DE19651474C2 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit zwei an einem Maschinengestell angeordneten Bearbeitungsstationen, denen jeweils ein Werkstück zur Bearbeitung zugeführt wird, wobei die Bearbeitungsstationen jeweils einen an dem Maschinengestell gehaltenen Werkzeughalter und eine dem Werk­ zeughalter zugeordnete, an ihrem einen axialen Ende ein Spannfutter zum Halten eines Werkstückes aufweisende Arbeits­ spindel umfassen und die Arbeitsspindeln aus ihren Arbeits­ stellungen jeweils zum Greifen eines zu bearbeitenden Werk­ stücks in eine Werkstückaufnahmeposition und zum Ablegen des bearbeiteten Werkstücks in wenigstens eine Werkstückablegepo­ sition verstellbar sind, und wobei die Arbeitsspindel der er­ sten Bearbeitungsstation an einer ersten Führungsschiene und die Arbeitsspindel der zweiten Bearbeitungsstation an einer parallel zu der ersten Führungsschiene liegenden zweiten Füh­ rungsschiene angeordnet ist.

Derartige Werkzeugmaschinen sind bekannt und werden häufig eingesetzt, um nacheinander mehrere unterschiedliche Bear­ beitungen an einem Werkstück vorzunehmen.

Im Betrieb dieser Werkzeugmaschine wird die Arbeitsspindel der ersten Bearbeitungsstation in ihre Werkstückaufnahme­ position oberhalb eines Transportbandes verfahren, um mit ihrem Spannfutter ein auf dem Transportband liegendes, zu bearbeitendes Werkstück zu greifen.

Anschließend wird die Arbeitsspindel entlang der Führungs­ schiene in ihre Arbeitsstellung bewegt, wo das Werkstück in üblicher Weise bearbeitet wird.

Nach der Bearbeitung wird die Arbeitsspindel in ihrer Werk­ stückablegeposition positioniert und das Werkstück an eine Transportvorrichtung übergeben, welche das Werkstück zur wei­ teren Bearbeitung der zweiten Bearbeitungsstation zuführt, welche im wesentlichen genauso wie die erste Bearbeitungssta­ tion aufgebaut ist und arbeitet.

Diese zweite Bearbeitungsstation kann aber auch mit vollkom­ men anderen Werkzeugeinheiten bestückt werden, um z. B. Opera­ tionen wie Bohren, Fräsen, Reiben, Gewindebohren oder Verzah­ nen durchführen zu können.

Aus der DE-OS 43 16 166 ist eine Werkzeugmaschine mit zwei Bearbeitungsstationen bekannt. Bei dieser Werkzeugmaschine liegen die Arbeitsspindeln mit ihren Spannfuttern einander zugewandt gegenüber, um die Möglichkeit zu schaffen, ein Werkstück durch Verfahren einer Arbeitsspindel in das Spann­ futter der anderen Arbeitsspindel zu bewegen, so daß ein Um­ spannen und damit eine beidseitige Bearbeitung eines Werk­ stückes ohne eine Wendeeinrichtung und ohne die Hilfe eines Werkstückwechslers erfolgen kann.

Bei dieser Werkzeugmaschine wird häufig als nachteilig ange­ sehen, daß die Werkstückübergabe von der einen Bearbeitungs­ station an die andere Bearbeitungsstation im Spanbereich der Werkzeugmaschine erfolgt, so daß die Werkstückübergabevor­ richtung beziehungsweise bei der aus der DE-OS 43 16 166 be­ kannten Werkzeugmaschine die zweite Arbeitsspindel schnell verschmutzen und damit zu Problemen führen kann. Außerdem haben die bekannten Werkzeugmaschinen einen hohen Platzbe­ darf.

Eine weitere derartige Werkzeugmaschine ist aus der Druck­ schrift DE 33 37 198 C2 bekannt. Diese Druckschrift be­ schreibt eine Bearbeitungsstraße mit einer Vielzahl von auf­ einanderfolgend angeordneten Bearbeitungsstationen, die je­ weils einen Werkzeughalter und diesem zugeordnet eine an einer Führungsschiene angeordnete horizontale Arbeitsspindel aufweisen.

Die Arbeitsspindeln sind hierbei derart an den parallel und versetzt zueinander verlaufenden Führungsschienen angeord­ net, daß ein Werkstück jeweils von einer Arbeitsspindel an die nachfolgende Arbeitsspindel übergeben werden kann. Die Arbeitsspindeln müssen demzufolge einander zugewandt sein und in mindestens einer Stellung in einer Linie mit der Spin­ delachse der nachfolgenden Arbeitsspindel liegende Spinde­ lachsen aufweisen.

Auch diese bekannte Werkzeugmaschinenanordnung weist daher den Nachteil auf, daß die Werkstückübergabe im Spanbereich der Werkzeugmaschine erfolgt, so daß die Arbeitsspindeln schnell verschmutzen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Verschmutzun­ gen der Arbeitsspindeln bzw. der Werkstückübergabevorrich­ tungen ausgeschlossen oder verringert werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ar­ beitsspindeln auf voneinander abgewandten Seiten der jeweili­ gen Führungsschiene angeordnet sind.

Durch die Anordnung der Arbeitsspindeln auf voneinander abge­ wandten Seiten der jeweiligen Führungsschiene ist eine gegen­ seitige Beeinträchtigung, insbesondere Verschmutzung der bei­ den Arbeitsspindeln nahezu ausgeschlossen. Ein weiterer Vor­ teil liegt darin, daß die Werkzeughalter unabhängig voneinan­ der gestaltet werden können, so daß diese die unterschied­ lichsten Bearbeitungseinheiten aufnehmen können, wie bei­ spielsweise Adapterplatten mit Blockwerkzeugen (Linearre­ volver), die außerhalb voreinstell- und schnellwechselbar sind, Revolverköpfe mit oder ohne angetriebene Werkzeuge zum Drehen, Bohren, Reiben, Gewindebohren, Fräsen usw. sowie Schlagwälz-Fräseinheiten für Verzahnarbeiten.

Mindestens einer Arbeitsspindel kann ein dem Spannfutter ge­ genüberliegender Reitstock zugeordnet sein. Eine solche An­ ordnung ermöglicht die Bearbeitung von Drehteilen. Die von der Arbeitsspindel aufgenommenen und mittels des Reitstocks eingespannten Werkstücke werden mittels eines bevorzugt un­ terhalb der Arbeitsspindel und dem Reitstock angeordneten Werkzeugs bearbeitet. Dies bedeutet, daß sich die Spindel­ achse dieser Arbeitsspindel horizontal erstreckt. Mit dieser Anordnung können in besonders geschickter Weise beispiels­ weise Wellen gedreht werden.

Bei einer sonstigen Bearbeitung wie Drehen, Bohren, Gewinde­ fräsen erstreckt sich die Spindelachse der Arbeitsspindel da­ gegen bevorzugt vertikal, wobei auch hier das Werkzeug unter­ halb der Arbeitsspindel, der in diesem Fall kein Reitstock zugeordnet ist, angeordnet ist.

Auf einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine können beide Arten von Arbeitsspindeln miteinander kombiniert sein, das heißt, eine Bearbeitungsstation kann eine Arbeitsspindel mit zugeordnetem Reitstock und horizontaler Spindelachse, die an­ dere Bearbeitungsstation eine Arbeitsspindel ohne Reitstock und mit vertikaler Spindelachse umfassen. Die erfindungs­ gemäße Werkzeugmaschine kann aber auch in beiden Bearbei­ tungsstationen mit gleichen Arbeitsspindeln ausgerüstet sein.

Grundsätzlich gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, die an den beiden Führungsschienen vorgesehenen Bearbeitungssta­ tionen miteinander zu verketten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegen jedoch die Werkstückaufnahmepositionen und die Werkstückablegeposi­ tionen der Arbeitsspindeln jeweils auf entgegengesetzten Sei­ ten des zugehörigen Werkzeughalters, wobei vorzugsweise die Werkstückablegestelle einer Arbeitsspindel jeweils der Werk­ stückaufnahmestelle der anderen Arbeitsspindel gegen­ überliegt, so daß ein Werkstück an den beiden Führungs­ schienen in entgegengesetzten Richtungen von der Werkstück­ aufnahmeposition in die Werkstückabgabestellung verfahren wird.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß jeweils während der Bearbeitung bereits ein neues Werkstück an die Werkstückauf­ nahmeposition transportiert werden kann.

Durch die Transportvorrichtung zwischen den beiden Bearbei­ tungsstationen können die bearbeiteten Werkstücke vorteil­ hafterweise innerhalb der Maschine von der ersten Bearbei­ tungsstation zur zweiten Bearbeitungsstation transportiert werden. Man hat damit die Möglichkeit, an einem Werkstück nacheinander zwei unabhängige Bearbeitungsoperationen, wie z. B. Drehen, Bohren, Gewindefräsen, vorzunehmen. Ein zusätz­ licher Be- und Entladevorgang entfällt und die Baugröße der Maschine wird gering gehalten.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine gibt damit die Möglich­ keit, hinsichtlich der Bearbeitung jeweils unabhängig vonein­ ander ein Werkstück in zwei Aufspannungen oder zwei gleiche Werkstücke parallel in je einer Aufspannung oder zwei ver­ schiedene Werkstücke gleichzeitig in je einer Aufspannung vollautomatisch zu bearbeiten.

Falls erforderlich, kann wenigstens einer Bearbeitungs­ station eine Prüfeinrichtung zur Überprüfung der Maß- und/oder Formgenauigkeit eines von der Bearbeitungsstation bearbeiteten Werkstückteils zugeordnet sein, wobei die Prüf­ einrichtung dann derart mit einer Steuerung für die Arbeits­ spindel gekoppelt ist, daß innerhalb eines vorgebbaren Tole­ ranzbereiches liegende Werkstücke - Gutteile - in einer Werk­ stückablegeposition und außerhalb des Toleranzbereiches lie­ gende Werkstücke - Ausschußteile - an einer anderen Werk­ stückablegeposition ablegt und vorzugsweise durch Fördervor­ richtungen wegtransportiert werden.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Prüfung der Werkstücke und eine Trennung der Gutteile von den Ausschußteilen direkt an der Werkzeugmaschine.

Die erfindungsgemäß Werkzeugmaschine ist gegenüber bekann­ ten, mit Portalladern arbeitenden Maschinen auch deutlich günstiger in der Herstellung. Bearbeitung und Transport der Werkstücke mit einer Bearbeitung an zwei Bearbeitungs­ stationen kann vollständig innerhalb der Maschine erfolgen. Ein Portallader kann daher entfallen. Stattdessen werden die Werkstücke von der Maschine selbst von einem Zuführband ent­ nommen und nach Bearbeitung an ein Abführband abgegeben.

Die kombinierte Ausführung der erfindungsgemäßen Werkzeugma­ schine ermöglicht darüber hinaus eine sehr geschickte Bear­ beitung von Werkstücken, die sowohl drehbearbeitet als auch gebohrt, gefräst oder in ähnlicher Weise bearbeitet werden müssen. So können beispielsweise Wellen hergestellt werden, die auf einer Seite mit einer Flanschpartie versehen sind, ohne das Werkstück von einer Werkzeugmaschine zu einer ande­ ren transportieren zu müssen.

Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung einer er­ findungsgemäßen Werkzeugmaschine anhand der Zeichnung verwie­ sen.

In der Zeichnung zeigt, jeweils in schematischer Darstel­ lung,

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Werkzeug­ maschine mit zwei Arbeitsspindeln mit vertikaler Spindelachse und

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Details einer Werkzeugma­ schine mit horizontaler Spindelachse.

Zu dieser Werkzeugmaschine gehören zwei Bearbeitungssta­ tionen 2, 3, die auf voneinander abgewandten Seiten eines Ma­ schinengestells 1 angeordnet sind und jeweils einen stationä­ ren Werkzeughalter 2a, 3a sowie eine Arbeitsspindel 2b, 3b mit horizontaler oder vertikaler Drehachse I aufweisen.

Die Arbeitsspindeln 2b, 3b der Bearbeitungsstationen 2, 3 sind in vertikaler Richtung Z verstellbar an Schlitten 11, 12 gehalten, die wiederum an Führungsschienen 5, 6 verfahr­ bar sind, welche in horizontaler Richtung X verlaufend auf voneinander abgewandten Seiten des Maschinengestells 1 ange­ ordnet sind.

Die Arbeitsspindeln 2b, 3b können jeweils zwischen einer Ar­ beitsstellung, in der die Arbeitsspindel 2b, 3b oberhalb des jeweils zugehörigen Werkzeughalters 2a, 3a positioniert ist, einer Werkstückaufnahmeposition und einer Werkstückablege­ position verfahren werden, wobei die Werkstückaufnahme­ position und die Werkstückablegeposition auf entgegenge­ setzten Seiten des Werkzeughalters 2a, 3a liegen.

Die Werkstückaufnahmeposition der ersten Bearbeitungsstation 2 liegt oberhalb eines Zuführbandes 10, auf dem die zu bear­ beitenden Rohlinge zugeführt werden, und die Werkstückab­ legeposition liegt oberhalb eines Transportbandes 8, das sich in horizontaler Richtung quer zwischen den Führungs­ schienen 5, 6 und unterhalb der Arbeitsspindeln 2b, 3b der Bearbeitungsstationen 2, 3 erstreckt, so daß ein Werkstück 4 allein durch eine Hubbewegung der Arbeitsspindel 2b auf dem Transportband 8 abgelegt und von der Arbeitsspindel 3b der zweiten Bearbeitungsstation 3 in ihrer Werkstückaufnahme­ position gegriffen werden kann.

Die Arbeitsspindel 3b ist in ihrer Werkstückablegeposition oberhalb eines Abführbandes 9 positioniert, auf dem die bear­ beiteten Werkstücke abtransportiert werden.

Im Betrieb wird der Werkzeugmaschine ein zu bearbeitendes Werkstück 4 auf dem Zuführband 10 zugeführt und von dem Spannfutter der oberhalb des Zuführbandes 10 positionierten Arbeitsspindel 2b der ersten Bearbeitungsstation 2 gegrif­ fen. Anschließend wird die Arbeitsspindel 2b entlang der Füh­ rungsschiene 5 der ersten Bearbeitungsstation 2 in ihre Ar­ beitsstellung verfahren, wo das Werkstück 3 durch die am Werkstückträger 2a angeordneten Werkzeuge bearbeitet wird.

Nach der Bearbeitung wird die Arbeitsspindel 2b oberhalb des Transportbandes 8 positioniert und das Werkstück 4 auf dem Transportband 8 abgelegt, welches das Werkstück 4 der zwei­ ten Bearbeitungsstation 3 zuführt.

Während des Transports kann das Werkstück 4 durch eine Werk­ stückwendeeinrichtung um bspw. 90° oder 180° gewendet wer­ den, um erforderlichenfalls in eine Position gebracht zu wer­ den, in der es von dem Spannfutter der oberhalb des Trans­ portbandes 8 positionierten Arbeitsspindel 3b der zweiten Bearbeitungsstation 3 zur Bearbeitung ergriffen werden kann.

Das fertiggestellte Werkstück wird durch eine Prüfeinrich­ tung auf Maß- und/oder Formgenauigkeit geprüft, die mit der Steuerung der Werkzeugmaschine gekoppelt ist. Wenn die Abmes­ sungen und die Form des Werkstücks 4 in einem vorgebbaren To­ leranzbereich liegen, wird das Werkstück 4 auf dem Abführ­ band 9 abgelegt. Anderenfalls wird das Werkstück auf einem Ausschußteiltransportband 13 abgelegt.

Bei den zuvor erläuterten Ausführungsformen der erfindungsge­ mäßen Werkzeugmaschine werden die bei der Bearbeitung der Werkstücke anfallenden Späne durch eine zwischen und unter­ halb von den Führungsschienen 5, 6 angeordnete Spantransport­ vorrichtung 14 abgeführt.

Wenn mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine Verzahnungen hergestellt werden sollen, kann vorzugsweise die zweite Bear­ beitungsstation mit einer Schlagwälz-Fräseinheit zum Verzah­ nen von Werkstücken sowie zwei Frässpindeln zum Entgraten der Verzahnungen versehen sein, während die erste Bearbei­ tungsstation beispielsweise als Dreheinheit ausgebildet ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Detail einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine handelt es sich um eine Arbeitsspindel 2b mit horizontaler Spindelachse I und zugeordnetem Reitstock 15. Arbeitsspindel 2b und Reitstock 15 sind über einen ge­ meinsamen Träger 16 an einem in Richtung der Achse Z ver­ fahrbaren Schlitten 17 angeordnet, der seinerseits an dem in Fig. 2 nur angedeuteten, längs der Schiene 5 in X-Richtung verfahrbaren Schlitten 11 angeordnet ist, so daß der Träger 16 mit Arbeitsspindel 2b und Reitstock 15 in der X-Z-Ebene an jeden beliebigen Punkt verfahrbar ist.

Zum Ergreifen eines Werkstückes wird der Träger 16 über ein Transportband der in Fig. 1 dargestellten Art bewegt, um ein beispielsweise in einer Prismenaufnahme gelagertes Drehteil durch entsprechendes Heben und Senken der Hubvorrichtung 17 aufzunehmen. Das Drehteil wird dabei in das Spannfutter 18 der Arbeitsspindel 2b eingesetzt und über den Reitstock 15 eingespannt.

Anschließend wird das Werkstück durch Verfahren des Trägers 16 zur Bearbeitungsstation 2a gebracht und dort bearbeitet. Danach verfährt der Träger 16 zum Transportband 8 und legt das Werkstück dort ab. Wenn nun das Werkstück in der anderen Bearbeitungsstation 3a mit einer Arbeitsspindel mit verti­ kaler Spindelachse aufgenommen werden soll, wird das Werk­ stück beim Verfahren zu der Aufnahmeposition 3b dieser Bear­ beitungsstation um 90° verdreht. Aufnahme, Bearbeitung und Ablage des Werkstückes erfolgt in dieser Bearbeitungsstation 3 dann in entsprechender Weise.

Bezugszeichenliste

1

Maschinengestell

2

Bearbeitungsstation

2

a Werkzeughalter

2

b Arbeitsspindel

3

Bearbeitungsstation

3

a Werkzeughalter

3

b Arbeitsspindel

4

Werkstück

5

Führungsschiene

6

Führungsschiene

7

Transportvorrichtung

8

Transportband

9

Abführband

10

Zuführband

11

Schlitten

12

Schlitten

13

Ausschußteiltransportband

14

Spantransportvorrichtung

15

Reitstock

16

Träger

17

Schlitten

18

Spannfutter
I Spindelachse
X Horizontalrichtung
Z Vertikalrichtung

Claims (11)

1. Werkzeugmaschine mit zwei an einem Maschinengestell (1) angeordneten Bearbeitungsstationen (2, 3), denen jeweils ein Werkstück (4) zur Bearbeitung zugeführt wird, wobei die Bearbeitungsstationen (2, 3) jeweils einen an dem Maschinengestell (1) gehaltenen Werkzeughalter (2a, 3a) und eine dem Werkzeughalter (2a, 3a) zugeordnete, an ihrem einen axialen Ende ein Spannfutter (18) zum Halten eines Werkstückes (4) aufweisende Arbeitsspindel (2b, 3b) umfassen und die Arbeitsspindeln (2b, 3b) aus ihren Arbeitsstellungen jeweils zum Greifen eines zu bearbei­ tenden Werkstücks (4) in eine Werkstückaufnahmeposition und zum Ablegen des bearbeiteten Werkstücks (4) in wenig­ stens eine Werkstückablegeposition verstellbar sind, und wobei die Arbeitsspindel (2b) der ersten Bearbeitungs­ station (2) an einer ersten Führungsschiene (5) und die Arbeitsspindel (3b) der zweiten Bearbeitungsstation (3) an einer parallel zu der ersten Führungsschiene (5) liegenden zweiten Führungsschiene (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspindeln (2b, 3b) auf voneinander abge­ wandten Seiten der jeweiligen Führungsschiene (5, 6) angeordnet sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer Arbeitsspindel (2b) ein dem Spannfutter (18) gegenüberliegender Reitstock (15) zugeordnet ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelachse (I) bei Arbeitsspindeln (2b) mit zugeordnetem Reitstock (15) im wesentlichen horizontal und bei Arbeitsspindeln (3b) ohne Reitstock im wesent­ lichen vertikal verläuft, und daß die Arbeitsspindeln (2b, 3b) oberhalb des zugehörigen Werkzeughalters (2a, 3a) angeordnet und verfahrbar sind.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Arbeitsspindeln (2b, 3b) einen zugeordneten Reitstock (15) aufweisen.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transportvorrichtung (7) vorgesehen ist, um ein Werkstück (4) aus dem Bereich der Werkstückablegeposition der ersten Bear­ beitungsstation (2) in den Bereich der Werkstückaufnahmeposition der zweiten Bearbeitungsstation (3) zu transportieren.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (7) ein horizontal und quer zu den Führungsschienen (5, 6) verlaufendes Transportband (8) aufweist.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Transportband (8) zwischen der Werkstückablegeposi­ tion der ersten Bearbeitungsstation (2) und der Werkstückaufnah­ meposition der zweiten Bearbeitungsstation (3) erstreckt.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bearbeitungsstationen (2, 3) wenigstens eine Werkstückwendeeinrichtung zum Wenden eines Werkstücks (4) vor­ gesehen ist.

9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahmestellungen und die Werkstückab­ legestellungen der Arbeitsspindeln (2b, 3b) jeweils auf in Führungs­ schienenrichtung voneinander abgewandten Seiten des zugehörigen Werkzeughalters (2a, 3a) liegen.

10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Bearbeitungsstation (3) eine Prüfeinrich­ tung zur Überprüfung der Maß- und/oder Formgenauigkeit eines von der Bearbeitungsstation (3) bearbeiteten Werkstücks (4) zuge­ ordnet ist und die Prüfeinrichtung derart mit einer Steuerung für die Arbeitsspindel (3b) gekoppelt ist, daß innerhalb eines vorgebba­ ren Toleranzbereiches für die Maß- und/oder Formgenauigkeit lie­ gende Werkstücke (4) an einer Werkstückablegeposition und außer­ halb des Toleranzbereiches liegende Werkstücke (4) an einer ande­ ren Werkstückablegeposition angelegt werden.

11. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalter (2a, 3a) als Trommelwerkzeughalter oder Linearwerkzeughalter ausgebildet sind.