DE19518965C2 - Bearbeitungszentrum für Holz- und Kunststoff-Werkstoffe - Google Patents
Bearbeitungszentrum für Holz- und Kunststoff-WerkstoffeInfo
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- B27C9/04—Multi-purpose machines; Universal machines; Equipment therefor with a plurality of working spindles
Description
Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1 zur Bearbeitung von fest
aufgespannten Werkstücken aus Holz- und Kunststoff-Werkstoffen
oder dergleichen in einem Bearbeitungszentrum.
Bei herkömmlichen gattungsgemäßen Bearbeitungszentren werden
fest auf einen Aufspanntisch aufgespannte Werkstücke mit Hilfe
einer Spindeleinheit bearbeitet, die über entsprechende
Führungsanordnungen in X-, Y- und Z-Achsenrichtung bewegbar
ist. Für die Durchführung der einzelnen Bearbeitungsschritte
werden entsprechende Bearbeitungswerkzeuge und
Bearbeitungsaggregate automatisch aus einem Werkzeugmagazin in
die Spindeleinheit eingewechselt. Durch diese Einwechselzeiten
für Bearbeitungswerkzeuge und Bearbeitungsaggregate wird die
für die gesamte Bearbeitung des Werkstücks erforderliche
Bearbeitungszeit über die Zeit hinaus, während der die
Bearbeitungswerkzeuge und Bearbeitungsaggregate das Werkstück
tatsächlich bearbeiten, erheblich verlängert. Die
Werkzeugwechselzeiten wirken sich somit entsprechend auf die
Produktionskosten aus.
Aus der DE 43 15 997 A1 ist eine Werkzeugwechselvorrichtung
bekannt, die dazu dient, den Werkzeugwechselvorgang ohne
nennenswerte Zeitverluste durchzuführen. Bei der gezeigten
Vorrichtung zum automatischen Wechseln der Werkzeuge im
Bohrkopf einer Plattenbohrmaschine ist der Bohrkopf mit
wenigstens zwei Bearbeitungseinheiten ausgerüstet, die mit
austauschbaren Werkzeugen bestückbar sind. Die
Bearbeitungseinheiten sind jeweils parallel gesteuert und
gegenüber den Bohreinheiten verfahrbar. Darüber hinaus sind
sie mit auf- und abwärtsgehender Bewegung und senkrecht hierzu
gesteuert gegenüber den Bohreinheiten verfahrbar.
In der DE 690 12 938 T2 ist eine Werkzeugmaschine mit mehreren
Köpfen bekannt, die vor allem zur Holzbearbeitung einzusetzen
ist. Diese bekannte Werkzeugmaschine umfasst lediglich eine
Bearbeitungseinheit.
Schließlich ist aus der DE 44 05 214 A1 eine Werkzeugmaschine
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
Wie insbesondere aus der Fig. 2 dieser Druckschrift
ersichtlich ist, sind hier zwei Spindeleinheiten an einer
gemeinsamen Führung auf einer Seite einer Trägereinheit
geführt. Damit sind die Bewegungsbereiche für die
Spindeleinheiten sehr begrenzt, und demzufolge ist die
Flexibilität dieser bekannten Werkzeugmaschine äußerst
beschränkt. Allerdings dient diese Werkzeugmaschine
vorzugsweise zur spiegelsymmetrischen Bearbeitung zweier
Werkstücke, so daß sich die durch die gemeiname Führung für
die Spindeleinheiten bedingte Bewegungsbeschränkung nicht groß
auswirkt.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein
gattungsgemäßes Bearbeitungszentrum derart weiterzubilden, daß
die Wechselzeiten für Bearbeitungswerkzeuge und
Bearbeitungsaggregate minimiert werden können und das
Bearbeitungszentrum flexibler genutzt werden kann.
Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß von einem
Bearbeitungszentrum mit den Merkmalen des Patentanspruches 1
gelöst.
Das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum ist mit einer zweiten
Spindeleinheit zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen und
Bearbeitungsaggregaten versehen, die mit der ersten
Spindeleinheit die Führungsanordnung in der X-Achsenrichtung
gemeinsam hat. Weiterhin sind zweite Führungsanordnungen in
denjenigen Achsenrichtungen vorgesehen, die neben der
gemeinsamen X-Achsenrichtung verbleiben, um so die zweite
Spindeleinheit in diesen verbleibenden Achsenrichtungen
unabhängig von der ersten Spindeleinheit bewegen zu können. In
der Y- und der Z-Achsenrichtung sind jeweils unabhängige
Führungsanordnungen für die beiden Spindeleinheiten
vorgesehen. Das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum ist z. B.
als sogenannte Fahrständer-Anordnung gestaltet, die
nachfolgend näher erläutert wird; es ist aber auch eine
sogenannte Portal-Anordnung denkbar. Bei der Portalanordnung
sind die beiden Spindeleinheiten an einem gemeinsamen Träger
angeordnet, der in Y-Achsenrichtung verfahrbar ist, wobei jede
Spindeleinheit unabhängig von der anderen über entsprechende
Führungen am Träger in X- und Z-Achsenrichtung bewegt werden
kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum kann jeweils die
eine Spindeleinheit das fest aufgespannte Werkstück
bearbeiten, während die andere Spindeleinheit rüstet, d. h. das
in der Bearbeitungsabfolge als nächstes erforderliche
Bearbeitungswerkzeug und Bearbeitungsaggregat einwechselt. Die
andere Spindeleinheit setzt dann die Bearbeitung des
Werkstückes fort, so daß wiederum die erste Spindeleinheit
rüsten kann. Auf diese Weise werden die Wechselzeiten
minimiert, da der Wechselvorgang erfolgt, während gleichzeitig
das Werkstück weiter bearbeitet wird. Falls der
Einwechselvorgang des als nächstes erforderliches
Bearbeitungswerkzeugs oder Bearbeitungsaggregates in die
zweite Spindeleinheit vollständig abgeschlossen werden kann,
bevor der gerade von der ersten Spindeleinheit ausgeführte
Bearbeitungsschritt am Werkzeug beendet ist, wirkt sich die
Wechselzeit praktisch überhaupt nicht auf die
Gesamtbearbeitungszeit des Werkstücks aus. Andernfalls addiert
sich allenfalls ein Teil der Wechselzeit zur tatsächlichen
Bearbeitungszeit am Werkstück. Somit gehen also die in der
Gesamtbearbeitungszeit für das Werkstück enthaltenen
Wechselzeiten nahezu gegen Null.
Während bei herkömmlichen Bearbeitungszentren die Werkzeug-
Wechselzeiten, die physikalisch nicht mehr beschleunigt werden
können, sich voll auf die für das Werkstück erforderliche
Gesamtbearbeitungszeit schlagen, so daß lange Wechselzeiten
für komplexe Werkzeugaggregate unwirtschaftlich werden, können
beim erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum auch lange
Wechselzeiten erfordernde Bearbeitungsaggregate wirtschaftlich
sinnvoll eingesetzt werden. Somit eröffnet das
erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum Einsatzmöglichkeiten
wesentlich komplexerer und aufwendigerer
Bearbeitungsaggregate, als sie bisher aufgrund der
entgegenstehenden hohen Wechselzeiten verwendet werden
konnten, wodurch das Einsatzspektrum des Bearbeitungszentrums
verbreitert wird.
Das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum läßt sich auch
wesentlich flexibler einsetzen, als bisherige
Bearbeitungszentren, da mit den beiden Spindeleinheiten zum
einen ein fest aufgespanntes Werkstück bei bestimmten
Bearbeitungsvorgängen, z. B. beim Bohren von Lochreihen oder
beim Vor- und Fertigfräsen, gemeinsam von beiden
Spindeleinheiten bearbeitet werden kann, und zum anderen die
beide Spindeleinheiten an zwei fest aufgespannten Werkstücken
parallel die gleichen Bearbeitungsschritte vornehmen können.
Das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum kann so ohne
mechanische Umbauarbeiten, lediglich durch Umstellung des
entsprechenden Steuerungsprogrammes, von der Bearbeitung eines
einzelnen Werkstückes mit minimierten Wechselzeiten auf die
gleichzeitige Bearbeitung eines einzelnen Werkstückes mit
beiden Spindeleinheiten oder auf eine Parallelbearbeitung
zweier Werkstücke mit beiden Spindeleinheiten umgestellt
werden. Damit ergibt sich eine breite Anwendungspalette für
das gleiche Bearbeitungszentrum.
Bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum mit einer der
ersten und der zweiten Spindeleinheit gemeinsamen
Führungsanordnung in der X-Achsenrichtung ist diese gemeinsame
Führungsanordnung X-
Achsenrichtung als Y-Ausleger ausgebildet, der sich im
wesentlichen in Y-Achsenrichtung erstreckt und der entlang
einer Führung in X-Achsenrichtung verfahrbar ist. Ferner sind
die beiden Spindeleinheiten jeweils am Y-Ausleger angeordnet,
und an diesem jeweils entlang einer eigenen Führung in Y-
Achsenrichtung verfahrbar. Außerdem sind die Spindeleinheiten
jeweils entlang einer eigenen Führung in Z-Achsenrichtung
verfahrbar. Die beiden Spindeleinheiten werden bei dieser
Ausführungsform also in X-Achsenrichtung gemeinsam über den Y-
Ausleger, an dem sie angeordnet sind, bewegt. In Y- und Z-
Achsenrichtung sind die beiden Spindeleinheiten jedoch völlig
unabhängig voneinander steuerbar. Durch diese Ausführungsform
wird also eine Fahrständeranordnung realisiert.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Bearbeitungszentrums
besteht darin, den Y-Ausleger als L-förmigen Träger
auszubilden, dessen einer Arm sich im wesentlichen in Y-
Achsenrichtung erstreckt und dessen zweiter Arm in Eingriff
mit der Führung in X-Achsenrichtung steht.
Vorzugsweise sind die Spindeleinheiten jeweils als modulare
Baukästen ausgebildet. Dabei sind die Führung in Z-
Achsenrichtung, der Antrieb in Z-Achsenrichtung und der
Antrieb in Y-Achsenrichtung modular aufgebaut, wobei die
einzelnen Module bei Bedarf an die Spindeleinheit an- oder
abbaubar sind. Weiterhin sind die Spindeleinheiten durch den
Baukastenaufbau service-freundlich und können an technische
Weiterentwicklungen angepaßt werden.
Vorteilhafterweise sind die beiden Spindeleinheiten im
wesentlichen seitlich am Y-Ausleger angeordnet, und zwar
jeweils eine Spindeleinheit auf jeder der beiden in X-
Achsenrichtung entgegengesetzten Seiten des Y-Auslegers. Bei
einer Bearbeitung eines festaufgespannten Werkstückes mit
beiden Spindeleinheiten kann so der komplette Arbeitsbereich
des Bearbeitungszentrums, d. h. die komplette X-Bettlänge, als
maximale Werkstücklänge ausgenutzt werden. Denn am rechten
Ende der X-Bettlänge kann noch die rechts am Y-Ausleger
angebrachte Spindeleinheit arbeiten, während am linken Ende
der X-Bettlänge noch die auf der linken Seite des Y-Auslegers
angebrachte zweite Spindeleinheit arbeiten kann.
Bei einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Bearbeitungszentrums ist ein gemeinsames Werkzeugmagazin für
beide Spindeleinheiten am Y-Ausleger angebracht. Insbesondere
ist es zweckmäßig, das Werkzeugmagazin am nahe der Führung in
X-Achsenrichtung gelegenen Ende des Y-Auslegers zu befestigen,
so daß die Masse des Werkzeugmagazins in der Nähe der Führung
des Y-Auslegers angeordnet wird und ein unerwünschtes
Kippmoment auf den Y-Ausleger vermieden wird. Vorzugsweise ist
das Werkzeugmagazin als Kettenwechsler ausgebildet, es kann
aber auch als Tellerwechsler, Schieberegister oder dergleichen
ausgeführt sein. Beide Spindeleinheiten bedienen sich aus dem
gleichen Werkzeugmagazin, so daß sämtliche für den
Bearbeitungsvorgang erforderlichen Bearbeitungswerkzeuge und
Bearbeitungsaggregate nur einmal im Werkzeugmagazin vorhanden
sein müssen. Eine entsprechende Steuerungssoftware stellt
sicher, daß das jeweils benötigte Bearbeitungswerkzeug oder
Bearbeitungsaggregat vom gemeinsamen Werkzeugmagazin jeweils
an derjenigen Stelle bereitgehalten wird, an der es entweder
die erste oder die zweite Bearbeitungsspindel übernimmt.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Bearbeitungszentrums besteht darin, daß für jede
Spindeleinheit ein eigenes Werkzeugmagazin am Y-Ausleger
angebracht ist. Insbesondere ist es zweckmäßig, die beiden
Werkzeugmagazine am nahe der Führung in Y-Achsenrichtung
gelegenen Ende des Y-Auslegers anzubringen, und zwar, in X-
Achsenrichtung gesehen, beidseitig des Y-Auslegers.
Vorzugsweise sind die Werkzeugmagazine jeweils als
Tellerwechsler ausgebildet. Bei der Anordnung der beiden
Werkzeugmagazine nahe der Führung in X-Achsenrichtung wird wie
ebenso wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform
ein unerwünschtes Kippmoment auf den Y-Ausleger vermieden.
Jedes Werkzeugmagazin bedient eine Spindeleinheit.
Entsprechend ist bei der Programmierung des
Bearbeitungszentrums und bei der Bestückung der beiden
Werkzeugmagazine zu berücksichtigen, welche Spindeleinheit im
Laufe des Bearbeitungsvorganges welche Werkzeuge benötigt.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein Werkzeugmagazin
vorgesehen, das mit der Führung in X-Achsenrichtung in
Eingriff steht und mechanisch mit dem Y-Ausleger verbunden
ist. Auf diese Weise wird die Masse des Werkzeugmagazins an
der Führung in X-Achsenrichtung abgestützt, so daß der Y-
Ausleger selbst leichter gestaltet werden kann und vollkommen
frei von Kippmomenten des Werkzeugmagazins bleibt.
Vorzugsweise ist die mechanische Verbindung zwischen dem
Werkzeugmagazin und dem Y-Ausleger als teleskopische
Verbindung ausgebildet. Da so der Abstand zwischen dem
Werkzeugmagazin und dem Y-Ausleger entlang der Führung in X-
Achsenrichtung verändert werden kann, kann der Y-Ausleger
verfahren werden, ohne stets das Werkzeugmagazin mitführen zu
müssen. So läßt sich die bewegte Masse, die in X-
Achsenrichtung verfahren werden muß, gering halten.
Andererseits ist durch die mechanische Verbindung
sichergestellt, daß das Werkzeugmagazin bei Bedarf am Y-
Ausleger bereitsteht, um Bearbeitungswerkzeuge oder
Bearbeitungsaggregate in eine der beiden Spindeleinheiten
einzuwechseln. Vorzugsweise ist die teleskopische Verbindung
als Pneumatik-Kolben-Zylinder-System ausgebildet. Dieses
Kolben-Zylinder-System kann Abstandsänderungen in X-
Achsenrichtung ausgleichen, die z. B. dann entstehen, wenn das
Werkzeugmagazin in einer bestimmten Phase der
Werkstückbearbeitung nicht benötigt wird und seine Position in
X-Achsenrichtung beibehält, während der Y-Ausleger für die
Werkstückbearbeitung verfahren wird, soweit dies im Rahmen der
teleskopischen Verbindung möglich ist.
Um die Masse des Werkzeugmagazins vollkommen vom Y-Ausleger
abzukoppeln, ist bei einer weiteren Ausführungform des
erfindunggemäßen Bearbeitungszentrums ein Werkzeugmagazin
vorgesehen, das mit der Führung in X-Achsenrichtung in
Eingriff steht, und über einen eigenen Antrieb und eine eigene
Steuerung entlang der X-Achsenrichtung verfahrbar ist. Auf
diese Weise wird die bewegte Masse des Y-Auslegers minimiert,
und trotzdem steht aber das Werkzeugmagazin bei Bedarf immer
zur Verfügung, indem es dem Y-Ausleger selbständig
hinterherfährt.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Bearbeitungszentrums sind entlang der Führung in X-
Achsenrichtung ein oder mehrere Pick-up-Werkzeugmagazine nahe
der Führung angeordnet. Diese Pick-up-Werkzeugmagazine sind in
der Regel zusätzlich zu weiteren Werkzeugmagazinen, wie sie
vorangehend erläutert wurden, vorgesehen.
Vorzugsweise sind die beiden Spindeleinheiten des
Bearbeitungszentrums jeweils mit einer Einrichtung zur Drehung
von Bearbeitungswerkzeugen oder Bearbeitungsaggregaten um eine
C-Achse versehen.
Bei einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung wird ein
Sauger oder Greifer in die Spindeleinheit eingewechselt, um
Rest- oder Abfallstücke des zu bearbeitenden Werkstückes
aufzugreifen und aus dem Arbeitsbereich um das aufgespannte
Werkstück herum zu entfernen. Ein derartiges Handling von
Rest- oder Abfallstücken wird dadurch wirtschaftlich sinnvoll,
daß mit dem vorangehend beschriebenen Verfahren die
Einwechselzeiten für den Sauger oder Greifer praktisch nicht
ins Gewicht fallen. Ferner kann mit einem eingewechselten
Sauger oder Greifer auch das Werkstück selbst gehandhabt
werden, z. B. um es aus dem Aufspannbereich zu entfernen und
ein neues zu bearbeitendes Werkstück aufspannen zu können.
Auch dieses Aufspannen des neuen Werkstückes kann mit Hilfe
von Saugern oder Greifern erfolgen, die an die
Spindeleinheiten eingewechselt worden sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können mit in
die Spindeleinheit eingewechselten Greifer die Führungen eines
Vakuum-Aufspannsystems für das zu bearbeitende Werkstück
und/oder die in diesen Führungen verschiebbaren Vakuum-Sauger
derart umpositioniert, d. h. verschoben werden, daß das Vakuum-
Aufspannsystem für die Aufspannung eines anderen Werkstückes
vorbereitet ist.
Auch durch ein derartiges automatisches Handling von Abfall-
oder Reststücken bzw. von Werkstücken sowie durch ein
automatisches Umstellen der Vakuum-Aufspanneinrichtung können
die Bearbeitungs- und Handlingzeiten minimiert werden.
Ein weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Erfindung zur
Bearbeitung von festaufgespannten Werkstücken aus Holz- und
Kunststoff-Werkstoffen oder dergleichen besteht darin, daß die
beiden Spindeleinheiten ein aufgespanntes Werkstück jeweils
gleichzeitig oder taktweise nacheinander in einer
Bearbeitungsrichtung bearbeiten. Dadurch läßt sich die
Bearbeitungszeit des Werkstückes merklich senken. Bei dem
erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum, bei dem sich die beiden
Spindeleinheiten eine gemeinsame Führungsanordnung in X-
Achsenrichtung teilen, können beispielsweise in X-
Achsenrichtung von beiden Spindeleinheiten jeweils
gleichzeitig oder taktweise versetzt parallele Lochreihen
gebohrt werden. Auch in Y-Achsenrichtung können bei
gleichbleibendem, festen X-Abstand zwischen den Spindelachsen
der beiden Spindeleinheiten z. B. parallele Lochreihen von
beiden Spindeleinheiten gesetzt werden. Weiterhin kann in der
gemeinsamen X-Achsenrichtung die eine Spindeleinheit eine
Vorbearbeitung, z. B. ein Vorfräsen, durchführen, während die
zweite Spindeleinheit eine Fertigbearbeitung, z. B. ein
Fertigfräsen, im Nachgang zur ersten Spindeleinheit
durchführt. Die beiden Spindeleinheiten können in der X-
Achsenrichtung, in der sie die gemeinsame Führungsanordnung
teilen, entweder hintereinander entlang dieser Achsenrichtung
arbeiten oder quer zu dieser Achsenrichtung versetzt
nebeneinander entlang dieser Achsenrichtung arbeiten.
Mit einem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum ist es
möglich, daß an den beiden Werkstücken die gleichen
Bearbeitungsschritte gleichzeitig ausgeführt werden, wobei die
eine Spindeleinheit das eine Werkstück und die andere
Spindeleinheit das andere Werkstück bearbeitet. Mit anderen
Worten können die beiden Spindeleinheiten beispielsweise zwei
identische Werkstücke parallel mit den gleichen
Bearbeitungsschritten bearbeiten oder auch zwei identische
Bearbeitungsabfolgen an zwei verschiedenen Werkstücken
ausführen. Auf diese Weise kann das Bearbeitungszentrum besser
ausgelastet werden.
Nachdem die beiden Spindeleinheiten in ihren sämtlichen
Achsenrichtungen, die neben der Achsenrichtung, in der sie
sich die gemeinsame Führungsanordnung teilen, verbleiben,
völlig unabhängig voneinander steuerbar sind, kann das
erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum durch eine entsprechende
Anweisung an das elektronische Steuerungsprogramm von einem
Bearbeitungsverfahren auf das andere umgestellt werden, ohne
daß hierzu mechanische Umbauarbeiten erforderlich wären. Durch
diese Vielzahl verschiedener Einsatzmöglichkeiten ist das
erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum sehr flexibel einsetzbar.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Bearbeitungszentrums anhand der beigefügten Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Bearbeitungszentrums in einer schematisierten
Draufsicht;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums in einer
schematisierten Draufsicht;
Fig. 3 eine weitere schematisierte Draufsicht des
Bearbeitungszentrums gemäß Fig. 2 mit einem langen
aufgespannten Werkstück;
Fig. 4 eine schematisierte Draufsicht auf einen
Aufspanntisch mit aufgespanntem Werkstück;
Fig. 5 eine schematisierte weitere Draufsicht auf das
Bearbeitungszentrum gemäß Fig. 2 mit vier
aufgespannten Werkstücken;
Fig. 6 eine schematisierte Draufsicht auf einen
Aufspanntisch mit zwei aufgespannten Werkstücken.
Das in Fig. 1 gezeigte Bearbeitungszentrum umfaßt eine (nicht
gezeigte) Führung in der mit X gekennzeichneten X-
Achsenrichtung. Entlang dieser Führung verfahrbar ist ein Y-
Ausleger 3 angeordnet, der sich in Y-Achsenrichtung erstreckt,
die mit Y gekennzeichnet ist. Entlang der beiden sich in Y-
Richtung erstreckenden Seiten des Y-Auslegers 3 ist jeweils
eine Führung 8 und 9 angeordnet. Mit der Führung 9 steht eine
erste Spindeleinheit 1 in Eingriff, die entlang dieser Führung
in Y-Achsenrichtung bewegbar ist. Über eine Führung 10 ist die
Spindeleinheit 1 unabhängig von der Bewegungsmöglichkeit in Y-
Achsenrichtung auch in Z-Achsenrichtung, d. h. in Richtung
senkrecht zur Zeichenebene bewegbar. An der Spindeleinheit 1
ist ein Bearbeitungsaggregat 6 eingewechselt und die
Spindeleinheit 1 verfügt über eine Einrichtung zur Drehung des
Bearbeitungsaggregates um eine C-Achse, die parallel zur Z-
Achse verläuft.
In analoger Weise zur Spindeleinheit 1 ist eine Spindeleinheit
2 vorgesehen, die über die Führung 8 in Y-Achsenrichtung
bewegbar ist. Über eine Führung 11 ist die Spindeleinheit 2 in
Z-Achsenrichtung bewegbar. Auch in die Spindeleinheit 2 ist in
der Darstellung ein Bearbeitungsaggregat 6 eingewechselt und
auch die Spindeleinheit 2 verfügt über eine Einrichtung zur
Drehung des Bearbeitungsaggregates um eine C-Achse parallel
zur Z-Achsenrichtung.
Der Y-Ausleger überdeckt in Y-Achsenrichtung einen
Aufspanntisch 4, auf den in der Darstellung in Fig. 1 zwei
Werkstücke 12 und 13 fest aufgespannt sind. Während sich das
eine, freie Ende des Y-Auslegers 3 über dem Aufspanntisch 4
befindet, ist das andere Ende des Y-Auslegers 3, welches in
Eingriff mit der (nicht gezeigten) Führung in X-Achsenrichtung
steht, mit einem Werkzeugmagazin 5 versehen, das als
Kettenwechsler ausgebildet ist. Der Kettenwechsler 5 ist fest
am Y-Ausleger 3 angebracht und wird zusammen mit diesem in X-
Achsenrichtung verfahren. Der Kettenwechsler 5 erstreckt sich
in X-Achsenrichtung so weit auf beide Seiten des Y-Auslegers
3, daß sowohl die erste Spindeleinheit 1 als auch die zweite
Spindeleinheit 2 mit Bearbeitungswerkzeugen oder
Bearbeitungsaggregaten 6 beschickt werden kann. Hierfür sind
zusätzlich Umsetzer 7 beidseitig des Y-Auslegers 3 vorgesehen.
Während sich die beiden Spindeleinheiten 1 und 2 in X-
Achsenrichtung stets gemeinsam mit dem Y-Ausleger 3 bewegen
und in X-Achsenrichtung stets den gleichen Abstand zwischen
ihren beiden Spindelachsen beibehalten, sind die beiden
Spindeleinheiten 1 und 2 in Y-Achsenrichtung und Z-
Achsenrichtung völlig unabhängig voneinander verfahrbar.
Weiterhin sind auch die in die Spindeleinheiten
eingewechselten Bearbeitungswerkzeuge oder
Bearbeitungsaggregate 6 in jeder Spindeleinheit unabhängig um
die C-Achse drehbar.
Während nun die eine Spindeleinheit ein fest aufgespanntes
Werkstück bearbeitet, kann zwischenzeitlich die zweite
Spindeleinheit aus dem Kettenwechsler 5 mit einem anderen
Bearbeitungswerkzeug oder Bearbeitungsaggregat 6 bestückt
werden und dann die Bearbeitung dieses gleichen Werkstückes
fortsetzen, während wiederum die erste Spindeleinheit ein
anderes Werkzeug aus dem Kettenwechsler 5 rüstet.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums unterscheidet sich vom
ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 lediglich durch die
Ausgestaltung der Einrichtung zum Werkzeugwechsel. Daher wird
hinsichtlich derjenigen Komponenten des Bearbeitungszentrums,
die mit dem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1
übereinstimmen und die mit den gleichen Bezugszeichen versehen
sind, auf die dortigen Ausführungen verwiesen.
Beim in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind anstelle des
Kettenwechslers zwei separate Tellerwechsler 14 und 15
vorgesehen, von denen der Tellerwechsler 14 auf der Seite der
Spindeleinheit 1 und der Tellerwechsler 15 auf der Seite der
Spindeleinheit 2 jeweils am dem freien Ende des Y-Auslegers 3
entgegengesetzten Ende angebracht sind. Die beiden
Tellerwechsler 14 und 15 sind fest mit dem Y-Ausleger 3
verbunden und werden entsprechend zusammen mit diesem in X-
Achsenrichtung entlang einer (nicht gezeigten) Führung
verfahren. Während die eine Spindeleinheit ein fest
aufgespanntes Werkstück bearbeitet, kann zwischenzeitlich die
zweite Spindeleinheit an dem ihr zugeordneten Tellerwechsler
mit einem anderen Bearbeitungswerkzeug oder
Bearbeitungsaggregat 6 bestückt werden und dann die
Bearbeitung dieses gleichen aufgespannten Werkstück
übernehmen. Dann wiederum kann die erste Spindeleinheit an dem
ihr zugeordneten Tellerwechsler ein anderes Werkzeug rüsten.
Bei den nachfolgenden Fig. 3 bis 6 sind die gleichen
Komponenten wie bei den beiden zuvor erläuterten
Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugszeichen versehen
und es wird auf die vorangehenden Ausführungen verwiesen.
Wie in Fig. 3 veranschaulicht, steht der Spindeleinheit 1 ein
Arbeitsbereich in X-Achsenrichtung mit der Länge L1 zur
Verfügung. Entsprechend steht der Spindeleinheit 2 ein
Arbeitsbereich in X-Achsenrichtung mit der Länge L2 zur
Verfügung. Jeder dieser Arbeitsbereiche L1 und L2 entspricht
dem Arbeitsbereich, der einem herkömmlichen
Bearbeitungszentrum mit nur einer Spindeleinheit zur Verfügung
stünde. Ein aufgespanntes Werkstück 16 mit der Länge L könnte
also ohne ein Umspannen des Werkstückes von einem
herkömmlichen Bearbeitungszentrum mit nur einer Spindeleinheit
nicht über die gesamte Werkstücklänge bearbeitet werden.
Hingegen kann mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum,
wie Fig. 3 veranschaulicht, ein fest aufgespanntes Werkstück
16 mit der Länge L auf seiner ganzen Länge bearbeitet werden,
da sich die Arbeitsbereiche L1 und L2 derart ergänzen, daß der
gesamte Arbeitsbereich L zur Verfügung steht.
Fig. 4 veranschaulicht ein Bearbeitungsverfahren, bei dem die
beiden Spindeleinheiten 1 und 2 des erfindungsgemäßen
Bearbeitungszentrums ein Werkstück 16, das fest auf den
Aufspanntisch 4 aufgespannt ist, in X-Achsenrichtung, in der
die beiden Spindeleinheiten 1 und 2 über eine gemeinsame
Führungsanordnung bewegt werden, hintereinander bearbeiten.
Wie in Fig. 4 angedeutet, kann die Spindel 2 in X-
Achsenrichtung das Werkstück 16 entlang der Kante vorfräsen,
während die Spindeleinheit 1, die im festen Abstand
hinterherläuft, die Kante fertigfräst. Weiterhin kann, anders
als bei der in Fig. 4 gezeigten Situation, bei der die
Spindeleinheit 1 der Spindeleinheit 2 auf der gleichen Y-
Koordinate folgt, die eine Spindeleinheit zur anderen in Y-
Richtung zueinander versetzt sein, um beispielsweise parallele
Lochreihen in X-Achsenrichtung zu bohren.
Fig. 5 veranschaulicht die Aufspannung von zwei gleichen zu
bearbeitenden Werkstücken 17 und 18 auf dem Aufspanntisch 4
(rechte Bildhälfte). Die Werkstücke sind so aufgespannt, daß
die sich entsprechenden, jeweils in Y-Achsenrichtung
verlaufenden Kanten der Werkstücke in einem Abstand S
angeordnet sind, der dem Spindelabstand entspricht, d. h. dem
Abstand der Spindelachse der Spindeleinheit 1 zur Spindelachse
der Spindeleinheit 2 in X-Achsenrichtung. Wie in Fig. 6
dargestellt, können dann die gleichen Bearbeitungsschritte
gleichzeitig von den beiden Spindeleinheiten 1 und 2 an den
fest aufgespannten Werkstücken 17 und 18 ausgeführt werden. In
der Zwischenzeit kann auf dem Aufspanntisch die Aufspannung
zweier neuer, parallel zu bearbeitender Werkstücke oder aber
eines anderen zu bearbeitenden Werkstückes erfolgen (siehe
linke Bildhälfte in Fig. 5).
Claims (17)
1. Bearbeitungszentrum mit
- 1. einer ersten und einer zweiten Spindeleinheit zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen und Bearbeitungsaggregaten für Holz- und Kunststoff- Werkstoffe oder dergleichen,
- 2. Führungsanordnungen, über die die erste und die zweite Spindeleinheit in X-, Y- und Z- Achsenrichtung bewegbar sind,
- 3. einem Aufspanntisch zur festen Aufspannung der zu bearbeitenden Werkstücke, und
- 4. einer der ersten und der zweiten Spindeleinheit gemeinsamen Führungsanordnung in der X- Achsenrichtung,
- 1. daß die gemeinsame Führungsanordnung in X- Achsenrichtung als Y-Ausleger (3) ausgebildet ist, der sich im wesentlichen in Y-Achsenrichtung erstreckt und der entlang einer Führung in X- Achsenrichtung verfahrbar ist,
- 2. daß die beiden Spindeleinheiten (1, 2) jeweils am Y-Ausleger (3) angeordnet sind und an diesem jeweils entlang einer eigenen Führung (8, 9) in Y- Achsenrichtung und jeweils entlang einer eigenen Führung (10, 11) in Z-Achsenrichtung verfahrbar sind, und
- 3. daß mindestens ein Werkzeugmagazin für ein automatisches Einwechseln von Bearbeitungswerkzeugen und Bearbeitungsaggregaten vorgesehen ist.
2. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spindeleinheiten (1, 2) jeweils
als modulare Baukästen ausgebildet sind.
3. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spindeleinheiten (1, 2) im
wesentlichen seitlich am Y-Ausleger (3) angeordnet sind,
und zwar jeweils eine Spindeleinheit auf jeder der
beiden in X-Achsenrichtung entgegengesetzten Seiten.
4. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß entweder ein gemeinsames
Werkzeugmagazin (5) für beide Spindeleinheiten (1, 2)
oder für jede Spindeleinheit (1, 2) ein eigenes
Werkzeugmagazin (14, 15) am Y-Ausleger (3) angebracht
ist.
5. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (5) oder die
Werkzeugmagazine (14, 15) am Y-Ausleger (3) in der Nähe
der Führung in X-Achsenrichtung befestigt sind.
6. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 5 mit zwei
Werkzeugmagazinen, dadurch gekennzeichnet, daß die
Werkzeugmagazine (14, 15) in X-Achsenrichtung gesehen
beidseitig des Y-Auslegers (3) angeordnet sind.
7. Bearbeitungsmagazin nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugmagazine als
Kettenwechsler (5) oder Tellerwechsler (14, 15)
ausgebildet sind.
8. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugmagazin
vorgesehen ist, das mit der Führung in X-Achsenrichtung
in Eingriff steht und mechanisch mit dem Y-Ausleger (3)
verbunden ist.
9. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung als
teleskopische Verbindung ausgebildet ist.
10. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die teleskopische Verbindung als
Pneumatik-Kolben-Zylinder-System ausgeführt ist.
11. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugmagazin
vorgesehen ist, das mit der Führung in X-Achsenrichtung
in Eingriff steht und über einen eigenen Antrieb und
eine eigene Steuerung entlang der X-Achsenrichtung
verfahrbar ist.
12. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Führung in X-
Achsenrichtung ein oder mehrere Pick-up-Werkzeugmagazine
nahe der Führung angeordnet sind.
13. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeleinheiten (1, 2)
jeweils mit einer Einrichtung zur Drehung von
Bearbeitungswerkzeugen oder Bearbeitungsaggregaten (6)
um eine C-Achse versehen sind.
14. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
einwechselbares Bearbeitungsaggregat als Greifer oder
Sauger ausgebildet ist.
15. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuum-
Aufspanneinrichtung für das Werkstück, deren
Saugeinrichtungen entlang ihrer Führungen und deren
Führungen selbst verschiebbar sind, vorgesehen ist.
16. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spindeleinheiten
(1, 2) ein aufgespanntes Werkstück (16) jeweils
gleichzeitig oder taktweise nacheinander in einer
Bearbeitungsrichtung bearbeiten.
17. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß an zwei Werkstücken (17, 18)
die gleichen Bearbeitungsschritte gleichzeitig
ausgeführt werden, wobei die eine Spindeleinheit (1) das
eine Werkstück (17) und die andere Spindeleinheit (2)
das andere Werkstück (18) bearbeitet.
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