DE19844792C2 - Werkzeugmaschine zur mehrachsigen, insbesondere 5-achsigen spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

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 196 17 880 A1 beschrieben. Besonderes Kennzeichen dieser bekannten Hexapod-Maschinen ist es, dass das Werkzeug bzw. die Werkzeugspindel ausschließlich durch Veränderung der Länge der Maschinenbeine bewegt und insbesondere auch zugestellt wird. In der DE 196 17 880 A1 sind verschiedene Hexapod-Maschinen beschrieben, bei denen sechs Maschinenbeine einerseits gelenkig an einem Maschinenständer und andererseits gelenkig an einer sogenannten Steward-Plattform befestigt sind. Bei diesen Hexapod-Maschinen hat es sich gezeigt, dass in den Bewegungsraum für die Maschinenbeine leicht Schmutz und insbesondere Bearbeitungsspäne eindringen und zu einer Beeinträchtigung des Bewegungsspielraumes führen können. Das gilt insbesondere bei einer Ausführungsform, bei der die Plattform in der Grundstellung senkrecht und parallel zu einer senkrechten Befestigungswand angeordnet ist. Hier bildet die Plattform zwar in der senkrechten Grundstellung eine gewisse Schutzabdeckung gegenüber dem Bewegungsraum für die Maschinenbeine, bei extremer Verstellung der Plattform können aber auch Schmutzpartikel in den Bewegungsraum eindringen.

Aus der DE 44 05 247 A1 ist eine ebene Schutzabdeckung für den Arbeitsbereich einer Werkzeugmaschine bekannt, die aus einer Vielzahl von Segmenten besteht, die über Verbindungselemente beweglich miteinander verbunden sind. Die Abdeckung ist für eine Bohr- und Fräsmaschine konzipiert und besitzt eine Ausnehmung, die nur von der Arbeitsspindel unter Zwischenschaltung einer Dichtung durchragt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine vorzugschlagen, bei der das Verschmutzungsproblem nicht auftritt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 9 enthalten sinnvolle Ausführungsformen dazu.

Erfindungsgemäß wird der Bewegungsraum für die Maschinenbeine von dem Arbeitsraum durch eine vorzugsweise ebene bewegliche Abtrennung getrennt, wobei lediglich die Werkzeugspindel oder deren Schlitten bzw. Träger durch die Abtrennung hindurch in den Arbeitsraum hineinragt bzw. hineinragen und relativ zur Abtrennung beweglich ist bzw. sind. Durch diese Abtrennung wird in jedem Fall verhindert, dass Späne, Kühlschmiermittel oder sonstige Fremdstoffe in den Bewegungsraum der Maschinenbeine gelangen. Die Abtrennung ist zweckmäßigerweise in der senkrechten Grundstellung der Plattform ebenfalls parallel dazu wie eine ebene senkrechte Wand angeordnet, sodass möglichst keine Späne an oder in der Nähe der Abtrennung z. B. ihre X- und Y-Bewegungen behindern. Die Abtrennung kann aus elastischem Material, Rollos oder Falttüren oder sonstigen üblichen Materialien bestehen. Die Abtrennung kann auch zu ihrer Bewegung mindestens einen Antrieb besitzen.

Entsprechend den Patentansprüchen 6 und 7 hat es sich als besonders günstig erwiesen, die Gelenkebenen für die Plattform und den Maschinenständer senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zueinander anzuordnen, wobei vorzugsweise die Plattform-Gelenkebene in ihrer Mittel- oder Grundstellung senkrecht und die Maschinenständer-Gelenkebene horizontal verlaufen sollte. Auf diese Weise ergibt sich für die Bearbeitung als bevorzugte Grundstellung eine waagerechte Anordnung der Werkzeugspindel, um ein auf einem horizontalen Tisch angeordnetes Werkstück am besten bearbeiten zu können.

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 parallel zur Längsachse der Werkzeugspindel 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.

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.

Bezugszeichenliste

1

Werkzeugspindel

2

Plattform

3

,

3

a bis

3

f Maschinenbeine

4

Maschinenständer

5

,

5

a bis

5

f Gelenke an

4

6

,

6

a bis

6

f Gelenke an

2

7

Träger, Schütten

8

Abtrennung

9

Werkstück

10

Werkstückschlitten
A Arbeitsraum
B Bewegungsraum

Claims (9)

1. Werkzeugmaschine zur mehrachsigen, insbesondere 5-achsigen, spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken mit einer Werkzeugspindel (1), die an einer Plattform (2) insbesondere mit ihrer Längsachse senkrecht zur Plattformebene angeordnet ist und wobei die Plattform über vorzugsweise sechs gelenkig mit dieser sowie mit dem Maschinenständer (4) oder mit am Maschinenständer (4) befestigten Schlitteneinheiten verbundenen Maschinenbeinen (3a-3f) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsraum (B) für die Maschinenbeine (3) von dem Arbeitsraum (A) durch eine Abtrennung (8) getrennt ist, die im wesentlichen eben ausgebildet ist und dass die Werkzeugspindel (1) und/oder ein Schlitten und/oder Träger (7), auf dem die Werkzeugspindel (1) befestigt ist, ganz oder teilweise durch die Abtrennung (8) und/oder die Plattform (2) hindurch in den Arbeitsraum (A) hineinragt bzw. hineinragen und relativ zur Abtrennung (8) beweglich ist bzw. sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung (8) in ihren Bewegungsebenen von der Werkzeugspindel (1) oder dem Schlitten bzw. Träger (7) bewegt wird.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung (8) in der Mittelstellung der Plattform (2) im wesentlichen parallel zur Plattform angeordnet ist.

4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung (8) aus elastischem Material, Rollos oder Falttüren besteht.

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung (8) zur Bewegung mindestens einen eigenen Antrieb besitzt.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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) senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind.

7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.

8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) und/oder Schlitten parallel zur Längsachse der Werkzeugspindel (1) (Z-Achse) bewegbar ist bzw. sind.

9. 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.