DE19844791C1 - Werkzeugmaschine zur mehrachsigen, insbesondere 5-achsigen Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur mehrachsigen, insbesondere 5-achsigen, Bearbeitung von Werkstücken, vorzugsweise zur spanabhebenden Bearbeitung mit einer Werkzeugspindel, die an einer Plattform, insbesondere in ihrer Längsachse senkrecht zur Plattformebene, angeordnet ist, wobei die Plattform über, vorzugsweise sechs, gelenkig mit dieser sowie mit dem Maschinenständer verbundene, längenveränderliche Maschinenbeine befestigt ist. Die Erfindung besteht darin, dass in der Mittel- oder Grundstellung der Plattform (2) die Plattform-Gelenkebene und die Maschinenständer-Gelenkebene oder die jeweiligen Mittelebenen der entsprechenden Gelenkpunkte (5, 6) mit der jeweils kleinsten Summe der Abstandsquadrate zu diesen Gelenkpunkten (5, 6) senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zu den gattungsgemäßen Werkzeugmaschinen gehören insbesondere die sogenannten Hexapod-Maschinen. Eine derartige Maschine ist unter anderem in der DE 297 09 379 U1 beschrieben. Bei der dort beschriebenen Ausführungsform sind sechs längenveränderliche Maschinenbeine einerseits an einer senkrechten Wand des Maschinenständers und andererseits an einer in der Grundstellung parallel zur senkrechten Wand angeordneten Plattform gelenkig befestigt. Besonderes Kennzeichen derartiger Hexapod-Maschinen ist es, dass das Werkzeug bzw. die Werkzeugspindel im Wesentlichen durch Veränderung der Länge der Maschinenbeine bewegt wird. Durch die parallele Zuordnung von Maschinenständer und Plattform wird für die gesamte Werkzeugmaschine relativ viel Platz und ein aufwendiger senkrecht angeordneter Maschinenständer benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine vorzugschlagen, bei der eine stabile, kostengünstige und möglichst platzsparende Konstruktion entsteht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 6 enthalten sinnvolle Ausführungsformen dazu.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in der Mittel- oder Grundstellung der Plattform die Plattform-Gelenkebene und die Maschinenständer- Gelenkebene in einem Winkel zwischen 45° und 135°, vorzugsweise 60° bis 120° zueinander angeordnet sind. Der erfindungsgemäße Grundgedanke besteht darin, dass von der üblichen, in der Mittel- oder Grundstellung der Plattform parallelen Anordnung zum Maschinenständer wesentlich abgewichen wird. Liegen die Gelenke an der Plattform bzw. dem Maschinenständer in jeweils einer Ebene, stellen diese Ebenen die jeweilige Gelenkebene für Plattform bzw. Maschinenständer dar, andernfalls werden die Gelenkebenen als die jeweiligen Mittelebenen der entsprechenden Gelenkpunkte mit der jeweils kleinsten Summe der Abstandsquadrate zu diesen Gelenkpunkten definiert. Bei der oben genannten Mittel- oder Grundstellung sind die Maschinenbeine in etwa gleich lang und so angeordnet, dass sie für die unterschiedlichen Bearbeitungsstellungen durch Verkürzung oder Verlängerung optimal verstellt werden können.

Es hat sich insbesondere als günstig erwiesen, die Ebene für die Befestigung der Maschinenbeine am Maschinengestell horizontal oder im Wesentlichen horizontal, vorzugsweise auf einer Bodenplatte und die Plattform in der Mittelstellung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht anzuordnen. Auf diese Weise ergibt sich für die Bearbeitung als bevorzugte Grundstellung eine waagerechte Anordnung der Werkzeugspindel, wobei ein auf einem horizontalen Tisch angeordnetes Werkstück am besten bearbeitet werden kann. Zur Vergrößerung des Verfahr- und/oder Schwenkbereiches kann das Werkstück eventuell zusätzlich auf mindestens einem Werkstückschlitten linear verfahren und/oder um mindestens eine Drehachse gedreht werden.

Es hat sich in gewissen Fällen als besonders günstig erwiesen, die Werkzeugspindel zusätzlich auf einem Träger und/oder einem Schlitten anzuordnen, der relativ zur Plattform, insbesondere in Z-Richtung bewegbar ist. Damit kann die häufig bei der Bearbeitung als einzige Bewegung erforderliche Zustellung in Z-Richtung auf einfache Weise durchgeführt werden, ohne dass die Plattform selbst durch Veränderung der Länge der Maschinenbeine bewegt werden muss. Für die Bewegung der Werkzeugspindel in Z-Achse kann dabei ein eigener Zustellantrieb vorgesehen sein, um in jedem Fall unabhängig von den einzelnen Antrieben der Maschinenbeine, auch bei deren Ausfall, die Werkzeugspindel vor- bzw. zurückfahren zu können. Für bestimmte Bearbeitungen kann man auch die Plattform in einer bestimmten Position verriegeln und nur noch die Werkzeugspindel in Z-Richtung zustellen.

Durch die senkrechte Anordnung der Plattform und die Befestigung der Maschinenbeine auf einer waagerechten Maschinengrundplatte ist im Gegensatz zu den Ausführungen nach dem Stand der Technik eine einfache und preiswerte Konstruktion des Maschinenständers möglich. Darüber hinaus wird der Bewegungsraum für die Maschinenbeine sehr gut vom Arbeitsraum getrennt, sodass die anfallenden Späne normalerweise nicht in den Bewegungsraum der Maschinenbeine gelangen und auf einfache Weise aus dem Arbeitsraum entfernt werden können.

Bei der erfindungsgemäßen rechtwinkligen Zuordnung von Plattform und Maschinenständer hat es sich bei der bevorzugten Verwendung von sechs Maschinenbeinen als günstig erwiesen, die jeweils sechs Gelenke an Plattform und Maschinenständer so anzuordnen, dass an der Plattform und/oder dem Maschinenständer drei Paare von möglichst nah beieinander liegenden Gelenken, im Grenzfall drei Doppelgelenke an der Plattform und/oder dem Maschinenständer gebildet werden. Jedes Gelenk bzw. jede Doppelgelenk- Hälfte der Plattform ist dabei mit einem Gelenk bzw. einer Doppelgelenk-Hälfte am Maschinenständer über ein als Stütze ausgebildetes Maschinenbein verbunden. Hierdurch wird eine einfache und steife Konstruktion erreicht.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 und 2 beispielsweise näher erläutert. In den Figuren ist der im Wesentlichen als waagerechte Grundplatte ausgebildete Maschinenständer 4 nicht näher dargestellt. Er wird lediglich durch die Gelenke 5a bis 5f definiert, mit denen die Maschinenbeine 3a bis 3f am Maschinenständer 4 befestigt sind. Die Maschinenbeine 3a bis 3f sind über die Gelenke 6a bis 6f mit der in Grundstellung senkrechten Plattform 2 verbunden. Die Plattform 2 ist im dargestellten Fall im Wesentlichen dreiecksförmig ausgebildet, wobei an jeder Ecke ein Paar von Gelenken (6a bis 6f) angeordnet ist. Hierbei können die dicht nebeneinander liegenden Gelenke (6a, 6b bzw. 6c, 6f bzw. 6d, 6e) auch als ein sogenanntes Doppelgelenk ausgebildet sein. Mittig an der Plattform 2 ist nur schematisch ein senkrecht zur Plattformebene angeordneter Träger 7, der auch zur Zustellung der Werkzeugspindel 1 in Z-Richtung als Schlitten ausgebildet sein kann, angeordnet. Ebenfalls nur schematisch bzw. teilweise dargestellt ist die bewegliche Abtrennung 8, die einerseits am äußeren Umfang mit einem nicht dargestellten Gehäuse verbunden ist und andererseits am Umfang der Plattform 2 befestigt oder gelenkig verbunden ist. Durch die Abtrennung 8 und die Plattform 2 wird der Bewegungsraum B für die Maschinenbeine 3 und die Gelenke 5 und 6 vollständig von dem Arbeitsraum getrennt. Durch die Abtrennung 8 bzw. die Plattform 2 ragt lediglich die Werkzeugspindel 1 und ggf. der Träger 7 bzw. der Schlitten für die Zustellung der Werkzeugspindel 1 in den Arbeitsraum A hinein. Auch sämtliche Anschlüsse für die Betätigung der Werkzeugspindel 1 sind hinter der Plattform 2 im schmutzfreien Bewegungsraum B angeordnet. Im Arbeitsraum ist ergänzend die Position eines Werkstückes 9 dargestellt, das auf einem Werkzeugschlitten 10 linear verfahren und zusätzlich um eine senkrechte Drehachse gedreht werden kann.

Claims (6)

1. Werkzeugmaschine zur mehrachsigen, insbesondere 5-achsigen, Bearbeitung von Werkstücken, vorzugsweise zur spanabhebenden Bearbeitung mit einer Werkzeugspindel, die an einer Plattform, insbesondere mit ihrer Längsachse senkrecht zur Plattformebene angeordnet ist, wobei die Plattform über, vorzugsweise sechs, gelenkig mit dieser sowie mit dem Maschinenständer verbundene, längenveränderliche Maschinenbeine befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittel- oder Grundstellung der Plattform (2) die Plattform-Gelenkebene und die Maschinenständer-Gelenkebene oder die jeweiligen Mittelebenen der entsprechenden Gelenkpunkte (5, 6) mit der jeweils kleinsten Summe der Abstandsquadrate zu diesen Gelenkpunkten (5, 6) in einem Winkel zwischen 45° und 135° zueinander angeordnet sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform-Gelenkebene und die Maschinenständer-Gelenkebene oder die jeweiligen Mittelebenen der entsprechenden Gelenkpunkte (5, 6) mit der jeweils kleinsten Summe der Abstandsquadrate zu diesen Gelenkpunkten (5, 6) in einem Winkel zwischen 60° und 120° zueinander angeordnet sind.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenständer-Gelenkebene horizontal oder im Wesentlichen horizontal und die Plattform-Gelenkebene in ihrer Mittel- oder Grundstellung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht angeordnet ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel (1) auf einem Träger (7) und/oder Schlitten angeordnet ist und relativ zur Plattform (2) bewegbar ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) und/oder Schlitten parallel zur Längsachse der Werkzeugspindel (1) (Z-Achse) bewegbar ist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von sechs Maschinenbeinen (3) die jeweils sechs Gelenke (5, 6) an Plattform (2) und Maschinenständer (4) so angeordnet sind, dass an der Plattform (2) und/oder dem Maschinenständer (4) drei Paare von möglichst nahe beieinander liegenden Gelenken (5, 6), im Grenzfall drei Doppelgelenke, an der Plattform (2) und dem Maschinenständer (4) angeordnet sind.