DE202007008203U1

DE202007008203U1 - Bearbeitungsmaschine mit vertikaler Hauptspindeleinheit

Info

Publication number: DE202007008203U1
Application number: DE202007008203U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Schuster Maschinenbau De GmbH
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2017-06-09

Abstract

Bearbeitungsmaschine mit
einer Hauptspindeleinheit (4) mit einer vertikalen Spindelachse zum Bearbeiten eines Werkstücks, und
einer neben der vertikalen Spindelachse angeordneten zweiten Spindeleinheit (5) zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs (22), wobei die zweite Spindeleinheit (5)
mittels einer ersten Führung (12) vertikal (z) verfahrbar und mittels einer zweiten Führung (10, 14) senkrecht (x, y) oder ungefähr senkrecht zur Vertikalen (z) verfahrbar ist,
einem in der ersten Hauptspindeleinheit (4) eingespannten Werkstück (8) zustellbar ist, und
um eine Schwenkachse (B) senkrecht zur Spindelachse (A) der zweiten Spindeleinheit (5) schwenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine mit einer vertikalen Hauptspindeleinheit.
Herkömmliche Bearbeitungsmaschinen weisen typischerweise Werkzeuge auf, deren Spindelachse in einer vorgegebenen z. B. senkrechten Bearbeitungsrichtung bezüglich der Achse des eingespannten Werkstücks angeordnet sind wie z. B. bei Werkzeugrevolvern.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Bearbeitungsmaschine vorzusehen, die eine Bearbeitung eines Werkstücks unter verschiedenen Winkeln mit hoher Präzision ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß Anspruch 1 weist die Bearbeitungsmaschine eine Hauptspindeleinheit mit einer vertikalen Spindelachse zum Bearbeiten eines Werkstücks auf. Bevorzugt weist die Hauptspindeleinheit einen Drehantrieb zum Antreiben eines eingespannten Werkstücks auf. Weiter weist die Bearbeitungsmaschine eine neben der vertikalen Spindelachse der Hauptspindeleinheit angeordnete zweite Spindeleinheit zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs auf. Das aufgenommene Werkzeug kann mit der zweiten Spindeleinheit drehend angetrieben werden. Mittels einer ersten Führung ist die zweite Spindeleinheit vertikal verfahrbar und mittels einer zweiten Führung vorzugsweise senkrecht zur Vertikalen verfahrbar. Die zweite Spindeleinheit ist einem in der ersten Hauptspindeleinheit eingespanntem Werkstück zustellbar. Weiter ist die zweite Spindeleinheit um eine Schwenkachse senkrecht zur Spindelachse bzw. Rotationsachse der zweiten Spindeleinheit schwenkbar. Ein in der Hauptspindeleinheit eingespanntes Werkstück kann so unter verschiedenen Winkeln bearbeitet werden.
Anstelle der vertikalen Hauptspindeleinheit kann eine horizontale Hauptspindeleinheit vorgesehen sein, bei entsprechender Drehung der gesamten Maschinengeometrie.
Die Hauptspindeleinheit ist vorteilhaft mittels ihres Antriebs oder mit einer weiteren Feststelleinrichtung in einer vorgegebenen Drehposition des Werkstücks feststellbar und/oder arretierbar. In vorteilhafter Ausgestaltung spannt die Hauptspindel das Werkstück im mittleren Bereich oder an einem Ende ein.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Spindeleinheit aus einer vertikalen Position der Spindelachse, in der das eingespannte Werkzeug nach oben zeigt, bis in eine vertikale Position, in der das Werkzeug nach unten zeigt, um 180° schwenkbar. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Spindeleinheit um einen Winkel größer als 180° schwenkbar. Insbesondere kann durch das Schwenken der zweiten Spindeleinheit in eine vertikale Position ein eingespanntes Werkstück von unten, d. h. an einem freien Ende bearbeitet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Spindeleinheit mittels einer dritten Führung in einer dritten Raumrichtung bezüglich der ersten und der zweiten Führung verfahrbar. Insbesondere verläuft die dritte Raumrichtung senkrecht bezüglich der Vertikalen der ersten Führung und der Horizontalen der zweiten Führung. Dadurch wird von der ersten, zweiten und dritten Führung ein rechtwinkliges Koordinatensystem aufgespannt. Die Koordinatenachsen müssen nicht unbedingt orthogonal zueinander sein. Zusammen mit der schwenkbaren zweiten Spindeleinheit kann ein in der zweiten Spindeleinheit eingespanntes Bearbeitungswerkzeug in alle Raumrichtungen verfahren werden. Ein eingespanntes Werkstück kann so von allen Seiten bearbeitet werden.
Insbesondere können durch das Schwenken und Verfahren der zweiten Spindeleinheit in einem Arbeitsgang mehrere z. B. Fräsungen unter verschiedenen Winkeln und an verschiedenen Positionen des Werkstücks durchgeführt werden. Daraus ergibt sich eine erhebliche Einsparung in der Bearbeitungszeit.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Spindeleinheit in zumindest einer vorgegebenen Schwenkstellung um die Schwenkachse und/oder Drehstellung um die Spindelachse der zweiten Spindeleinheit positionierbar. Insbesondere ist die Schwenkachse der zweiten Spindeleinheit mittels zumindest einer ersten Feststelleinrichtung in einer geschwenkten Position feststellbar. Durch die Feststelleinrichtung wird die Ausrichtung des Werkzeugs in der Schwenkstellung fixiert und stabilisiert. Die Spindelachse der zweiten Spindeleinheit ist durch zumindest eine zweite Feststelleinrichtung, zum Feststellen einer Drehstellung um die Spindelachse der zweiten Spindeleinheit feststellbar. So kann bei festgestellter Spindelachse der zweiten Spindeleinheit und einem durch die Hauptspindel angetriebenen eingespannten Werkstück, die Bearbeitungsmaschine als Drehmaschine eingesetzt werden.
Bevorzugt weist die zumindest eine erste Feststelleinrichtung und/oder die zumindest eine zweite Feststelleinrichtung eine Klemmeinrichtung und/oder eine indexierbare Drehsperreinrichtung auf, insbesondere eine Hirth-Verzahnung. Treten bei der Bearbeitung des Werkstücks geringe Kräfte auf, wie z. B. beim Bohren oder beim Fräsen bei geringen Gegenkräften, genügt zum Feststellen der Schwenkachse der zweiten Spindeleinheit eine Klemmeinrichtung oder gar die motorische Blockierung in einer vorgegebenen Winkelstellung. Beim Auftreten von hohen Kräften, wie z. B. beim Grob-Fräsen oder Drehen, wird zum Festellen der Schwenkachse und/oder der Spindelachse der zweiten Spindeleinheit bevorzugt eine Verriegelungseinrichtung (z. B. eine Hirth-Verzahnung) verwendet, insbesondere mit einer Gradeinteilung der Verriegelung oder Indizierung zwischen 2° und 5°, vorzugsweise um 5°.
Durch die vertikale erste Führung, die horizontale zweite und dritte Führung und die Schwenkachse der zweiten Spindeleinheit wird z. B. das Bohren unter einem flachen Winkel zur Hauptspindelachse ermöglicht. Dazu wird ein Schwenkwinkel der zweiten Spindeleinheit eingestellt und festgestellt. Durch das synchrone Verfahren der zweiten Spindeleinheit auf der ersten und der zweiten Führung wird während des Bohrens ständig die Position der zweiten Spindeleinheit korrigiert und eine präzise Bohrung unter dem eingestellten Schwenkwinkel wird im Werkstück erzeugt. Durch das Verfahren der zweiten Spindeleinheit mittels der zweiten oder der dritten horizontalen Führung, kann die zweite Spindeleinheit auch außermittig zur Achse des eingespannten Werkstücks bzw. der Spindelachse der Hauptspindeleinheit eingesetzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die erste und die zweite Führung und/oder die zweite und die dritte Führung jeweils zueinander als Kreuzschlitten ausgebildet. Die Positionierung und das Verfahren der zweiten Spindeleinheit kann durch die Ausbildung der jeweiligen Führungen als Kreuzschlitten noch präziser ausgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Spindeleinheit bezüglich der ersten und der zweiten Führung und/oder der dritten Führung hängend ausgeführt. Dadurch fallen z. B. bei der Bearbeitung des Werkstücks entstehende Späne nicht in die Führung der zweiten Spindeleinheit, sondern werden unterhalb des Bearbeitungsbereichs aufgefangen. Zusätzlich unterstützt die Vertikal-Bearbeitung des Werkstücks das Ablaufen von z. B. Kühlflüssigkeit während der Bearbeitung. Da die Flüssigkeit vertikal nach unten ablaufen kann, wird nur wenig Flüssigkeit verspritzt, so dass die Führungen der zweiten Spindeleinheit weitgehend vor Spritzern der Flüssigkeit geschützt sind. Der Reinigungsaufwand bzw. Grundreinigungsaufwand der Führungen und Schlitten reduziert sich durch die hängende Ausführung der zweiten Spindeleinheit und die Vertikal-Bearbeitung erheblich. Zusätzlich wird die Lebensdauer der Führungen erhöht und die Fehleranfälligkeit bzw. Ausfallzeiten aufgrund der Verunreinigung mit Spänen verringert sich.
Bevorzugt weist das zweite Spindelelement eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines austauschbaren Bearbeitungswerkzeugs auf, insbesondere Spannbacken zum Einspannen eines austauschbaren Werkzeugs (z. B. Bohrer, Fräser, Schleifkopf, Sägeblatt oder Drehstahl). Besonders vorteilhaft erfolgt der Austausch der Werkzeuge in der Aufnahme mittels zumindest eines Werkzeugwechslers. Insbesondere werden die austauschbaren Werkzeuge in einem Werkzeugmagazin bereitgestellt, das auf einem Förderband angeordnet ist. Durch den Werkzeugwechsler kann ein Werkzeug in einer Beladeposition für die zweite Spindeleinheit bereitgestellt werden, so dass die zweite Spindeleinheit dieses Werkzeug durch Fahren in die Beladeposition aufnehmen kann.
Zum Einspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks weist die Hauptspindeleinheit eine Einspanneinrichtung auf. Durch das Einspannen des zu bearbeitenden Werkstücks in die Einspanneinrichtung bleibt ein Ende des Werkstücks frei zugänglich und kann mit dem Bearbeitungswerkzeug der zweiten Spindeleinheit bearbeitet werden. Insbesondere durch das Schwenken der Spindelachse der zweiten Spindeleinheit in eine Vertikale Position kann das eingespannte Werkzeug direkt von unten bearbeitet werden.
Bevorzugt weist die Bearbeitungsmaschine gegenüberliegend zur ersten Hauptspindeleinheit eine vertikal verfahrbare Pinole oder eine vertikal verfahrbare Gegenspindel auf. Durch Verfahren der Pinole oder der Gegenspindel kann ein längliches Werkstück wie z. B. eine Welle eingespannt werden. Dadurch wird während der Bearbeitung vermieden, dass das Werkstück aufgrund von z. B. Frässchlägen oder Hebelkräften aus der eingespannten Position ausgelenkt wird. Mittels einer Gegenspindel kann z. B. bei einer langen Welle eine Stabilisierung bei der Bearbeitung erreicht werden. Oder eine Bearbeitung des zuvor oder danach in der Hauptspindel eingespannten Endes kann durchgeführt werden, wenn das Werkstück vorrübergehend in der Gegenspindel eingespannt ist.
Die Bearbeitungsmaschine weist bevorzugt einen Maschinengrundkörper auf, insbesondere einen Maschinenrahmen, mit dem die Hauptspindeleinheit und/oder die erste Führung oder die zweite Führung starr verbunden sind. Somit liegt eine stabile Ankopplung der Hauptspindeleinheit an dem Maschinenrahmen vor. Dadurch werden bei der Bearbeitung entstehende Vibrationen vom schweren Maschinengestell gedämpft und eine präzisere Bearbeitung des Werkstücks ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist neben der ersten Hauptspindeleinheit, gegenüberliegend zur ersten Führung, eine vertikale vierte Führung angeordnet. Insbesondere ist die vierte Führung starr mit dem Maschinenrahmen der Bearbeitungsmaschine verbunden und somit stabil an den Maschinenrahmen angekoppelt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine einem in der ersten Hauptspindeleinheit eingespannten Werkstück zustellbare Bearbeitungseinrichtung an der ersten Führung und/oder der vierten Führung angeordnet. Insbesondere ist die zustellbare Bearbeitungseinrichtung eine Bearbeitungseinrichtung mit austauschbaren Werkzeugen (z. B. Werkzeugrevolver oder Schleifeinrichtung). Durch die zumindest eine Bearbeitungsmaschine kann das eingespannte Werkstück parallel und/oder nacheinander mit zwei Bearbeitungswerkzeugen bearbeitet werden. Daraus ergibt sich erhebliche Einsparungen in der Bearbeitungszeit. Zudem ergeben sich Einsparungen in der Umrüstzeit, wenn verschiedene Bearbeitungswerkzeuge verwendet werden. Die Bearbeitungseinrichtung kann auch eine Laser-Härtungsvorrichtung aufweisen.
Bevorzugt ist die zumindest eine zustellbare Bearbeitungseinrichtung vertikal und/oder horizontal verfahrbar. Insbesondere ist die Bearbeitungsrichtung auf einem Kreuzschlitten verfahrbar und ist bevorzugt bezüglich der ersten Führung und/oder der vierten Führung hängend angeordnet. Daraus ergeben sich die oben genannten Vorteile bei der Bearbeitung eines Werkstücks.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest zwei zustellbare Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen, insbesondere zumindest zwei gleichartige Bearbeitungseinrichtungen. Die zumindest zwei zustellbaren Bearbeitungseinrichtungen liegen bevorzugt gegenüberliegend zum eingespannten Werkstück, insbesondere diagonal oder symmetrisch gegenüberliegend. Durch zumindest zwei Bearbeitungseinrichtungen und der zweiten Spindeleinheit kann ein eingespanntes Werkstück zeitsparend, parallel mit zumindest drei Werkzeugen bearbeitet werden. Daraus ergibt sich eine erhebliche Verkürzung der Bearbeitungszeiten.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine, einem in der ersten Hauptspindeleinheit eingespannten Werkstück, zustellbare Schwenkvorrichtung, an der ersten Führung und/oder vierten Führung angeordnet. Die Schwenkvorrichtung kann automatisch ein Werkstück greifen und die Einspanneinrichtung der Hauptspindeleinheit mit dem Werkstück bestücken und nach der Bearbeitung das Werkstück wieder aus der Einspanneinrichtung der Hauptspindeleinheit entfernen. Bevorzugt ist die zumindest eine zustellbare Schwenkvorrichtung vertikal und/oder horizontal verfahrbar, insbesondere auf einem Kreuzschlitten verfahrbar. Durch die vertikale und/oder horizontale Verfahrbarkeit der zumindest einen Schwenkvorrichtung ergibt sich eine hohe Flexibilität bzw. Reichweite der Schwenkvorrichtung. Bevorzugt ist die zumindest eine Schwenkvorrichtung bezüglich der ersten Führung und/oder der vierten Führung hängend angeordnet. Durch die hängende Anordnung wird die Verunreinigung der Schwenkvorrichtung und der Führungen durch z. B. Späne verringert, somit verringert sich der Reinigungsaufwand und erhöht sich die Lebensdauer der Schwenkvorrichtung und der Führungen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind an der ersten und/oder der vierten Führung jeweils zumindest zwei Bearbeitungsvorrichtungen oder eine Bearbeitungsvorrichtung und/oder eine Schwenkvorrichtung angeordnet. An einer vertikalen Führung können somit zumindest zwei Vorrichtungen angeordnet sein. Durch mehrere Bearbeitungsvorrichtungen an einer Bearbeitungsmaschine können die Bearbeitungszeiten wesentlich verkürzt werden, indem z. B. Umrüstzeiten für die verschiedenen Bearbeitungswerkzeuge wegfallen. Wird zusätzlich zu den Bearbeitungsvorrichtungen jeweils eine Schwenkvorrichtung auf der ersten und der vierten Führung vorgesehen, kann ein eingespanntes Werkstück von einer Schwenkvorrichtung aus der Hauptspindeleinheit entfernt werden, während die zweite Schwenkvorrichtung bereits ein zu bearbeitendes Werkstück der Hauptspindeleinheit zuführt. Durch diese Anordnung lassen sich die Bestückungszeiten und damit die Bearbeitungszeiten erheblich reduzieren.
Bevorzugt ist der ersten Hauptspindeleinheit zumindest eine Werkstückfördereinrichtung zugeordnet. Die Werkstückfördereinrichtung kann ein Förderband, einen Palettenspeicher oder einen Roboter aufweisen. Durch die Werkstückfördereinrichtung können die Werkstücke der Hauptspindeleinheit zeitsparend zugeführt oder von ihr weggeführt werden. Besonders bevorzugt sind der ersten Hauptspindeleinheit zumindest zwei Werkstückfördereinrichtungen, auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der ersten Hauptspindeleinheit, zugeordnet. Eine Werkstückfördereinrichtung kann für die Zufuhr von Werkstücken und eine für das Wegführen der Werkstücke von der Hauptspindeleinheit bzw. Bearbeitungsmaschine verwendet werden. Die Beladung bzw. Bestückung der Hauptspindel erfolgt vorteilhaft durch eine Schwenkvorrichtung. Durch den entstehenden gleichmäßigen Fluß der zu- und abgeführten Werkstücke werden die Bestückungszeiten weiter verkürzt.
Anhand der Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 die Vorderansicht einer Bearbeitungsmaschine in einer ersten Konfigurationsvariante,
2 die Seitenansicht der Bearbeitungsmaschine von 1,
3 die Bearbeitungsmaschine von 1 in Draufsicht,
4 die Vorderansicht einer Bearbeitungsmaschine in einer zweiten Konfigurationsvariante mit einer Bearbeitungseinrichtung,
5 die Vorderansicht der Bearbeitungsmaschine von 4 mit zwei Bearbeitungseinrichtungen,
6 die Vorderansicht der Bearbeitungsmaschine von 4 mit einer Schwenkvorrichtung, und
7 die Vorderansicht einer Bearbeitungsmaschine in einer dritten Konfigurationsvariante mit zwei Bearbeitungseinrichtungen und einer Mittendrehvorrichtung als vertikale Hauptspindel.
1 zeigt die Vorderansicht einer Bearbeitungsmaschine 1. An einem Maschinengestell 26 ist im oberen Bereich eine Hauptspindeleinheit 4 angeordnet. Die Hauptspindeleinheit 4 weist einen Drehantrieb mit vertikal (z) verlaufender Rotationsachse (C) bzw. Spindelachse auf. Zudem ist das Gehäuse der Hauptspindeleinheit 4 starr mit dem Maschinengestell 26 verbunden, um eine stabile Ankopplung der Hauptspindeleinheit 4 an das Maschinengestell 26 zu gewährleisten.
Zum Einspannen eines hier nicht dargestellten Werkstücks in die Hauptspindeleinheit 4 wird ein Ende des Werkstücks in einem Einspannfutter 8 der Hauptspindel eingeklemmt. Kurze Werkstücke können so auch am nicht eingespannten Ende bearbeitet werden. Für längere Werkstücke, z. B. Wellen, liegt der Hauptspindeleinheit 4 in Achsrichtung eine Pinole 6 gegenüber. Durch Verfahren der Pinole 6 auf einer vertikalen sechsten Linearführung 44, wird ein Werkstück zwischen der Hauptspindeleinheit 4 und der Pinole 6 eingespannt. Das Einspannen zwischen Einspannfutter 8 und Pinole verhindert ein Ausschlagen oder Nachgeben des eingespannten Werkstücks aufgrund von z. B. Hebelkräfte und Frässchlägen bei der Bearbeitung.
Eine Werkzeugspindel 5, bzw. eine zweite Spindeleinheit, ist neben der Spindelachse der Hauptspindeleinheit 4 angeordnet. Eine vertikalen (z) erste Linearführung 10 und eine horizontale (x) zweite Linearführung 12 bilden einen Kreuzschlitten 38, auf dem die Werkzeugspindel 5 verfahrbar ist. Die erste Linearführung 10 ist starr mit dem Maschinengestell 26 verbunden. Durch den Kreuzschlitten 38 kann die Werkzeugspindel 5 gleichzeitig horizontal (x) und vertikal (z) verfahren werden. Durch eine horizontale (y) dritte Linearführung 14, kann die Werkzeugspindel 5 senkrecht zur horizontalen (x) zweiten Linearführung 12 verfahren werden. Somit kann ein Werkzeug aus allen Richtungen einem eingespannten Werkstück zugeführt werden. Die Werkzeugspindel 5 ist dabei hängend am Kreuzschlitten 38 bzw. an der dritten Linearführung 14 angeordnet. Durch die vertikale Anordnung der Hauptspindeleinheit 4 und die hängende Führung der Werkzeugspindel 5 fallen während der Bearbeitung auftretende Späne aus dem Bearbeitungsbereich nach unten heraus ohne die Führungen der Werkzeugspindel 5 zu verunreinigen. Durch die Vertikal-Bearbeitung des Werkstücks fließt auch Kühlwasser senkrecht nach unten, so dass die Führungen und Kreuzschlitten nicht spritzgefährdet sind.
Die Werkzeugspindel 5 ist um eine Schwenkachse B, die senkrecht zur Spindelachse A der Werkzeugspindel 5 liegt, schwenkbar. Die Schwenkachse B ist mittels einer ersten Feststelleinrichtung 16, die eine verriegelbare Hirth-Verzahnung aufweist, in einer vorgegebenen Schwenkposition feststellbar. Ein in der Werkzeugaufnahme 36 der Werkzeugspindel 5 aufgenommenes Werkzeug 30 kann durch Verfahren auf den Linearführungen 10, 12, 14 und das Schwenken um die Schwenkachse B unter einem beliebigen Winkel zur Spindelachse der Hauptspindeleinheit 4 oder radial versetzt zur Hauptspindelachse eingesetzt werden. Insbesondere kann das freiliegende Ende eines eingespannten Werkstücks von unten bearbeitet werden.
Unter der Werkzeugspindel 5 ist ein Werkzeugwechsler 24 mit einem Werkzeugmagazin angeordnet. Die austauschbaren Bearbeitungswerkzeuge 22 sind auf einem Laufband angeordnet. Durch Verfahren der Werkzeugspindel 5 auf der vertikalen 10 und den horizontalen Linearführungen 12, 14 in eine Beladeposition des Werkzeugwechslers 24 wird das jeweilig benötigte Bearbeitungswerkzeug 22 von einer Werkzeugaufnahme 36 aufgenommen. Die Spindelachse A der Werkzeugspindel 5 ist mittels einer zweiten Feststelleinrichtung (nicht dargestellt), die eine verriegelbare Hirth-Verzahnung aufweist, in einer vorgegebenen Position feststellbar. Beispielsweise kann so durch Einspannen eines Drehstahls in die Werkzeugaufnahme 36 der Werkzeugspindel 5 ein eingespanntes Werkstück abgedreht werden.
Gegenüber der vertikalen ersten Linearführung 10 ist neben der Hauptspindeleinheit 4 eine vertikale vierte Linearführung 20 angeordnet. Die vertikale vierte Linearführung 20 ist starr mit dem Maschinengestell 26 verbunden. An der vierten Linearführung 20 ist ein Werkzeugrevolver 46 angeordnet. Der Werkzeugrevolver ist auf der vierten Linearführung 20 parallel (z) zur Spindelachse der Hauptspindeleinheit 4 verfahrbar. Mittels einer fünften Linearführung 18 ist der Werkzeugrevolver 46 horizontal (x) verfahrbar. Die vierte Linearführung 20 und die fünfte Linearführung 18 sind als Kreuzschlitten 39 ausgebildet und der Werkzeugrevolver 46 ist auf dem Kreuzschlitten 39 hängend geführt. Zur Bearbeitung eines in der Hauptspindeleinheit 4 eingespannten Werkstücks ist der Werkzeugrevolver 46 dem eingespannten Werkstück zustellbar. Das eingespannte Werkstück kann parallel mit dem Werkzeugrevolver und dem in der Werkzeugspindel 5 eingespannten Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden.
Die Bearbeitungseinheiten lassen sich an der ersten und vierten Linearführung 10, 20 in den in 1 dargestellten vier Grundpositionen I, II, III und IV anordnen. Bei Einsatz der Werkzeugspindel 5 bleibt die Position IV vorteilhaft frei, um den Fahrweg zum Werkzeugwechsel nicht zu blockieren. Ansonsten sind die Positionen I-IV vielfältig bestückbar wie nachfolgend beispielhaft dargestellt.
An der Seite der Bearbeitungsmaschine ist der Hauptspindeleinheit 4 ein Förderband 48 zum Zu- bzw. Abführen von Werkstücken zugeordnet.
2 zeigt die Seitenansicht der Bearbeitungsmaschine 1. 2 zeigt die Anordnung von 1 jedoch ohne den Werkzeugrevolver 39, dafür mit einer Schutzverkleidung 40 um den Kreuzschlitten 38 für die Werkzeugspindel 5. Die Spindelachse der Werkzeugspindel 5 ist hier vertikal (z) ausgerichtet und die Werkzeugaufnahme 36 zeigt senkrecht nach oben. In 2 ist durch Verfahren auf der dritten Führung 14 die Spindelachse der Werkzeugspindel 5 in Bezug auf die Spindelachse der Hauptspindeleinheit 4 radial versetzt. Ein in der Werkzeugspindel 5 aufgenommenes Bearbeitungswerkzeug kann durch Verfahren auf der dritten Führung 14 beliebig radial versetzt zur Hauptspindelachse eingesetzt werden. Die Schutzabdeckung 40 ist vor den Linearführungen 10, 12, 14 der Werkzeugspindel 5 angeordnet. Dabei bleibt die Hauptspindeleinheit 4 und die Werkzeugspindel 5 frei zugänglich. 3 zeigt die Draufsicht der Bearbeitungsmaschinen von 2.
4 zeigt die Vorderansicht einer Bearbeitungsmaschine mit einer Bearbeitungseinrichtung entsprechend der von 1 – hier in einer weiteren Konfiguration. Soweit nicht anders angegeben, werden die gleichen Elemente wie in 1, 2 und 3 verwendet. Die Bearbeitungseinrichtung ist ein Werkzeugrevolver 47 der auf einem Kreuzschlitten 39 an der ersten vertikalen Führung 10 der Bearbeitungsmaschine geführt wird. Der Werkzeugrevolver 47 hat auch einen Bohrkopf 54 mit vertikaler Spindelachse. Durch die Führung des Werkzeugrevolvers 47 auf dem Kreuzschlitten 39 kann der Bohrkopf dem eingespannten Werkstück zugestellt werden. Mittels der vertikalen Spindelachse des Bohrkopfs 54 kann die Unterseite eines im Einspannfutter 8 der Hauptspindeleinheit 4 eingespannten Werkstücks bearbeitet werden. Durch ein seitlich zugeordnetes Förderband 48 ist eine schnelles Zu- bzw. Abführen der Werkstücke gewährleistet. Die Überführung erfolgt mit einer nicht dargestellten Schwenkeinrichtung (siehe 50) oder mit einem nicht dargestellten Greifer am Werkzeugrevolver 47.
5 zeigt die Vorderansicht der Bearbeitungsmaschine von 4 mit zwei Bearbeitungseinrichtungen bzw. Werkzeugrevolvern 46, 47. Hier ist auf gegenüberliegenden Seiten der Hauptspindeleinheit 4 jeweils ein Werkzeugrevolver 46, 47 verfahrbar auf Kreuzschlitten 38, 39 angeordnet. Ein eingespanntes Werkstück kann so zeitsparend parallel mit zwei Bearbeitungswerkzeugen bearbeitet werden. Jeweils ein Werkzeugrevolver 46, 47 ist auf einem Kreuzschlitten 39 an der ersten oder vierten Führung 10, 20 angeordnet, um einen flexiblen Einsatz der Werkzeugrevolver zu ermöglichen. Der Hauptspindeleinheit 4 ist auf gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Förderband 48 zugeordnet. Um Bestückungszeiten zu verringern werden auf einem Förderband die Werkstücke zugeführt und auf dem anderen Förderband abgeführt.
6 zeigt die Vorderansicht der Bearbeitungsmaschine von 4 mit einer zusätzlichen Schwenkvorrichtung 50. Gegenüberliegend dem Werkzeugrevolver 47 ist an der vierten Führung 20 eine Schwenkvorrichtung 50 mit Greifarm angeordnet. Durch die Positionierung eines Förderbandes 48 auf der Seite der Schwenkvorrichtung 50 können Werkstücke einfach und zeitsparend der Hauptspindeleinheit 4 zugeführt werden. Durch vertikales Verfahren einer an der sechsten Linearführung 44 angeordneten Lynette 56 können Werkstücke gegen ein Auslenken aus der Hauptspindelachse gesichert werden.
7 zeigt die Vorderansicht einer weiteren Bearbeitungsmaschine mit zwei Bearbeitungseinrichtungen und einer Mittendrehvorrichtung 52. Ein nicht dargestelltes Werkstück wird durch die vertikale Achse der Mittendrehvorrichtung 52 geführt, so dass beide Enden des Werkstücks aus der Mittendrehvorrichtung 52 vorstehen. Das Werkstück wird mittig oder ungefähr mittig in der Mittendrehvorrichtung 52 geklemmt und ist durch dieses drehend antreibbar. Dadurch kann das Werkstück an beiden Enden durch den jeweiligen Werkzeugrevolver 46, 47 parallel bearbeitet werden. Wie dargestellt lassen sich die Baugruppen der Bearbeitungsmaschine 1 frei konfigurieren. Neben der Hauptspindel, die ein Endenantrieb (wie bei Bezugszeichen 4) oder auch ein Mittenantrieb (wie bei Bezugszeichen 52) sein kann, lassen sich alle Bearbeitungsgruppen 5, 46, 47 und die Schwenkeinrichtung(en) 50 an einer der vier Positionen hängend (Werkzeug unten), seitlich (Werkzeug seitlich zur Bearbeitungszone ausgerichtet), oder stehend (Werkzeug oben) anordnen.

1: Bearbeitungsmaschine
4: Hauptspindeleinheit
5: Werkzeugspindel
6: Pinole
8: Einspannfutter
10: erste Linearführung
12: zweite Linearführung
14: dritte Linearführung
16: erste Feststelleinrichtung
18: fünfte Linearführung
20: vierte Linearführung
22: Bearbeitungswerkzeug
24: Werkzeugwechsler
26: Maschinengestell
30: Werkzeug
36: Werkzeugaufnahme
38, 39: Kreuzschlitten
40: Schutzabdeckung
44: sechste Linearführung
46, 47: Werkzeugrevolver
48: Förderband
50: Schwenkvorrichtung
52: Mittendrehvorrichtung
54: Bohrkopf
56: Lynette
A: Spindelachse
B: Schwenkrichtung
C: Rotationsrichtung
I, II, III, IV: Positionen für Bearbeitungseinheiten

Claims

Bearbeitungsmaschine mit einer Hauptspindeleinheit (4) mit einer vertikalen Spindelachse zum Bearbeiten eines Werkstücks, und einer neben der vertikalen Spindelachse angeordneten zweiten Spindeleinheit (5) zur Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs (22), wobei die zweite Spindeleinheit (5) mittels einer ersten Führung (12) vertikal (z) verfahrbar und mittels einer zweiten Führung (10, 14) senkrecht (x, y) oder ungefähr senkrecht zur Vertikalen (z) verfahrbar ist, einem in der ersten Hauptspindeleinheit (4) eingespannten Werkstück (8) zustellbar ist, und um eine Schwenkachse (B) senkrecht zur Spindelachse (A) der zweiten Spindeleinheit (5) schwenkbar ist.
Maschine nach Anspruch 1, wobei die zweite Spindeleinheit (5) mittels einer dritten Führung (14) in einer dritten Raumrichtung bezüglich der ersten und der zweiten Führung (10, 12) verfahrbar ist.
Maschine nach Anspruch 2, wobei die dritte Raumrichtung (y, x) senkrecht bezüglich der Vertikalen (z) der ersten Führung (10) und der Horizontalen (x, y) der zweiten Führung (10, 12) verläuft.
Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die zweite Spindeleinheit (5) in zumindest einer vorgegebenen Schwenkstellung um die Schwenkachse (B) und/oder Drehstellung um die Spindelachse (A) der zweiten Spindeleinheit (5) positionierbar ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Spindeleinheit (5) zumindest eine erste Feststelleinrichtung (16) zum Feststellen der zweiten Spindeleinheit (5) in zumindest einer vorgegebenen Schwenkposition um die Schwenkachse (B), aufweist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Spindeleinheit (5) zumindest eine zweite Feststelleinrichtung zum Feststellen in zumindest einer vorgegebenen Drehstellung der Spindelachse (A) der zweiten Spindeleinheit (5) aufweist.
Maschine nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zumindest eine erste Feststelleinrichtung (16) und/oder die zumindest eine zweite Feststelleinrichtung eine Klemmeinrichtung und/oder eine indexierbare Drehsperreinrichtung, insbesondere eine Hirth-Verzahnung, aufweist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Führung (10, 12) und/oder die zweite und die dritte Führung (12, 14) jeweils zueinander als Kreuzschlitten (38) ausgebildet sind.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Spindeleinheit (5) bezüglich der ersten und der zweiten Führung (10, 12) und/oder der dritten Führung (14) hängend ausgeführt ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Spindeleinheit (5) eine Aufnahmeeinrichtung (36) zur Aufnahme eines austauschbaren Bearbeitungswerkzeugs (22) aufweist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweiten Spindeleinheit (5) zumindest ein Werkzeugwechsler (24) zum Wechseln des Bearbeitungswerkzeugs (22) zugeordnet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bearbeitungswerkzeug (22) aus den folgenden Werkzeugen auswählbar ist: Bohrer, Fräser, Schleifkopf, Sägeblatt und Drehstahl.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hauptspindeleinheit (4, 52) eine Einspanneinrichtung (8) zum Einspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks aufweist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei gegenüberliegend der ersten Hauptspindeleinheit (4) eine vertikal (z) verfahrbare Pinole (6) oder eine vertikal (z) verfahrbare Gegenspindel angeordnet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitungsmaschine einen Maschinengrundkörper (26) aufweist, insbesondere einen Maschinenrahmen, mit dem die Hauptspindeleinheit (4) und/oder die erste Führung (10) oder die zweite Führung (12) starr verbunden sind.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei neben der ersten Hauptspindeleinheit (4), gegenüberliegend zur ersten Führung (10), eine vertikale (z) vierte Führung (20) angeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 16, wobei die vierte Führung (20) starr mit dem Maschinengrundkörper (26) der Bearbeitungsmaschine verbunden ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine, einem in der ersten Hauptspindeleinheit (4) eingespannten Werkstück, zustellbare Bearbeitungseinrichtung, insbesondere eine Bearbeitungseinrichtung mit austauschbaren Werkzeugen, an der ersten Führung (10) und/oder der vierten Führung (20) angeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 18, wobei die zumindest eine zustellbare Bearbeitungseinrichtung vertikal (z) und/oder horizontal (x, y) verfahrbar ist, insbesondere auf einem Kreuzschlitten (39) verfahrbar ist.
Maschine nach Anspruch 18 oder 19, wobei die zumindest eine Bearbeitungseinrichtung bezüglich der ersten Führung (10) und/oder der vierten Führung (20) hängend angeordnet ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei zumindest zwei zustellbare Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen sind, insbesondere zumindest zwei gleichartige Bearbeitungseinrichtungen.
Maschine nach Anspruch 21, wobei die zumindest zwei zustellbaren Bearbeitungseinrichtungen zum eingespannten Werkstück gegenüberliegend angeordnet sind, insbesondere diagonal oder symmetrisch gegenüberliegend angeordnet sind.
Maschine nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei eine Bearbeitungseinrichtung zumindest einen Werkzeugrevolver (46, 47), zumindest eine Schleifeinrichtung oder zumindest eine Laser-Härtungsvorrichtung aufweist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine, einem in der ersten Hauptspindeleinheit (4) eingespannten Werkstück, zustellbare Schwenkvorrichtung (50), an der ersten Führung (10) und/oder vierten Führung (20) angeordnet ist.
Maschine nach Anspruch 24, wobei die zumindest eine zustellbare Schwenkvorrichtung (50) vertikal (z) und/oder horizontal (x, y) verfahrbar ist, insbesondere auf einem Kreuzschlitten verfahrbar ist.
Maschine nach Anspruch 24 oder 26, wobei die zumindest eine Schwenkvorrichtung (50) bezüglich der ersten Führung (10) und/oder der vierten Führung (20) hängend angeordnet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ersten Hauptspindeleinheit (4) zumindest eine Werkstückfördereinrichtung (48) zugeordnet ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ersten Hauptspindeleinheit (4) zumindest zwei Werkstückfördereinrichtungen (48) auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der ersten Hauptspindeleinheit (4) zugeordnet sind.
Maschinen nach Anspruch 27 oder 28, wobei eine Werkstückfördereinrichtung (48) zumindest ein Förderband, zumindest einen Palettenspeicher oder zumindest einen Roboter aufweist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hauptspindel (4, 52) als Endenspindel (4) zum Spannen eines Werkstücks an einem Endbereich oder als Mittenantriebsaggregat (52) zum Spannen des Werkstücks in einem Bereich zwischen den Werkstückenden ausgebildet ist.