DE202015009036U1 - Honmaschine mit einem Maschinengestell und mindestens zwei beidseits des Maschinengestells angeordneten Einheiten - Google Patents

Honmaschine mit einem Maschinengestell und mindestens zwei beidseits des Maschinengestells angeordneten Einheiten Download PDF

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Abstract

Honmaschine umfassend einen Ständer (1) mit mindestens zwei Füßen (3), wobei der Ständer (1) einen Bereich mit zwei im Wesentlichen parallelen Flächen aufweist und wobei an den zwei Flächen des Ständers (1) mindestens eine Honspindel (11), eine andere Bearbeitungsspindel (11) oder eine andere Funktionseinheit angeordnet ist

Description

  • Honmaschinen werden in verschiedensten Konfigurationen für eine Vielzahl verschiedener Aufgaben gebaut. Ausgehend von einer Honmaschine mit nur einer vertikal angeordneten Spindel haben sich Honmaschinen zu verketteten Systemen entwickelt, die über das Honen hinaus auch Prozessschritte ausführen, die dem eigentlichen Honen vor- oder nachgelagert sind. Ein vorgelagerter Bearbeitungsschritt ist bspw. das Feinbohren einer Bohrung, die anschließend gehont wird. Ein nachgelagerter Prozessschritt des Honens sind bspw. das
  • Bürsten und das Laserstrukturieren einer zuvor gehonten Bohrung.
  • Im Zusammenhang mit der Erfindung wird deshalb teilweise von Honspindeln, teilweise auch von Bearbeitungsspindeln gesprochen. Bearbeitungsspindeln sind solche Spindeln, die Bearbeitungsschritte ausführen, die dem Honen vor- oder nachgelagert sind. Mit dem Oberbegriff "Spindel" sind im Zusammenhang mit der Erfindung sowohl Honspindeln als auch von Bearbeitungsspindeln gemeint.
  • Obwohl die Honspindeln und die Bearbeitungsspindeln einen sehr hohen Entwicklungsstand erreicht haben, gibt es immer noch Verbesserungspotentiale in dem Gesamtsystem "Honmaschine".
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Honmaschine bereitzustellen, bei der alle Spindeln und Nebenaggregate, wie Drehtische, Werkzeugwechsler etc., und die Werkstücke gut zugänglich sind. Gleichzeitig soll die benötigte an Aufstellfläche (Footprint) klein sein. Außerdem sind Skalierbarkeit, kurze Nebenzeiten sowie optimale Be- und Entlademöglichkeiten gefordert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Honmaschine umfassend einen Ständer mit mindestens zwei Füßen, wobei der Ständer einen Bereich mit zwei im Wesentlichen parallelen Flächen aufweist und wobei an den zwei Flächen des Ständers mindestens eine Honspindel, eine Bearbeitungsspindel oder eine andere Funktionseinheit angeordnet ist. Ein Beispiel für eine Funktionseinheit im Sinne der Erfindung ist eine Messeinrichtung, die vor, während oder nach der Bearbeitung eine oder mehrere Abmessungen des Werkstücks erfasst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Maschinenkonzept hat der Ständer eine flächige und im Wesentlichen ebene Grundstruktur, wobei an beiden Seiten dieser ebenen Grundstruktur jeweils mindestens eine Honspindel oder eine andere Bearbeitungsspindel angeordnet ist. Die beiden Spindeln sind also gewissermaßen „Rücken an Rücken“ an dem Ständer befestigt. Der Ständer befindet sich also in der Mitte oder in einer Symmetrieebene der Honmaschine, sodass jede Spindel gut erreichbar ist. Dadurch wird die Wartung vereinfacht. Der Begriff "Symmetrieebene" ist nicht streng geometrisch zu verstehen. Anhand der 1 und 2 wird deutlich, dass die erfindungsgemäße Honmaschine bzw. deren Ständer einen im Wesentlichen symmetrischen Aufbau hat.
  • Weil an jeder der beiden Flächen mehr als eine Bearbeitungs- oder Honspindel angeordnet werden kann, sind die Skalierbarkeit und die Flexibilität der erfindungsgemäßen Honmaschine sehr groß. Gerade das Auswechseln oder Umbauen einer oder mehrerer Bearbeitungsspindeln ist bei dem erfindungsgemäßen Konzept wegen der guten Zugänglichkeit sehr einfach und rasch durchzuführbar.
  • In einer ersten Ausführungsform hat die erfindungsgemäße Honmaschine einen Ständer mit zwei Füßen, wobei der Ständer und die zwei Füße in einer Ebene angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine sehr schlanke und wenig Aufstellfläche benötigende Honmaschine. Diese Honmaschine kann bspw. an einer Fläche bzw. Seite des Ständers zwei Spindeln umfassen, sodass insgesamt 2 × 2 = 4 Bearbeitungs- bzw. Honspindeln an einem Ständer befestigt werden können. Dies geschieht mit einem bezogen auf die Zahl der Spindeln sehr geringen Aufstellfläche.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Ständer drei Füße aufweist, wobei der Ständer in einer Ansicht von oben eine T-förmige Struktur mit drei Enden hat und wobei an jedem der drei Enden ein Fuß vorgesehen ist. Damit ist der Ständer der erfindungsgemäßen Honmaschine ein Dreifuß (Tripod) mit einer T-förmigen Struktur. Er ist auch für schwerste Bearbeitungsaufgaben ausreichend stabil. Trotzdem ist die Aufstellfläche bezogen auf die Kapazität und die Belastbarkeit der Honmaschine sehr gering.
  • Es ist in der Regel vorteilhaft, wenn der Querbalken der T-förmigen Struktur eine Länge hat, die mit der Ausladung der Honspindeln korrespondiert, sodass der Querbalken nicht weiter über den eigentlichen Ständer hinausragt als zwei Spindeln, die zu beiden Flächen des Ständers angeordnet sind.
  • Um die erfindungsgemäße Honmaschine flexibel mit verschiedenen Bearbeitungs- oder Honspindeln ausstatten zu können und diese Spindeln auch relativ zu einem Werkstück verfahren zu können, ist an jeder der beiden parallelen Flächen des Ständers mindestens eine Führung oder Aufnahme für eine oder mehrere Spindeln vorgesehen. Alternativ ist auch eine ortsfeste Spindelposition möglich.
  • Um eine optimale Raumausnutzung zu erreichen, ist vorgesehen, dass unterhalb des Ständers und zwischen den Füßen ein Freiraum vorhanden ist. In diesem Freiraum können mehrere Werkstücke gespannt werden und dann gleichzeitig von zwei Bearbeitungsspindeln, die sich auf den gegenüberliegenden Seiten des Ständers befinden, bearbeitet werden. Es ist auch möglich, durch diesen Freiraum hindurch ein Werkstück zu einer oder mehreren Bearbeitungs- oder Honspindeln der Maschine zuzuführen. Dadurch wird die Flexibilität weiter erhöht obwohl die erfindungsgemäße Maschine nur sehr wenig Stellfläche benötigt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Honmaschine einen Unterbau auf, wobei die Füße des Ständers mit dem Unterbau verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine sehr steife und feste Struktur. Außerdem wird die Modularität der erfindungsgemäßen Honmaschine weiter verbessert.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind in dem Freiraum unterhalb des Ständers Mittel zum Handhaben und/oder Spannen von Werkstücken angeordnet. Es ist auch möglich, dass die Spannmittel mit dem Ständer verfahrbar sind. Dies bedeutet, dass in oder in unmittelbarer Nähe des Bearbeitungsraums Mittel vorgesehen sind, um die Werkstücke in den Bearbeitungsraum transportieren und anschließend dort fixieren. Letzteres können Spanntische sein oder auch Indexierungen mit denen das Werkstück positionsgenau fixiert wird und anschließend mit einer oder mehreren der an der erfindungsgemäßen Honmaschine angeordneten Bearbeitungsspindeln bearbeitet wird.
  • Bei den Mitteln zum Handhaben und/oder Spannen von Werkstücken kann es sich um einen Drehtisch und/oder eine Fördereinrichtung, insbesondere einen Schritthub-Antrieb oder andere aus dem Stand der Technik bekannten Mitteln handeln.
  • Um eine effektive Produktion mit hoher Ausbringung zu erreichen, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung an dem Unterbau oder dem Ständer mindestens ein Werkzeugmagazin und/oder ein Werkzeugwechsler angeordnet. Damit ist es einfach und schnell möglich, Werkzeuge zu wechseln, wenn sie verschlissen sind oder wenn ein anderer Bearbeitungsschritt mit anderen Werkzeugen ausgeführt werden soll.
  • Als Werkzeugmagazin und als Werkzeugwechsler können alle aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Systeme eingesetzt werden. Insbesondere können Kettenmagazine, Ringmagazine oder Linearmagazine eingesetzt werden. Auch bei den Werkzeugwechslern können alle am Markt befindlichen Werkzeugaufnahmesysteme eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Honmaschine lässt sich somit auch gut in bestehende Fertigungseinrichtungen integrieren.
  • Neben den Honspindeln können auch Spindeln zum Feinbohren, Bürsten, Bohren, Reiben, u. a. mehr, von der erfindungsgemäßen Honmaschine eingesetzt werden.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
  • Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 Eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Ständers einer erfindungsgemäßen Honmaschine
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ständers einer erfindungsgemäßen Honmaschine und
  • 3 eine erfindungsgemäße Honmaschine.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der 1 ist ein Ständer 1 mit zwei Füßen 3 in einer Seitenansicht und einer Ansicht von oben schematisch dargestellt. Ständer 1 und Füße 3 werden in der Regel als einteilige Schweißkonstruktion ausgeführt. Je nach Größe der Maschine können die Füße 3 auch mit dem Ständer 1 verschraubt werden.
  • Die Füße 3 des Ständers 1 sind mit einem Unterbau 7 verbunden. Auf dem Unterbau 7 können (nicht dargestellt) Werkzeugwechsler, Transporteinrichtungen, Spannmittel und Werkzeugmagazine oder weitere Betriebsmittel für Nebenprozesse angeordnet werden.
  • An dem Ständer 1 sind Aufnahmen 9 ausgebildet, die dazu dienen, eine oder mehrere Spindeln 11 (Honspindeln oder andere Bearbeitungsspindeln) aufzunehmen. Die Aufnahmen 9 können so ausgestaltet sein, dass die Spindeln 11 zwischen zwei Bearbeitungsschritten entlang der Aufnahme, d. h. in 1 in waagrechter Richtung, verfahren werden können, bis sie den neuen Einsatzort erreicht haben. Alternativ ist es auch möglich, die Spindeln 11 fest an dem Ständer 1 anzuordnen, bspw. durch Verschrauben.
  • In dem unteren Teil der 1 ist eine Ansicht von oben auf den erfindungsgemäßen Ständer 1 dargestellt. Dabei wird deutlich, dass der Ständer 1 und die Füße 3 ein im Wesentlichen ebenes Gebilde darstellt und dass an beiden Seiten dieses ebenen Gebildes 1 Aufnahmen 9 angeordnet sind. An diesen zu beiden Seiten des Ständers 1 angeordneten Aufnahmen 9 können eine oder mehrere Spindeln 11 angeordnet werden können. Aus der Ansicht von oben wird die symmetrische Struktur der erfindungsgemäßen Honmaschine sehr deutlich. Weil der Ständer 1 in der Symmetrieebene angeordnet ist, ragen die Spindeln in beide Richtungen nach außen und sind somit sehr gut zugänglich. Außerdem wird nur wenig Aufstellfläche benötigt.
  • Zwischen den Füßen 3 und der Aufnahme 9 in der Seitenansicht der 1 unterhalb des Ständers 1 ist ein Freiraum 5 vorhanden, der gleichzeitig auch den Bearbeitungsraum der Honmaschine begrenzt. Durch den Freiraum 5 hindurch können Werkstücke (nicht dargestellt) in den Bearbeitungsraum transportiert werden, bis sie den Ort erreicht haben, an dem sie bearbeitet werden sollen. Dort werden sie auf herkömmliche Weise dann aufgespannt, bspw. in einer eigens gefertigten Aufnahme oder in einer Indexspanneinrichtung. Sobald das Werkstück korrekt gespannt ist, können eine oder mehrere der Spindeln 11 mit der Bearbeitung beginnen.
  • Die Spindeln 11 sind so ausgebildet, dass sie in vertikaler Richtung arbeiten, wie dies bei vielen Honspindeln der Fall ist.
  • Zur Veranschaulichung ist in der Ansicht von oben durch eine strichpunktierte Linie ein Werkstücktransport 14 mit mindestens einem Werkstück 13 angedeutet, das sich unter dem Ständer 1 hindurch erstreckt. Dadurch besteht die Möglichkeit mit der erfindungsgemäßen Honmaschine zwei Werkstücke gleichzeitig oder sequenziell mit den Spindeln 11, die zu beiden Seiten des Ständers 1 angeordnet sind, zu bearbeiten.
  • Es wird auch deutlich, dass trotz der sehr kleinen Aufstellfläche der eigentlichen Honmaschine große und lange Werkstücke 13 bearbeitet werden können, obwohl die Auskragung der Hon- und Bearbeitungsspindeln 11 sehr gering ist. Dadurch ergibt sich eine hohe Steifigkeit der Honmaschine, was sich positiv auf die Bearbeitungsqualität und die Taktzeiten auswirkt.
  • Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt zwei Hon- und Bearbeitungsspindeln 11 an den Aufnahmen 9 des Ständers 1 angeordnet. Jede der Hon- und Bearbeitungsspindeln 11 kann entlang der Aufnahmen 9, d. h. in waagrechter Richtung, relativ zu dem Ständer 1 verfahren werden. Sobald die Spindeln 11 die gewünschte Position erreicht haben, werden sie arretiert und sind dann für eine Honbearbeitung oder einen anderen Bearbeitungsschritt einsatzbereit. Diese Querbewegung der Spindeln 11 erfolgt mit Hilfe eines Querschlittens 23. Der Querschlitten 23 dient zur Positionierung der Spindeln 11 über der Bearbeitungsposition und dem Werkzeugwechsler 21.
  • In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Honmaschine dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Ständer 1 drei Füße 3. Der Ständer 1 hat in einer Ansicht von oben eine T-förmige Struktur. An den Enden dieser T-förmigen Struktur ist jeweils ein Fuß 3.1, bis 3.3 vorgesehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der 2 weder Spindeln 11 noch ein Werkstück 13 dargestellt. Es wird aber deutlich, dass auch bei dieser sehr robusten Struktur in der Art eines Tripods ein großer Freiraum 5 unterhalb des Ständers und zwischen den Füßen 3.1 bis 3.3 vorhanden ist.
  • Die T-förmige Struktur des Ständers 1 wird zur Erläuterung in den eigentlichen Ständer 1 und einen Querbalken 15 unterteilt. Die Füße 3.2 und 3.3 sind unterhalb des Querbalkens 15 angeordnet. Die Aufnahmen 9 befinden sich an dem eigentlichen Ständer 1. Bei dieser T-förmigen Struktur ist der Ständer 1 extrem robust. Trotzdem ist der Freiraum 5 sehr groß und es können Werkstück aus verschiedenen Richtungen in den Freiraum 5 bzw. in den Bearbeitungsraum eingebracht werden. Es ist unter anderem möglich, ein Werkstück zwischen den Füßen 3.2 und 3.3 hindurch in den Freiraum 5 zu bewegen. Selbstverständlich kann ein Werkstück 13 auch von den Seiten des Ständers 1 in den Freiraum 5 gebracht werden.
  • Die 3 zeigt eine Honmaschine mit einem Ständer 1, der drei Füße 3 umfasst und damit strukturell dem Ausführungsbeispiel der 2 entspricht.
  • Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Hon- und Bearbeitungsspindeln 11 an den Aufnahmen 9 des Ständers 1 angeordnet. Jede der vier Hon- und Bearbeitungsspindeln 11 kann entlang der Aufnahmen 9, d. h. in waagrechter Richtung, relativ zu dem Ständer 1 verfahren werden. Sobald die Spindeln 11 die gewünschte Position erreicht haben, werden sie arretiert und sind dann für eine Honbearbeitung oder einen anderen Bearbeitungsschritt einsatzbereit.
  • In dem Freiraum 5 unterhalb des Ständers 1 und zwischen den Füßen 3 ist ein Drehtisch 17 vorhanden. Der Drehtisch 17 ist mit dem Unterbau 7 verbunden und dient dazu, die Werkstücke rasch und zuverlässig in die für die Bearbeitung vorgesehene Position zu bringen. Der Drehtisch 17 kann mit individuellen an das zu bearbeitende Werkstück 13 angepassten Wechselteilen ausgerüstet werden.
  • Alternativ kann der Drehtisch 17 auch an dem Ständer 1 angeordnet werden. Die Bewegungsrichtung, d. h. die Drehachse des Drehtisches 17 kann vertikal verlaufen.
  • Schließlich ist noch mindestens eine Vorrichtung 19 zum Spannen oder Niederhalten der Werkstücke 13 vorhanden. Diese Vorrichtung 19 kann ein Nullpunktspannsystem umfassen und/oder mit mechanischen, elektrischen, pneumatischen oder hydraulisch angetriebenen Einrichtungen versehen sein.
  • Die Vorrichtungen 19 zum Spannen können auf dem Drehtisch 17, dem Ständer 1 für die Spindeln 11, dem Unterbau 7 oder auch an den Spindeln 11 mitfahrend befestigt werden.
  • Des Weiteren sind Werkzeugwechsler 21 vorhanden, die als Rundmagazin, Linearmagazin, Flächenmagazin oder Kettenmagazin ausgeführt werden können. Der Werkzeugwechsler 21 führt zum Einwechseln des Werkzeugs eine translatorische oder rotatorische Relativbewegung zur Spindelachse aus. In der 3 ist ein Werkzeugwechsler 21 in Form eines Rundmagazins beispielhaft dargestellt.
  • Der oder die Werkzeugwechsler 21 können an dem Ständer 1, dem Unterbau 7, den Fuß 3 oder den Spindeln 11 befestigt werden.
  • Die Querbewegung der Spindeln 11 erfolgt mit Hilfe eines Querschlittens 23, der in der 3 nicht gut zu erkennen ist, weil er größtenteils von den Spindeln 11 und deren Peripherie verdeckt wird. Der Querschlitten 23 dient zur Positionierung der Spindeln 11 über der Bearbeitungsposition und dem Werkzeugwechsler 21.
  • Wie bereits erwähnt ist es auch möglich, die Spindeln 11 starr mit dem Ständer 1 zu verbinden. Es ist auch möglich, zwei oder mehr Spindeln 11 auf einem Querschlitten 23 anzuordnen und gemeinsam in die Bearbeitungsposition zu bewegen. In diesem Fall wird das Stichmaß der miteinander verbundenen Spindeln 11 über eine separate Verstelleinheit manuell oder automatisch eingestellt.
  • Die Zuführung der Werkstücke erfolgt über eine Zuführeinheit zum Drehtisch 17. Die Zuführung kann als Hub-Drehbewegung 24 ausgeführt sein. Weitere Belademöglichkeiten des Drehtisches 17 über alternative Beladungseinrichtungen, wie z. B. ein Schritthub-Transport, ein Shuttle, Gantry oder Roboter oder manuell, sind ebenfalls möglich. Dies unterstreicht die Flexibilität des erfindungsgemäßen Konzepts.
  • Aus der 1 und der 3 wird sehr deutlich, dass alle Bauteile der erfindungsgemäßen Honmaschine sehr gut zugänglich sind, weil die tragende Struktur, nämlich der Ständer 1 mit den Füßen 3 gewissermaßen in der Mitte der Maschine angeordnet ist und alle Anbauteile von diesem mittig angeordneten Ständer 1 nach außen ragen. Dies ermöglicht die sehr gute Zugänglichkeit aller Anbauteile, seien es Spindeln 11, Antriebe, Werkzeugwechsler 21, Drehtische 17 und anderes mehr. Gleichzeitig wird auch deutlich, dass der Platzbedarf für die erfindungsgemäße Maschine bezogen auf die Größe der zu bearbeitbaren Werkstücke extrem gering ist.

Claims (11)

  1. Honmaschine umfassend einen Ständer (1) mit mindestens zwei Füßen (3), wobei der Ständer (1) einen Bereich mit zwei im Wesentlichen parallelen Flächen aufweist und wobei an den zwei Flächen des Ständers (1) mindestens eine Honspindel (11), eine andere Bearbeitungsspindel (11) oder eine andere Funktionseinheit angeordnet ist
  2. Honmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (1) zwei Füße (3) aufweist, und dass der Ständer (1) und die zwei Füße (3) in einer Ebene angeordnet sind.
  3. Honmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (1) drei Füße (3.1, 3.2, 3.3) aufweist, dass der Ständer (1) in einer Ansicht von oben eine T-förmige Struktur mit drei Enden hat, und dass an jedem der drei Enden ein Fuß (3.1, 3.2, 3.3) vorgesehen ist.
  4. Honmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der beiden parallelen Flächen des Ständers (1) mindestens eine Aufnahme (9) für eine Spindel (11) vorgesehen ist.
  5. Honmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Ständers (1) und zwischen den Füßen (3) ein Freiraum (5) vorhanden ist.
  6. Honmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Unterbau (7) aufweist, und dass die Füße (3) des Ständers (1) mit dem Unterbau (7) verbunden sind.
  7. Honmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Freiraum (5) unterhalb des Ständers (1) Mittel () zum Handhaben und/oder Spannen von Werkstücken (13) angeordnet sind.
  8. Honmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Handhaben und/oder Spannen von Werkstücken an dem Unterbau (7), dem Ständer (1) und/oder dem Drehtisch (17) befestigt sind.
  9. Honmaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Freiraum (5) unterhalb des Ständers (1) ein Drehtisch (17) und/oder eine Fördereinrichtung angeordnet ist.
  10. Honmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Unterbau (7) oder dem Ständer (1) ein Werkzeugmagazin und/oder ein Werkzeugwechsler (21) und/oder ein Nullring angeordnet ist.
  11. Honmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der mindestens einen Honspindel (11) eine Spindel zum Feinbohren, Bürsten, Bohren, Reiben, Rollieren, Aufrauen, Formhonen, Anfasen, Fluidstrahlen oder Messen vorgesehen ist.
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