DE19947588A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Abstract

Um eine Werkzeugmaschine umfassend DOLLAR A ein Maschinengestell, DOLLAR A eine Halteeinrichtung zur definierten Aufnahme und Fixierung mindestens eines Werkstücks und einen Antrieb, durch welchen die Halteeinrichtung gegenüber dem Maschinengestell um mindestens eine Drehachse drehbar ist, derart zu verbessern, daß möglichst umfassende Bearbeitungen möglich sind, wird vorgeschlagen, daß die Halteeinrichtung derart ausgebildet ist, daß diese ein erstes Haltemittel für ein erstes Werkstück und ein zweites Haltemittel für ein zweites Werkstück aufweist und daß das erste Werkstück und das zweite Werkstück durch das erste bzw. zweite Haltemittel für eine gemeinsame Bearbeitung relativ zueinander exakt positionierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine umfassend ein Maschinengestell, eine Halteeinrichtung zur definierten Auf­ nahme und Fixierung mindestens eines Werkstücks und einen Antrieb, durch welchen die Halteeinrichtung gegenüber dem Maschinengestell um mindestens eine Drehachse drehbar ist.

Derartige Werkzeugmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen Werkzeugmaschinen wird jedoch üblicher­ weise das Werkstück im Rahmen einer spanabhebenden Bearbei­ tung bearbeitet.

Da an Werkzeugmaschinen heutzutage stets die Anforderung gestellt wird, möglichst umfassende und komplexe Vorgänge auf ein und derselben Maschine durchzuführen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der gattungs­ gemäßen Art derart zu verbessern, daß möglichst umfassende Bearbeitungen möglich sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halteeinrichtung derart ausgebildet ist, daß diese ein erstes Haltemittel für ein erstes Werkstück und ein zweites Halte­ mittel für ein zweites Werkstück aufweist, und daß das erste Werkstück und das zweite Werkstück durch das erste bzw. zweite Haltemittel für eine gemeinsame Bearbeitung relativ zueinander exakt positionierbar sind.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß bei dieser durch die Möglichkeit, zwei Werkstücke exakt relativ zueinander für eine gemeinsame Bearbeitung zu positionieren, die beiden Werkstücke in ein und demselben Bearbeitungsprozeß bearbeitet werden kann.

Dabei sind beispielsweise alle Arten von Bearbeitungen möglich, bei welchen es für das Endergebnis von Bedeutung ist, daß beide Werkstücke für die Bearbeitung innerhalb eines einzigen Prozesses zur Verfügung stehen, wobei die Art der Bearbeitung beliebig sein kann.

So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß an der Werkzeugmaschine eine Laserstrahlführung vorgesehen ist, mittels welcher die in der Halteeinrichtung positionierten Werkstücke zur gemeinsamen Bearbeitung durch einen Laser­ strahl beaufschlagbar sind.

Mit einem derartigen Laserstrahl sind die unterschiedlichsten Laserbearbeitungen wie Materialabtragen, Materialauftragen oder Oberflächenhärten möglich.

Eine vorteilhafte Variante der Bearbeitung sieht vor, daß das erste und das zweite in der Halteeinrichtung positionierte Werkstück durch die Laserstrahlung miteinander verschweißbar sind.

Insbesondere beim Verschweißen zweier Werkstücke hat die erfindungsgemäße Lösung besondere Vorteile, da durch die beiden Haltemittel die beiden Werkstücke relativ zueinander exakt positionierbar und somit auch für das Schweißen exakt ausrichtbar sind, so daß sich bei einem Verschweißen der Werkstücke besonders hohe Qualitätsstandards erreichen lassen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist jedoch im Rahmen der Laser­ bearbeitung nicht auf das Laserschweißen beschränkt. So ist es ebenfalls denkbar, im Rahmen der Laserbearbeitung ein Laserhärten vorzunehmen, das bei gewissen Randbedingungen ebenfalls vorteilhafterweise innerhalb desselben Prozesses an beiden Werkstücken erfolgt.

Um eine möglichst umfassende Palette von Bearbeitungen vor­ nehmen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Werk­ zeugmaschine einen mit einem Werkzeug versehenen Werkzeug­ träger aufweist und daß mit dem Werkzeug mindestens eines der Werkstücke bearbeitbar ist.

Ein derartiges Werkzeug kann in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. Beispielsweise wäre es denkbar, daß dieses Werkzeug ein Strahlwerkzeug oder ein Erodierwerkzeug ist.

Besonders naheliegend ist es jedoch im Rahmen der erfindungs­ gemäßen Lösung, daß mit dem Werkzeug mindestens eines der Werkstücke mechanisch bearbeitbar ist.

Eine derartige mechanische Bearbeitung kann beispielsweise eine selbständige, von der gemeinsamen Bearbeitung der Werk­ stücke unabhängige Bearbeitung sein. Beispielsweise wäre es denkbar, den einzelnen Werkstücken durch die mechanische Bearbeitung eine definierte Form zu geben.

Besonders günstig läßt sich die erfindungsgemäße Lösung jedoch dann einsetzen, wenn die mechanische Bearbeitung eine Vorbearbeitung für die Laserbearbeitung ist.

Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, daß die mechanische Bearbeitung eine Nachbearbeitung für die Laserbearbeitung ist.

Die mechanische Bearbeitung kann grundsätzlich alle mechani­ schen Bearbeitungsarten umfassen, beispielsweise ist es auch denkbar, eine Wälzbearbeitung oder eine Rollbearbeitung vor­ zusehen.

Eine besonders gängige Art der mechanischen Bearbeitung ist jedoch eine spanabhebende Bearbeitung, da sich diese ins­ besondere als Vorbearbeitung oder Nachbearbeitung für die Laserbearbeitung eignet, mit der aber auch darüber hinaus andere Formbearbeitungsschritte durchführbar sind.

Um beim Durchführen einer Laserbearbeitung und Durchführen einer mechanischen Bearbeitung Probleme mit den für die jeweilige Bearbeitung erforderlichen Zusatzbedingungen zu vermeiden, beispielsweise Probleme mit dem für die mechani­ sche Bearbeitung erforderlichen Kühlmittel und den beispiels­ weise bei spanabhebender Bearbeitung entstehenden Spänen ist vorzugsweise vorgesehen, daß die mechanische Bearbeitung mindestens eines der Werkstücke und die Laserbearbeitung in getrennten Teilbereichen eines Arbeitsraums der Werkzeug­ maschine erfolgen.

Dabei wäre es beispielsweise denkbar, einen einheitlichen Arbeitsraum vorzusehen, jedoch die einzelnen Bearbeitungen beispielsweise in einander gegenüberliegende Endbereiche des Arbeitsraums zu legen, um eine negative gegenseitige Beein­ flussung zu vermeiden.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn der Arbeitsraum mindestens einen Teilraum für die mechanische Bearbeitung und mindestens einen Teilraum für die Laserbearbeitung durch mindestens ein Trennelement teilbar ist. Der Vorteil eines derartigen Aufteilens des Arbeitsraums durch das Trennelement ist der, daß der Arbeitsraum hinsichtlich seines Volumens kompakt dimensioniert werden kann, da eine negative Beein­ flussung der unterschiedlichen Bearbeitungen durch das Trenn­ element vermieden wird, welches die einzelnen Teilräume von­ einander abschirmt.

Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der er­ findungsgemäßen Lösung wurde auf die Ausbildung der Halte­ einrichtung selbst nicht im einzelnen eingegangen.

So ist es für das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Lösung bereits ausreichend, wenn die Haltemittel der Halteein­ richtung in der Lage sind, das erste und zweite Werkstück relativ zueinander exakt zu positionieren, das heißt bei­ spielsweise in eine definierte Relativstellung zueinander zu bringen, in welcher dann eine gemeinsame Bearbeitung erfolgen kann.

Besonders günstig ist es jedoch hinsichtlich der Möglich­ keiten der Bearbeitung der einzelnen Werkstücke, wenn das in der Halteeinrichtung aufgenommene erste und zweite Werkstück mittels mindestens einem der Haltemittel relativ zueinander bewegbar sind.

Dadurch besteht beispielsweise die Möglichkeit, zunächst unter Ausnutzung der Relativbewegung getrennte Bearbeitungen der Werkstücke vorzunehmen und dann eine gemeinsame Be­ arbeitung.

Hinsichtlich der Relativbewegung der Werkstücke zueinander sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar. So wäre es beispielsweise im Rahmen der erfindunsgemäßen Lösung denk­ bar, eine rotatorische Relativbewegung der beiden Werkstücke relativ zueinander vorzusehen.

Besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Bearbeitung der Werkstücke ist es jedoch, wenn das in der Halteeinrichtung aufgenommene erste und zweite Werkstück in einer Trans­ lationsrichtung relativ zueinander bewegbar sind.

Vorzugsweise ist dabei die Translationsrichtung so gelegt, daß das in der Halteeinrichtung aufgenommene erste und zweite Werkstück in Richtung parallel zu der Drehachse relativ zu­ einander bewegbar sind.

Bei allen Relativbewegungen der Werkstücke zueinander wäre es beispielsweise im Rahmen eines minimalen Grundkonzepts der erfindungsgemäßen Lösung ausreichend, wenn diese Relativ­ bewegung zwischen mehreren, durch Anschlägen definierten Stellungen erfolgt.

Eine besonders günstige Variante der erfindungsgemäßen Lösung sieht jedoch vor, daß die Werkstücke relativ zueinander numerisch gesteuert bewegbar sind, das heißt, daß durch eine numerische Steuerung die Relativposition der Werkstücke zueinander vorgebbar ist.

Beispielsweise wäre es im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung denkbar, die Haltemittel so auszubilden, daß die Werkstücke zwar durch die Haltemittel relativ zueinander bewegbar sind, die Fixierung der Werkstücke jedoch jeweils nach Bewegung derselben durch die Haltemittel erfolgt.

Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß die Haltemittel bei durch diese fixierten Werkstücken relativ zueinander bewegbar angeordnet sind, das heißt, daß die Werk­ stücke in den Haltemitteln fixiert bleiben und durch die Relativbewegung der Haltemittel mit den in diesen fixierten Werkstücken eine gezielte und definierte Relativbewegung der Werkstücke zueinander erfolgt.

Hinsichtlich der Anordnung der Haltemittel an der Halte­ einrichtung wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denkbar, die Haltemittel in Richtung der Drehachse aufeinanderfolgend anzuordnen.

Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß an der Halteeinrichtung eines der Haltemittel gegenüber dem anderen Haltemittel bezogen auf die Drehachse radial innenliegend angeordnet ist, so daß die Haltemittel in der Lage sind, Werkstücke in unterschiedlichen radialen Abständen von der Drehachse aufzunehmen und zu fixieren.

Um die Drehbarkeit der Halteeinrichtung um die Drehachse vor­ teilhaft auch für die Bearbeitung der Werkstücke ausnutzen zu können, ist vorgesehen, daß mindestens eines der Werkstücke mittels des für dieses vorgesehenen Haltemittels relativ zu der Drehachse zentrierbar ist, das heißt, daß das Haltemittel nicht nur dazu dient, das Werkstück aufzunehmen und zu fixie­ ren, sondern gleichzeitig auch dazu, dieses definiert zur Drehachse zu zentrieren.

Hinsichtlich der Bewegbarkeit der Halteeinrichtung relativ zum Maschinengestell wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungs­ beispiel vor, daß die Halteeinrichtung gegenüber dem Maschi­ nengestell numerisch gesteuert bewegbar ist, so daß die Möglichkeit besteht, mit der Halteeinrichtung die Werkstücke für die einzelnen Bearbeitungen zu positionieren.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Halte­ einrichtung gegenüber dem Maschinengestell um mindestens zwei quer zueinander verlaufende Achsen numerisch gesteuert beweg­ bar ist, so daß sich die für eine Bearbeitung erforderlichen Mindestbewegungen in der Bewegung der Halteeinrichtung konzentrieren lassen.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Halteeinrichtung in Richtung der Drehachse numerisch gesteuert bewegbar ist, da damit auch eine Vielzahl von Handhabungsoperationen für Werk­ stücke über diese Art der Bewegung der Halteeinrichtung realisiert werden können, die für eine Bearbeitung ohnehin vorteilhaft ist.

Eine besonders günstige Lösung sieht hierbei vor, daß eine Werkstückzufuhreinrichtung vorgesehen ist, mit welcher das erste und das zweite Werkstück zur Aufnahme durch eine Be­ wegung der Halteeinrichtung in Richtung der Werkstückzufuhr­ einrichtung in der Halteeinrichtung aufnehmbar sind.

Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß sich mit dieser eine besonders rationelle Aufnahme der Werkstücke durch die Halte­ einrichtung realisieren läßt.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Werkstückzufuhr­ einrichtung eine Palette umfaßt, auf welcher das erste Werk­ stück und das zweite Werkstück für die Halteeinrichtung mittels der Haltemittel aufnehmbar positioniert sind, das heißt, daß das erste und das zweite Werkstück auf einer Palette zugeführt werden können und eine Aufnahme derselben von der Palette duch die Halteeinrichtung möglich ist.

Eine besonders günstige Realisierungsform sieht dabei vor, daß das erste Werkstück und das zweite Werkstück in der Werk­ stückzufuhreinrichtung derart positioniert sind, daß durch die Halteeinrichtung mit dem ersten und dem zweiten Halte­ mittel beide Werkstücke im Verlauf einer einzigen Zugriffs­ bewegung greifbar sind.

Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß dadurch die Zeiten für die Aufnahme der Werkstücke möglichst kurz gehalten werden können, da eine einzige Zugriffsbewegung reicht, um beide Werkstücke aufzunehmen.

Noch vorteilhafter ist es dabei, wenn die Werkstückzufuhr­ einrichtung das erste Werkstück und das zweite Werkstück für das erste Haltemittel und das zweite Haltemittel gleichzeitig aufnehmbar positioniert, das heißt, daß die Aufnahme des ersten und des zweiten Werkstücks durch die einzige Zugriffs­ bewegung nicht nacheinander sondern gleichzeitig erfolgen kann, so daß wiederum wertvolle Zeit eingespart werden kann.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung wurde bislang ledig­ lich davon ausgegangen, daß die Halteeinrichtung dazu dient, das erste und das zweite Werkstück relativ zueinander exakt zu positionieren.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß die Halteeinrichtung in Richtung einer Werkstückzufuhreinrichtung zur Durchführung eines Preßvorgangs zur Verbindung eines der Werkstücke mit einem weiteren Werkstück bewegbar ist.

Diese erfindungsgemäße Lösung hat den großen Vorteil, daß sich zwei Werkstücke mittels eines Preßvorgangs verbinden lassen und trotzdem noch ebenfalls eine Vielzahl von Be­ arbeitungen, beispielsweise übliche spanabhebende Dreh­ bearbeitungen, oder andere Arten von Bearbeitungen, wie zum Beispiel auch Laserbearbeitungen, durchgeführt werden können.

Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht dabei vor, daß die durch einen Preßvorgang verbundenen Werkstücke nachfolgend durch eine Laserbearbeitung miteinander verschweißt werden, so daß der Preßvorgang lediglich dazu dient, die beiden Werk­ stücke relativ zueinander in eine definierte Position für das Laserschweißen zu bringen.

Besonders vorteilhaft läßt sich der Preßvorgang dann durch­ führen, wenn das weitere Werkstück zur Durchführung des Preß­ vorgangs auf einer Preßabstützung aufliegt.

Da der Preßvorgang primär nicht dazu dienen soll, die beiden Werkstücke ausschließlich miteinander zu verbinden, sondern vorzugsweise lediglich dazu dienen soll, die Werkstücke relativ zueinander zu positionieren, um ein nachfolgendes Laserschweißen der beiden Werkstücke zur Verbindung derselben miteinander durchzuführen, sieht eine besonders günstige Lösung vor, daß die Preßkraft meßbar ist, so daß über die Preßkraft eine Information darüber vorliegt, inwieweit sich die beiden Werkstücke mit ausreichend geringer Kraft mitein­ ander verpressen lassen.

Vorteilhafterweise kann die Preßkraft einerseits dazu heran­ gezogen werden, um festzustellen, ob die Teile überhaupt mit­ einander soweit in Verbindung sind, daß sie eine Einheit für die spätere Laserschweißung bilden und/oder die Preßkraft kann auch dazu ausgenutzt werden, um festzustellen, ob die Preßverbindung nicht zu große mechanische Kräfte erfordert, die sich insbesondere bei einer Werkzeugmaschine, mit welcher auch noch spanabhebende Drehbearbeitungen durchgeführt werden sollen, nicht mehr realisieren lassen.

Beispielsweise kann die Preßkraft ein Maß dafür darstellen, inwieweit die beiden Werkstücke hinsichtlich der die Preß­ verbindung herstellenden Formen zueinander passen.

Ist beispielsweise eine Form durch eine Verschleiß unter­ liegenden Bearbeitung, beispielsweise eine Stanzbearbeitung hergestellt, so stellt die Preßkraft ein Maß für die Maß­ haltigkeit dieser Bearbeitung dar.

Aus diesem Grund sieht ein besonders vorteilhaftes Aus­ führungsbeispiel vor, daß eines der zu verpressenden Werk­ stücke mechanisch mit einem Werkzeug vorbearbeitbar ist, so daß dadurch die Möglichkeit besteht, die beiden, miteinander zu verpressenden Werkstücke aneinander anzupassen.

Wird dabei zusätzlich noch die Preßkraft beim Verpressen gemessen, so kann über eine Steuerung festgelegt werden, inwieweit und in welchem Umfang eine Vorbearbeitung ent­ sprechend der aufzuwendenden Preßkraft des vorhergehenden Werkstücks notwendig ist.

Beispielsweise kann die Steuerung an der Größe der Preßkraft erkennen, inwieweit durch die Vorbereitung einem weiteren Anstieg der Preßkraft entgegengewirkt werden kann, beispiels­ weise durch eine Dimensionsreduzierung des vorbearbeiteten Bereichs.

Hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus der erfindungs­ gemäßen Werkzeugmaschine wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung keine näheren Angaben gemacht. So kann beispielsweise die Werkzeugmaschine beliebig aufgebaut werden, das heißt die Drehachse kann in konventioneller Weise in ungefähr horizontaler Richtung oder auch schräg zur hori­ zontalen Richtung verlaufen.

Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß die Drehachse der Halteeinrichtung ungefähr parallel zu einer vertikalen Richtung verläuft, da sich bei einer derartigen Ausrichtung der Drehachse der Halteeinrichtung die Handhabung der Werkstücke, insbesondere im Zusammenhang mit der Zufuhr und Abfuhr derselben aus der Halteeinrichtung, besonders günstig realisieren läßt.

Insbesondere läßt sich bei nicht allzu großen Werkstücken die Handhabung derselben und das Einlegen der Werkstücke in die Halteeinrichtung besonders günstig dann realisieren, wenn die Halteeinrichtung hängend angeordnet ist, das heißt, die Werk­ stücke von einer Unterseite der Halteeinrichtung zugeführt und abgeführt werden.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Werkstückhalte­ einrichtung für eine Werkzeugmaschine zur definierten Auf­ nahme und Fixierung mindestens eines Werkstücks, wobei die Halteeinrichtung durch einen an der Werkzeugmaschine vor­ gesehenen Antrieb gegenüber einem Maschinengestell der Werk­ zeugmaschine um mindestens eine Drehachse drehbar ist.

Einer derartigen Werkstückhalteeinrichtung liegt die Aufgabe zugrunde, ebenfalls möglichst komplexe Bearbeitungen zu­ zulassen.

Diese Aufgabe wird bei einer Werkstückhalteeinrichtung der vorstehend genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halteeinrichtung derart ausgebildet ist, daß diese ein erstes Haltemittel für ein erstes Werkstück und ein zweites Haltemittel für ein zweites Werkstück aufweist und daß das erste Werkstück und das zweite Werkstück durch das erste bzw. zweite Haltemittel zur gemeinsamen Bearbeitung relativ zuein­ ander exakt positionierbar sind.

Der Vorteil dieser Lösung ist ebenfalls darin zu sehen, daß durch die exakte Positionierung zweier Werkstücke zur gemein­ samen Bearbeitung eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten möglich wird, die bislang in dieser Präzision nicht möglich waren.

Besonders günstig ist es dabei, wenn das in der Halteein­ richtung aufgenommene erste und zweite Werkstück mittels mindestens einem der Haltemittel relativ zueinander bewegbar sind.

Eine derartige Bewegbarkeit könnte beispielsweise auch eine rotatorische Bewegbarkeit umfassen.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn das in der Halte­ einrichtung aufgenommene erste und zweite Werkstück in einer Translationsrichtung relativ zueinander bewegbar sind.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß das in der Halteeinrichtung aufgenommene erste und zweite Werkstück in Richtung parallel zur Drehachse relativ zueinander bewegbar sind.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Haltemittel bei durch diesen fixierten Werkstücken relativ zueinander beweg­ bar angeordnet sind.

Ferner ist es im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung von Vor­ teil, wenn an der Halteeinrichtung eines der Haltemittel gegenüber dem anderen Haltemittel bezogen auf die Drehachse radial innenliegend angeordnet ist, da damit die Möglichkeit besteht, die Halteeinrichtung möglichst kompakt auszubilden und somit die Haltemittel günstig anzuordnen.

Besonders günstig hinsichtlich der Ausrichtung der Werkstücke relativ zur Drehachse ist es, wenn mindestens eines der Werk­ stücke mittels des für dieses vorgesehenen Haltemittels relativ zu der Drehachse zentrierbar ist.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zum Herstellen eines Maschinenteils in einer Werkzeugmaschine, umfassend eine Halteeinrichtung zur definierten Aufnahme und Fixierung mindestens eines Werkstücks, welche gegenüber einem Maschinengestell um mindestens eine Drehachse drehbar ist, wobei erfindungsgemäß in der Halteeinrichtung ein erstes Werkstück und ein zweites Werkstück exakt relativ zueinander ausgerichtet und fixiert werden und das erste und das zweite Werkstück in der relativ zueinander ausgerichteten und fixierten Stellung gemeinsam bearbeitet werden.

Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Lösung ist - wie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine erläutert - der, daß wesentlich komplexere Bearbeitungen möglich sind.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Werkstücke durch eine Laserbearbeitung gemeinsam bearbeitet werden, wobei bei einer derartigen Laserbearbeitung vorzugsweise vorgesehen ist, die Werkstücke miteinander zu verschweißen.

Insbesondere wird ein derartiges Verschweißen dadurch durch­ geführt, daß der auf die Werkstücke gerichtete Laserstrahl stehen bleibt, während die Werkstücke dabei um die Drehachse gedreht werden.

Dabei besteht nicht nur die Möglichkeit, eine durchgehende Schweißnaht zu erzeugen, sondern auch die Möglichkeit, punkt­ förmige Schweißnähte zu realisieren.

Darüber hinaus besteht aber auch noch die Möglichkeit, im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Werkstücke mechanisch zu bearbeiten.

Eine derartige mechanische Bearbeitung läßt sich insbesondere dann vorteilhaft mit der Laserbearbeitung kombinieren, wenn mindestens eines der Werkstücke vor dem Laserbearbeiten mechanisch bearbeitet wird, so daß die mechanische Bearbei­ tung als Vorbereitung für die Laserbearbeitung dient.

Es ist aber auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, die Werkstücke nach dem Laserbearbeiten mechanisch zu bearbeiten, beispielsweise eine Nachbearbeitung der Schweißstellen vorzunehmen.

Die Art der mechanischen Bearbeitung kann beliebig ausgeführt sein, beispielsweise kann eine derartige mechanische Bearbei­ tung auch eine Roll- oder Wälzbearbeitung umfassen.

Besonders zweckmäßig ist als mechanische Bearbeitung jedoch eine spanabhebende Bearbeitung, mit welcher sich die größte Zahl von möglichen Bearbeitungsoperationen durchführen läßt.

Um die gemeinsame Bearbeitung der Werkstücke vornehmen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß das erste und das zweite Werkstück getrennt voneinander in dem ersten bzw. zweiten Haltemittel aufgenommen werden und zum gemeinsamen Bearbeiten aufeinander zu bewegt werden.

Durch diese Art der Aufnahme der Werkstücke besteht die Möglichkeit, beispielsweise vor der Laserbearbeitung mindestens eine Einzelbearbeitung eines der Werkstücke vor­ zunehmen und dann eine gemeinsame Bearbeitung vorzunehmen, wenn die Werkstücke aufeinander zu bewegt und aneinander angelegt werden, beispielsweise um diese miteinander zu verschweißen.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß die Laser­ bearbeitung und die mechanische Bearbeitung in getrennten Teilräumen eines Arbeitsraums durchgeführt werden, um zu ver­ hindern, daß die für die Laserbearbeitung und die mechanische Bearbeitung erforderlichen unterschiedlichen Randbedingungen jeweils zu einer negativen Beeinflussung der anderen Be­ arbeitungsart führen, beispielsweise das Schmiermittel und die Späne der mechanischen Bearbeitung die Laserbearbeitung stören, die empfindlich auf Schmutzpartikel reagiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar­ stellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Werk­ zeugmaschine;

Fig. 2 eine vergrößerte Frontansicht des Bereichs ABCD in Fig. 1 mit Darstellung einer Werkstück­ zufuhr;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung ähnlich Fig. 2 mit Darstellung einer Laserbearbeitung;

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 mit Darstellung einer mechanischen Bearbeitung;

Fig. 5 eine exemplarische Darstellung eines herzu­ stellenden Maschinenteils;

Fig. 6 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung einer Halteeinrichtung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mitsamt einem ersten Werk­ stück;

Fig. 7 eine Darstellung einer Anordnung der von der Halteeinrichtung aufzunehmenden Werkstücke auf einer Palette in einer Werkstückzufuhr­ einrichtung;

Fig. 8 eine Darstellung ähnlich Fig. 6 bei Herstellung eines Verpressens eines Werkstücks mit einem anderen Werkstück zur Herstellung des erfindungsgemäßen Maschinenteils;

Fig. 9 eine Darstellung ähnlich Fig. 6 bei der Durch­ führung einer ersten Laserbearbeitung zur Ver­ bindung der in Fig. 8 durch Verpressen Ver­ bundenen Werkstücke;

Fig. 10 eine Darstellung ähnlich Fig. 6 einer mechani­ schen Nachbearbeitung einer Laserbearbeitung;

Fig. 11 eine Darstellung ähnlich Fig. 6 einer zweiten Laserbearbeitung zur Verbindung zweier Werk­ stücke;

Fig. 12 eine Darstellung einer mechanischen Bearbeitung zur Vorbereitung einer weiteren Laser­ bearbeitung;

Fig. 13 eine weitere Darstellung einer mechanischen Bearbeitung zur Vorbereitung einer Laser­ bearbeitung;

Fig. 14 eine Darstellung einer dritten Laserbearbeitung als Folge der in Fig. 12 und 13 dargestellten Vorbearbeitungen;

Fig. 15 eine Darstellung einer mechanischen Endbearbei­ tung des erfindungsgemäßen Maschinenteils und

Fig. 16 eine Darstellung einer mechanischen Vorbe­ arbeitung vor einem Verpressen des ersten Werk­ stücks mit einem weiteren Werkstück, wie in Fig. 8 dargestellt.

Ein Ausführungsbeispiel einer als Ganzes mit 10 bezeichneten erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein Maschinengestell 12 mit einem Unterteil 14 und einem Oberteil 16, an welchem ein Schlitten 18 in einer im wesentlichen horizontalen Richtung 20 bewegbar gelagert ist, wobei zwischen dem Schlitten 18 und dem Unterteil 14 ein Arbeitsraum 22 liegt.

An dem Schlitten 18 ist eine als Ganzes mit 24 bezeichnete Werkstückspindel hängend angeordnet, welche gegenüber dem Schlitten 18 in einer im wesentlichen vertikalen Richtung 26 verschiebbar ist und welche um eine zur Achse 26 parallele Drehachse 28 als Spindelachse numerisch gesteuert drehbar ist.

Somit ist die Werkstückspindel 24 relativ zum Maschinen­ gestell 12 in Richtung einer X-Achse, welche der horizontalen Richtung 20 entspricht, und einer Z-Achse numerisch gesteuert bewegbar, welcher der vertikalen Richtung 26 entspricht.

Die Werkstückspindel 24 trägt an ihrer dem Unterteil 14 zuge­ wandten Seite eine als Ganzes mit 30 bezeichnete Halte­ einrichtung für Werkstücke die nachfolgend im einzelnen erläutert wird.

Der Arbeitsraum 22 ist, wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt, in drei Teilräume 22a, 22b und 22c unterteilt, in denen unterschiedliche Operationen durchführbar sind und welche alle durch Verschiebung des Schlittens 18 in der horizontalen Richtung 20 von der Werkstückspindel 24 erreichbar sind.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Halteeinrichtung 30 in der Lage, in dem Teilraum 22a, mehrere später noch im einzelnen beschriebene Werkstücke von einer Palette 32 einer als Ganzes mit 34 bezeichneten Werkstückzufuhreinrichtung aufzunehmen und zu fixieren.

Im Teilraum 22b ist, wie in Fig. 3 dargestellt, mittels eines eine Strahlführungseinrichtung bildenden Laserbearbeitungs­ kopfes 40 eine Laserbearbeitung durchführbar, wobei der Laserbearbeitungskopf 40 um eine vorzugsweise quer zur hori­ zontalen Richtung 20 jedoch ebenfalls ungefähr horizontal verlaufende Achse 42 schwenkbar ist und eine Fokussierungs­ optik 44 für den Laserstrahl 46 aufweist, mit welcher ein im radialen Abstand von der Achse 42 liegender Fokus 48 zur Laserbearbeitung erzeugbar ist.

Im Teilraum 22c ist ferner noch, wie in Fig. 4 dargestellt, ein beispielsweise stationär am Maschinengestell 12 ge­ haltener Revolverträger 50 vorgesehen, an welchem ein als Ganzes mit 52 bezeichneter Revolver um eine Drehachse 54 drehbar gelagert ist, welcher eine Vielzahl von Werkzeugen 56 trägt, mit welchen eine Bearbeitung von in der Halteein­ richtung 30 gehaltenen Werkstücken möglich ist.

Exemplarisch ist hierzu in Fig. 4 ein Drehwerkzeug 58 darge­ stellt, mit welchem durch Drehen der Werkstücke um die Dreh­ achse 28 eine konventionelle Drehbearbeitung durchführbar ist.

Vorzugsweise sind die Teilräume 22a, 22b und 22c des Arbeits­ raums 22 durch Trennwände 60 und 62 voneinander getrennt, wobei die Trennwände 60 und 62 entweder selbst durch einen Antrieb relativ zum Maschinengestell 12 bewegbar sind und somit bei einer Bewegung der Werkstückspindel 24 von einem der Teilräume 22a bis c in den nächsten der Teilräume 22a bis c aus dem Weg der Werkstückspindel 24 heraus bewegbar sind oder parallel zur vertikalen Richtung 26 eine Erstreckung aufweisen, die es der Werkstückspindel 24 mit der Halte­ einrichtung 30 ermöglicht, sich über Oberkanten 64 und 66 der Wände 60 bzw. 62 hinwegzubewegen.

Das erfindungsgemäße Konzept wird beispielhaft anhand eines in Fig. 5 dargestellten und als Ganzes herzustellenden Teils 70 im einzelnen erläutert.

Das Teil 70, welches mittels der erfindungsgemäßen Werkzeug­ maschine hergestellt werden soll, umfaßt ein als Wellenstück ausgebildetes Werkstück 72, welches in einem ersten End­ bereich 74 einen radial zu einer Wellenachse 76 überstehenden Flanschbereich 78 aufweist, welcher mit einer zylindrisch zur Wellenachse 76 verlaufenden Mantelfläche 80 versehen ist.

Diese Mantelfläche 80 ist über eine Schweißnaht 82 mit einem Innenrand 84 einer Öffnung 86 eines glockenähnlich geformten Werkstücks 88 verbunden.

Ferner weist das glockenförmige Werkstück 88 eine gegenüber dem Innenrand 84 der Öffnung 86 radial außenliegende Auflage­ fläche 90 für ein Werkstück 92 auf, welches seinerseits mit einer Stützfläche 94 auf der Auflagefläche 90 aufliegt und mit dieser verschweißt ist.

Das ringförmige Werkstück 92 ist seinerseits auf seiner der Stützfläche 94 gegenüberliegenden Seite mit einer Ringfläche 96 versehen, auf welcher ein weiteres ringförmiges Werkstück 98 mit einer Fußfläche 100 aufliegt, wobei das ringförmige Werkstück 98 beispielsweise ein Zahnring oder ein beliebig andersartig vorbearbeitetes Werkstück sein kann.

Das Werkstück 98 und das Werkstück 92 sind ebenfalls im Bereich der Ringfläche 96 und der Fußfläche 100 miteinander verschweißt.

Die Herstellung des komplex aufgebauten Maschinenteils 70 aus einzeln vorbearbeiteten Werkstücken 72, 88, 92 und 98 erfolgt mittels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 10 unter Zu­ hilfenahme der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 30, welche in Fig. 6 im einzelnen dargestellt ist.

Die Halteeinrichtung 30 umfaßt ein als Ganzes mit 110 be­ zeichnetes erstes Haltemittel, welches aus einem Halterohr 112, das koaxial zur Drehachse 28 angeordnet ist, und einer Spannzange 114 gebildet ist, die in dem Rohr 112 angeordnet ist und durch einen zeichnerisch nicht dargestellten Antrieb in einer Richtung 116 parallel zur Drehachse 28 bewegbar ist, um mit Spannflächen 118 das Werkstück 72 im Bereich eines Bundes 120 zentriert zur Drehachse 28 spannen zu können.

Hierzu ist das Werkstück 72 im Bereich zwischen einem dem ersten Ende 74 gegenüberliegenden zweiten Ende 122 bis zum Bund 120 in die Spannzange 114 einzuführen, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird.

Das gesamte erste Haltemittel 110, das heißt das Rohr 112 mitsamt der Spannzange 114 ist noch relativ zu einem Grund­ gehäuse 130 der Halteeinrichtung 30 ebenfalls in Richtung 126 parallel zur Drehachse 28 verschiebbar, wobei hierzu eben­ falls ein zeichnerisch nicht dargestellter Verschiebeantrieb vorgesehen ist. Die Verschiebbarkeit erfolgt dabei in für eine Maschinensteuerung definierte Positionen, entweder gegen Anschlagpositionen oder mittels einer numerischen Weg­ steuerung seitens der Maschinensteuerung.

An dem Grundgehäuse 130 ist außerdem ein als Ganzes mit 140 bezeichnetes zweites Haltemittel vorgesehen, welches bezüg­ lich der Drehachse radial außen liegend zum ersten Halte­ mittel 110 angeordnet ist und ein das Rohr 112 umschließendes Ringgehäuse 142 aufweist, in welchem ein Spannring 144 in einer Richtung 146 bewegbar gelagert ist, wobei der Spannring 144 konisch ausgebildet ist und auf eine Spannzange 148 wirkt, die radial zur Drehachse 28 nach außen bewegbare Spannflächen 150 aufweist, mit denen das Werkstück 98 im Bereich seiner Innenfläche 152 fixierbar ist.

Der Spannring 144 ist dabei mittels eines in dem Ringgehäuse 142 beweglich angeordneten Ringkolbens 154 in der Richtung 146 bewegbar, wobei der Ringkolben 154 über ein in einer Zylinderkammer 156 angeordnetes Hydraulikmedium beaufschlag­ bar ist. Das Ringgehäuse 142 ist seinerseits fest mit dem Grundgehäuse 130 verbunden und dabei ebenfalls fest relativ zur Werkstückspindel 24 gehalten und somit relativ zur Werk­ stückspindel 24 in Richtung der Drehachse 28 unbeweglich.

Um für das Werkstück 98 noch einen Endanschlag vorzugeben, sind vorzugsweise in dem Ringgehäuse 142 noch mit Druckfedern 158 beaufschlagte Anlagestifte 116 vorgesehen, mit denen das Werkstück 98 auf einer der Fußfläche 100 gegenüberliegenden Oberfläche 162 beaufschlagbar ist.

Darüber hinaus ist das Grundgehäuse 130 noch mit dritten Haltemitteln 170 versehen, welche in Form von im Grundgehäuse 130 in einer Richtung 172 verschiebbaren und um diese in einer Drehrichtung 174 drehbaren Haltefingern 176 ausgebildet sind, welche endseitig mit einem Haltekopf 178 versehen sind, der dazu dient, mit einer gestuften Fläche 180 das Werkstück 92 im Bereich einer äußeren Flanschfläche 182 zu hinter­ greifen und das Werkstück 92 mit der Ringfläche 96 an der Fußfläche 100 des Werkstücks 98 anzulegen.

Ferner sind die Haltefinger 176 drehbar, um die gestufte Fläche 180 des Haltekopfes 178 außer Eingriff mit der äußeren Flanschfläche 182 zu bringen und somit das Werkstück 92 frei­ zugeben, wie nachfolgend im einzelnen noch beschrieben wird.

Zum Verschieben und Drehen jedes der Haltefinger 176 ist in dem Grundgehäuse 130 ein hydraulisch betätigbarer Kolben 184 vorgesehen, welcher zwischen zwei mit Hydraulikmedium beauf­ schlagbaren Zylinderkammern 186 und 188 liegt.

Wie bereits in Fig. 2 dargestellt, werden sämtliche Werk­ stücke 72, 88, 92 und 98 über die Werkstückzufuhreinrichtung 34 mittels einer Palette 32 dem Teilraum 22a durchgeführt, so daß in diesem die Halteeinrichtung 30 in der Lage ist, diese Werkstücke aufzunehmen.

Auf der Palette 32 werden, wie in Fig. 7 ausschnittsweise dargestellt, das Werkstück 72 sowie die Werkstücke 92 und 98 gemeinsam und relativ zueinander zentriert angeordnet, wobei die Werkstücke 92 und 98 miteinander unverbunden aufeinander­ liegen und auf Haltearmen 190 der Palette 32 aufliegend in einer definierten Relativposition zum Werkstück 72 posi­ tioniert sind, und zwar einerseits definiert positioniert relativ zur Wellenachse 76 und andererseits definiert positioniert in Richtung der Wellenachse 76.

Damit besteht die Möglichkeit, wie in Fig. 2 andeutungsweise dargestellt, mit einer Zugriffsbewegung der Halteeinrichtung 30 einerseits das Werkstück 72 in dem ersten Haltemittel 110 aufzunehmen und mittels der Spannzange 114 im Bereich des Bundes 120 zu spannen, gleichzeitig aber auch mit dem zweiten Haltemittel 140 das Werkstück 98 im Bereich seiner Innen­ fläche 152 aufzunehmen und mit der Spannzange 148 zu spannen.

Gleichzeitig werden die dritten Haltemittel 170 dazu ein­ gesetzt, das Werkstück 92 im Bereich seiner äußeren Flanschfläche 122 zu hintergreifen und an dem Werkstück 98 anliegend zu halten.

Somit besteht die Möglichkeit, mit einer einzigen Bewegung der Halteeinrichtung 130 parallel zur Drehachse 26 und in Richtung der Drehachse 28 auf die Palette 32 zu einerseits die Werkstücke 72, 92 und 98 in ihrer durch die Palette 32 vorgegebenen Relativposition durch die Haltemittel 110, 140 und 170 aufzunehmen und gleichzeitig exakt relativ zueinander zu positionieren, so daß eine erhebliche Stückzeitersparnis bereits dadurch resultiert, daß die drei Werkstücke 72, 92 und 98 durch eine einzige Bewegung der Halteeinrichtung 30 aufgenommen und an dieser fixiert werden können.

Ferner ist, wie in Fig. 2 dargestellt, das Werkstück 88 auf der Palette separat von den Werkstücken 72, 92 und 98 positioniert.

Die von der Halteeinrichtung 30 aufgenommenen Werkstücke 72, 92 und 98 stehen dabei so, daß der Flanschbereich 78 gegen­ über den Werkstücken 92 und 98 in Richtung 126 mit Abstand angeordnet ist, und zwar so, daß der Flanschbereich 78 des Werkstücks 72 gegenüber dem Werkstück 92 der Palette 32 zugewandt angeordnet ist.

Wie in Fig. 8 dargestellt, erfolgt nun eine Verbindung des Werkstücks 72 mit dem Werkstück 88 dadurch, daß die Halteeinrichtung 30 insgesamt so verfahren wird, daß die Wellenachse 76 und somit auch die Drehachse 28 zentriert zur Öffnung 86 des glockenförmigen Werkstücks 88 angeordnet sind. Dann erfolgt eine Bewegung der gesamten Halteeinrichtung 30 in Richtung des Werkstücks 88 soweit, bis der Flanschbereich 78 mit seiner Mantelfläche 80 in die Öffnung 86 eingepreßt ist und dabei die Mantelfläche 80 am Innenrand 84 der Öffnung 86 anliegt. Hierzu erfolgt eine Unterstützung des Werkstücks 88 durch einen auf der Palette 32 angeordneten Stützkörper 92, auf dessen Stützrand 194 das Werkstück 88 unmittelbar im Bereich der Öffnung 86 aufliegt, so daß eine Deformation des Werkstücks 88 vermieden werden kann.

Darüber hinaus dient der Stützkörper 132 mit einer äußeren Zentrierfläche 196, welche an einer Innenseite 198 des Werk­ stücks 88 anliegt, gleichzeitig dazu, das Werkstück 88 zentriert zu positionieren und somit diesem eine gegenüber dem Maschinengestell 12 definierte Position zu verleihen, so daß durch die numerische Steuerung der Bewegung der Halte­ einrichtung 30 ein exaktes Einpressen des Werkstücks 72 mit dem Flanschbereich 78 in die Öffnung 86 möglich ist.

Durch dieses Einpressen des Flanschbereichs 78 in die Öffnung 86 des Werkstücks 88 sind diese kraftschlüssig soweit mit­ einander verbunden, daß durch Anheben des Werkstücks 72 mittels der Halteeinrichtung 30 auch gleichzeitig ein Abheben des Werkstücks 88 von dem Stützkörper 192 der Palette 32 erfolgen kann und somit die Werkstücke 72 und 88 mittels der Halteeinrichtung 30 und mitsamt den Werkstücken 92 und 98 von dem Teilraum 22a in den Teilraum 22b bewegbar sind, in welchem, wie in Fig. 3 und 9 dargestellt, mittels des Laser­ strahls 46 ein Anbringen des Schweißnaht 82 zwischen der Mantelfläche 80 und des Werkstücks 72 und dem Innenrand 84 des Werkstücks 88 erfolgen kann.

Dabei trifft, wie am deutlichsten in Fig. 3 dargestellt, der Laserstrahl 46 auf der dem Unterteil 14 des Maschinengestells 12 zugewandten Unterseite der Werkstücke 88 und 72 auf, wobei eine Strahlachse 194 gegenüber der Vertikalen geneigt ist, um eine Austrittsöffnung 196 des Laserstrahls aus dem Strahl­ führungskopf 40 gegen eintretende Partikel zu schützen. Gegenüber dem stationär ausgerichteten Laserstrahl 46 werden die Werkstücke 72 und 88 miteinander um die Drehachse 28 gedreht.

Vorzugsweise wird dabei die Schweißnaht 82 als durchlaufende Schweißnaht ausgeführt, um die Mantelfläche 80 vollflächig mit dem Innenrand 84 zu verbinden.

Nach Ausführung der Schweißnaht 82 wird die gesamte Halte­ einrichtung 30 von dem Teilraum 22b in den Teilraum 22c bewegt, um dort eine mechanische Bearbeitung durchzuführen.

Im Anschluß an das Anbringen der Schweißnaht 82 erfolgt eine mechanische Bearbeitung im Bereich der Schweißnaht 82 auf einer der Halteeinrichtung zugewandten Seite des Flansch­ bereichs 78 des Werkstücks 72 und des Werkstücks 88.

Vorzugsweise wird hierzu ein Bürstwerkzeug 200 eingesetzt, welches beispielsweise auf der Revolverscheibe 52 angeordnet ist.

Um mit dem Bürstwerkzeug 200 die Schweißnaht auf der der Halteeinrichtung zugewandten Seite der Werkstücke 88 und des Flanschbereichs 78 gut erreichen zu können, wird die Halte­ einrichtung 110 relativ zum Grundgehäuse 130 über einen maximalen Weg in Richtung 126 nach unten, das heißt in Richtung des Unterteils 14 - vorzugsweise numerisch gesteuert - bewegt, so daß der größtmögliche Zwischenraum zwischen dem Werkstück 92 und dem Werkstück 88 sowie dem Flanschbereich 78 zur Verfügung steht, um eine optimale Zugänglichkeit für das Bürstwerkzeug 200 zu erreichen.

Nach Ausführen der mechanischen Bearbeitung wird die Halte­ einrichtung 30 wiederum vom Teilraum 22c in den Teilraum 22b bewegt.

Nach dem Bearbeiten der Schweißnaht 82 erfolgt, wie in Fig. 11 dargestellt, das Ausführen einer Schweißnaht zwischen der Auflagefläche 90 des glockenförmigen Werkstücks 88 und der Stützfläche 94 des Werkstücks 92, wie in Fig. 11 dargestellt. Hierzu werden das Werkstück 72 mit dem mit diesem verbundenen Werkstück 88 in Richtung des Grundgehäuses 130 der Halte­ einrichtung 30 bewegt, und zwar so weit, bis die Auflage­ fläche 90 des glockenförmigen Werkstücks 88 an der Stütz­ fläche 94 des ringförmigen Werkstücks 92 anliegt und somit das ringförmige Werkstück 92 zwischen dem glockenförmigen Werkstück 88 und dem Werkstück 98 eingespannt gehalten ist.

Somit besteht die Möglichkeit, die dritten Haltemittel 170 außer Eingriff zu bringen.

Hierzu werden die Haltefinger 176 so gedreht, daß die Halte­ köpfe 178 um einen Winkel von 90° schwenken und somit die gestuften Flächen 188 außer Eingriff mit der äußeren Flanschfläche 182 des Werkstücks 92 kommen. In dieser Stellung lassen sich dann die Haltefinger 176 mitsamt den Halteköpfen 178 in Richtung des Grundgehäuses 130 bewegen, so daß diese bei dem durchzuführenden Schweißvorgang zwischen dem Werkstück 92 und dem Werkstück 88 nicht stören.

Bei dem durchzuführenden Schweißvorgang mit dem Laserstrahl 46 wird dieser mit ungefähr waagerechter Strahlachse 202 in Richtung auf die Werkstücke 88 und 92 gerichtet, wobei der Fokus 48 des Laserstrahls 46 im Bereich der Auflagefläche 90 und der Stützfläche 94 liegt, um diese miteinander zu ver­ schweißen.

Für den Schweißvorgang wird der einmal ausgerichtete Laser­ strahl 46 hinsichtlich seiner Ausrichtung beibehalten und ferner wird die gesamte Halteeinrichtung 30 um die Drehachse 28 gedreht, so daß zusammenhängende umlaufende Schweißnaht entsteht.

Nach dem Ausführen der Verschweißung zwischen dem Werkstück 88 und dem Werkstück 92 erfolgt eine Bewegung der Halte­ einrichtung 30 von dem Teilraum 22b in den Teilraum 22c zum Durchführen einer mechanischen Bearbeitung.

In dem Teilraum 22c erfolgt eine mechanische Bearbeitung der Ringfläche 96 des ringförmigen Werkstücks 92, beispielsweise wie in Fig. 12 dargestellt, mittels eines an der Revolver­ scheibe 52 angeordneten Drehstahls 204.

Durch die spanabhebende Bearbeitung der Ringfläche 96 im Rahmen einer üblichen Drehbearbeitung, das heißt bei rotierender Werkstückspindel 24 und somit auch rotierender Halteeinrichtung 30 läßt sich eine definierte exakt senkrecht zur Drehachse 28 verlaufende Ringfläche 96 herstellen, welche eine exakte Auflagefläche für das Werkstück 98 bildet.

Beispielsweise lassen sich durch diese mechanische Be­ arbeitung eventuell auftretende Deformationen im ringförmigen Werkstück 92 aufgrund des Schweißvorgangs zum Verbinden des Werkstücks 92 mit dem Werkstück 88 ausgleichen.

Als nächster Bearbeitungsschritt erfolgt, wie in Fig. 13 dar­ gestellt, die Bearbeitung der Fußfläche 100 des Werkstücks 98 ebenfalls mittels eines Drehwerkzeugs 206, so daß auch die Fußfläche 100 aufgrund der Drehbearbeitung exakt parallel zur Ringfläche 96 ausgerichtet ist.

Sowohl zur Drehbearbeitung der Ringfläche 96 als auch der Fußfläche 100 wird das erste Haltemittel 110 um die maximal mögliche Strecke von dem Grundgehäuse 130 der Halteein­ richtung 30 wegbewegt, um einen größtmöglichen Abstand zwischen dem Werkstück 92 und dem im zweiten Haltemittel 140 aufgenommenen Werkstück 98 zu erreichen.

Nach Durchführen der mechanischen Bearbeitungen im Bereich der Ringfläche 96 und der Fußfläche 100 wird die Halte­ einrichtung 30 wiederum vom Teilraum 22c in den Teilraum 22b bewegt.

Zum Durchführen der nachfolgenden Schweißverbindung wird, wie in Fig. 14 dargestellt, durch Bewegen des ersten Haltemittels in der Richtung 126 das Werkstück 92 mit der Ringfläche 96 an der Fußfläche 100 des Werkstücks 98 angelegt, wobei durch die Bearbeitung der Ringfläche 96 und der Fußfläche 100 beide Flächen dicht aufeinander liegen. Bei nach wie vor in dem zweiten Haltemittel 140 fest gehaltenem Werkstück 98 erfolgt nun durch Drehen der Halteeinrichtung 30 ein Anbringen einer umlaufenden Schweißnaht mittels des Laserstrahls 46, wobei der Fokus 48 im Bereich der Fußfläche 100 und der Ringfläche 96 liegt und der Laserstrahl 46 mit einer ungefähr waagrecht verlaufenden Strahlrichtung 202 auftrifft.

Somit sind durch ein Schweißvorgang alle Werkstücke 72, 88, 92 und 98 fest miteinander verbunden, wobei die Schweiß­ verbindung unter präziser Ausrichtung der einzelnen Werk­ stücke 72, 88, 92 und 98 zueinander erfolgt.

Zum abschließenden mechanischen Bearbeiten erfolgt ein Bewegen der Halteeinrichtung 30 von dem Teilraum 22b in den Teilraum 22c.

Das noch in dem ersten Haltemittel 110 gehaltene gesamte Maschinenteil 70 läßt sich beispielsweise durch eine End­ bearbeitung auf der Oberfläche 162 noch fertig bearbeiten, wobei diese Endbearbeitung ebenfalls mit dem Werkzeug 204 erfolgen kann, so daß mit der Oberfläche 162 eine präzis bearbeitete und von Ungenauigkeiten aufgrund des Schweiß­ vorgangs unabhängige Fläche zur Verfügung steht, die außerdem aufgrund der Präzision der Positionierung des Werkstücks 72 im ersten Haltemittel 110 und somit auch in der Halteein­ richtung 30 bezogen auf die Wellenachse 76 in Richtung der­ selben exakt relativ zum Werkstück 72, das heißt beispiels­ weise dem Bund 120 desselben, positioniert ist.

Das nunmehr nur noch mit dem ersten Haltemittel 110 gehaltene Maschinenteil 70 kann nun als Ganzes entweder auf der Palette 32 abgelegt werden oder mittels der Werkstückspindel 24 zu einer Abgabeposition gefahren werden, die auf einer der Werk­ stückzuführeinrichtung 34 gegenüberliegenden Seite des Arbeitsraums 22 liegt.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung ist, wie in Fig. 16 dargestellt, alternativ zum ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen, das Werkstück 72 in dem Flanschbereich 78, und zwar auf seiner Mantelfläche noch durch spanabhebende Bearbeitung mit einem Werkzeug 210 zu überarbeiten, um den Durchmesser der Mantelfläche 80 exakt auf den Durchmesser der Öffnung 86 in dem Werkstück 88 abzu­ stimmen.

Wird beispielsweise die Öffnung 86 in dem glockenförmigen Werkstück 88 durch ein Stanzwerkzeug eingebracht, so wird die Öffnung 86 aufgrund der Abnutzung des Stanzwerkzeugs mit zunehmender Laufzeit des Stanzwerkzeugs hinsichtlich ihres Durchmessers kleiner und aus diesem Grund würde die Kraft, die erforderlich ist, um den Flanschbereich 78 in die Öffnung 86 einzupressen, stets größer werden.

Aus diesem Grund ist der Antrieb zur Bewegung der Halteein­ richtung 30 in Richtung 26 mit einer Kraftmeßvorrichtung 210 versehen, so daß die Kraft erfaßbar ist, die zum Einpressen des Flanschbereichs 78 in die Öffnung 86 des entsprechend vorgesehenen Werkstücks 88 erforderlich ist.

Steigt nun die für das Einpressen erforderliche Kraft im Laufe der Herstellung einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Maschinenteilen 70 an, was beispielsweise dadurch bedingt sein kann, daß die Öffnung 86 mit einem Stanzwerkzeug in das glockenförmige Werkstück 88 eingestanzt wird und dieses Stanzwerkzeug im Laufe der Zeit verschleißt, so daß der Durchmesser der Öffnung 86 geringfügig kleiner wird, so besteht die Möglichkeit, bei Übersteigen einer bestimmten Schwelle für die Kraft beim Einpressen bei der mechanischen Bearbeitung des nächstfolgenden Werkstücks 82 im Bereich der Mantelfläche 80 der Mantelfläche 80 einen geringfügig kleineren Durchmesser zu geben, so daß sich der Flansch­ bereich 78 mit kleinerem Durchmesser der Mantelfläche 80 wieder mit geringerer Kraft in die Öffnung 86 des ent­ sprechenden glockenförmigen Werkstücks 88 einpressen läßt.

Dies läßt sich einfach dadurch berücksichtigen, daß die Maschinensteuerung 212, welche die Bewegung des Schlittens 24 steuert, die für die Mantelfläche 80 vorgesehene Position in X-Richtung entsprechend korrigiert.

Claims (47)

1. Werkzeugmaschine umfassend
ein Maschinengestell,
eine Halteeinrichtung zur definierten Aufnahme und Fixierung mindestens eines Werkstücks und einen Antrieb, durch welchen die Halteeinrichtung gegenüber dem Maschinengestell um mindestens eine Drehachse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (30) derart ausgebildet ist, daß diese ein erstes Haltemittel (110) für ein erstes Werkstück (72) und ein zweites Haltemittel (140, 170) für ein zweites Werkstück (98, 92) aufweist und daß das erste Werkstück (72) und das zweite Werkstück (98, 92) durch das erste bzw. zweite Haltemittel (110, 140, 170) für eine gemeinsame Bearbeitung relativ zueinander exakt positionierbar sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Werkzeugmaschine eine Laserstrahlführung (40) vorgesehen ist, mittels welcher die in der Halteeinrichtung (30) positionierten Werkstücke (72, 92, 98) zur gemeinsamen Bearbeitung beaufschlagbar sind.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste und das zweite in der Halteein­ richtung (30) positionierte Werkstück (72, 92, 98) durch den Laserstrahl (46) miteinander verschweißbar sind.

4. Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug­ maschine einen mit einem Werkzeug (58) versehenen Werk­ zeugträger (52) aufweist und daß mit dem Werkzeug (58) mindestens eines der Werkstücke (72, 92, 98) bearbeitbar ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit dem Werkzeug (58) mindestens eines der Werkstücke (72, 92, 98) mechanisch bearbeitbar ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mechanische Bearbeitung eine Vorbe­ arbeitung für die Laserbearbeitung ist.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die mechanische Bearbeitung eine Nachbe­ arbeitung für die Laserbearbeitung ist.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Bearbeitung mindestens eines Werkstücks (72, 92, 98) eine spanab­ hebende Bearbeitung ist.

9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Bearbeitung mindestens eines der Werkstücke (72, 92, 98) und die Laserbearbeitung in getrennten Teilbereichen eines Arbeitsraums (22) der Werkzeugmaschine erfolgt.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Arbeitsraum (22) in mindestens einen Teil­ raum (22c) für die mechanische Bearbeitung und min­ destens einen Teilraum (22b) für die Laserbearbeitung durch mindestens ein Trennelement (60, 62) teilbar ist.

11. Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Halte­ einrichtung (30) aufgenommene erste und zweite Werk­ stücke (72, 92, 98) mittels mindestens einem der Halte­ mittel (110, 140, 170) relativ zueinander bewegbar sind.

12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das in der Halteeinrichtung (30) aufgenommene erste und zweite Werkstück (72, 92, 98) in einer Trans­ lationsrichtung (126) relativ zueinander bewegbar sind.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Halteeinrichtung (30) aufgenommene erste und zweite Werkstücke (72, 92, 98) in Richtung parallel zu der Drehachse (28) relativ zuein­ ander bewegbar sind.

14. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (110, 140, 170) bei durch diese fixierten Werkstücken (72, 92, 98) relativ zueinander bewegbar angeordnet sind.

15. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an der Halteeinrichtung (30) eines der Haltemittel (110) gegenüber dem anderen Halte­ mittel (140, 170) bezogen auf die Drehachse (28) radial innenliegend angeordnet ist.

16. Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Werkstücke (72, 92, 98) mittels des für dieses vor­ gesehenen Haltemittels (110, 140, 170) relativ zu der Drehachse (28), zentrierbar ist.

17. Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteein­ richtung (30) gegenüber dem Maschinengestell (12) numerisch gesteuert bewegbar ist.

18. Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halteeinrichtung (30) in Richtung der Dreh­ achse (28) bewegbar ist.

19. Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkstück­ zuführeinrichtung (34) vorgesehen ist, in welcher das erste und das zweite Werkstück (72, 92, 98) zur Aufnahme durch eine Bewegung der Halteeinrichtung (30) in Rich­ tung der Werkstückzufuhreinrichtung (34) in der Halte­ einrichtung (30) aufnehmbar sind.

20. Werkzeugmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß die Werkstückzuführeinrichtung (34) eine Palette (32) umfaßt, auf welcher das erste Werkstück (72) und das zweite Werkstück (92, 98) für die Halte­ einrichtung (30) mit den Haltemitteln (110, 140, 170) aufnehmbar positioniert sind.

21. Werkzeugmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß das erste Werkstück (72) und das zweite Werk­ stück (92, 98) in der Werkstückzufuhreinrichtung (34) derart positioniert sind, daß durch die Halteeinrichtung (30) mit dem ersten und dem zweiten Haltemittel (110, 140, 170) beide Werkstücke (72, 92, 98) im Verlauf einer einzigen Zugriffsbewegung greifbar sind.

22. Werkzeugmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich­ net, daß die Werkstückzufuhreinrichtung das erste Werk­ stück (72) und das zweite Werkstück (92, 98) für das erste Haltemittel (110) und das zweite Haltemittel (140, 170) gleichzeitig aufnehmbar positioniert.

23. Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (30) in Richtung einer Werkstückzufuhreinrichtung (34) zur Durchführung eines Pressvorgangs zur Verbindung eines der Werkstücke (72) mit einem weiteren Werkstück (88) bewegbar ist.

24. Werkzeugmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich­ net, daß das weitere Werkstück (88) zur Durchführung des Pressvorgangs auf einer Pressabstützung (192) aufliegt.

25. Werkzeugmaschine nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Presskraft meßbar ist.

26. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß eines der zu verpressenden Werkstücke (72, 88) mechanisch mit einem Werkzeug vor­ bearbeitbar ist.

27. Werkzeugmaschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Steuerung (212) vorgesehen ist, welche die Vorbearbeitung entsprechend der aufzuwendenden Press­ kraft des vorhergehenden Werkstücks (72) steuert.

28. Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (28) der Halteeinrichtung (30) ungefähr parallel zu einer vertikalen Richtung verläuft.

29. Werkzeugmaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halteeinrichtung (30) hängend angeordnet ist.

30. Werkstückhalteeinrichtung für eine Werkzeugmaschine zur definierten Aufnahme und Fixierung mindestens eines Werkstücks, wobei die Halteeinrichtung durch einen an der Werkzeugmaschine vorgesehenen Antrieb gegenüber einem Maschinengestell der Werkzeugmaschine um mindestens eine Drehachse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (30) derart ausgebildet ist, daß diese ein erstes Haltemittel (110) für ein erstes Werkstück (72) und ein zweites Haltemittel (140, 170) für ein zweites Werkstück (98,, 92) aufweist und daß das erste Werkstück (72) und das zweite Werkstück (98, 92) durch das erste bzw. zweite Haltemittel (110, 140, 170) zur gemeinsamen Bearbeitung relativ zueinander exakt positionierbar sind.

31. Halteeinrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Halteeinrichtung (30) aufgenommene erste und zweite Werkstück (72, 92, 98) mittels mindestens einem der Haltemittel (110 140, 170) relativ zueinander bewegbar sind.

32. Halteeinrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Halteeinrichtung (30) aufgenommene erste und zweite Werkstück (72, 92, 98) in einer Translationsrichtung (126) relativ zueinander bewegbar sind.

33. Halteeinrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Halteeinrichtung (30) aufgenommene erste und zweite Werkstück (72, 92, 98) in Richtung parallel zu der Drehachse (28) relativ zuein­ ander bewegbar sind.

34. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel (110, 140, 170) bei durch diese fixierten Werkstücken (72, 92, 98) relativ zueinander bewegbar angeordnet sind.

35. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß an der Halteeinrichtung (30) eines der Haltemittel (110) gegenüber dem anderen Halte­ mittel (140, 170) bezogen auf die Drehachse (28) radial innenliegend angeordnet ist.

36. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Werk­ stücke (98) mittels des für dieses vorgesehenen Halte­ mittels (140) relativ zu der Drehachse (28) zentrierbar ist.

37. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Werkstück (72) und das zweite Werkstück (92, 98) in für eine Maschinen­ steuerung definierte Relativpositionen zueinander bring­ bar sind.

38. Verfahren zum Herstellen eines Maschinenteils in einer Werkzeugmaschine umfassend eine Halteeinrichtung zur definierten Aufnahme und Fixierung mindestens eines Werkstücks, welche gegenüber einem Maschinengestell um mindestens eine Drehachse drehbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Halteeinrichtung ein erstes Werk­ stück und ein zweites Werkstück exakt relativ zueinander ausgerichtet und fixiert werden und daß das erste und das zweite Werkstück in der relativ zueinander ausge­ richteten und fixierten Stellung gemeinsam bearbeitet werden.

39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke für die Bearbeitung um die Drehachse gedreht werden.

40. Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeich­ net, daß die Werkstücke durch eine Laserbearbeitung gemeinsam bearbeitet werden.

41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Werkstück miteinander ver­ schweißt werden.

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Werkstücke mechanisch bearbeitet wird.

43. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Werkstücke vor dem Laserbearbeiten mechanisch bearbeitet wird.

44. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Werkstücke nach dem Laserbearbeiten mechanisch bearbeitet wird.

45. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Werkstücke spanabhebend bearbeitet wird.

46. Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Werkstück getrennt voneinander in dem ersten bzw. zweiten Halte­ mittel aufgenommen werden und zum gemeinsamen Bearbeiten aufeinander zu bewegt werden.

47. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserbearbeitung und die mechanische Bearbeitung in getrennten Teilräumen eines Arbeitsraums durchgeführt werden.