DE202009018477U1

DE202009018477U1 - Maschine mit einer Trommel mit Werkstückhaltespindeln, die in der Längsachse der Trommel bewegbar sind

Info

Publication number: DE202009018477U1
Application number: DE202009018477U
Authority: DE
Original assignee: Gildemeister Italiana SpA
Current assignee: Gildemeister Italiana SpA
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2011-09-13
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: US20100058903A1; CN101683694A; EP2163334A1; ES2388806T5; JP2010064243A; ES2388806T3; JP5722534B2; IT1396170B1; EP2163334B2; ITMI20081622A1; EP2163334B1

Abstract

Mehrfachspindel-Drehmaschine (1) mit: – einem Drehmaschinenständer (2) und – einer Drehtrommel (3), die mehrere erste Werkstückspindeln (4, 5) trägt, wobei die Drehtrommel (3) von dem Drehmaschinenständer (2) um die Längsachse der Drehtrommel (3) drehbar gehalten wird, wobei die ersten Werkstückspindeln (4, 5) dazu eingerichtet sind, entlang der Längsrichtung (Z) der Längsachse der Drehtrommel (3) verfahren zu werden, und der Drehmaschinenständer (2) für jede der ersten Werkstückspindeln (4, 5) einen ersten Schlitten (6) trägt, der dazu eingerichtet ist, eine Werkzeughaltebaugruppe (7) in radialer Richtung (X) der Drehtrommel (3) zu verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitten als Kreuzschlitten (6) ausgebildet ist, der weiterhin dazu eingerichtet ist, die Werkzeughaltebaugruppe (7) in tangentialer Richtung (Y) der Drehtrommel (3) zu verfahren.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrfachspindel-Drehmaschine einschließlich Aufbauten sowohl auf ihrer Vorder- als auch auf ihrer Rückseite.
Frühere Mehrfachspindel-Drehmaschinen des vorstehend genannten Typs umfassen konventionell eine großformatige Trommel, die gesteuert rotierend angetrieben werden kann, um die einzelnen Spindeln in eine Winkelposition zur Werkstückbearbeitung zu bringen, wobei die Drehtrommel mehrere eingebaute Spindeln trägt, die die Werkstücke rotierend antreiben, um sie durch Bearbeitungswerkzeuge, die von Kreuzschlitten gehalten werden, die auf der Drehtrommel-Stützmaschinenstruktur angebracht sind, spanend zu bearbeiten.
Frühere Kreuzschlitten, die die Bearbeitungswerkzeuge an den Spindeln halten, können sowohl entlang einer X-Achse, die sich radial von der Trommel erstreckt, als auch entlang einer Z-Achse, die sich längs der Drehtrommel erstreckt, angetrieben werden.
Um an den Werkstücken zusätzliche spanende Bearbeitungsvorgänge in Richtung ihrer tangentiellen Y-Achsen vorzunehmen, war es in der Vergangenheit notwendig, auf der Mehrfachspindel-Drehmaschine weitere mechanische Aufbauten von verhältnismäßig großer Größe vorzusehen, wodurch der Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine stark verringert wurde und die Maschineneinstellvorgänge sehr lang und komplex wurden; somit hat die Drehmaschine eine unzureichende Betriebsflexibilität.
Ein typischer weiterer technischer Nachteil früherer Mehrfachspindel-Werkzeugmaschinen besteht darin, dass nur die Werkstück-Schneidposition an ihnen zur Verfügung steht, um den hinteren Abschnitt des Werkstücks spanend zu bearbeiten, dadurch müssen die Bearbeitungsvorgänge zwangsläufig sehr einfach und schnell sein, um in den Maschinenbetriebszeitzyklus zu passen.
Zur Lösung der obigen Probleme modifizierten frühere Verfahren die Werkzeugmaschinenstruktur stark, um in ihr mehrere Arbeitsstellen zum spanenden Bearbeiten der hinteren Werkstückteile einzuschließen; alternativ wurde auch eine Arbeitsplattform hergestellt, die zwei in Reihe geschaltete Werkzeugmaschinen und eine Handhabungsroboteranordnung zum Überwachen der Übertragung halbfertiger Werkstücke von einer Maschine zur anderen beinhaltet.
Ein weiterer Nachteil früherer Mehrfachspindel-Maschinen ist, dass die Länge der von diesen Maschinen hergestellten Werkstücke zwangläufig sehr klein aufgrund schädigender Biegungen ist, denen die Werkstücke ausgesetzt sind, wenn sie bearbeitet werden, wodurch verhindert wird, dass bei jedem fertigen Werkstück korrekte Toleranzen erreicht werden. Wegen des sehr eingeschränkten verfügbaren Arbeitsbereichs ist es daher auch sehr schwierig, die bearbeiteten Werkstücke korrekt abzuladen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend angegebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Mehrfachspindel-Werkzeugmaschine bereitzustellen, in der der Raum, der die Drehtrommel nahe den Spindeln umgibt, nicht durch zusätzliche Einrichtungen eingenommen wird, wodurch es erlaubt wird, bei einer einzelnen Mehrfachspindel-Werkzeugmaschine Werkstücke sowohl auf der Vorder- als auch der Rückseite und durch ihre vergleichsweise große Länge hindurch spanend zu bearbeiten, selbst wenn die Werkstücke sehr schmal sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Mehrfachspindel-Drehmaschine mit einer Ständermaschinenstützstruktur gelöst, die drehbar eine Trommel hält, die mehrere Werkstückspindeln trägt, wobei der Maschinenständer an den Spindeln Kreuzschlitten stützt, die mehrere Bearbeitungswerkzeuge zum spanenden Bearbeiten von Vorderendabschnitten der Werkstücke tragen und wobei auf der Vorderseite einer Drehtrommel-Trageplattform parallele Führungen vorgesehen sind, die quer vor dem Maschinenbett angeordnet sind, wobei die parallelen Führungen Kreuzschlitten stützen, die jeweils eine Werkstückspindel beinhalten und wobei mit jeder Werkstückspindel ein Werkzeughalteelement funktionsfähig gekoppelt ist, das auf einem vertikal beweglichen Schlitten eingebaut ist und Werkzeuge zum spanenen Bearbeiten eines hinteren Abschnitts des Werkstücks beinhaltet.
Weitere Vorteile werden aus den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Offenbarung und den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf eine Mehrfachspindel-Werkzeugmaschine auf eingehendere Weise offenbart, die rein anhand eines Beispiels gegeben ist.
In den beigefügten Zeichnungen:
1 zeigt die Drehtrommel der Mehrfachspindel-Drehmaschine mit den betreffenden Spindeln und Bearbeitungswerkzeug-Halteschlitten, die von der Maschinenstruktur gestützt werden;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Drehtrommel der Mehrfachspindel-Maschine zeigt, mit den Werkstück-Aufnahmeeinrichtungen zum Aufnehmen des Werkstücks, nachdem es auf seinem vorderen Abschnitt bearbeitet worden ist;
3 und 4 sind perspektivische Ansichten, die die Drehtrommel und Spindeln mit der Antriebseinrichtung zum Antreiben der Werkstücke in zwei möglichen Konfigurationen, d. h. mit und ohne eine Drehbuchse, zeigen;
5 ist eine schematische Draufsicht von oben, die die Mehrfachspindel-Maschine zeigt;
6 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Mehrfachspindel-Maschine;
7 ist eine Draufsicht von oben auf die Maschine, die in einigen ihrer unterschiedlichen Bearbeitungsschritten gezeigt ist;
8 ist eine weitere Draufsicht von oben auf die Mehrfachspindel-Maschine in ihren weiteren Bearbeitungsschritten;
9 ist eine weitere Draufsicht von oben auf die Mehrfachspindel-Maschine, die einen Schritt zum Aufnehmen eines Werkstücks und einen weiteren Bearbeitungsschritt zum spanenden Bearbeiten eines hinteren Abschnitts des Werkstücks zeigt, und
10 ist eine noch weitere Draufsicht von oben auf die Maschine und die Werkstückaufnahmevorrichtungen D für diese.
BESCHREIBUNGEN DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Wie in 1 gezeigt, ist die Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein durch die Bezugsziffer 1 angegeben und umfasst eine tragenden Ständerstruktur 2, an der eine an sich bekannte, steuerbar rotierend angetriebene Trommel 3 drehbar gehalten ist.
Die Trommel 3 trägt mehrere Werkstückspindeln 4 und 5, die nachstehend eingehender erörtert werden.
1 zeigt, dass die tragende Struktur oder Plattform 2, die die Trommel 3 hält, auch Kreuzschlitten 6 trägt, die in an sich bekannter Weise mit Bearbeitungswerkzeugen ausgestattet sind, die allgemein mit 7 angegeben sind.
In vorteilhafter Weise können die Bearbeitungswerkzeuge 7 entlang einer von einer radialen Achse X und entlang einer tangentialen Achse Y angetrieben werden (siehe 1).
Eine solche Anordnung erlaubt es, Bearbeitungswerkzeuge 7 einzusetzen, die zur Durchführung von Bearbeitungsvorgängen an den Vorderseiten oder -abschnitten der Werkstücke in geeigneter Weise ausgewählt und angeordnet sind, wie durch die Bezugsziffer 8 angegeben.
2 zeigt, dass auf der Vorderseite der auf der tragenden Plattform 2 der Maschine gehaltenen Trommel 3 die Mehrfachspindel-Maschinenstruktur weiterhin parallele Führungen 10 trägt, die sich quer zu dem Bett der Maschine 1 in einer horizontalen Ebene erstrecken.
Die Führungen 10 tragen Antriebswagen 11, die unabhängig voneinander entlang der parallelen Verschiebungsführungen 10 gesteuert angetrieben werden und die durch an sich bekannte Antriebssysteme, wie etwa Kugelumlaufspindeln und steuerbare Motoren oder Linearmotoren, angetrieben werden können.
Jeder Wagen 11 trägt einen Schlitten 12, der entlang der Längsachse Z der Trommel 3 steuerbar angetrieben wird, wobei jeder Schlitten 12 einzeln steuerbare Motoren 13 trägt und Greifer beinhaltet, um die Werkstücke 8 aus den von der Trommel 3 getragenen Spindeln 4 und 5 zu greifen.
Die Mehrfachspindel-Maschine 1 stützt weiterhin Bearbeitungswerkzeugaufnahmen 15 und 16, die jeweils an entsprechenden vertikal beweglichen Schlitten (A) und (B) angebracht sind, die nachstehend eingehender offenbart werden.
3 und 4 zeigen durch eine jeweilige perspektivische Ansicht die Drehtrommel 3 mit den Spindeln, die dazu ausgelegt sind, in Längsrichtung der Achse Z der Trommel angetrieben zu werden.
Der vordere Abschnitt der Trommel 3 ist einstückig mit der Struktur 18, die für jede Werkstückhalte-Drehspindel die parallelen Führungen 19 hält, auf welchen sich verschiebbar angebrachte Kufen 20 befinden, die es erlauben, dass die Werkstückaufnahmespindel 21 in Längsrichtung Z der Achse der Drehtrommel 3 angetrieben wird.
Die Werkstückhaltespindel 21 treibt das Werkstück 8 durch den Greifer 22 rotierend an.
Die Figuren zeigen des Weiteren eine Doppelkonfiguration der Werkzeugmaschine.
An der Position 5 hat die Werkzeugmaschine ihre Basiskonfiguration, in der die Spindel das Werkstück rotierend antreibt und letzteres in Z-Richtung verschiebt, um zu bewirken, dass das Werkstück aus einem erforderlichen Auskragungsabstand von dem vorderen Abschnitt der Trommel 3, der keine Stützen umfasst, direkt herausragt. In diesem Fall ist das Werkstück von kleiner Größe und wird während seiner Bearbeitungsvorgänge keinen Biege oder Durchbiegungsbewegungen unterworfen.
An der Position 4 dagegen ist eine Drehbuchse (C) vorgesehen, um das schmale Werkstück 8 von großer Länge zu stützen, welche Stütze notwendig ist, um die Biegung des schmalen Werkstücks zu begrenzen, die unweigerlich während der Bearbeitungsvorgänge auf den Schlitten 6 der 1 auftritt.
Die Drehbuchse kann durch an sich bekannte Antriebseinheiten angetrieben werden, wie etwa eine mechanische Antriebseinheit, die eine Antriebswelle einschließt, oder durch einen abhängigen Hilfsmotor.
Somit können die beiden obigen Maschinenkonfigurationen aus dergleichen grundlegenden Maschine erzielt werden.
5 zeigt die Hauptteile der Mehrfachspindel-Maschine 1 durch eine Draufsicht von oben.
In dieser Figur ist es möglich, die Plattform oder Struktur 2, die die Spindeln 4 und 5 hält, sowie die zu bearbeitenden Werkstücke 8 zu sehen.
5 zeigt auch die parallelen Querführungen 10, die die Wagen 11 gleitend tragen, die die Schlitten 12 stützen, welche wiederum die Spindeln 13 halten, um die Greifer 14 rotierend anzutreiben.
5 zeigt des Weiteren die Werkzeugaufnahmen 15 und 16 zum spanenden Bearbeiten der hinteren Endabschnitte der Werkstücke 8, die auf den vertikal bewegbaren Schlitten (A) und (B) angebracht sind.
Weiterhin zeigt 5 auch schematisch, dass am Ende des vorderen Bearbeitungsvorgangs an den Werkstücken 8 die Spindeln 13 bereits an den vorderen Endabschnitten der Werkstücke 8 angeordnet sind, um nach dem Schneidvorgang durch die Spindeln 4 und 5 entfernt zu werden.
Somit ist es möglich, an derselben Werkzeugmaschine 1 ein spanendes Bearbeiten an den Rückseiten der Werkstücke 8 auszuführen indem zu diesem Zweck die Bearbeitungswerkzeuge der Anordnungen 15 und 16 eingesetzt werden.
Wie in 6 gezeigt, werden die entfernten Werkstücke 8 von den Spindeln 13 rotierend angetrieben, die auf dem Schlitten 12 gehalten sind, und aufgrund des Vorsehens der Werkzeugaufnahmen 15 und 16 ist es möglich, Werkstücke 8 selbst auf ihren Rückseiten zu schneiden.
10 zeigt ein Beispiel, welches veranschaulicht, dass die betreffende Werkzeugmaschine auch ein fertiges Werkstück 8 großer Länge bereitstellt.
Die Spindeln 13, die von den Schlitten 12 angetrieben werden, entfernen das Werkstück 8 aus den Spindeln 4 und 5 der Drehtrommel 3. Nachdem die Rückseiten durch die Werkzeugaufnahmen 15 und 16 spanend bearbeitet worden sind, löst ein (in der Zeichnung nicht gezeigter) angetriebener Arm durch das Greiferelement (D) das lange Werkstück 8 von dem hinteren Teil der Spindeln 13, siehe 10.
7 zeigt die Grundkonfiguration der Mehrfachspindel-Werkzeugmaschine.
Die Spindel 13 wird vorliegend verwendet, um die Rückseite oder den hinteren Abschnitt des Werkstücks 8 spanend zu bearbeiten, das gerade von dem Dorn 5 durch die auf dem vertikalen Schlitten (B) angebrachte Werkzeugaufnahme 15 genommen wurde.
Der Schlitten 12 trägt weiterhin einen Motor (E) zum rotierenden Antreiben des Werkzeugs (F) zum spanenden Bearbeiten des Werkstücks 8 in der Spindel 4.
In einer solchen Konfiguration weist die Mehrfachspindel-Anordnung eine einzelne Position zum spanenden Bearbeiten der Werkstückrückseite und eine weitere Position zum spanenden Bearbeiten der Werkstückvorderseite durch ein Rotationswerkzeug auf.
8 zeigt eine weitere Konfiguration oder Anordnung der Mehrfachspindel-Werkzeugmaschine.
Diese Anordnung wird vorliegend „Double Cycle”-Anordnung (dt.: „Doppelzyklus”-Anordnung) genannt, in der insbesondere die Werkzeugmaschine dazu programmiert ist, gleichzeitig zwei einfache Werkstücke anzufertigen; wobei das Werkstück 8 unter Verwendung von drei der sechs verfügbaren Positionen an der Drehtrommel 3 gefertigt wird, wobei eine Zweirast-Verlagerungsdrehbewegung zur gleichen Zeit ausgeführt wird.
An der letzten Position der Trommel 3 sind die beiden Werkstücke 8 mit dem daran gefertigten vorderen Bearbeitungsabschnitt in den Spindeln 4 und 5 angeordnet; zu dieser Zeit bringen die Schlitten 12 die Spindeln 13 zur Werkstückgreifposition und werden dann hinauf zu den Werkzeugaufnahmen 15 und 16 zurückgezogen, um die Rückseite der Werkstücke 8 spanend zu bearbeiten. Am Ende der hinteren Bearbeitungsvorgänge werden die beiden spanend bearbeiteten Werkstücke gleichzeitig abgeladen.
9 zeigt eine weitere Konfiguration oder ein weiteres Muster der Mehrfachspindel-Werkzeugmaschine.
Dieses Muster wird vorliegend als „Double Recovery”-Muster (dt.: „Doppelwiedergewinnungs”-Muster) bezeichnet, da insbesondere die Werkzeugmaschine in dieser Konfiguration ein Werkstück durch hintere Bearbeitungsvorgänge mit langer Bearbeitungszeit herstellt.
Insbesondere führen die beiden Spindeln 13 die gleichen hinteren Bearbeitungsvorgänge an den jeweiligen Werkzeugaufnahmen 15 und 16 aus, welche Bearbeitungsvorgänge um eine solche Zeit versetzt sind, dass es der Drehtrommel 3 erlaubt wird, das Werkstück 8 zu seiner Endposition 5 zu bringen.
Dementsprechend wird das Werkstück 8 für die hinteren Bearbeitungsvorgänge von den beiden Spindeln 13 abwechselnd gegriffen.

Claims

Mehrfachspindel-Drehmaschine (1) mit: – einem Drehmaschinenständer (2) und – einer Drehtrommel (3), die mehrere erste Werkstückspindeln (4, 5) trägt, wobei die Drehtrommel (3) von dem Drehmaschinenständer (2) um die Längsachse der Drehtrommel (3) drehbar gehalten wird, wobei die ersten Werkstückspindeln (4, 5) dazu eingerichtet sind, entlang der Längsrichtung (Z) der Längsachse der Drehtrommel (3) verfahren zu werden, und der Drehmaschinenständer (2) für jede der ersten Werkstückspindeln (4, 5) einen ersten Schlitten (6) trägt, der dazu eingerichtet ist, eine Werkzeughaltebaugruppe (7) in radialer Richtung (X) der Drehtrommel (3) zu verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schlitten als Kreuzschlitten (6) ausgebildet ist, der weiterhin dazu eingerichtet ist, die Werkzeughaltebaugruppe (7) in tangentialer Richtung (Y) der Drehtrommel (3) zu verfahren.
Mehrfachspindel-Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmaschine (1) weiterhin parallele Führungen (10) umfasst, die quer zur Längsachse der Drehtrommel (3) vor dem Drehmaschinenständer (2) auf einem Bett der Drehmaschine (1) angeordnet sind, wobei die Führungen (10) zweite Kreuzschlitten (11, 12) verschiebbar tragen, von denen jeder jeweils eine zweite Werkstückspindel (13) trägt.
Mehrfachspindel-Drehmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmaschine weiterhin seitlich jeder der zweiten Werkzeugspindeln (13) jeweils einen vertikalen Schlitten (A, B) umfasst, wobei die vertikalen Schlitten (A, B) Werkzeughalter (15, 16) zum spanenden Bearbeiten der hinteren Teile des Werkstücks halten.
Mehrfachspindel-Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehtrommel (3) zum spanenden Bearbeiten schmaler Werkstücke eine Drehbuchse (C) halt, die dazu eingerichtet ist, ein Werkstück zu halten, das spanend bearbeitet wird, während die Drehbuchse (C) verhindert, dass sich das Werkstück verbiegt.
Mehrfachspindel-Drehmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der zweiten Werkzeugspindeln (13) zum Durchführen von Standard-Bearbeitungsvorgängen durch einen Antriebsmotor (E) zum rotierenden Antreiben eines Bearbeitungswerkzeugs (F) ersetzbar ist, um vordere Bearbeitungsvorgänge an einem an einer ersten Werkstückspindel (4) aufgenommenen Werkstück durchzuführen.
Mehrfachspindel-Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (13) von einer numerischen Steuervorrichtung derart steuerbar sind, dass sie „Double Recovery”-Bearbeitungsvorgänge durchführen, um hintere Teile von Werkstücken, die ein lange Bearbeitungsvorgangszeit benötigen, spanend zu bearbeiten.
Mehrfachspindel-Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (13) von der numerischen Steuervorrichtung derart steuerbar sind, dass sie „Double Cycle”-Bearbeitungsvorgänge durchführen, um zwei einfache Werkstücke gleichzeitig herzustellen.