DE19622382A1 - Werkzeugmaschine für die Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugma­ schine für die Bearbeitung von Werkstücken und insbesondere von Panee­ len, Türen und Fensterrahmen.

Wie bekannt, umfassen Maschinen des oben angegebenen Typs ei­ nen tragenden Rahmen, gebildet von einer Arbeitsfläche, die in einige Arbeitsbereiche aufgeteilt ist und eine Struktur, die zwei Abschlußpfo­ sten des Längsendes der Arbeitsfläche aufweist, sowie eine Traverse par­ allel zur Längsachse der Arbeitsfläche, getragen von den Pfosten und mindestens eine Werkzeugeinheit abstützend, welche längs der Traverse verlagerbar ist.

Maschinen, welche einen solchen Rahmen umfassen, besitzen ei­ nige Nachteile.

Im einzelnen ist die Arbeitseinheit durch ihre eigene Masse oder durch Reaktionen, die sich während der Bearbeitung mittels des Werkzeuges ergeben, Ursache einer erhöhten Torsionsbelastung der Traver­ se, die ihrerseits eine Ungenauigkeit hinsichtlich der Positionierung der Arbeitseinheit oder auch bei der Bearbeitung mittels des Werkzeuges ergibt. Um solchen Torsionsbelastungen besser standzuhalten, muß die Traverse überdimensioniert werden, mit all den Nachteilen, die sich aus den Erhöhten Herstellungskosten der Traverse ergeben und der vergrößer­ ten Ausladung für die Traverse und die Arbeitseinheit. Diesbezüglich ist festzuhalten, daß ein solcher Platzbedarf eine korrekte Beobachtbarkeit der Arbeitsoberfläche beeinträchtigt, insbesondere während der Phasen der Beladung und Entladung mit den Werkstücken. Die schlechte Beobacht­ barkeit und der erhöhte Platzbedarf der Arbeitseinheit bringt Sicher­ heitsprobleme für den Bediener der Werkzeugmaschine mit sich.

Im übrigen kann ein solcher Rahmen Begrenzungen mit sich brin­ gen, sei es hinsichtlich der Positionen der Lade- und Entladestationen der Werkstücke, und sei es für eine abweichende Form der Realisierung der Arbeitsoberfläche. Im einzelnen ist es bei solchen Maschinen nicht möglich, das Laden und Entladen der Werkstücke am Längsende der Arbeits­ oberfläche vorzunehmen, und man kann nicht der Arbeitsfläche zueinander parallele Bahnen geben für den Transfer der Werkstücke.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Werk­ zeugmaschine zu realisieren, die die oben genannten Nachteile nicht auf­ weist und einen Rahmen besitzt, der nicht besonderer Torsionsbeanspru­ chung unterworfen ist, von verringertem Platzbedarf ist, um die Beob­ achtbarkeit der Arbeitsoberfläche zu verbessern, und bei der es möglich ist, die Positionen für das Laden und Entladen und die Typologie der Ar­ beitsfläche frei zu wählen.

Auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung wird eine Werk­ zeugmaschine für die Bearbeitung von Werkstücken realisiert, umfassend:
eine Arbeitsfläche, die eine erste horizontale Längsachse auf­ weist,
einen tragenden Rahmen,
mindestens eine Arbeitseinheit, abgestützt auf dem Rahmen und längs der genannten ersten Achse beweglich,
eine Werkzeugträgereinheit, abgestützt von der Arbeitseinheit und beweglich längs einer zweiten horizontalen Achse senkrecht zu der ersten genannten Achse und auf einem Niveau oberhalb der letzteren,
Mittel zum Verlagern der Arbeitseinheit längs der ersten Achse,
Mittel für die Verlagerung der Werkzeugträgereinheit längs der zweiten Achse,
dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitseinheit eine tragende Struktur in Form eines umgekehrten "L" umfaßt und einen vertikalen Teil und einen horizontalen Teil aufweist, und daß die Werkzeugträgereinheit mittels einer Führungsvorrichtung auf dem horizontalen Teil der Struktur abgestützt ist.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend einige bevorzugte Ausführungsformen, die nur als nicht be­ schränkende Beispiele zu verstehen sind, unter Bezugnahme auf die beige­ fügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

die Fig. 1 eine perspektivische und schematische Ansicht einer gemäß der vorliegenden Erfindung realisierten Werkzeugmaschine ist,

die Fig. 2 eine perspektivische und schematische Ansicht einer Werkzeugmaschine ist, die sich von der in Fig. 1 dargestellten durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Arbeitsoberfläche unterscheidet,

die Fig. 3 eine perspektivische und schematische Ansicht eines Arbeitseinheitstragschlittens der Maschine nach Fig. 1 und 2 ist, und

die Fig. 4 eine perspektivische und schematische Ansicht eines Schlittens ist, der abweichend von dem in Fig. 3 dargestellten ausgebil­ det ist.

In Fig. 1 ist insgesamt eine Werkzeugmaschine mit 1 bezeich­ net, die der Bearbeitung von Werkstücken 2 dient, welche gestrichelt an­ gedeutet wurden.

Die Maschine 1 umfaßt eine Arbeitsfläche 3 mit einer horizon­ talen Längsachse X. Die Arbeitsfläche 3 weist im übrigen mindestens zwei getrennte Arbeitsplätze 4a und 4b auf, die längs der Achse X begrenzt sind, und von denen jedem eine entsprechende Arbeitsebene 5a bzw. 5b zu­ geordnet ist, auf der bei der Bearbeitung die Werkstücke 2 abgestützt werden. Die Maschine 1 dient der Ausführung von Arbeitszyklen, entweder gleichzeitig bei beiden Arbeitsplätzen 4a und 4b, oder auch alternativ zuerst an einem Arbeitsplatz und danach am anderen. Jede Arbeitsebene 5a und 5b wird definiert durch eine Mehrzahl von Profilen mit Längsachsen, die senkrecht zur Achse X verlaufen; diese Profile sind parallel zu sich selbst längs der Achse X verlagerbar.

Die Maschine 1 umfaßt einen Rahmen 6, der mindestens ein sta­ tionäres Portal 7 aufweist, welches längs eines seitlichen Randes der Arbeitsfläche 3 parallel zur Achse X installiert ist, und eine Leiste 8, die längs dem gegenüberliegenden Rand installiert ist, an welchen die Arbeitsfläche 3 angrenzt; diese Leiste 8 weist eine eigene Längsachse parallel zur Achse X auf. Das Portal 7 umfaßt zwei Pfosten 11 und eine horizontale Traverse 12, die auf dem oberen Ende der Pfosten 11 aufruht und eine eigene Längsachse parallel zur Achse X besitzt.

Die Traverse 12 liegt auf einem Niveau oberhalb jenem der Oberseite der Arbeitsfläche, während die Leiste 8 auf einem Niveau liegt, das niedriger ist als jenes der Traverse 12 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einem Niveau nahe jenem der Oberseite der Ar­ beitsfläche. Die Arbeitsfläche 3 und die Traverse 12 können eine Länge besitzen, die größer ist als die Distanz zwischen den beiden Pfosten 11 derart, daß auf der Arbeitsfläche 3 weitere Arbeitsplätze definiert wer­ den können und derart, daß der Rahmen 6 mehrere Portale 7 aufweist unter Hinzufügung weiterer Pfosten 11 für die Abstützung der Traverse 12.

Gemäß Fig. 1 und 3 umfaßt die Maschine 1 ferner eine Arbeits­ einheit 13, abgestützt von dem Rahmen 6 und längs der Achse X verlager­ bar. Die Arbeitseinheit 13 umfaßt eine Tragstruktur 14 und eine Werk­ zeugträgereinheit 15, die längs einer Horizontalachse Y verlagerbar ist, die im wesentlichen coplanar ist mit der Längsachse der Traverse 12 und senkrecht zur Achse X verläuft. Die Tragstruktur 14 hat in wesentlichen die Form eines umgekehrten "L" und umfaßt zwei Körper 16, entsprechend dein umgekehrten "L", die parallel zueinander angeordnet sind und mit den Längsenden von zwei Versteifungselementen 17a und 17b verbunden sind, die eine horizontale und zur Achse X parallele Längsachse haben.

Ein vertikaler Teil der Tragstruktur 14 wird auf der Leiste 8 abgestützt, während ein horizontaler Teil dieser Tragstruktur 14 auf der Traverse 12 abgestützt ist. Im einzelnen umfaßt jeder Korpus 16 eine vertikale Säule 18, deren unteres Ende mechanisch mit dem unteren Ende der Säule 18 des anderen Korpus 16 über das Versteifungselement 17a ver­ bunden ist. Die Längsachsen der Säulen 18 und des Versteifungselementes 17a sind coplanar mit der Längsachse der Leiste 8. Zwischen dem unteren Ende der Säulen 18 und der Leiste 8 ist eine Führungsrichtung 21 ange­ ordnet, die die Verlagerung parallel zu sich selbst der Säulen 18 längs der Längsachse der Leiste 8 ermöglicht.

Ferner umfaßt jeder Korpus 16 eine horizontale Strebe 22, von der ein erstes Ende mechanisch mit der zugehörigen Säule 18 verbunden ist und von der ein zweites Ende mechanisch mittels des Versteifungsele­ mentes 17b mit dem zweiten Ende der Strebe 22 des anderen Korpus 16 ver­ bunden ist. Die Längsachsen der Streben 22 verlaufen parallel zur Achse Y, welche letztere die Mittelachse zwischen den Streben 22 ist. Zwischen dem Element 17b und der Traverse 12 ist eine Führungsvorrichtung 23 aus­ gebildet, die die Verlagerung der Streben 22 parallel zu sich selbst längs der Achse X ermöglicht. Die Streben 22 tragen die Werkzeugträger­ einheit 15, verlagerbar längs einer horizontalen Achse Y mittels einer Führungsvorrichtung 24, ausgebildet zwischen der Einheit 15 und den Streben 22.

Die Maschine 1 umfaßt schließlich eine Elektronikeinheit 25, verbunden mit einer Tastatur 26 für die Vorgabe des Arbeitszyklus der Maschine 1 und mit einem Display 27 für die Darstellung der eingegebenen Daten und der Daten, die von der Elektronikeinheit 25 selbst erarbeitet worden sind. Die Elektronikeinheit 25 ist ausgebildet, um die Werkzeug­ trägereinheit 15 zu steuern, sowie Mittel 28 für den Antrieb der Ar­ beitseinheit 13 längs der Achse X und der Mittel 31 für den Antrieb der Werkzeugträgereinheit 15 längs der Achse Y; die Mittel 28 und 31 sind in Fig. 1 schematisch angedeutet. Vorzugsweise umfassen die Mittel 28 zwei Antriebsvorrichtungen, die synchron arbeiten, und von denen eine zwi­ schen der Tragstruktur 14 und der Leiste 8 angeordnet ist, während die zweite zwischen der Tragstruktur 14 und der Traverse 12 arbeitet.

In Fig. 4 ist eine Arbeitseinheit 32 dargestellt, die sich von der Arbeitseinheit 13 insofern unterscheidet, daß sie nur einen einzigen Korpus 16 in umgekehrter "L"-Form aufweist. Die Strebe 22 der Einheit 32 stützt eine Werkzeugträgereinheit 15 ab und weist die Führungsvorrich­ tung 24 auf. Die Führungsvorrichtung 23 wird zwischen dem zweiten Ende der Strebe 22 und der Traverse 12 definiert.

In Fig. 2 ist eine Werkzeugmaschine 1 dargestellt, die sich von der in Fig. 1 wiedergegebenen Werkzeugmaschine durch die unter­ schiedliche Ausbildung der Arbeitsfläche 3 unterscheidet. Im einzelnen umfaßt die Maschine 1 der Fig. 2 eine Arbeitsfläche 3, die zwei horizon­ tale Bahnen 33 aufweist, die zueinander parallel sind und parallel zur Achse X und längs denen die Werkstücke 2 verlagerbar sind. Jede Bahn 33 weist eine Mehrzahl von Antriebsvorrichtungen 34 vom Typ eines Trans­ portbandes auf, angeordnet in Linie und gleichförmig verteilt längs der Längsachse der Bahn 33 selbst. Die Maschine 1 der Fig. 2 umfaßt schließ­ lich Mittel 35 für den Antrieb der Vorrichtungen 34, welche Mittel 35 von der Elektronikeinheit 25 gesteuert werden.

Im Betrieb erfolgt die Programmierung der Elektronikeinheit 25 bezüglich der an den Werkstücken 2 auszuführenden Arbeiten über die Ta­ statur 26. Natürlich werden neben der auszuführenden Art der Arbeit und neben den Werkzeugen, welche die Werkzeugträgereinheit 15 auszuführen hat, auch in die Elektronikeinheit 25 die Daten bezüglich der Abmessun­ gen der Werkstücke 2 und bezüglich der Koordinaten der Zonen der Werk­ stücke 2 eingeschrieben, in denen die Arbeiten auszuführen sind. Nach­ dem die Werkstücke 2 auf die Arbeitsebene 5a und 5b oder auf die Hori­ zontalbahn 33 entweder mittels einer automatischen Vorrichtung oder ma­ nuell geladen worden sind, kann die Elektronikeinheit 25 den program­ mierten Arbeitszyklus ansteuern, der vorgesehen worden ist, wie auch die Bewegung der Arbeitseinheiten 13 bzw. 32 längs der Achse X und der Bewe­ gung der Einheit 15 längs der Achse Y.

Aus dem Vorstehenden ergeben sich deutlich die Vorteile aus der Realisierung der vorliegenden Erfindung.

Im einzelnen wird eine Werkzeugmaschine geschaffen, deren tra­ gender Rahmen das Beladen und Entladen der Werkstücke entweder seitlich oder in Ausfluchtung mit der Längsachse der Arbeitsfläche ermöglicht. Die Wahl der Lade- und Entladezone wird möglich, indem die Arbeitsfläche für diese Arbeitsgänge entweder quer zum Portal zugänglich ist, oder auch an den beiden Längsenden. Diese Wahlmöglichkeit läßt zu, die Ein­ satzmodalität der Maschine in Abhängigkeit von der Topologie (dem Platz) des Ortes vorzuschreiben, in welchem eine solche Maschine installiert wird.

Die beschriebene Ausgestaltung des Rahmens ermöglicht das Wäh­ len der Topologie der Arbeitsoberfläche mit allen Vorteilen, die nicht zuletzt darin bestehen, daß der Rahmen selbst entweder als mit mehreren Arbeitsbahnen, wie auch als Arbeitsfläche mit mehreren Arbeitsarrealen ausgebildet werden kann.

Es ist zu unterstreichen, daß der Rahmen und die Arbeitsflä­ che auch eine größere Länge haben können als die Eistanz zwischen zwei Pfosten des Portals, um einen größeren Weg längs der Achse X für die Arbeitseinheit zu ermöglichen, um die Installation von mehr Arbeitsgrup­ pen zu erlauben, und/oder der Arbeitsfläche mehr Arbeitsarreale zu ge­ ben. Im wesentlichen ermöglicht die beschriebene Ausbildung des Rahmens die Realisierung einer modularen Werkzeugmaschine.

Es ist zur Kenntnis zu nehmen, daß die Ausbildung der tragen­ den Struktur der Arbeitseinheit es ermöglicht, die Torsionsbeanspruchung zu verringern, der der Rahmen und insbesondere die Traverse des Portals unterworfen wird. Diese Verringerung der Beanspruchung ermöglicht, die Teile des Rahmens in vorteilhafter Weise bezüglich der Herstellungsko­ sten derselben zu dimensionieren, ermöglicht dem Werkzeug eine höhere Arbeitspräzision und ermöglicht eine bessere Präzision der Positionie­ rung der Arbeitsgruppe längs der Achse X. Schließlich ist zu unterstrei­ chen, daß bezüglich der eigentlichen Maschine der Weg vergrößert wird, den die Arbeitseinheit längs der Achse Y zurücklegen kann.

Es ist schließlich klar, daß an der Maschine 1, wie sie be­ schrieben und dargestellt wurde, Modifikationen und Varianten vorgenom­ men werden können, ohne daß damit aus dem Schutzbereich der vorliegen­ den Erfindung herausgegangen würde.

Im einzelnen kann Leiste 8 Teil des Fundamentes der Arbeits­ fläche sein oder auch nicht. Im übrigen kann die Vertikalerstreckung der Leiste 8 die Oberseite derselben auf ein Niveau bringen, das über oder unter jenem der Oberseite der Arbeitsfläche liegt, aber jedenfalls unter jenem der Traverse 12 derart, daß die Tragstruktur 14 immer umgekehrt "L"-förmig bleibt.

Claims (9)

1. Werkzeugmaschine für die Bearbeitung von Werkstücken (2), umfassend,
eine Arbeitsfläche (3), die eine erste horizontale Längsachse (X) aufweist,
einen tragenden Rahmen (6),
mindestens eine Arbeitseinheit (13, 32), abgestützt auf dem Rahmen (6) und längs der genannten ersten Achse (X) beweglich,
eine Werkzeugträgereinheit (15), abgestützt von der Arbeits­ einheit (13, 32) und beweglich längs einer zweiten horizontalen Achse (Y) senkrecht zu der ersten genannten Achse (X) und auf einem Niveau oberhalb der letzteren,
Mittel (28) zum Verlagern der Arbeitseinheit (13, 32) längs der ersten Achse (X),
Mittel (31) für die Verlagerung der Werkzeugträgereinheit (15) längs der zweiten Achse (Y),
dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitseinheit (13, 32) eine tragende Struktur (14) in Form eines umgekehrten "L" umfaßt und einen vertikalen Teil und einen horizontalen Teil aufweist, und daß die Werk­ zeugträgereinheit (15) mittels einer Führungsvorrichtung (24) auf dem horizontalen Teil der Struktur (14) abgestützt ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (6) mindestens ein stationäres Portal (7) umfaßt, das längs eines Seitenrandes der Arbeitsfläche (3) parallel zu der ersten Achse (X) er­ richtet ist, sowie eine Leiste (8) umfaßt, die längs des seitlichen Ran­ des gegenüber dem genannten der Arbeitsfläche (3) angeordnet ist und eine eigene Längsachse parallel zu der ersten Achse (X) besitzt, und daß das Portal (7) mit mindestens zwei vertikalen Pfosten (11) und einer ho­ rizontalen Traverse (12) mit einer eigenen Längsachse parallel zu der ersten Achse (X) und auf einem Niveau oberhalb des der Oberseite der Arbeitsfläche (3) und der Oberseite der Leiste (8) versehen ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Teil der Struktur (14) mit der Leiste (8) ausgefluchtet ist, und daß zwischen dem vertikalen Teil und der Leiste (8) eine Führungs­ vorrichtung (21) vorgesehen ist, welche die coplanare Verlagerung zu sich selbst dieses vertikalen Teils längs der Längsachse der Leiste (8) ermöglicht.

4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Teil der Struktur (14) auf einem Niveau nahe dem der Traver­ se (12) angeordnet ist, und daß zwischen diesem horizontalen Teil und der Traverse (12) eine Führungsvorrichtung (23) vorgesehen ist, die die coplanare Verlagerung zu sich selbst dieses horizontalen Teils längs der ersten Achse (X) ermöglicht.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Teil der Struktur (14) eine vertikale Säule (18) umfaßt, und daß der horizontale Teil der Struktur (14) eine horizontale Strebe (22) umfaßt, welche die Werkzeugträgereinheit (15) abstützt.

6. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Teil der Struktur (14) zwei vertikale Säulen (18) parallel zu­ einander umfaßt, und daß der horizontale Teil der Struktur (14) zwei ho­ rizontale zueinander parallele Streben (22) umfaßt, welche die Werkzeug­ trägereinheit (15) tragen, und daß die Struktur (14) ferner ein erstes Versteifungselement (17a) umfaßt, welches mechanisch die vertikalen Säu­ len (18) verbindet und ein zweites Versteifungselement (17b) umfaßt, das mechanisch die horizontalen Streben (22) verbindet.

7. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Elektronikeinheit (25) für die Steuerung der Werkzeugträgereinheit (15) und der Bewegungsmittel (28 und 31) um­ faßt.

8. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (3) längs der ersten Achse (X) eine Mehrzahl von Arbeitsplätzen (4a und 4b) umfaßt, wobei der Arbeits­ zyklus der Werkstücke (2) wahlweise in einem Zyklus, in welchem die Werkstücke (2) gleichzeitig miteinander an den Arbeitsplätzen (4a und 4b) bearbeitet werden, und einem Zyklus, bei dem alternierend die Werk­ stücke (2) zunächst an einem Arbeitsplatz und dann an dem anderen bear­ beitet werden, ausgeführt werden kann.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Arbeitsfläche (3) mindestens zwei horizontale Bahnen (33) parallel zueinander und parallel zu der ersten Achse (X) umfaßt, längs welcher die Werkstücke (2) transferierbar sind.