DE19725630A1 - Hochflexible Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, ins­ besondere zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken.

Zur Bearbeitung kompliziert geformter Werkstücke, die zu ihrer Herstellung eine größere Anzahl unterschied­ licher spanender Bearbeitungsvorgänge durchlaufen müssen, insbesondere zur Serienbearbeitung oder -herstellung sol­ cher Werkstücke, werden häufig Werkzeugmaschinen verwen­ det, die an einem Werkstück hintereinander unterschiedli­ che Bearbeitungsvorgänge aus unterschiedlichen Richtungen ausführen. Ein Beispiel für eine solche Maschine ist aus der DE 43 01 393 C2 ersichtlich. Die hier geoffenbarte Werkzeugmaschine ist als Rundtakt-Werkzeugmaschine ausge­ führt und weist einen innerhalb eines käfigartigen Grund­ rahmens angeordneten kreuzförmigen Werkstückträger auf. An den Seitenflächen der Arme des kreuzförmigen Werk­ stückträgers sind Werkstückaufnahmeeinrichtungen angeord­ net. Während der Werkstückträger um eine Vertikalachse dreh- und schaltbar ist, sind die einzelnen Werkstückauf­ nahmen jeweils um Horizontalachsen drehbar, die tangenti­ al zu einem gedachten Kreis angeordnet sind. Beim Weiter­ schalten des Werkstückträgers durchlaufen die Werkstücke nacheinander unterschiedliche Arbeitsstationen. Diese werden durch Bearbeitungseinheiten definiert, die an dem Grundgestell in mehreren Richtungen verstellbar gehalten sind. Jede Bearbeitungseinheit weist eine Arbeitsspindel auf, die mit einem Revolverkopf versehen ist. Der Revol­ verkopf ist als Kronenrevolver ausgebildet. Seine Spin­ deln sind gemeinsam von der Arbeitsspindel angetrieben. Durch Drehung des Revolverkopfs kann jeweils ein ge­ wünschtes Werkzeug in eine gerade Verlängerungsposition der Arbeitsspindel überführt werden, womit es in Bearbei­ tungsposition ist. Dabei sind alle Spindeln des Revolver­ kopfs zugleich angetrieben und sie laufen auch während des Drehens oder Weiterschaltens des Revolverkopfs wei­ ter.

Mit dieser Rundtakt-Werkzeugmaschine ist eine Fünf- Seiten-Bearbeitung der Werkstücke möglich, wobei eine hohe Effektivität erreicht wird. Jedoch können Schräg­ flächen oder Schrägbohrungen, d. h. Bohrungen, die mit der Drehachse (Horizontalachse) des Werkstücks keinen rechten Winkel einschließen, bei der Bearbeitung ein gewisses Problem darstellen. Außerdem ist es in Spezialfällen, bei denen aufgrund der Werkstückgestaltung in einzelnen Ar­ beitsstationen unterschiedliche Bearbeitungszeiten erfor­ derlich sind, möglich, daß die Bearbeitungseinheiten un­ terschiedlicher Arbeitsstationen unterschiedlich lange arbeiten. Die Taktzeit wird von der längsten erforderli­ chen Bearbeitungszeit bestimmt.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, hier abzuhelfen und eine Werkzeugmaschine zu schaffen, mit der auch bei Werkstücken, deren einzelne Seiten unter­ schiedlich lange bearbeitet werden müssen, ein möglichst unterbrechungsarmer Betrieb einzelner Arbeitsspindeln und somit eine hohe Auslastung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ermöglicht die Minimierung der Nebenzeiten der Maschine und eine gleich­ mäßige Auslastung der vorhandenen Arbeitsspindeln. In ihrer einfachsten Bauform weist die Maschine eine Bear­ beitungseinheit auf, die zwei Werkstückaufnahmen bedient. Jede Werkstückaufnahme ist so ausgebildet, daß sie das Werkstück wenigstens in eine Bestückungs- oder Entnahme­ position sowie in wenigstens eine festgelegte, vorzugs­ weise aber in mehrere wahlweise festlegbare Arbeitsposi­ tionen schwenken kann. Die Schwenkachse verläuft dabei vorzugsweise quer durch das Werkstück und im Idealfall durch sein Zentrum. Beide Werkstückaufnahmen sind in un­ mittelbarer Nachbarschaft zueinander angeordnet, und die Bearbeitungseinheit kann mittels der Führungs- und Ver­ stelleinrichtung so verfahren werden, daß sie entweder das eine oder das andere Werkstück bearbeitet. Nachdem die zum Werkstückwechsel erforderliche Zeit in der Regel wesentlich kürzer ist als die Bearbeitungszeit, gelingt es somit, die Arbeitsspindel praktisch ständig arbeiten zu lassen. Inaktive Zeiten, wie sie ansonsten auftreten könnten, wenn auf andere Arbeitsspindeln oder bei Werk­ stückwechsel gewartet werden muß, können vermieden wer­ den.

Während die Arbeitsspindel in Seitenrichtung entlang eines Weges verstellbar ist, der beide Werkstückaufnahmen überspannt, ist sie in einer zusätzlichen Richtung recht­ winklig zu der Seitenrichtung und zu ihrer Drehachse ver­ stellbar. Außerdem ist sie in Richtung ihrer Drehachse verstellbar, um eine Zustellbewegung zu ermöglichen. Die­ se drei Achsen ermöglichen eine flexible Bearbeitung der Werkstücke.

Alle NC-Achsen (X-, Y-, und Z-Achse sowie Schwenk­ achse S und Verstellachse V) dienen der Positionierung bei der Werkstückbearbeitung. Damit erfolgt zugleich der Werkstücktransport aus der Beladeposition in die Arbeits­ position, so daß keine zusätzlichen Transportachsen/Bewe­ gungen erforderlich sind. Bedarfsweise kann aber auch eine zusätzliche Transportachse vorgesehen werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind wenig­ stens zwei Bearbeitungseinheiten vorgesehen, deren Ar­ beitsspindeln, bspw. in einem rechten Winkel zueinander stehen. Beide Bearbeitungseinheiten sind in Seitenrich­ tung soweit verstellbar, daß sie abwechselnd beide Werk­ stücke bearbeiten können. Dabei können die Bearbeitungs­ einheiten sowohl an einem Werkstück, als auch an unter­ schiedlichen Werkstücken arbeiten. In Verbindung mit der möglichen Verschwenkung der Werkstücke um die Schwenkach­ se wird dadurch ein Ausgleich der für unterschiedliche Seiten möglicherweise unterschiedlich langen Bearbei­ tungszeiten möglich. Ist bspw. die Bearbeitung der Stirn­ fläche des Werkstücks, die seiner Aufspannfläche gegen­ überliegt, besonders arbeitsintensiv, können dazu beide Bearbeitungseinheiten herangezogen werden. Während die erste Bearbeitungseinheit das erste Werkstück an seiner Stirnseite bearbeiten kann, kann die zweite Bearbeitungs­ einheit, die anders orientiert ist, das entsprechend ge­ schwenkte andere Werkstück an seiner Stirnseite bearbei­ ten. Ist die Bearbeitung von Seitenflächen weniger ar­ beitsintensiv, kann diese bspw. von einer einzigen Bear­ beitungseinheit übernommen werden, die dazu entsprechend seitlich zu dem einen oder dem anderen Werkstück verfah­ ren wird.

Die Vorzüge der neuartigen Werkzeugmaschine treten insbesondere zu Tage, wenn die Arbeitsspindeln mit Revol­ verköpfen bspw. Kronenrevolvern versehen sind. Sind bei diesen Revolverköpfen die daran vorhandenen Spindeln, die jeweils für sich ein Werkzeug tragen, von der zentralen Arbeitsspindel her dauernd angetrieben und erfolgt das Weiterschalten des Kronenrevolvers bei laufenden Spin­ deln, werden extrem kurze Wechselzeiten erreicht, die ge­ ringer sind als eine Sekunde. Damit kann praktisch unter­ brechungsfrei gearbeitet werden. Die hohe Flexibilität, die die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine hinsichtlich der Aufteilung der einzelnen Arbeitsgänge auf einzelne Bearbeitungseinheiten und Werkzeuge bietet, ermöglicht es hier, daß die vorhandenen Arbeitsspindeln gleichmäßig ausgelastet werden und die Nebenzeiten der Maschinen sehr gering gehalten werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die bei­ den Werkstückaufnahmen nebeneinander angeordnet, wobei die Schwenkachse horizontal orientiert ist. Dies hat den Vorzug, daß die Werkstücke jeweils in gleicher Höhe zu wechseln sind und daß ein flacher Maschinenrahmen ver­ wendet werden kann, der auf unproblematische Weise steif ausgelegt werden kann. Dies kommt der Bearbeitungsgenau­ igkeit zugute.

Die beiden Bearbeitungseinheiten sind in vorzugswei­ se unterschiedlichen Raumrichtungen orientiert. Bspw. ist die erste Arbeitsspindel horizontal und die zweite Ar­ beitsspindel vertikal angeordnet. Dies ermöglicht es, daß beide Bearbeitungseinheiten zugleich an einem Werk­ stück arbeiten. Die Werkzeugmaschine kann dadurch sehr flexibel programmiert werden und es ist möglich, auch Werkstücke ohne Stillstand oder Leerlauf einzelner Ar­ beitsspindeln zu bearbeiten, die an verschiedenen Seiten sehr unterschiedliche Bearbeitungszeiten erfordern. Au­ ßerdem können die Arbeitsspindeln aneinander vorbei gefah­ ren werden, ohne miteinander zu kollidieren (bspw. die erste vom ersten zum zweiten Werkstück und die zweite vom zweiten zum ersten Werkstück).

Eine Höhenverstellung des Werkstücks bezüglich sei­ ner Werkstückaufnahme, d. h. eine vorgesehene Verstellung des Abstandes des Zentrums des Werkstücks von der Werk­ stückaufnahme ermöglicht es, daß beim Schwenken unter­ schiedlich aufgespannter Werkstücke deren jeweiliges Zen­ trum auf der Schwenkachse bleibt. Dies vereinfacht nicht nur die Programmierung der Werkzeugmaschine, sondern ver­ mindert darüber hinaus die erforderlichen Verfahrwege der Bearbeitungseinheit, was wiederum die Nebenzeiten vermin­ dert.

Wenn die Werkstückaufnahme darüber hinaus eine Dreh­ positioniereinrichtung aufweist, mittels derer das Werk­ stück um eine Verstellachse rechtwinklig zu der Schwenk­ achse gedreht werden kann, ist mit der Werkzeugmaschine schon mit einer einzelnen Bearbeitungseinheit eine echte 5-Seiten-Bearbeitung möglich. Ist bspw. eine einzelne liegende Arbeitsspindel vorhanden, kann mit dem Werkzeug die Stirnfläche des Werkstücks bearbeitet werden, wenn es in horizontaler Schwenkposition ist, in der die Verstell­ achse horizontal orientiert ist, und es können die Sei­ tenflächen bearbeitet werden, wenn das Werkstück so ge­ schwenkt ist, daß die Verstellachse vertikal orientiert ist. Um so mehr kommt dieser Vorteil zum Tragen, wenn we­ nigstens zwei Bearbeitungseinheiten vorgesehen sind.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist besonders flexibel, wenn die Positioniereinheiten zum Verschwenken der Träger der Werkstückaufnahmen praktisch beliebig po­ sitionierbar sind. Bei einer solchen Werkzeugmaschine ist das Einbringen von Schrägbohrungen, das Bearbeiten von Schrägflächen und dgl. problemlos möglich, ohne daß dazu Winkelbohrköpfe oder ähnliche teure Spezialeinrichtungen erforderlich wären. Insbesondere können die Winkel der Schrägbohrungen oder Schrägflächen zu der Verstellachse der Werkstücke auf einfache Weise durch Programmieren der Werkzeugmaschine eingestellt werden. Zusätzliche Anbauten oder dgl. (Hardware) sind nicht erforderlich. Die Bear­ beitungseinheiten führen bei jedem Bearbeitungsvorgang lediglich eine einfache Zustellbewegung parallel zu der Drehachse der Arbeitsspindel aus. Dies minimiert den Steueraufwand im Vergleich zu der Führung von Winkelbohr­ köpfen die eine gleichzeitige Verstellung zweier Achsen erfordern, um eine Vorschubbewegung zu erzielen. Dabei kann praktisch jede Bearbeitungsrichtung gewählt werden, was über die herkömmliche 5-Seiten-Bearbeitung hinaus­ geht.

Bedarfsweise kann die Werkzeugmaschine als Zwil­ lingsmaschine mit zwei Werkstückaufnahmen und durchgehen­ dem Maschinengestell aufgebaut werden. Es ist auch mög­ lich, das Maschinengestell so werkstückaufnahmenweise aufzuteilen, so daß Einzeleinheiten mit jeweils einer Werkstückaufnahme erhalten werden. Diese sind dann kaska­ dierbar, so daß durch Verbinden zweier Einheiten mitein­ ander eine Zwillingsmaschine und durch Verbindung dreier Einheiten miteinander eine Drillingsmaschine erhalten wird.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten ergeben sich aus Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnungen. In der Zeichnung ist zur Veranschaulichung ein einzelnes Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in ei­ ner perspektivischen vereinfachten Darstellung, in der die äußere Maschinenabdeckung zum Zwecke der Veranschau­ lichung durchsichtig dargestellt ist;

Fig. 2 die Werkzeugmaschine nach Fig. 1, in einem anderen Maßstab,

Fig. 2a die Werkzeugmaschine nach Fig. 2, in einem anderen Betriebszustand,

Fig. 3 die Werkzeugmaschine nach den Fig. 1 und 2, in einer gleichen Arbeitsposition in perspektivischer Darstellung, aus einer anderen Raumrichtung gesehen,

Fig. 4 die Werkzeugmaschine nach den Fig. 1 bis 3, mit in abweichenden Arbeitspositionen befindlichen Be­ arbeitungseinheiten, dargestellt mit einer Blickrichtung, die mit den Fig. 1 und 2 übereinstimmt,

Fig. 4a die Werkzeugmaschine nach Fig. 4, in einem anderen Betriebszustand, der sich durch die Schwenkstel­ lungen der Werkstückaufnahmen von dem Betriebszustand nach Fig. 4 unterscheidet,

Fig. 4b die Werkzeugmaschine nach Fig. 4, in einem weiteren Betriebszustand,

Fig. 5 die Werkzeugmaschine nach den Fig. 1 bis 4, mit in unterschiedliche Bearbeitungspositionen ge­ schwenkten Werkstücken, und

Fig. 6 die Werkzeugmaschine nach den Fig. 1 bis 5, in der in Fig. 5 veranschaulichten Arbeitsposition aus einer anderen Blickrichtung.

Beschreibung

In Fig. 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 veranschau­ licht, die einen von einem Gehäuse 2 umschlossenen Ar­ beitsraum 3 aufweist. Dieser ist von der Umgebung ge­ trennt, und erforderliche Bedienelemente 4 sind außerhalb des Arbeitsraumes 3 angeordnet. An seiner Vorderseite ist das Gehäuse 2 mittels zweier Schwenk- oder Schiebetüren 5, 6 bedarfsweise zu öffnen, um in den Arbeitsraum 3 zu gelangen. In diesem sind zwei Werkstückaufnahmen 8, 9 sowie Arbeitsspindeln 11, 12 angeordnet. Die Arbeitsspin­ deln 11, 12 gehören zu Bearbeitungseinheiten 13, 14, die entsprechende Antriebseinrichtungen für die Arbeitsspin­ deln 11, 12 umfassen.

Aus der etwas größeren Darstellung in Fig. 2 geht hervor, wie die Werkstückaufnahmen 8, 9 und die Arbeits­ spindeln 11, 12 angeordnet und ausgebildet sind. Die Werkstückaufnahme 8 weist einen U-förmigen Träger 16 auf, an dessen Steg 17 zwischen zwei sich von dem Steg 17 weg­ erstreckenden Schenkeln 18, 19 eine Werkstückaufnahmeein­ richtung 21 angeordnet ist. Diese ist mit Spannmitteln zum lösbaren Halten eines Werkstücks 22 versehen. Dar­ überhinaus ist die Werkstückaufnahmeeinrichtung 21 so ausgebildet, daß sie das Werkstück 22 um eine Verstell­ achse V drehen kann, die sich parallel zu den Schenkeln 18, 19 erstreckt und rechtwinklig zu dem Steg 17 steht. Dazu dient eine zwischen dem Steg 17 und der Spannein­ richtung angeordnete Verstelleinrichtung 23. Die Drehung um die Verstellachse V ist in Fig. 2 auf der rechten Seite im Zusammenhang mit der Werkstückaufnahme 9 durch einen Pfeil P_v veranschaulicht.

Der gesamte Träger 16 ist um eine Schwenkachse S schwenkbar. Dazu sind die Schenkel 18, 19 des Trägers 16 an ihren von dem Steg 17 abliegenden Enden an einem Ma­ schinengestell 24 gelagert, das zu diesem Zweck sich ver­ tikal nach oben erstreckende Säulen 26, 27 aufweist. In der Säule 26 ist eine Positioniereinheit 28 angeordnet, die eine Verschwenkung des Trägers 16 um wenigstens 90 vorzugsweise 180 oder mehr Grad gestattet. Außerdem ist die Positioniereinrichtung so ausgebildet, daß sie so­ wohl die in Fig. 2 veranschaulichte Position festlegen kann, in der die Verstellachse V horizontal ausgerichtet ist, als auch andere festlegbare Positionen. Diese sind vorzugsweise fein abgestuft oder beliebig festlegbar. Die Positioniereinheit ist dazu mit einer NC-Achse versehen. Alternativ kommt auch eine Positioniereinheit in Frage, die mit einer Hirthverzahnung gekoppelt ist, die diskre­ te, eng beieinanderliegende vorgegebene Positionen de­ finiert.

Die Werkstückaufnahme 9 ist bezüglich einer zwischen der Werkstückaufnahme 8 und der Werkstückaufnahme 9 ge­ dachten vertikalen Mittelebene spiegelsymmetrisch zu der Werkstückaufnahme 8 ausgebildet, und stimmt ansonsten mit dieser überein. Ohne erneute Bezugnahme und Erläuterung werden deshalb die im Zusammenhang mit der Werkstückauf­ nahme 8 vergebenen Bezugszeichen bei der Werkstückaufnah­ me 9 verwendet, wobei sie zur Kenntlichmachung und Unter­ scheidung jeweils mit einem Apostroph versehen sind. Ent­ sprechendes gilt für die Säule 26 und die Positionierein­ heit 28. Zwischen den Werkstückaufnahmen 8, 9 ist eine feste oder bewegliche Trennwand 10 angeordnet, die ins­ besondere den Übertritt von Kühlmittel und Spänen zwi­ schen den Werkstückaufnahmen 8, 9 unterbindet.

Weder der Werkstückaufnahme 8 noch der Werkstückauf­ nahme 9 ist eine der Bearbeitungseinheiten 13, 14 fest zugeordnet. Vielmehr sind diese für beide Werkstückauf­ nahmen 8, 9 gleichermaßen vorgesehen. Eine Führungs- und Verstelleinrichtung 30 ermöglicht dazu die gezielte Ver­ stellung der Arbeitsspindel 11 in drei zueinander Bauwei­ se rechtwinkligen Raumrichtungen X, Y, Z, wobei eine der Raumrichtungen mit der Drehachse übereinstimmt. Die Be­ arbeitungseinheit 13 ist dazu über eine Linearführung 31 geführt, deren Führungsschienen 32, 33 in Fig. 2 schema­ tisch angedeutet sind. Die Linearführung 32 gehört zu einer NC-Achse, die in Seitenrichtung X wirkt. Diese Richtung ist in Fig. 2 durch einen Pfeil X veranschau­ licht und parallel zu der Schwenkachse S orientiert. Die Arbeitsspindel 11 der Bearbeitungseinheit 13 ist zusätz­ lich in einer dazu rechtwinkligen Richtung Y verstellbar, wozu ebenfalls eine entsprechende Linearführung und eine NC-Achse dienen. Während jedoch der Verstellweg der Line­ arführung 31 in X-Richtung so groß ist, daß die Arbeits­ spindel sowohl an das Werkstück 22 als auch an das Werk­ stück 22' herangeführt werden kann, ist der Verstellweg in Y-Richtung wesentlich kleiner. Hier genügt ein Ver­ stellweg, der den Abmessungen des Werkstücks 22 ent­ spricht.

Die Bearbeitungseinheit 13 weist zusätzlich eine weitere NC-Achse auf, mittels derer die Arbeitsspindel 11 in Z-Richtung verstellt werden kann. Die Z-Richtung ist rechtwinklig zu der X-Richtung und zu der Y-Richtung orientiert und somit rechtwinklig zu der Schwenkachse S. Die Z-Richtung bildet für die Arbeitsspindel 11 die Zu­ stellrichtung.

An ihrem dem Werkstück 22 zugewandten Ende ist die Arbeitsspindel 11 mit einem als Kronenrevolver ausgebil­ deten Revolverkopf 40 versehen. Dieser weist mehrere Spindeln 41 bis 46 auf, deren Drehachsen auf einem ge­ dachten Kegelmantel angeordnet sind. Der Revolverkopf 40 ist über eine nicht weiter dargestellte Einrichtung pro­ grammgesteuert um eine schräg orientierte Schaltachse in mehrere Arbeitspositionen drehbar, wobei in jeder Ar­ beitsposition eine der Spindeln 41 bis 46 mit der Ar­ beitsspindel 11 fluchtet. Alle Spindeln 41 bis 46 sind von der Arbeitsspindel 11 her angetrieben, und laufen unabhängig von der jeweiligen Schwenkposition mit. Jede Spindel 41 bis 46 ist mit einem Futter zur Aufnahme eines Werkzeugs zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks 22 versehen. Das jeweils in Arbeitsposition befindliche Werkzeug dreht dabei jeweils um eine vertikale Drehachse, die mit der Arbeitsspindelachse übereinstimmt. Die ande­ ren Werkzeuge gehen an dem Werkstück 22 vorbei und laufen somit leer.

Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Arbeitsspindel 12 ebenfalls mittels dreier NC-Achsen in den Richtungen X, Y und Z verstellbar, während hier je­ doch die Y-Richtung die Zustellrichtung bildet. Die Ar­ beitsspindel 12 ist horizontal in Y-Richtung orientiert. Linearführungen und Achsen der Bearbeitungseinheit 14 stimmen prinzipiell mit Führungen und Achsen der Bearbei­ tungseinheit 13 überein und sind somit mit gleichen Be­ zugszeichen versehen. Auch im übrigen sind die Bearbei­ tungseinheiten 13, 14 baugleich, und insbesondere ist die Arbeitsspindel 12 an ihrer im Werkstück 22 zugewandten Seite mit einem Revolverkopf 40' versehen, der mit dem Revolverkopf 40 der Bearbeitungseinheit 13 übereinstimmt, so daß dessen Beschreibung entsprechend gilt. Soweit die Elemente der Bearbeitungseinheit 14 mit denen der Bear­ beitungseinheit 13 übereinstimmen, sind gleiche, zur Un­ terscheidung jeweils mit einem Apostroph versehene Be­ zugszeichen verwendet. Dabei ermöglicht jede Verstellein­ richtung 30, 30' somit eine Verstellung der jeweiligen Arbeitsspindel 11, 12 in Seitenrichtung X in einer zu­ sätzlichen Verstellrichtung Y bzw. Z und in einer Zustell­ richtung Z bzw. Y.

Die Arbeitsweise der insoweit beschriebenen Werk­ zeugmaschine 1 ist wie folgt:
Als Beispiel wird angenommen, daß die Werkstückauf­ nahmen 8, 9 der Werkzeugmaschine 1 zunächst in der Fig. 1 veranschaulichten Schwenkposition befindlich sind. Die Werkstückaufnahme 9 ist dabei so geschwenkt, daß der Steg 17' an der von der Tür 6 weg weisenden Seite der Schwenkachse S befindlich ist. Das Werkstück 22' ist von der Tür 6 her zugänglich. Es kann nun bspw. ein Werk­ stückwechsel erfolgen, indem das zuvor fertig bearbeitete Werkstück 22' entnommen und ein neuer Rohling in die Werkstückaufnahmeeinrichtung 21' eingesetzt wird.

Während die Werkstückaufnahme 9 in eine zum Werk­ stückwechsel geeignete Position geschwenkt ist, befindet sich die Werkstückaufnahme 8 in einer Arbeitsposition. Im speziellen sind beide U-förmigen Träger 16, 16' mit ihren Schenkeln 18, 19, 18', 19' waagerecht orientiert, wobei der Steg 17 der Werkstückaufnahme 8 zu der Tür 5 hin­ weist. Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 hervor­ geht, stehen beide Bearbeitungseinheiten 13, 14 bei der das Werkstück 22 haltenden Werkstückaufnahme 8. Weil die Arbeitsspindeln 11, 12 der Bearbeitungseinheit 13, 14 miteinander einen rechten Winkel einschließen, können beide gleichzeitig aktiv sein. Bspw. wird mit dem Werk­ zeug der Spindel 42 eine Seitenfläche des lediglich bei­ spielhaft als Würfel dargestellten Werkstücks 22 bearbei­ tet, während das Werkzeug der Spindel 41' seine Stirnseite bearbeitet. Das dabei jeweils gewünschte oder erforderliche Werkzeug wird durch Drehung des jeweiligen Revolverkopfs 40, 40' in Bearbeitungsposition gebracht. Die jeweilige Drehbewegung ist in Fig. 3 durch Pfeile D angedeutet. Die Drehung der Revolverköpfe 40, 40' erfolgt ohne Stillstand der jeweiligen Arbeitsspindel 11, 12 die alle Spindeln des Revolverkopfs 40, 40' synchron an­ treibt.

Durch Drehung des Werkstücks 22, um seine Verstell­ achse V durch entsprechende Ansteuerung der Verstellein­ richtung 23 kann eine andere Seitenfläche nach oben ge­ bracht und somit von der Bearbeitungseinheit 13 bearbei­ tet werden. Aufeinander folgend können so alle vier Sei­ ten des Werkstücks 22 bearbeitet werden. Bedarfsweise können auch Zwischenpositionen eingestellt werden.

Die Werkzeugmaschine 1 gestattet eine gleichmäßige Auslastung der Bearbeitungseinheiten 13, 14. Erfordert das Werkstück 22 bspw. von jeder seiner fünf Seiten her eine ungefähr gleich lange Bearbeitungszeit und ent­ spricht die Bearbeitungszeit einer Seite etwa der für den Werkstückwechsel erforderlichen Zeit, wird die Werkstück­ aufnahme 9 aus der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Werkstückwechselposition in eine Vertikalposition (Fig. 4b) geschwenkt, in der sich die Schenkel 18', 19' und so­ mit die Verstellachse V des Werkstücks 22' in Vertikal­ richtung erstrecken. Die Bearbeitungseinheit 14 wird nun in X-Richtung zu der Werkstückaufnahme 9 verfahren und kann eine erste Seitenfläche des Werkstücks 22' bearbei­ ten.

Ist dies erfolgt und das Werkstück 22 zwischenzeit­ lich fertig bearbeitet, kann die Werkstückaufnahme 9 in eine Horizontalposition geschwenkt werden, wie sie in Fig. 2a veranschaulicht ist. (Währenddessen kann die Werk­ stückaufnahme 8 auch vertikal geschwenkt werden, Fig. 4a). In der Horizontalposition der Werkstückaufnahme 9 ist der Steg 17' auf der bei der Tür 6 liegenden Seite der Schwenkachse S gehalten. Während die Bearbeitungsein­ heit 14 nun die Stirnfläche des Werkstücks 22' bearbeiten kann, wird die Bearbeitungseinheit 13 zu dem Werkstück 22' herübergefahren und kann nacheinander die restlichen drei Seitenflächen bearbeiten. Somit entfallen auf die Bearbeitungseinheit 13 drei zu bearbeitende Flächen, wäh­ rend die Bearbeitungseinheit 14 zwei Flächen zu bearbei­ ten hat.

Dies gilt entsprechend für die Bearbeitung des Werk­ stücks 22 in der Werkstückaufnahme 8. Auch hier kann die Bearbeitung der Stirnfläche und der vier Seitenflächen so unter den Bearbeitungseinheiten 13, 14 aufgeteilt werden, daß beide Bearbeitungseinheiten 13, 14 praktisch dauernd aktiv sind. Neben- oder Verlustzeiten, in denen eine Ar­ beitsspindel 11 oder 12 im Leerlauf dreht, während sie letztlich darauf wartet, daß die jeweils andere Arbeits­ spindel ihren Bearbeitungsvorgang beendet, können mini­ miert werden oder ganz wegfallen. Zur weiteren Anglei­ chung der Bearbeitungszeiten ist es bspw. auch möglich, daß die Bearbeitungseinheit 13 bei der Werkstückaufnahme 9 drei Seitenflächen und die Werkstückaufnahme 14 eine Seiten- und eine Stirnfläche bearbeitet, während die Ver­ hältnisse bei der Werkstückaufnahme 8 gerade umgekehrt sind. Damit entfallen über beide Werkstücke 22, 22' auf jede Bearbeitungseinheit 13, 14 gerechnet jeweils fünf zu bearbeitende Seiten.

Beide Werkstückaufnahmen 8, 9 sind voneinander un­ abhängig in beliebiger oder nahezu beliebige Positionen schwenkbar. Damit kann sichergestellt werden, daß ein Beladen einer Werkstückaufnahme 8 oder 9 die Arbeit an der jeweils anderen Werkstückaufnahme 9 oder 8 nicht stört. Im Gegensatz zu bekannten Rundtakt-Werkzeugmaschi­ nen findet bei der Werkzeugmaschine 1 kein echter Werk­ stücktransport, d. h. keine Ortsverlagerung des Zentrums des jeweiligen Werkstücks 22, 22' statt. Vielmehr werden die Bearbeitungseinheiten 13, 14 zwischen den Werkstück­ aufnahmen 8, 9 hin und her bewegt. Die Bewegung jedes Werkstücks 22, 22' ist auf zwei überlagerte Dreh- oder Schwenkbewegungen, nämlich die Schwenkbewegung um die Schwenkachse S und die Verstellbewegung um die Verstell­ achse V beschränkt. Bei beiden Dreh- oder Schwenkbewegun­ gen bleibt das Zentrum des jeweiligen Werkstücks 22, 22' im wesentlichen am Platz. Die Bearbeitungseinheiten 13, 14 führen hingegen nur lineare Verstellbewegungen in drei Achsen X, Y, Z aus. Lediglich bedarfsweise kann noch eine zusätzliche Schwenkachse für die Bearbeitungseinheiten 13, 14 vorgesehen werden.

Die Schwenkbewegung der Werkstückaufnahmen 8, 9, die sowohl Transport- als auch Positionierbewegung für die Werkstücke 22, 22' ist, ermöglicht über das Einstellen unterschiedlicher Bearbeitungspositionen hinaus eine zweckmäßige Späneabfuhr. Beim Schwenken der Werkstücke 22, 22' in unterschiedliche Lagen können entstandene und angesammelte Späne nach unten fallen oder bei ent­ sprechender Geschwindigkeit auch abgeschleudert werden.

Ist das Werkstück 22' fertig bearbeitet, wird es bspw. aus seiner Vertikallage heraus wieder auf die Tür 6 hin geschwenkt, wie aus Fig. 4 hervorgeht, wobei die Bearbeitungseinheit 14 nun in X-Richtung seitlich zu der Werkstückaufnahme 8 und dem Werkstück 22 gefahren wird, um dort Bearbeitungsoperationen vorzunehmen. Das Werk­ stück 22' kann nun gewechselt werden. Um den Zugriff zu dem Werkstück 22' zu gestatten, während an dem Werkstück 22 gearbeitet wird, trennt die feste oder auch gesondert betätigbare Wand 10 den Arbeitsraum 3 in Halbräume.

Die Werkzeugmaschine 1 ermöglicht nicht nur eine gleichmäßige Auslastung der Bearbeitungseinheiten 13, 14, sondern darüber hinaus eine sehr hohe Flexibilität hin­ sichtlich der Bearbeitung der Werkstücke 22, 22' aus un­ terschiedlichen Raumrichtungen heraus. Dies geht insbe­ sondere aus den Fig. 5 und 6 hervor. Die Werkzeugma­ schine 1 dient hier der Bearbeitung von relativ kompli­ zierten Werkstücken, die bspw. Schrägbohrungen und/oder Schrägflächen aufweisen. Die Werkstückaufnahmen 8, 9 sind jeweils in Positionen geschwenkt, in denen die Verstell­ achsen V der Werkstücke 22, 22' mit der Vertikalen einen spitzen Winkel einschließen. Ohne Zuhilfenahme von Schrägbohrköpfen oder anderweitige Mittel zur winkelmäßi­ gen Verstellung der in den Spindeln 42, 41' gehaltenen Werkzeuge, werden auf diese Weise Schrägbohrungen er­ reicht und es können Schrägflächen gefräst werden.

Durch Verdrehung der Werkstücke 22, 22' um ihre je­ weilige Verstellachse V mittels der Verstelleinrichtung 23, 23' können die Bearbeitungsrichtungen praktisch be­ liebig festgelegt werden. Sollen gewölbte oder sphärische Flächen bearbeitet werden, ist es darüber hinaus möglich, die Werkstücke 22, 22' gezielt zu verstellen, während die jeweiligen Werkzeuge mit dem Werkstück 22, 22' im Ein­ griff stehen. Die Bewegungen der Positioniereinheiten 28, 28' und der Verstelleinheiten 23, 23' sind dabei unabhän­ gig voneinander von der nicht weiter dargestellten elek­ tronischen Steuereinheit gesteuert, die mit den Bedien­ elementen 4 verbunden ist. Damit stört das Herstellen von Schrägbohrungen und die Bearbeitung von Schrägflächen den Gesamtablauf der Bearbeitungsvorgänge nicht. Bearbeitet bspw. die Bearbeitungseinheit 13 eine Seitenfläche aus dazu rechtwinkliger Richtung, kann die andere Bearbei­ tungseinheit 14 an dem anderen Werkstück Schrägbearbei­ tungen vornehmen.

Soll die Werkzeugmaschinen 1 auf eine andere Werk­ stücksserie eingerichtet werden, werden die Werkstückauf­ nahmeeinrichtungen 21, 21' so auf die neuen Werkstücke eingestellt, daß deren jeweiliges Zentrum wenigstens näherungsweise auf der Schwenkachse S liegt. Dies wird erreicht, indem die Aufspannebene, die von der der Stirn­ seite gegenüberliegenden Fläche des Werkstücks 22, 22' definiert wird, in ihrer Höhe, d. h. in ihrem Abstand zu der Schwenkachse S verstellbar ist.

Die Werkzeugmaschine 1 gestattet es im Extremfall, auf den beiden Werkstückaufnahmen 8, 9 unterschiedliche Werkstücke zu bearbeiten. Bspw. kann die Werkstückaufnah­ me für einen ersten Werkstücktyp und die Werkstückaufnah­ me 9 für einen Werkstücktyp eingerichtet werden. Wenn die erforderlichen Bearbeitungszeiten der verschiedenen Sei­ ten der beiden Werkstücktypen unterschiedlich sind, kann, weil jede Bearbeitungseinheit 13, 14 beide Werkstückauf­ nahmen 8, 9 bedient, hier häufig ein gewisser Ausgleich erreicht werden, so daß wiederum beide Bearbeitungsein­ heiten 13, 14 optimal ausgelastet werden.

Eine Werkzeugmaschine 1 weist wenigstens eine, vor­ zugsweise aber zwei Bearbeitungseinheiten 13, 14 auf, die zwei Werkstückaufnahmen 8, 9 zugeordnet sind. Die Bear­ beitungseinheiten 13, 14 sind in drei Achsen X, Y, Z ver­ stellbar, wobei sie jeweils beide Werkstückaufnahmen 8, 9 erreichen können. Die Bearbeitungseinheiten 13, 14 sind so orientiert, daß ihre Arbeitsspindel 11, 12 in einem vorzugsweise rechten Raumwinkel zueinander stehen. Sie können dadurch aneinander vorbeibewegt werden, ohne mit­ einander zu kollidieren. Außerdem können sie zugleich an einem Werkstück arbeiten. Die Werkstückaufnahmen sind un­ abhängig voneinander um eine vorzugsweise, aber nicht zwingend, gemeinsame Schwenkachse S positionierbar. Außer­ dem sind die Werkstücke um eine zu der Schwenkachse rechtwinklige Achse V drehbar. Diese Anordnung ermöglicht eine flexible Bearbeitung der Werkstücke aus beliebigen Raumrichtungen heraus. Weil jede Bearbeitungseinheit 13, 14 prinzipiell jede Seite des Werkstücks jeder Werkstück­ aufnahme 8, 9 bearbeiten kann, können beide Bearbeitungs­ einheiten 13, 14 gleichmäßig ausgelastet werden. Leer­ lauf- und Verlustzeiten werden dadurch minimiert.

Claims (19)

1. Werkzeugmaschine (1), insbesondere zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken (22, 22'),
mit wenigstens zwei Vorrichtungen (8, 9) zur Werk­ stückaufnahme, die jeweils einen um eine Schwenkachse (S) schwenkbar gelagerten Träger (16, 16') aufweisen, der mit einer Werkstückaufnahmeeinrichtung (21, 21') versehen ist,
wobei jedem Träger (16, 16') eine Positioniereinheit (23, 23') zugeordnet ist, mittels der der Träger (16, 16') in eine Ladeposition und in wenigstens eine Arbeits­ position verschwenkbar und in der jeweiligen Position fixierbar ist,
mit wenigstens einer ersten Bearbeitungseinheit (13), die wenigstens eine um eine Drehachse drehend an­ treibbare erste Arbeitsspindel (11) aufweist, die mit wenigstens einer Werkzeugaufnahme (41) versehen ist,
mit einer ersten Führungs- und Verstelleinrichtung (30), mittels der die Arbeitsspindel (11) wenigsten in einer zu der Drehachse übereinstimmenden Zustellrichtung (Z) und in einer parallel zu der Schwenkachse (S) orien­ tierten Seitenrichtung (X) verstellbar ist,
wobei der Verstellweg der Führungs- und Verstellein­ richtung (30) in Seitenrichtung (X) parallel zu der Schwenkachse (S) so lang bemessen ist, daß ein von der Werkzeugaufnahme (41) gehaltenes Werkzeug wahlweise mit beiden Werkstücken (22, 22') der beiden Werkstückaufnah­ men (8, 9) in Eingriff bringbar ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verstellweg (X) der ersten Führungs- und Verstelleinrichtung (30) rechtwinklig zu der Zustell­ richtung (Z) orientiert ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Arbeitsspindel (11) mittels der ersten Führungs- und Verstelleinrichtung (30) in einer zusätzlichen Verstellrichtung (Y) verstellbar ist, die vorzugsweise sowohl zu der Seitenrichtung (X) als auch zu der Zustellrichtung (Z) rechtwinklig orientiert ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Arbeitsspindel (11) mit einem Revolver (40) versehen ist, der mehrere angetriebene Spindeln (41, 42, 43, 44, 45, 46) aufweist, die jeweils gesonderte Werkzeuge tragen.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß sie eine zweite Bearbeitungseinheit (14) auf­ weist, die wenigstens eine um eine Drehachse drehend an­ treibbare zweite Arbeitsspindel (12) aufweist, die mit wenigstens einer Werkzeugaufnahme (41') versehen ist,
daß sie eine zweite Führungs- und Verstelleinrich­ tung (30') aufweist, mittels derer die zweite Arbeits­ spindel (12) wenigsten in einer mit der Drehachse über­ einstimmenden Zustellrichtung (Y) und in einer parallel zu der Schwenkachse (S) orientierten Seitenrichtung (X) verstellbar ist,
wobei der Verstellweg der zweiten Führungs- und Ver­ stelleinrichtung (30') in Seitenrichtung (X) parallel zu der Schwenkachse (S) so lang bemessen ist, daß ein von der Werkzeugaufnahme gehaltenes Werkzeug wahlweise mit beiden Werkstücken (22, 22') der beiden Werkstückaufnah­ men (8, 9) in Eingriff bringbar ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verstellweg der zweiten Führungs- und Verstelleinrichtung (30') rechtwinklig zu der Zustell­ richtung (Y) orientiert ist.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Arbeitsspindel (12) mittels der zweiten Führungs- und Verstelleinrichtung (30') in einer zusätzlichen Verstellrichtung (Z) verstellbar ist, die vorzugsweise sowohl zu der Seitenrichtung (X) als auch zu der Zustellrichtung (Y) rechtwinklig orientiert ist.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Arbeitsspindel (12) mit einem Revolver (40') versehen ist, der mehrere angetriebene Spindeln (41', 42', 43', 44', 45', 46) aufweist, die je­ weils gesonderte Werkzeuge tragen.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehachse der ersten Arbeitsspindel (11) in einer ersten Richtung (Z) orientiert ist, die von einer zweiten Richtung (Y) der zweiten Drehachse (12) verschieden ist.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste und die zweite Richtung (X, Y) zueinander rechtwinklig orientiert sind.

11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schwenkachse (S) horizontal orien­ tiert ist.

12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Träger (16, 16') der Werkstückauf­ nahme (8, 9) U-förmig ausgebildet sind und zwei endseitig jeweils über einen Steg (17, 17') verbundene Schenkel (18, 19; 18', 19') aufweisen, an dem die Werkstückaufnah­ meeinrichtung (21, 21') angeordnet ist, und daß die von dem Steg (17, 17') abliegenden Enden der Schenkel (18, 19; 18', 19') mit der die Schwenkachse (S) definierenden Positioniereinheit (28, 28') verbunden sind.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Werkstückaufnahmeeinrichtung (21, 21') eine einstellbare Werkstückaufnahmeposition fest­ legt.

14. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Werkstückaufnahmeeinrichtung (21, 21') eine Aufspannebene festlegt, deren Abstand zu der Schwenkachse (S) einstellbar ist.

15. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Werkstückaufnahmeeinrichtung (21, 21') eine Drehpositioniereinrichtung (23, 23') aufweist, mittels derer das gespannte Werkstück (22, 22') um eine zu der Schwenkachse (S) rechtwinklige Verstellachse (V) gezielt verstellbar ist.

16. Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drehpositioniereinrichtung (23, 23') derart ausgebildet ist, daß diese das gespannte Werkstück (22, 22') in willkürlich festlegbare Verstell­ positionen überführen und in diesen fixieren kann.

17. Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verstellachse (V) die Schwenkachse (S) schneidet.

18. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Positioniereinheit (28, 28') meh­ rere Arbeitspositionen zuläßt.

19. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Positioniereinheit (28, 28') der­ art ausgebildet ist, daß sie den Träger (16, 16') in willkürlich festlegbare Schwenkpositionen überführen und in diesen fixieren kann.