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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, umfassend ein Maschinenbett,
ein Maschinengestell, mindestens eine Werkzeugträgereinrichtung, welche
an dem Maschinengestell verschieblich geführt ist, und
mindestens einen Werkstückschlitten mit einem Werkstückhalter,
welcher relativ zu dem Maschinengestell verschieblich ist.
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Aus
der
EP 0 614 724 B1 ist
eine Werkzeugmaschine bekannt, bei welcher ein an einem Maschinengestell
angeordneter Werkzeugträger über Schlitten längs
einer ersten Achse und längs einer quer zur ersten Achse
verlaufenden Achse verfahrbar ist. Ein Werkstückträger
ist auf einem in der dritten Achse quer zur ersten und zweiten Richtung
verfahrbaren Schlitten gehalten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der
eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welcher sich auf
einfache Weise Werkstücke an der Werkzeugmaschine wechseln
lassen.
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Diese
Aufgabe wird bei der eingangs genannten Werkzeugmaschine erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass eine Palettenwechseleinrichtung für
Werkstück-Paletten vorgesehen ist, welche an dem Maschinenbett
angeordnet ist, welche einen Palettenhalter aufweist und über
welche mindestens einem Werkstückhalter Werkstück-Paletten
zuführbar und über welche von dem mindestens einen
Werkstückhalter Werkstück-Paletten abführbar
sind.
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Auf
einer Werkstück-Palette lassen sich ein oder mehrere Werkstücke
fixieren. Die ganze Palette wird dann an den mindestens einen Werkstückhalter gespannt,
welcher wiederum an dem mindestens einen Werkstückschlitten
gehalten ist. Über eine Palettenwechseleinrichtung lässt
sich auf einfache und zeitminimierte Weise ein Palettentausch an
einem Werkstückhalter durchführen. Nach der Bearbeitung kann
eine Palette mit einem oder mehreren bearbeiteten Werkstücken
entnommen werden und dabei über einen Palettenwechsler
eine neue Palette mit einem oder mehreren zu bearbeitenden Werkstücken bereitgestellt
werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist die Palettenwechseleinrichtung
an dem Maschinenbett angeordnet. Dadurch ergibt sich ein kompakter
Aufbau der Kombination aus Werkzeugmaschine und Palettenwechseleinrichtung.
Die Palettenwechseleinrichtung lässt sich optimiert auf
die Bewegungsmöglichkeiten der Werkzeugmaschine anpassen. Dadurch
ergeben sich geringe Schwenk- und Verfahrwege für einen
Palettenwechselvorgang, so dass ein Palettenwechselvorgang zeitminimiert
durchgeführt werden kann.
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Günstig
ist es, wenn das Maschinengestell an dem Maschinenbett angeordnet
ist. Das Maschinengestell ist beispielsweise in Form eines Ständers oder
Portals ausgebildet. Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine
lässt sich auf einfache Weise herstellen, wenn das Maschinenbett
zur Fixierung des Maschinengestells dient.
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Günstig
ist es, wenn ein Arbeitsraum zwischen dem Maschinenbett und dem
Maschinengestell gebildet ist. Dadurch lässt sich die Werkzeugmaschine
kompakt aufbauen.
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Günstig
ist es, wenn die Palettenwechseleinrichtung an dem Maschinenbett
einem vorderen Ende eines Arbeitsraums zugewandt angeordnet ist, welches
dem Maschinengestell abgewandt ist. In diesem Bereich lässt
sich eine große Öffnung bereitstellen, um entsprechende
Bewegungsmöglichkeiten wie eine Drehbewegung und einen
Höhenhub an der Palettenwechseleinrichtung für
den Palettenhalter zu realisieren.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn der Palettenhalter um eine Drehachse
drehbar ist. Es ist dadurch möglich, eine oder mehrere
Paletten von dem mindestens einen Werkstückhalter aufzunehmen
und aus dem Arbeitsraum herauszudrehen. Bei einer Drehung beispielsweise
um 180° lassen sich dann gleichzeitig eine oder mehrere
"neue" Paletten dem mindestens einen Werkstückhalter zuführen. Dadurch
lässt sich ein Werkstückwechselvorgang realisieren,
bei dem "integral" eine oder mehrere Paletten mit bearbeiteten Werkstücken
abgeführt wird und eine oder mehrere Paletten mit neu zu
bearbeitenden Werkstücken zugeführt wird.
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Insbesondere
ist die Drehachse quer zu einer Verschiebungsrichtung des mindestens
einen Werkstückschlittens. Dadurch lässt sich über
eine Drehbewegung bzw. Schwenkbewegung eine Palette dem mindestens
einen Werkstückhalter zuführen und von diesem
abführen.
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Es
ist ferner günstig, wenn die Drehachse eine bezogen auf
die Schwerkraftrichtung vertikale Achse ist. Dadurch ist eine einfache
Zuführung und Abführung von Paletten möglich.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn die Palettenwechseleinrichtung
eine Höhenpositioniereinrichtung aufweist, über
welche der Palettenhalter höhenverschieblich positionierbar
ist. Es ist dadurch möglich, eine Palette von einem Werkstückhalter (und
auch von einem Rüstplatz) abzuheben. Ferner ist es möglich,
eine Palette auf einen Werkstückhalter (und auch auf einen
Rüstplatz) von oben aufzusetzen. Durch Einspannen über
eine Spanneinrichtung lässt sich die entsprechende Palette
an einem Werkstückhalter (oder einem Rüstplatz)
fixieren, nachdem sie von oben eingesetzt worden ist. Durch Lösen
der Spanneinrichtung lässt sie sich nach oben abheben.
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Es
ist dann günstig, wenn eine Höhenverschiebungsrichtung
parallel zu einer Drehachse des Palettenhalters ist. Dadurch lässt
sich über einen entsprechend gesteuerten Ablauf von Höhenverschiebung
und Drehung ein Palettenwechselvorgang durchführen.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn die Palettenwechseleinrichtung
eine Dreh-Hub-Einheit für den Palettenhalter aufweist. Über
diese Einheit lassen sich Höhenhubverschiebungen und Drehbewegungen
aufeinander abstimmen.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn dem Palettenhalter mindestens
ein Rüstplatz und mindestens ein Aufnahmeplatz zum Aufnehmen
einer Palette von dem mindestens einen Werkstückhalter
zugeordnet ist. Über einen Rüstplatz lässt
sich eine bestückte Palette außerhalb des Arbeitsraums
an der Palettenwechseleinrichtung fixieren bzw. eine an dem Rüstplatz
gehaltene Palette lässt sich mit einem oder mehreren Werkstücken
bestücken. Über den Rüstplatz lässt
sich dadurch eine neue Palette zum Einwechseln an dem mindestens
einen Werkstückhalter bereitstellen. Über den
Aufnahmeplatz lässt sich eine Palette von dem mindestens
einen Werkstückhalter aufnehmen. Es ist dadurch möglich,
in einem Palettenwechselvorgang eine Palette von dem mindestens
einen Werkstückhalter aufzunehmen und durch eine Schwenkbewegung
außerhalb des Arbeitsraums zu bringen und dabei über
die Schwenkbewegung eine neue Palette dem mindestens einen Werkstückhalter
zur Verfügung zu stellen.
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Es
kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Rüstplatz
drehbar ist. Dadurch kann an dem Rüstplatz eine Palette
durch Drehung bzw. Schwenkung ausgerichtet werden. Dies kann unter Umständen
die Bestückung einer Palette an dem Rüstplatz
erleichtern oder das Aufsetzen einer Palette an dem Rüstplatz
erleichtern.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn an dem mindestens einen Rüstplatz
ein oder mehrere Spannelemente für eine oder mehrere Paletten
angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine Palette an dem
Rüstplatz einspannen und dadurch sicher halten. Es lassen
sich beim Rüsten entstehende Kräfte aufnehmen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel sind das oder die Spannelemente
als Kegelspanner ausgebildet. Eine Palette weist eine Ausnehmung
auf, in die ein Kegelspanner eintauchen kann. Durch eine Querbewegung
eines Spannbereichs eines Kegelspanners lässt sich die
Palette dann einspannen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Palettenhalter
parallel zur Verschiebungsrichtung des mindestens einen Werkstücks
verschieblich. Dadurch lassen sich bei bestimmten Werkzeugmaschinen
zeitminimierte Palettenwechselvorgänge durchführen. Über
eine z-Verschieblichkeit des Palettenhalters ist es möglich,
den Palettenhalter durch lineare Verschiebungsbewegung in den Bereich
des mindestens einen Werkstückschlittens zu fahren und
dabei eine Palette von dem mindestens einen Werkstückhalter
an dem Palettenhalter zu fixieren. Durch eine Rückwärtsbewegung
(nach Höhenverschiebung zum Abheben der Palette von dem
mindestens einen Werkstückhalter) kann eine Drehung durchgeführt werden.
Durch die Verfahrbarkeit des Palettenhalters in der z-Richtung kann
der Palettenhalter so positioniert werden, dass eine Drehbewegung
durch den mindestens einen Werkstückschlitten nicht behindert wird.
Dadurch lässt sich beispielsweise ein Höhenhub
für den Palettenhalter minimieren. Ferner lässt sich
dann die Werkzeugmaschine kompakt bauen.
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Insbesondere
weist dann die entsprechende Palettenwechseleinrichtung einen Palettenwechselschlitten
auf, welcher in einer Führungsrichtung verschieblich ist. Über
den Palettenwechselschlitten lässt sich eine z-Verschieblichkeit
realisieren.
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Es
ist dann günstig, wenn die Führungseinrichtung
mindestens teilweise an dem Maschinenbett angeordnet ist. Dadurch
ist es möglich, den Palettenhalter zu dem mindestens einen
Werkzeughalter zu verschieben, so dass dieser dort eine oder mehrere Paletten
abliefern kann bzw. aufnehmen kann.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Palettenwechseleinrichtung einen
Basishalter aufweist, welcher an einer Stirnseite des Maschinenbetts
fixiert ist. Dadurch lässt sich die Palettenwechseleinrichtung auf
einfache Weise an der Werkzeugmaschine anordnen.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn die Palettenwechseleinrichtung
symmetrisch zu dem mindestens einen Werkstückschlitten
angeordnet ist. Dadurch ergibt sich ein einfacher und kompakter
Aufbau. Ferner lässt sich eine Drehbarkeit des Palettenhalters
an der Werkzeugmaschine auf einfache Weise realisieren.
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Bei
einer Ausführungsform ist die mindestens eine Werkzeugträgereinrichtung
an dem Maschinengestell in mindestens einer ersten Richtung und
in einer senkrecht zur ersten Richtung orientierten zweiten Richtung
verschieblich. Dadurch ergeben sich umfangreiche Bearbeitungsmöglichkeiten. Es
kann dabei vorgesehen sein, dass die mindestens eine Werkzeugträgereinrichtung
auch noch in einer dritten Richtung (z-Richtung) verschieblich ist,
welche senkrecht zur ersten Richtung und senkrecht zur zweiten Richtung
ist.
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Insbesondere
ist die erste Richtung eine bezogen auf die Schwerkraftrichtung
horizontale Richtung und die zweite Richtung ist eine bezogen auf
die Schwerkraftrichtung vertikale Richtung.
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Es
ist dann günstig, wenn die Verschiebungsrichtung des mindestens
einen Werkstückschlittens senkrecht zur ersten Richtung
und senkrecht zur zweiten Richtung ist. Dadurch lässt sich
ein Werkstück über den mindestens einen Werkstückschlitten
in einen Arbeitsraum verfahren, um das Werkstück der Werkzeugträgereinrichtung,
welches mindestens ein Werkzeug hält, bereitzustellen und eine
relative Beweglichkeit in der z-Richtung zwischen dem oder den Werkzeugen
und dem Werkstück während der Bearbeitung zu ermöglichen.
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Es
kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Werkstückhalter
um eine Drehachse drehbar ist. Dadurch ergeben sich weitere Positioniermöglichkeiten
eines Werkstücks relativ zu einem Werkzeug und damit weitere
Bearbeitungsmöglichkeiten.
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Vorzugsweise
ist die Drehachse quer zur Verschiebungsrichtung des mindestens
einen Werkstückschlittens orientiert, so dass sich umfangreiche Bearbeitungsmöglichkeiten
ergeben.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel ist die Drehachse eine bezogen
auf die Schwerkraftrichtung horizontale Achse. Durch eine solche
A-Achsen-Maschine lässt sich ein Werkstück um
diese A-Achse drehen und in einer Drehposition halten, um eine entsprechende
Bearbeitung durchzuführen.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Drehachse eine
bezogen auf die Schwerkraftrichtung vertikale Achse. Bei einer solchen
B-Achsen-Maschine ist ein Werkstück um eine B-Achse drehbar,
um entsprechende Bearbeitungsmöglichkeiten bereitzustellen.
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Bei
einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße
Werkzeugmaschine einen ersten Werkstückschlitten, welcher
an einer ersten Bahnführungseinrichtung verschieblich geführt
ist, und einen zweiten Werkstückschlitten, welcher an einer
zweiten Bahnführungseinrichtung verschieblich geführt
ist, wobei die erste Bahnführungseinrichtung und die zweite
Bahnführungseinrichtung beabstandet sind. Eine solche Werkzeugmaschine
weist umfangreiche Bearbeitungsmöglichkeiten auf. Die beiden
Werkstückschlitten können getrennt oder zusammen
synchronisiert verfahren werden. Es kann ein Werkstückschlitten
außerhalb eines Arbeitsraums positioniert werden, während
der andere Werkstückschlitten ein oder mehrere Werkstücke
hält, welche in dem Arbeitsraum bearbeitet werden. Dadurch
lässt sich ein effektiver Werkstückwechsel durchführen.
Durch die Beabstandung der ersten Bahnführungseinrichtung und
der zweiten Bahnführungseinrichtung ist ein relativ großer
Arbeitsraum mit einem relativ großen Querschnitt bereitgestellt.
Dadurch wiederum lassen sich Werkstücke auf einfache Weise
und damit schnelle Weise wechseln. Insbesondere lässt sich
effektiv ein Palettenwechselvorgang durchführen.
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Günstig
ist es, wenn der Arbeitsraum zwischen der ersten Bahnführungseinrichtung
und der zweiten Bahnführungseinrichtung angeordnet ist.
Es lässt sich dadurch ein Arbeitsraum mit großer
Höhe bereitstellen.
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Bei
einer Ausführungsform sind ein erster Werkstückhalter
des ersten Werkstückschlittens und ein zweiter Werkstückhalter
des zweiten Werkstückschlittens verbunden zu einem Werkstückhalter,
welcher eine Kombination des ersten Werkstückhalters und
des zweiten Werkstückhalters ist. Dadurch können
beispielsweise große Werkstücke bearbeitet werden
oder mehrere Werkstücke lassen sich auf dem entsprechenden
Werkstückhalter positionieren. Insbesondere lassen sich
eine oder mehrere Paletten auf einem solchen Werkstückhalter
positionieren.
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Insbesondere
sind dann der erste Werkstückschlitten und der zweite Werkstückschlitten
in der gleichen Verschiebungsposition relativ zum Maschinengestell.
Dies ist dadurch erreicht, dass für den ersten Werkstückschlitten
und den zweiten Werkstückschlitten ein gemeinsamer Antrieb
vorgesehen ist oder dass jeder der Werkstückschlitten einen
eigenen Antrieb hat, wobei die Antriebe aber synchronisiert sind.
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Es
ist dann ferner vorgesehen, dass der erste Werkstückhalter
und der zweite Werkstückhalter in der gleichen Drehposition
vorliegen, d. h. keine relative Verdrehung zueinander vorliegt.
Die gleiche Verschiebungsposition und die gleiche Drehposition sind dabei
so zu verstehen, dass Abweichungen zugelassen sind, um Ungenauigkeiten
oder dergleichen zu kompensieren. Diese Abweichungen liegen dabei höchstens
in der Größenordnung von einigen wenigen mm.
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Es
ist dann vorgesehen, dass die Palettenwechseleinrichtung zwischen
der ersten Bahnführungseinrichtung und der zweiten Bahnführungseinrichtung
oder einem verlängerten Zwischenraum zwischen der ersten
Bahnführungseinrichtung und der zweiten Bahnführungseinrichtung
angeordnet ist. Der verlängerte Zwischenraum kann dabei
auch nur ein gedachter Zwischenraum sein. Dadurch lässt sich
ein Palettenwechselvorgang auf einfache Weise durchführen.
Insbesondere lassen sich die notwendigen Bewegungen eines Palettenhalters
für einen Palettenwechselvorgang minimieren, so dass sich
wiederum ein Palettenwechselvorgang zeitminimiert durchführen
lässt.
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Es
ist günstig, wenn der mindestens eine Werkstückhalter
einen Schlittenhaltebereich zur Fixierung an dem zugeordneten Werkstückschlitten und
einen sich quer zum Schlittenhaltebereich erstreckenden Werkstückhaltebereich
aufweist. Der entsprechende Werkstückhalter hat dann in
der Nähe des entsprechenden Werkstückschlittens
eine L-förmige Gestalt oder eine T-förmige Gestalt.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung
der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine (Ansicht
auf eine Werkzeugträgerseite);
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2 eine
Teildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Werkstückseite
einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine (ohne
Werkzeugträgerelemente);
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3 eine
Seitenansicht der Teil-Werkzeugmaschine gemäß 2;
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4 eine
Draufsicht auf die Teil-Werkzeugmaschine gemäß 2;
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5 eine
Vorderansicht auf die Teil-Werkzeugmaschine gemäß 2;
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6 eine
Teildarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer
Werkzeugmaschine (ohne Werkzeugträgerelemente);
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7 eine
Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer
Teil-Werkzeugmaschine (ohne Werkzeugträgerelemente); und
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8 eine
Explosionsdarstellung einer Palettenwechseleinrichtung bei der Werkzeugmaschine gemäß 7.
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Ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine, welche in 1 in einer Teildarstellung
gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst ein Maschinenbett 12.
Das Maschinenbett 12 hat ein vorderes Ende (Frontende) 14 und
ein gegenüberliegendes hinteres Ende 16. Über
das Maschinenbett 12 ist die Werkzeugmaschine 10 auf
einen Untergrund aufgestellt.
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Zwischen
dem vorderen Ende 14 und dem hinteren Ende 16 ist
an dem Maschinenbett 12 ein Maschinengestell 18 beispielsweise
in Form eines Ständers oder Portals angeordnet. Das Maschinengestell 18 weist
eine erste vertikal orientierte Säule 20a und
eine ebenfalls vertikal orientierte zweite Säule 20b auf,
welche beabstandet zueinander sind. Die erste Säule 20a und
die zweite Säule 20b sind durch einen oberen Verbindungssteg 22a und
einen unteren Verbindungssteg 22b verbunden. Der untere
Verbindungssteg 22b ist an dem Maschinenbett 12 angeordnet.
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Zwischen
der ersten Säule 20a, der zweiten Säule 20b,
dem oberen Verbindungssteg 22a und dem unteren Verbindungssteg 22b ist
eine durchgehende Öffnung 24 gebildet.
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An
dem oberen Verbindungssteg 22a und dem unteren Verbindungssteg 22b ist
eine Führungseinrichtung angeordnet, an welcher ein erster
Schlitten 26 gehalten ist. Der erste Schlitten 26 ist über
die Führungseinrichtung in einer x-Richtung verschieblich.
Die x-Richtung ist dabei eine bezogen auf die Schwerkraftrichtung
g horizontale Richtung.
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Das
Maschinengestell 18 bildet einen Schlittenträger
für den ersten Schlitten 26. Der Schlitten 26 ist
zu diesem Schlittenträger in der x-Richtung über einen
zugeordneten Antrieb wie beispielsweise einen Kugelgewindeantrieb
oder einen Linearmotorantrieb verschieblich und dabei an x-Positionen
positionierbar.
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An
dem ersten Schlitten 26 ist über eine Führungseinrichtung 28 ein
zweiter Schlitten 30 linearverschieblich geführt.
Der zweite Schlitten ist in einer y-Richtung beweglich, welche insbesondere
eine bezogen auf die Schwerkraftrichtung vertikale Richtung ist.
Der erste Schlitten 26 weist dabei eine erste Säule 32a und
eine parallel beabstandete zweite Säule 32b auf.
Die erste Säule 32a und die zweite Säule 32b sind
bezogen auf die Schwerkraftrichtung g vertikal orientiert. Sie sind über
einen oberen Verbindungssteg (in 1 nicht
sichtbar) und einen unteren Verbindungssteg 34 verbunden.
An dem zweiten Schlitten 30 ist eine Werkzeugträgereinrichtung 36 gehalten,
welche (mindestens) eine Werkzeugspindel aufweist. Der zweite Schlitten 30 kann
dabei genau eine Werkzeugträgereinrichtung 36 halten
oder in einer Doppelspindelausführung zwei Werkzeugträgereinrichtungen
halten.
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Zur
Verschiebung des zweiten Schlittens 30 an dem ersten Schlitten 26 in
der y-Richtung ist ein Antrieb 38 vorgesehen, welcher beispielsweise
ein Kugelgewindeantrieb oder ein Linearmotorantrieb ist.
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Zwischen
der ersten Säule 32a, der zweiten Säule 32b,
dem oberen Verbindungssteg und dem unteren Verbindungssteg 34 ist
eine durchgehende Öffnung 40 gebildet, durch welche
die (mindestens) eine Werkzeugträgereinrichtung 36 durchgetaucht ist.
Diese ist auch durch die Öffnung 24 durchgetaucht.
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Ein
Maschinenkonzept, bei dem das Maschinengestell
18 ein Schlittenträger
für einen ersten Schlitten
26 ist, der erste Schlitten
26 wiederum
ein Schlittenträger für den zweiten Schlittenträger
30 ist und
an dem zweiten Schlitten
30 eine oder mehrere Werkzeugträgereinrichtung
36 durch
die Öffnung
40 (und auch durch die Öffnung
24)
hindurchragen, wird als Box-in-Box-Konzept bezeichnet. Dies ist
beispielsweise in der
EP
0 614 724 B1 beschrieben, auf die ausdrücklich
Bezug genommen wird.
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In 1 ist
eine Werkzeugseite der Werkzeugmaschine 10 gezeigt. Zwischen
dem Maschinengestell 18 und dem Maschinenbett 12 ist
dem vorderen Ende 14 zugewandt ein Arbeitsraum gebildet, in
den ein oder mehrere an der oder den Werkzeugträgereinrichtungen 36 gehaltene
Werkzeuge während der Bearbeitung von Werkstücken
positioniert sind. Der Arbeitsraum ist über eine Arbeitsraumverkleidung
(in den Zeichnungen nicht gezeigt) von dem Außenraum gekapselt.
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Im
Folgenden werden Werkstückseiten und Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine beschrieben.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine ist an dem Maschinenbett 12 eine erste
Bahnführungseinrichtung 42 angeordnet, an welcher
ein erster Werkstückschlitten 44 verschieblich
geführt ist.
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Eine
Verschiebungsrichtung 46 des ersten Werkstückschlittens 44 ist
dabei eine z-Richtung, welche senkrecht zu der x-Richtung und der
y-Richtung der Werkzeugträgereinrichtung 36 ist.
Die Verschiebungsrichtung 46 ist insbesondere eine bezogen
auf die Schwerkraftrichtung g horizontale Richtung.
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Beabstandet
zu der ersten Bahnführungseinrichtung 42 ist an
dem Maschinenbett 12 eine zweite Bahnführungseinrichtung
zur Verschiebungsführung eines zweiten Werkstückschlittens 50 angeordnet. Der
zweite Werkstückschlitten 50 ist ebenfalls in
der Verschiebungsrichtung 46 relativ zu dem Maschinengestell 18 (welches
in 2 nicht gezeigt ist) verschieblich; der erste
Werkstückschlitten 44 und der zweite Werkstückschlitten 50 sind
parallel verschieblich.
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Ein
Arbeitsraum 52 ist seitlich durch die erste Bahnführungseinrichtung 42 und
die zweite Bahnführungseinrichtung 48 begrenzt.
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Die
erste Bahnführungseinrichtung 42 und die zweite
Bahnführungseinrichtung 48 umfassen jeweils eine
Führungseinrichtung 54 für den jeweiligen Werkstückschlitten 44 bzw. 50.
Die Führungseinrichtung 54 umfasst beispielsweise
eine obere Führungsleiste 56a und eine untere
Führungsleiste 56b, welche vertikal beabstandet
zueinander sind. Über entsprechende Führungsschuhe
ist der jeweilige Werkstückschlitten 44 bzw. 50 an
den Führungsleisten 56a, 56b verschieblich
geführt.
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Dem
ersten Werkstückschlitten 44 ist dabei ein erster
Antrieb zur Verschiebungsführung und Positionierung zugeordnet
und dem zweiten Werkstückschlitten 50 ist ein
eigener zweiter Antrieb zur Verschiebung und Positionierung in z-Richtung
zugeordnet (in der Zeichnung nicht gezeigt). Bei dem ersten Antrieb
und dem zweiten Antrieb kann es sich um Kugelgewindeantriebe oder
Linearmotorantriebe handeln.
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Durch
eine Steuerungseinrichtung sind der erste Antrieb und der zweite
Antrieb synchronisierbar.
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Es
ist auch möglich, dass ein gemeinsamer Antrieb für
den ersten Werkstückschlitten 44 und den zweiten
Werkstückschlitten 50 vorgesehen ist.
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Die
Führungseinrichtung 54 ist gegenüber dem
Arbeitsraum 52 durch eine Abdeckung 58 abgedeckt.
Die Abdeckung weist dabei eine Schrägfläche 60 auf,
welche in einem spitzen Winkel zu der x-Richtung orientiert ist.
Bearbeitungsabfälle rutschen an der Schrägfläche 60 nach
unten und können über eine Spanabführungseinrichtung
abgeführt werden.
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Der
jeweilige erste Werkstückschlitten 44 und der
zweite Werkstückschlitten 50 weisen einen Schlittenbereich 62 auf,
welcher bezogen auf die Schwerkraftrichtung g oberhalb der Führungseinrichtung 54 liegt.
An diesem Schlittenbereich 62 ist jeweils ein Drehantrieb 64 angeordnet, über
welchen ein Werkstückhalter 66, welcher an dem
ersten Werkstückschlitten 44 bzw. dem zweiten
Werkstückschlitten 50 positioniert ist, um eine
Drehachse A drehbar ist. Die Drehachse A ist dabei parallel zur x-Richtung
und eine horizontale Achse. Sie ist quer und insbesondere senkrecht
zur Verschiebungsrichtung 46 der Werkstückschlitten 44 und 50 auf
ihren jeweiligen Bahnführungseinrichtungen 42 und 48.
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Der
Arbeitsraum 52 ist über eine Arbeitsraumverkleidung
gekapselt (in den Zeichnungen nicht sichtbar). Derjenige Bereich
der Bahnführungseinrichtungen 42 und 48,
welcher oberhalb der Abdeckung 58 liegt, ist über
entsprechende Abdeckungseinrichtungen ebenfalls gegenüber
dem Arbeitsraum 52 gekapselt. Diese Abdeckungseinrichtungen
weisen Schieber oder dergleichen auf, welche an den jeweiligen Werkstückschlitten 44 und 50 fixiert
sind und mit diesen verschieblich sind und derart ausgebildet sind,
dass in jeder Position des ersten Werkstückschlittens 44 und
des zweiten Werkstückschlittens 50 die entsprechende
Bahnführungseinrichtung 42 bzw. 48 gegenüber
dem Arbeitsraum 52 gekapselt ist. Die entsprechende Abdeckungseinrichtung
kann beispielsweise faltenbalgartig ausgebildete Schieber, Rollos,
eine Lamelleneinrichtung oder Gliederschürzen umfassen
(in der Zeichnung nicht gezeigt).
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Dem
ersten Werkstückschlitten 44 ist ein erster Werkstückhalter 68 zugeordnet
und dem zweiten Werkstückschlitten 50 ist ein
zweiter Werkstückhalter 70 zugeordnet. Die jeweiligen
Werkstückhalter 68 und 70 weisen dabei
einen Schlittenhaltebereich 72 auf, über welchen
sie an dem Schlittenbereich 62 des jeweiligen Werkstückschlittens 44, 50 fixiert
sind. Ferner weisen sie einen Werkstückhaltebereich 74 auf,
welcher quer und insbesondere senkrecht zu dem jeweiligen Schlittenhaltebereich 72 orientiert
ist und sich insbesondere parallel zur x-Richtung erstreckt.
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Die
Werkstückhalter 68 und 70 haben im Querschnitt
eine L-förmige Gestalt.
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Die
Werkstückhaltebereiche 74 des ersten Werkstückhalters 68 und
des zweiten Werkstückhalters 70 sind brückenartig
miteinander verbunden. Dadurch ist eine Werkstückhalter-Kombination 66 bereitgestellt,
welche sowohl an dem ersten Werkstückschlitten 44 als
auch an dem zweiten Werkstückschlitten 50 gehalten
ist. Die Werkstückhalter-Kombination 66 sitzt
brückenartig in dem Arbeitsraum 52 und ist in
der z-Richtung in dem Arbeitsraum 52 positionierbar und
ist in einer Drehstellung um die A-Achse drehbar. An ihr sitzt eine
Spanneinrichtung zum Einspannen von einer oder mehreren Werkstück-Paletten.
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Der
erste Werkstückschlitten 44 und der zweite Werkstückschlitten 50 sitzen
auf der gleichen z-Höhe. Ferner weisen sie die gleiche
Drehstellung auf. Durch die Steuerungseinrichtung werden der erste
Antrieb und der zweite Antrieb synchronisiert, um den ersten Werkstückschlitten 44 und
den zweiten Werkstückschlitten 50 synchron zu
bewegen. Entsprechend werden auch die Drehantriebe 64 des ersten
Werkstückschlittens 44 und des zweiten Werkstückschlittens 50 synchronisiert,
um eine synchrone Drehbewegung zu erreichen.
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Die
Werkzeugmaschine 10 weist eine Palettenwechseleinrichtung 76 auf.
Ein Werkstück lässt sich auf einer Werkstück-Palette 78 vor
der Bearbeitung montieren. Eine Palette kann dabei ein oder mehrere
zu bearbeitende Werkstücke aufweisen. Die Palette 78 wird
dann als Ganzes mit den darauf fixierten Werkstücken an
dem Werkstückhalter 66 positioniert.
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Die
Palettenwechseleinrichtung 76 ist an dem vorderen Ende 14 des
Maschinenbetts 12 fixiert. Sie weist einen Basishalter 80 auf,
welcher an einer Stirnseite 82 am vorderen Ende 14 des
Maschinenbetts 12 fixiert ist. An dem Basishalter 80 ist
eine Dreh-Hub-Einheit 84 angeordnet. An der Dreh-Hub-Einheit
wiederum ist ein Palettenhalter 86 angeordnet. Über
die Dreh-Hub-Einheit 84 ist der Palettenhalter 86 um
eine Drehachse 88 (3) drehbar.
Die Drehachse 88 ist dabei quer und insbesondere senkrecht
zur z-Richtung und parallel zur y-Richtung. Die Drehachse 88 ist
eine vertikale Achse. Ferner ist der Palettenhalter 86 über
die Dreh-Hub-Einheit 84 in einer Höhenrichtung 90 verschieblich
und positionierbar. Die Höhenrichtung 90 ist insbesondere
parallel zur Drehachse 88 und damit parallel zur y-Richtung.
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Die
Dreh-Hub-Einheit 84 umfasst beispielsweise einen Drehantrieb 92 beispielsweise
in Form eines Elektromotors, eines hydraulischen Schwenkantriebs
usw. Ferner umfasst sie beispielsweise gegenüberliegende
Stellzylinder 94, einen Kulissenantrieb, Spindelantrieb
usw. für die Höhenhubbewegung.
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Dem
Palettenhalter 86 ist (mindestens) ein Rüstplatz 96 zugeordnet.
Dieser Rüstplatz 96 umfasst einen Rüsthalter 98,
an welchem eine Spanneinrichtung 100 angeordnet ist. Über
die Spanneinrichtung 100 lässt sich eine Palette 78 einspannen. An
dem Rüstplatz 96 kann eine Palette mit einem oder
mehreren Werkstücken versehen werden.
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Die
Spanneinrichtung 100 umfasst insbesondere mehrere Spannelemente 102 (8),
welche als Kegelspanner 104 ausgebildet sind. Die Spannelemente 102 können
in entsprechende Ausnehmungen der Paletten 78 eintauchen
(in den Zeichnungen nicht sichtbar) und durch entsprechende Ausbildung der
Spannelemente 102 lässt sich eine Verspannung erreichen.
Dadurch lässt sich die entsprechende Palette 78 an
dem Rüstplatz 96 fixieren.
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Es
kann dabei grundsätzlich vorgesehen sein, dass der Rüsthalter 98 um
eine Drehachse 106 maschinell oder manuell drehbar ist.
Die Drehachse 106 ist parallel zur Drehachse 88.
Durch die Drehbarkeit des Rüsthalters 98 lässt
sich unter Umständen die Werkstückbestückung
einer Palette 78 auf dem Rüstplatz 96 erleichtern.
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Die
Dreh-Hub-Einheit 84 stellt eine Drehpositioniereinrichtung
und eine Höhenpositioniereinrichtung bereit. Der Palettenhalter 86 ist
ferner als Ganzes in der z-Richtung verschieblich geführt.
Dazu ist eine Führungseinrichtung 108 vorgesehen,
welche beispielsweise beabstandete Führungsschienen 110a, 110b aufweist.
Die Führungsschienen 110a, 110b sind
teilweise an dem Maschinenbett 12 und teilweise an dem
Basishalter 80 angeordnet, d. h. sie erstrecken sich von
dem Maschinenbett 12 in den Basishalter 80.
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Auf
den Führungsschienen 110a, 110b ist ein Palettenwechselschlitten 112 aufgesetzt.
Dieser Palettenwechselschlitten 112, welcher in der z-Richtung beweglich
ist, hält die Dreh-Hub-Einheit 84. Der Palettenhalter 86 ist
dadurch in der z-Richtung verschieblich und damit relativ zu dem
ersten Werkstückschlitten 44 und dem zweiten Werkstückschlitten 50 verschieblich.
Ferner ist er in der Höhenrichtung parallel zur y-Richtung
verschieblich. Weiterhin ist er um die Drehachse 88 drehbar.
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Die
Führungsschienen 110a, 110b sind zwischen
der ersten Bahnführungseinrichtung 42 und der
zweiten Bahnführungseinrichtung 48 (bzw. von gedachten
Verlängerungen von diesen) angeordnet. Die Palettenwechseleinrichtung 76 ist
dadurch symmetrisch zu der ersten Bahnführungseinrichtung 42 und
der zweiten Bahnführungseinrichtung 48 und damit
symmetrisch zu dem ersten Werkstückschlitten 44 und
dem zweiten Werkstückschlitten 50 angeordnet.
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Die
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 10 funktioniert
wie folgt:
Während der Bearbeitung von einem oder
mehreren Werkstücken durch ein oder mehrere Werkzeuge, welche
an der mindestens einen Werkzeugträgereinrichtung 36 gehalten
sind, sind das oder die Werkstücke auf einer Palette 78 an
dem Werkstückhalter 66 positioniert. Durch Bewegung
der Werkzeugträgereinrichtung 36 in der x-Richtung
und in der y-Richtung sowie Bewegung des ersten Werkstückschlittens 44 und
des zweiten Werkstückschlittens 50 in der z-Richtung
erfolgt die Werkstückbearbeitung. In den Figuren ist ein
entsprechendes, an dem Werkstückhalter 66 gehaltenes
Werkstück mit dem Bezugszeichen 114 angedeutet.
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Die
Bearbeitung des Werkstücks 114 erfolgt in dem
gekapselten Arbeitsraum 52.
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Während
der Werkstückbearbeitung ist der Palettenhalter 86 mit
dem Rüstplatz 96 außerhalb der Arbeitsraumverkapselung
positioniert. Wenn eine Palette 78 an dem Rüstplatz 96 eingespannt
ist, dann lässt sich ein neu zu bearbeitendes Werkstück 116 an
der Palette fixieren bzw. es lassen sich mehrere Werkstücke
fixieren.
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Der
Palettenhalter 86 weist neben dem Rüstplatz 96 einen
Aufnahmeplatz 118 auf. Über diesen Aufnahmeplatz 118 lässt
sich eine Palette von dem Werkstückhalter 66 entnehmen.
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Während
oder nach der Bearbeitung des Werkstücks 114 wird
ein neu zu bearbeitendes Werkstück an dem Rüstplatz 96 bereitgehalten.
Nach Beendigung der Werkstückbearbeitung des Werkstücks 114 fährt
die Kombination aus erstem Werkstückschlitten 44 und
zweiten Werkstückschlitten 50 in Richtung des
vorderen Endes 14 in eine Palettenwechselposition. Die
Palettenwechselposition ist beispielsweise eine Endposition auf
der ersten Bahnführungseinrichtung 42 und der
zweiten Bahnführungseinrichtung 48. Eine Arbeitsraumöffnung
wird durch Öffnung einer Arbeitsraumtüre geöffnet.
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Die
Spanneinrichtung 100 an dem Rüsthalter 98 wird
gelöst. Die Dreh-Hub-Einheit 84 fährt
den Palettenhalter 66 nach oben. Sie fährt dann
in der z-Richtung zu der Werkstückschlitten-Kombination. Über
den Aufnahmeplatz 118 wird die Palette mit dem fertig bearbeiteten
Werkstück 114 fixiert. Der Palettenhalter 86 wird
durch die Dreh-Hub-Einheit 84 nach oben verschoben, nachdem
eine Spanneinrichtung des Werkstückhalters 66 für
die entsprechende Palette gelöst wurde, um die Palette
von dem Werkstückhalter 66 abzuheben. Der Palettenwechselschlitten 112 wird
dann zurückgefahren, d. h. er wird in einer Richtung, die
von dem hinteren Ende 16 und dem vorderen Ende 14 weist,
in der z-Richtung verschoben, bis ein freier Drehbereich für
den Palettenhalter 86 bereitgestellt ist.
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Der
Palettenhalter 86 wird um die Drehachse 88 um
180° gedreht. Dadurch ist das fertig bearbeitete Werkstück 114 dem
Arbeitsraum 52 abgewandt und das neu zu bearbeitende Werkstück 116 ist
dem Arbeitsraum 52 zugewandt. Der Palettenwechselschlitten 112 fährt
wieder in z-Richtung auf das Maschinengestell 18 zu, bis
er den Werkstückhalter 66 so weit erreicht, dass
das Werkstück 116 absenkbar ist. Durch die Dreh-Hub-Einheit 84 wird
dann die entsprechende Palette mit dem neu zu bearbeitenden Werkstück 116 abgesenkt.
Das Werkstück 116 wird über die Palette
an dem Werkstückhalter 66 verspannt.
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Der
Palettenhalter 86 wird über die Dreh-Hub-Einheit 84 weiter
nach unten verfahren, um die Palette mit dem Werkstück 116 von
dem Palettenhalter 86 zu lösen.
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Der
Palettenwechselschlitten 112 wird wieder in seine Ausgangsposition
in Richtung des vorderen Endes 14 verfahren. Dort kann
das Werkstück 114 entnommen werden. Auf dem Rüstplatz 96 lässt sich
auf einer entsprechenden Palette 78 ein neues Werkstück
positionieren.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches schematisch
in 6 gezeigt ist, ist eine Palettenwechseleinrichtung 120 vorgesehen,
welche einen ersten Rüstplatz 122a und einen zweiten
Rüstplatz 122b aufweist. Ferner weist die Palettenwechseleinrichtung 120 einen
ersten Aufnahmeplatz 124a und einen zweiten Aufnahmeplatz 124b auf.
Die jeweiligen Rüstplätze 122a, 122b sind
dabei grundsätzlich ausgebildet der Rüstplatz 96 mit
einem entsprechenden Rüsthalter 126a, 126b.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Rüsthalter 126a, 126b durch
einen Steg 128 miteinander verbunden sind.
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Durch
die Palettenwechseleinrichtung 122 lassen sich an den Rüstplätzen 122a und 122b zwei Paletten
mit Werkstücken rüsten. Ferner können beim
Palettenwechsel zwei Paletten, welche an dem Werkstückhalter 66 eingespannt
sind, ausgetauscht werden.
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Diese
Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn die entsprechende
Werkzeugmaschine zwei Werkzeugträgereinrichtungen (zwei
Werkzeugspindeln) aufweist, d. h. insbesondere als Doppelspindelmaschine
ausgebildet ist.
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Ansonsten
ist die Funktionsweise wie oben beschrieben.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine
ist an einem Maschinenbett 130 an einer Führungseinrichtung 132 ein
in z-Richtung verschieblicher Werkstückschlitten 134 angeordnet.
Dieser hält einen Werkstückhalter 136,
welcher um eine Drehachse 138 (B-Achse) drehbar ist. Die
Drehachse 138 ist dabei quer und insbesondere zur z-Richtung
und parallel zur y-Richtung, d. h. ist eine vertikale Achse.
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Es
ist eine Palettenwechseleinrichtung 140 vorgesehen, welche
an dem Maschinenbett 130 fest angeordnet ist. Die Palettenwechseleinrichtung 140 umfasst
dabei eine Dreh-Hub-Einheit 142. Die Dreh-Hub-Einheit ist
insbesondere gleich ausgebildet wie die Dreh-Hub-Einheit 84.
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Die
Dreh-Hub-Einheit 142 hält einen Palettenhalter 144,
welcher an der Dreh-Hub-Einheit 142 um eine Drehachse 146 parallel
zur B-Achse drehbar ist. Ferner ist der Palettenhalter 144 höhenverschieblich.
Die Palettenwechseleinrichtung 140 weist einen Rüstplatz 148 auf,
an welchem eine Palette 78 (8) mit Werkstücken
rüstbar ist.
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Der
Palettenhalter 144 weist eine erste Ausnehmung 149 auf,
welche zu einer Stirnseite offen ist. Ferner weist er eine zweite
Ausnehmung 150 auf, welche zu einer gegenüberliegenden
Stirnseite offen ist. Dadurch hat der Palettenhalter 144 die
Form eines H. Eine Palette ist in der ersten Ausnehmung 149 und
der zweiten Ausnehmung 150 drehbar.
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Der
Rüstplatz 148 ist grundsätzlich gleich ausgebildet
wie oben beschrieben. Durch die Spanneinrichtung 100 lässt
sich eine Palette 78 einspannen.
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Der
Werkstückhalter 136 weist eine Spanneinrichtung 152 auf,
welche gleich ausgebildet ist, um eine Palette 78 an der
Spanneinrichtung 152 an dem Werkstückhalter 136 verspannen
zu können.
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Für
einen Palettenwechsel wird eine an dem Rüstplatz bereitgehaltene
Palette 78 (welche mit einem oder mehreren neu zu bearbeitenden
Werkstücken bestückt ist) nach Lösen
der Spanneinrichtung 100 mittels des Palettenhalters 144 durch
die Dreh-Hub-Einheit 142 nach oben verschoben. Gleichzeitig
mit dem Lösen der Spanneinrichtung 100 wird die
Spanneinrichtung 152 gelöst. Der Werkstückschlitten 134 mit
dem Werkstückhalter 136 ist dabei in die erste
Ausnehmung 149 gefahren und die entsprechende Palette 154 ist
an dem Palettenhalter 144 fixiert.
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Durch
die Dreh-Hub-Einheit 142 wird der Palettenhalter 144 nach
oben verschoben und dadurch von dem Werkstückhalter 136 und
von dem Rüstplatz 148 abgehoben. Durch die Dreh-Hub-Einheit 142 wird
dann der Palettenhalter 144 um 180° gedreht. Die
Palette 78 wird über den Werkstückhalter 136 gedreht
und die Palette 144 über den Rüstplatz 148.
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Der
Palettenhalter 144 wird über die Dreh-Hub-Einheit 142 abgesenkt
und die Spanneinrichtungen 100 und 142 sorgen
für eine Fixierung.
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Der
Werkstückschlitten 134 kann aus der zweiten Ausnehmung 150 (nach
Drehung) herausfahren in eine Bearbeitungsposition für
das oder die neu zu bearbeitenden Werkstücke.
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An
dem Rüstplatz 148 kann die Palette 154 mit
dem oder den bearbeiteten Werkstücken entnommen werden
und eine neue Palette lässt sich mit noch zu bearbeitenden
Werkstücken bestücken. Alternativ werden an einer
festgehaltenen Palette Werkstücke ausgetauscht.
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Ansonsten
funktioniert die Palettenwechseleinrichtung 140 wie oben
beschrieben.
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Wenn
beispielsweise die entsprechende Werkzeugmaschine als Doppelspindelmaschine
ausgebildet ist, welche zwei Werkstückschlitten 134 aufweist,
dann kann die Palettenwechseleinrichtung 140 auch mit entsprechend
zwei Rüstplätzen und zwei Aufnahmeplätzen
versehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0614724
B1 [0002, 0056]