einher.
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Ein
Bearbeitungszentrum wie zuvor beschrieben zeichnet sich entsprechend
einer Weiterbildung dadurch aus, daß die Beladeöffnung zwischen
Spindelständer
und Fahrständer
angeordnet ist. Sas Werkstück
befindet sich zwischen Fahrständer
und Spindelständer.
Damit läßt sich
das Werkstück
leicht in eine Position verfahren, in welcher es von oben her ergriffen
und wegtransportiert beziehungsweise von oben her hereintransportiert
und positioniert werden kann. Der Zwischenraum zwischen Spindelständer und
Fahrständer
ist des Weiteren sehr leicht mit einer verschließbaren Öffnung zu versehen, ohne die
Bewegbarkeit des Fahrständers
zu beeinträchtigen.
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Ein
weiterer Vorteil der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist dadurch angegeben,
daß seitlich
neben der Beladeöffnung
in dem Bereich zwischen Spindelständer und dem Fahrbereich des Fahrständers vertikal
orientierte Bearbeitungsspindeln anordenbar sind. Es steht dabei
der gesamte Bereich oberhalb des Bearbeitungsraumes des Bearbeitungszentrums
zur Verfügung,
so daß auch
hier wieder eine hohe Universalität und Vielzahl von Bearbeitungsmöglichkeiten
durch die in einer Vielzahl anordenbaren Spindeln ermöglicht ist.
Selbstverständlich
ist es auch gegeben, daß gemäß dieser Ausführungsform
der Erfindung Spindelgruppen gebildet sind und die Spindelgruppen
beabstandet voneinander in unterschiedlichen Ebenen jedoch oberhalb
des Werkstückes
anordenbar sind.
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Für das Be-
und Entladen des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums
mit Werkstücken
ist eine Werkstückwechselvorrichtung
gemäß einer Ausbildung
der Erfindung vorgesehen. Dies ist insbesondere ein Portalroboter,
ein Übersetzer
oder ein Knickarmroboter. Selbstverständlich sind auch andere Werkstückwechselvorrichtungen
geeignet, die nach dieser Ausführungsform
zu realisierende Aufgabe zu erfüllen.
Die Aufzählung
der zuvor beschriebenen Möglichkeiten
ist keineswegs einschränkend beziehungsweise
abschließend
zu verstehen. Die Anordnung einer Werkstückwechselvorrichtung ist nicht
nur für
das Wechseln beziehungsweise Be- und Entladen von oben gedacht,
sondern kann in gleicher Weise auch bei seitlichem Be- und Entladen
beziehungsweise bei einer Bestückung
frontal beziehungsweise von vorne eingesetzt werden. Es ist lediglich
dafür Sorge
zu tragen, daß die
Werkstückwechselvorrichtung
auf entsprechenden Verfahrwegen dort positioniert werden kann beziehungsweise ist
eine Werkstückwechselvorrichtung
dort jeweils separat auch vorsehbar, wenn sich dies aus den jeweils zu
realisierenden Bearbeitungsaufgaben mit den dafür vorgesehenen Werkstückwechseln
ergibt.
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Von
Vorteil ist es dabei, wenn mindestens eine Führungsbahn für die Werkstückwechselvorrichtung
vorgesehen ist und die Werkstückwechselvorrichtung
für mehrere
Bearbeitungszentren dann einsetzbar ist. Die Führungsbahn ist dabei so anzuordnen,
daß die
Bearbeitungsräume
mehrerer Bearbeitungszentren dann erreichbar sind.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist dadurch angegeben, daß ein Werkstückträger vorgesehen
ist, der mindestens ein Werkstück
aufnimmt und der vom Fahrständer
gehalten und positioniert ist. Der Werkstückträger kann dabei entsprechend
der Form des jeweils zu bearbeitenden Werkstückes ausgebildet sein, wodurch
eine weitere Erhöhung
der Flexibilität beziehungsweise
Universalität
des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums
erreicht wird.
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Im
unteren Bereich des Bearbeitungszentrums beziehungsweise des Bearbeitungsraumes
ist entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ein Spänesammelkanal
beziehungsweise eine Spänetransporteinrichtung
vorgesehen. In diesem Spänesammelkanal
werden die durch die Bearbeitung anfallenden Späne gesammelt und gegebenenfalls
mittels einer Spänetransporteinrichtung
austransportiert.
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Von
Vorteil ist es dabei, wenn ein begehbarer Klapprost vorgesehen ist,
der auf dem Spänesammelkanal
auflegbar ist. Damit wird der Bearbeitungsraum sicher betretbar
beziehungsweise begehbar für Wartung-
oder Wechselarbeiten.
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Des
Weiteren wird die eingangs geschilderte Aufgabe durch ein Bearbeitungszentrum
gelöst,
bei welchem eine seitliche Maschinentüre vorgesehen ist, die um eine
horizontale Achse derart schwenkbar ist, daß sie im geöffneten Zustand in den Bearbeitungsraum
hereinschwenkbar und betretbar ist.
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Es
sind Maschinentüren
bekannt, die an einer vertikalen Achse schwenkbar angeordnet sind und
in den Bearbeitungsraum hinein geöffnet werden. Diese behindern
natürlich
im Bearbeitungsraum, da sie gegebenenfalls Bearbeitungsspindeln verdecken
oder aber in dem Bereich, wo die Maschinentüre vorgesehen bzw. aufgeschwenkt
ist, keine Bearbeitungsspindeln angeordnet werden. Erfindungsgemäße Bearbeitungszentren
können
eine erhebliche Größe annehmen.
Es ist im Sinne der Erfindung durchaus vorgesehen, Maschinen zu
realisieren, die eine Breite von bis zu drei Metern aufweisen und
Längen
von fünf
bis acht Metern besitzen. Solche Maschinen sind als Hakenmaschinen
immer noch am Stück
mit einem Sattelauflieger oder dergleichen zu transportieren. Dadurch
besteht die Möglichkeit,
in einem solch großen
Bearbeitungszentrum eine Vielzahl von Spindeln zur Verfügung zu
stellen. Gleichzeitig wird bei einem solch großen Bearbeitungszentrum auch
an den Seiten ausreichend Platz angeboten, daß die Maschinentüre zum Öffnen um eine
horizontale Achse nach unten geschwenkt wird und dann die Türe betreten
wird. Durch die geöffnete Türe werden
keine Bearbeitungsspindeln verdeckt oder unzugänglich. Die Anordnung ist auch
sehr sicher, da sich das Bedienpersonal nur dann in der Maschine
befinden kann, wenn es auf der Maschinentüre steht und diese so nicht
ausversehen geschlossen werden kann, während eine Person noch in der
Maschine ist. Gleichzeitig dient die umgeklappte oder umgeschwenkte
Maschinentüre
dazu, den im unteren Bereich vorgesehen Spänesammelkanal zu verdecken
und auch so für
eine hohe Sicherheit in der Maschine, zum Beispiel für Wartungs-
oder Umrüstarbeiten,
zu sorgen.
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Von
Vorteil ist es entsprechend einer Weiterbildung des Bearbeitungszentrums,
wenn die Maschinentür
als ein flächiges
Türblatt
ausgebildet ist und auf der betretbaren Seite einen Gitterrost besitzt. Durch
die Ausbildung als flächiges
Türblatt,
zum Beispiel als Blechtüre,
läßt sich
die Türe
in sehr einfacher Weise in den Bearbeitungsraum schwenken. Wenn
die dann nach oben weisende Seite einen Gitterrost aufweist, bietet
dies für
die in dem Bearbeitungsraum eintretende Wartungsperson eine hohe Sicherheit,
insbesondere ist damit die Gefahr des Ausrutschens in dem Raum,
der ja in der Regel durch Späne,
Kühl- beziehungsweise
Schmiermittel benetzt ist, erheblich minimiert.
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Von
besonderem Vorteil ist es dabei, wenn sich die Maschinentür im geöffneten
Zustand auf dem Spänesammelkanal
abstützt.
Damit wird eine zusätzliche
Auflage für
die Maschinentüre
in dem Bearbeitungsraum nicht erforderlich.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen
weiter beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Ausführungsform
des Bearbeitungszentrums nach der Erfindung;
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2 eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung als Draufsicht;
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3 eine
Seitenansicht einer Weiterbildung des Bearbeitungszentrums nach
der Erfindung;
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4 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums
mit geneigter Anordnung der Rotationsachse des Rundtisches;
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5 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums
in einer Weiterbildung und
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6 eine
Draufsicht auf eine Variante der Erfindung mit Spindelkasten und
Fahrständer.
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Die 1 zeigt
eine Draufsicht auf eine Ausführungsform
des Bearbeitungszentrums nach der Erfindung, wobei die Darstellung
schematisch zu betrachten ist und keineswegs als Konstruktions zeichnung.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist der Fahrständer bezeichnet, der auf Schienen
beziehungsweise Führungen 1/1 in
Verfahrrichtung X beidseitig verfahrbar beziehungsweise bewegbar
und positionierbar ist. Die Verfahrrichtung X entspricht dabei auch
der in Bearbeitungszentren definierten X-Achse.
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Auf
dem Fahrständer 1 ist
ein verfahrbarer Schlitten 4 angeordnet, der in Schlittenrichtung
Z beidseitig verfahrbar ist. Dabei entspricht die Schlittenrichtung
Z ebenfalls der Z-Achse, wie sie in Bearbeitungszentren üblicherweise
definiert wird. An dem Schlitten 4 befindet sich in Richtung
zum Bearbeitungsraum 10 ein Rundtisch 5, der um
die Rotationsachse IV dreh- und positionierbar ist. Die
Rotationsachse IV ist dabei parallel zur Schlittenrichtung
Z angeordnet. Dies ist selbstverständlich entsprechend einer bereits
beschriebenen Ausführungsform
auch so möglich,
daß die
Rotationsachse IV in Verfahrrichtung X orientiert ist.
Dies ist beispielsweise in der folgenden 2 dann ersichtlich.
Schematisch angedeutet sind in dem Bearbeitungsraum 10 die
Bearbeitungsspindeln 3 mit ihren Spindelachsen I.
Die Spindelachsen I sind dabei vertikal orientiert und
derart oberhalb der Werkstücke
angeordnet, daß eine
Erreichbarkeit der Werkstücke
an den angegebenen Positionen gegeben ist. Die Werkstücke tragen
das Bezugszeichen 2. Innerhalb des Bearbeitungsraumes 10 des
Bearbeitungszentrums ist mit gestrichelten Linien auf der zum Fahrständer 1 weisenden
Seite angedeutet, wie weit der Fahrständer beziehungsweise der Rundtisch 5 jeweils
verfahrbar ist. Auf der gegenüberliegenden
Seite ist ebenfalls mit einer gestrichelten Linie angedeutet, wie
weit die Spindeln 6 in dem Bearbeitungsraum beispielsweise
positioniert werden können.
Mit dem Bezugszeichen 6 sind horizontal orientierte Bearbeitungsspindeln
bezeichnet, die insbesondere von vorne beziehungsweise frontal oder
orthogonal zur Verfahrrichtung X positioniert sind, wodurch eine
frontale Bearbeitung der Werkstücke 2 ermöglicht wird.
Dies ist nach dem Stand der Technik zumindest bei Bearbeitungszentren
mit vertikal orien tierten Spindelachsen nicht bekannt. Mit dem Bezugszeichen 7 sind
ebenfalls horizontal orientierte Bearbeitungsspindeln bezeichnet,
die seitlich in Verfahrrichtung X an dem Werkstück angreifen können. Gemäß der 1 sind
nur auf der linken Seite Bearbeitungsspindeln 7 bezeichnet.
Diese können
selbstverständlich
auch auf der rechten Seite des Bearbeitungsraumes 10 angeordnet
sein. Mit dem Bezugszeichen II sind die Spindelachsen der horizontal
frontal orientierten Bearbeitungsspindeln 6 bezeichnet.
Mit dem Bezugszeichen III sind die Spindelachsen der horizontal
seitlich orientierten Bearbeitungsspindeln 7 bezeichnet.
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Die
Werkstücke 2 sind
schematisch im Bearbeitungsraum 10 dargestellt, womit angedeutet
wird, an welchen Stellen die Werkstücke für eine Bearbeitung positionierbar
sind. Diese Darstellung ist selbstverständlich nicht abschließend, sondern
lediglich beispielhaft zu verstehen. Die Bezugszeichen 6/1 und 6/2 bezeichnen
Spindelgruppen, hier beispielsweise die Spindelgruppen von horizontal
frontal orientierten Spindeln 6. Zwischen diesen Spindelgruppen 6/1 und 6/2 befinden
sich Standflächen 13,
die durch Bedien- oder Wartungspersonen auch während der Bearbeitung von Werkstücken, beispielsweise
zur Sichtkontrolle, betreten werden können. Der Bearbeitungsraum 10 ist
durch eine Zugangsöffnung 11 beispielsweise
betretbar, wenn die Maschine sich in Ruheposition befindet. Dies
ist beispielsweise für Wartungsarbeiten
oder Werkzeugwechselarbeiten wichtig. Die Zugangsöffnungen 11 sind
dabei mittels Maschinentüren 12 verschlossen.
Damit kann während
der Bearbeitung von Werkstücken
keine Bedien- oder Wartungsperson in den Bearbeitungsraum 10 eintreten.
Dies wird entsprechend sicherheitstechnisch durch Schaltungen oder
durch die Steuerung des Bearbeitungszentrums gewährleistet. Seitlich links und
rechts des Bearbeitungsraumes 10 sind seitliche Maschinentüren 22 angeordnet.
Mit den gestrichelten Verlängerungen
der seitlichen Maschinentüren 22 ist
angedeutet, daß diese
beispielsweise für Beschickungs-
oder Wartungsarbeiten in eine seitliche Position verschiebbar sind.
Auch hier ist selbstverständlich
zu gewährleisten,
daß diese
Türen während der
Bearbeitung von Werkstücken
verschlossen sind.
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Mit
dem Bezugszeichen 14 ist eine Jalousiewand schematisch
angedeutet, die den Bearbeitungsraum in Richtung zum Fahrständer 1 hin
abdichtet. Die Jalousiewand 14 ist dabei derart ausgebildet,
daß sie
bei einer Bewegung des Fahrständers 1 in
Richtung X-Achse links oder rechts jeweils auf- beziehungsweise
zugezogen wird. Dies wird beispielsweise mittels teleskopartig ineinanderschiebbarer
Jalousieteile 14/1 realisiert. Durch die Rahmenstütze 15 wird
zum einen die Jalousiewand 14 an dem Fahrständer 1 angeschlossen
und zum anderen bewirkt, daß die
Jalousieteile 14/1 durch die Bewegung des Fahrständers auch
bewegt werden. Die Ausbildung der Jalousie stellt eine vorteilhafte
Ausführungsform
vor, selbstverständlich
sind auch anders ausgebildete Jalousien, die den gleichen Zweck erfüllen, erfindungsgemäß vorgesehen.
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Die 2 zeigt
die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung.
Dabei ist diese Darstellung ebenso wie die Darstellung gemäß der 1 lediglich
schematisch und nicht technisch konstruktiv zu verstehen. Die Bezugszeichen
werden analog der 1 auch in der 2 verwendet.
Im Unterschied zur Darstellung gemäß der 1 ist hier ein
Rundtisch 5 dargestellt, der um zwei Rotationsachsen VI und VI/1 dreh-
und positionierbar ist. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert,
daß ein Schwenklager 23 auf
der rechten Seite des Rundtisches 5 und ein Gegenlager 24 auf
der linken Seite des Rundtisches 5 angeordnet ist. Damit
läßt sich
der Rundtisch 5 beziehungsweise das Werkstück 2 um die
beiden Rotationsachsen IV und IV/1 drehen beziehungsweise
schwenken. Damit ist eine ausgezeichneten Positioniermöglichkeit
für das
Werkstück an
den jeweiligen Bearbeitungsspindeln 3, 6 beziehungsweise 7 gegeben.
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Mit
dem Bezugszeichen 4/1 sind die Führungen für eine Verschiebbarkeit des
Schlittens 4 beziehungsweise des Rundtisches 5 in
Z-Richtung ersichtlich. Alle anderen Bezugszeichen beziehungsweise Merkmale
wurden bereits beschrieben, so daß auf eine erneute Vorstellung
verzichtet wird.
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Die 3 zeigt
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
des Bearbeitungszentrums nach der Erfindung. Auch hier wurden durchgängig die
gleichen Bezugszeichen verwendet, wie sie in den beiden vorstehenden 1 und 2 verwendet
wurden. Anhand der Seitenansicht wird klar, daß zum einen die Verschiebbarkeit
des Fahrständers 1 in X-Richtung
durch die Schienen 1/1 gewährleistet wird und zum anderen
eine Verschiebbarkeit des Schlittens 4 auch in Z-Richtung
aufgrund der nur schematisch angedeuteten Führung auf dem Fahrständer 1 ermöglicht ist.
Des Weiteren ist ersichtlich, daß der Schlitten 4 beziehungsweise
der Rundtisch 5 auch in Y-Achse bewegbar ist. Insofern
ist eine universelle Positionierbarkeit der Werkstücke 2 mittels der
zuvor beschriebenen Möglichkeiten
gegeben. Besser ersichtlich sind in der Seitenansicht die vertikal
angeordneten Bearbeitungsspindeln 3. Diese sind lediglich
schematisch mit einem Pfeil und dem Bezugszeichen 3/1 angedeutet
in einer Spindelgruppe zusammengefaßt. Eine weitere Spindelgruppe 6/1 mit
den horizontalen Spindelachsen II ist derart angeordnet,
daß eine
frontale Bearbeitung ermöglicht
ist. Der Rundtisch 5 beziehungsweise das darauf angeordnete
Werkstück 2 sind
um die Rotationsachse IV dreh- beziehungsweise schwenkbar.
Auf dem Rundtisch 5 ist mit einem Doppelpfeil angedeutet,
daß dieser
ebenfalls noch in Richtung des Doppelpfeiles beidseitig verschwenkbar
ist.
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Im
unteren Bereich 20 des Bearbeitungszentrums ist der Spänesammelkanal 21 angeordnet.
In diesem kann selbstverständlich
auch eine Späneaustransportvorrichtung
angeordnet sein. Diese ist in dieser Darstellung jedoch nicht vorgesehen.
Mit dem Bezugszeichen 25 wird der Gitterrost zur Abdeckung des
Spänesammelkanals 21 ebenfalls
auch nur schematisch angedeutet. Mit dem Bezugszeichen 15 ist
die Rahmenstütze
bezeichnet, die die Jalousiewand 14 seitlich am Fahrständer aufnimmt
und dafür sorgt,
daß bei
Bewegung des Fahrständers 1 die
Jalousiewand auf- beziehungsweise zusammengezogen wird. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet
einen Spindelständer
beziehungsweise Spindelkasten, an dem sowohl vertikal als auch horizontal
orientierte Spindeln angeordnet sind. Mit dem Bezugszeichen 18 ist
oberhalb des Werkstückes 2 eine
Beladeöffnung
angedeutet. Diese Beladeöffnung
hat den Vorteil, daß man
das Werkstück 2 von
oben einführen beziehungsweise
entnehmen kann. Dies geschieht, wie bereits beschrieben, mittels
einer Werkstückwechselvorrichtung.
Diese kann beispielsweise als Portalroboter, als Übersetzer
oder als ein Knickarmroboter angegeben sein. Dies ist in der Darstellung
nicht zu sehen und für
das Verständnis
auch nicht erforderlich.
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Die 4 zeigt
eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums mit
geneigter Anordnung der Rotationsachse des Rundtisches 5. Die
Rotationsachse IV ist dabei, wie ersichtlich, in einem
Winkel von 45° im
Bearbeitungsraum 10 angeordnet. Mit dem Bezugszeichen 16 ist
schematisch eine raumschräg
orientierte Bearbeitungsspindel angedeutet. Mittels dieser Variante
nach der Erfindung lassen sich komplizierte Bearbeitungen realisieren. Dabei
ist die raumschräg
orientierte Spindel 16 selbstverständlich auch mehrfach in dem
Bearbeitungsraum 10 vorsehbar. Mit dem Bezugszeichen 19 ist
angedeutet, daß auf
dem Rundtisch 5 noch ein Werkstückträger oder eine Spannvorrichtung
zum Positionieren und Halten des Werkstückes 2 angeordnet
werden muß.
Alle übrigen
Bezugszeichen wurden bereits vorgestellt, so daß auf eine erneute Vorstellung
verzichtet wird.
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Die 5 soll
lediglich die Vielzahl der erfindungsgemäß möglichen Varianten beziehungsweise Ausführungsformen
andeuten. Hier wird nicht das Werkstück 2 vertikal bewegt
sondern der Spindelständer 17.
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Die 6 zeigt
eine Draufsicht auf diese Variante nach der Erfindung, wobei hier
insbesondere der Spindelständer 17 und
die Ausbildung des Fahrständers 1 mit
darauf angeordnetem Schlitten 4 bedeutsam sind. Mit dem
Bezugszeichen 26 sind Führungsschienen
für den
Spindelständer 17 beziehungsweise
den Spindelkasten in vertikaler Richtung bezeichnet. Auch hier sind
ansonsten alle Bezugszeichen bereits vorgestellt worden, so nicht
noch einmal darauf gesondert eingegangen werden muß.
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Die
jetzt mit der Anmeldung und später
eingereichten Ansprüche
sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte
sich hier bei näherer
Prüfung,
insbesondere auch des einschlägigen
Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal
für das
Ziel der Erfindung zwar günstig,
nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon
jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere
im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
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Die
in den abhängigen
Ansprüchen
angeführten
Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind
diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,
gegenständlichen
Schutzes für
die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Erfindung umfaßt mehrere
erfindungsgemäße Alternativen
oder Teilaspekte. Für
alle Alternativen und Teilaspekte wird auch eigenständiger Schutz
vorbehalten.
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Merkmale,
die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im
Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel
zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
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Merkmale,
die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale
aus Ansprüchen,
die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung
vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar
auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen
erwähnt wurden
beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders
günstige
Ergebnisse erreichen.