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Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine
mit zwei gleichgerichtet parallel nebeneinander angeordneten, unabhängig voneinander
in Richtung der X- und Z-Achse verschieblichen Werkstückspindeleinheiten,
die in X-Richtung jeweils zwischen einem äußeren Hauptarbeitsbereich,
in welchem sie mit Werkzeugen eines Werkzeugträgers zusammenwirken, und wenigstens
einer mittleren Stellung zwischen den beiden Hauptarbeitsbereichen
verfahrbar sind, sowie mit Werkstück-Fördereinrichtungen zur Zufuhr von
Rohteilen und zur Abfuhr von Fertigteilen.
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Eine derartige Mehrspindel-Drehmaschine ist
aus der
EP 0 612 278
B1 bekannt. Diese Maschine ist allerdings nur für Folgebearbeitung
geeignet, nicht auch für
Parallelbearbeitung, denn die Rohteile können nur der einen Werkstückspindeleinheit
zugeführt
werden und die Fertigteile müssen
von der anderen Werkstückspindeleinheit
abgeführt
werden, nachdem sie nacheinander an beiden Werkstückspindeleinheiten
bearbeitet worden sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Drehmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen,
die sich wahlweise sowohl für
Folgebearbeitung als auch für
Parallelbearbeitung einsetzen läßt und selbst
bei Parallelbearbeitung mit sehr einfachen, kostengünstigen
Werkstück-Fördereinrichtungen
auskommt .
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Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß sich
die Fördereinrichtungen
für die
Zu- und Abfuhr der Teile in den Zwischenraum zwischen den Hauptarbeitsbereichen
er strecken und eine oder mehrere Spindelstellungen in dem Zwischenraum,
in denen Rohteile von den Fördereinrichtungen
zu übernehmen
und/oder Fertigteile an die Fördereinrichtungen
zu übergeben
sind, im zur Verfügung
stehenden Bewegungsraum beider Werkstückspindeleinheiten liegen.
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Die vorgeschlagene Doppelspindel-Drehmaschine
kommt in jedem Fall, also auch bei Parallelbearbeitung, mit einer
einzigen Fördereinrichtung
für die
Rohteilzufuhr und einer einzigen Fördereinrichtung für die Fertigteilabfuhr
aus, denn beide Fördereinrichtungen
können
jeweils von beiden Werkstückspindeleinheiten
erreicht werden. Selbstverständlich kann
die Versorgung beider Werkstückspindeleinheiten
mit Rohteilen und die Abfuhr von mit jeder einzelnen Werkstückspindeleinheit
fertig bearbeiteten Werkstücken,
falls unter bestimmten Umständen zweckmäßig, auch
durch eine einzige, beiden Werkstückspindeleinheiten gemeinsame
Fördereinrichtung
erfolgen, so daß alle
Rohteil- und Fertigteil-Übergabevorgänge an einer
einzigen Stelle stattfinden.
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Der Zwischenraum zwischen den beiden Hauptarbeitsbereichen
bietet genügend
Platz, um neben den Fördereinrichtungen
für die
Zu- und Abfuhr der Teile bei Folgebearbeitung auch noch eine Wende-
oder Weitergabeeinrichtung zu montieren. Damit können die von der einen Werkstückspindeleinheit
schon teilweise bearbeiteten Werkstücke gewendet oder ungewendet
an die zweite Werkstückspindeleinheit
weitergereicht werden.
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Außerdem können in weiterer bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung in dem Zwischenraum zwischen den Hauptarbeitsbereichen
der Werkstückspindeleinheiten
weitere Werkzeugträger
und Werkzeuge sowie Meß-
und Prüfgeräte angebracht
werden, die je nach Bedarf an den in der einen und/oder der anderen
Werkstückspindeleinheit
eingespannten Werkstücken
zum Einsatz gebracht werden können. Bei
diesen zusätzlichen
Werkzeugen kann es sich z. B. um Fräs- oder Rollierwerkzeuge handeln.
In den meisten Fällen
genügt
bei der erfindungsgemäßen Drehmaschine
ein einziges derartiges Werkzeug, wo bisher bei anderen Doppelspindel-Drehmaschinen zwei
zusätzliche
Werkzeuge bzw. Prüf-
oder Meßgeräte erforderlich
waren.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten
ergeben sich, wenn die Werkstückspindeleinheiten
durch einen steuerbaren elektrischen Linearantriebsmotor längs der
X-Achse verfahrbar sind. Dann lassen sich nämlich dessen Betriebsparameter für ein Prüfprogramm
wahlweise derart einstellen, daß die
Unwucht eines in eine Werkstückspindeleinheit
eingespannten, rotierenden Werkstücks die Spindeleinheit in Schwingung
versetzt. Indem man die Drehmaschine mit an sich bekannten Mitteln
zur Bestimmung der Lage und Größe der Unwucht
versieht, kann sie auch als Auswuchtmaschine fungieren. Zum Beispiel
können
innenbelüftete
Bremsscheiben nach der Drehbearbeitung und Messung einer Unwucht
durch ein in einem Hauptarbeitsbereich oder in einer mittleren Stellung
an der Drehmaschine angeordnetes Fräswerkzeug noch ergänzend so
bearbeitet werden, daß die
Unwucht behoben wird.
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Für
die normalen Bearbeitungsvorgänge
genügt
es, wenn nur die Werkstückspindeleinheiten
in Richtung der X-Achse und der Z-Achse verfahrbar sind. Die Werkzeugträger können während der
Bearbeitungsvorgänge
feststehen und brauchen nur die mit einem Werkzeugwechsel verbundenen
Bewegungen auszuführen.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen,
daß wenigstens
in einem Hauptarbeitsbereich oder im Zwischenraum zwei Werkzeugträger mit
Bohrwerkzeugen mit bestimmtem Querabstand nebeneinander angeordnet
sind, die unabhängig
voneinander in Richtung der Y-Achse verfahrbar sind, um Stellungen anzufahren,
in denen nacheinander jeweils zwei Löcher gleichzeitig gebohrt werden
können,
die paarweise auf unterschiedlichen Lochkreisen und/oder nicht paarweise
diametral gegenüberliegend
angeordnet sind. Durch die genannte Anordnung und Einstellbarkeit
der Werkzeuge läßt sich
die Bearbeitungszeit für
das Bohren z. B. der Löcher
in Bremsscheiben selbst dann halbieren, wenn die Löcher ungünstig angeordnet
sind.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden
nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Frontansicht einer Mehrspindel-Drehmaschine
mit zwei vertikal ausgerichteten Werkstückspindeleinheiten und einer
im mittleren Bereich der Maschine angeordneten Fördereinrichtung für die Zufuhr
von Rohteilen und die Abfuhr von Fertigteilen;
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2 eine
Frontansicht einer ähnlich
wie gemäß 1 aufgebauten Mehrspindel-Drehmaschine, jedoch
mit einem abgewandelten Verfahrantrieb der Werkstückspindeleinheiten
und getrennten Fördereinrichtungen
für die
Zufuhr von Rohteilen und die Abfuhr von Fertigteilen sowie einem
im mittleren Bereich angeordneten Fräswerkzeug;
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3 bis 6 Varianten der Ausgestaltung
des mittleren Bereichs der Drehmaschine mit verschiedenen Förder- und
Handlingeinrichtungen, Meß-
oder Prüfgeräten und
Werkzeugen;
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7 eine
Teilansicht der Drehmaschine nach 1 in
einer Stellung beim Auswuchten;
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8 eine
Teilansicht der Drehmaschine nach 1 in
einer Stellung beim paarweisen Bohren von Löchern und
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9 ein
Arbeitsschema zum Bohren von auf zwei Lochkreisen liegenden Löchern in
der Arbeitsstellung der Drehmaschine nach 8.
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Die in 1.
gezeigte Drehmaschine hat zwei vertikal ausgerichtete Werkstückspindeleinheiten 10, 12,
die mittels eines bei 14 angedeuteten Linearmotors längs einer
Führung 16 in
Richtung der X-Achse, d. h. in Querrichtung verfahrbar sind. Außerdem sind
die Werkstückspindeleinheiten 10, 12 in bekannter
Weise in Richtung der Z-Achse, d. h. in vertikaler Richtung verfahrbar.
Der Linearmotor 14 hat einen sich über die Breite der Drehmaschine
erstreckenden Stator, der es gestattet, dann, wenn eine der Werkstückspindeleinheiten 10, 12 an
einem Ende der Führung 16 steht,
die andere Werkstückspin deleinheit
längs der
gesamten übrigen
Länge der
Führung 16 zu
verfahren.
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In den seitlich äußeren Bereichen der Drehmaschine
sind unterhalb des Bewegungsraums der Werkstückspindeleinheiten 10, 12 Werkstückträger 18 bzw. 20,
im Beispielsfall in Form von Werkzeugrevolvern, angebracht. Mit
den darin im Einzelfall aufgenommenen Dreh-, Bohr- und sonstigen
Werkzeugen werden die im Spannfutter der Werkstückspindeleinheiten 10, 12 eingespannten
Werkstücke
bearbeitet. Die Werkzeugträger 18, 20 bestimmen
die Lage der Hauptarbeitsbereiche der Werkstückspindeleinheiten 10, 12 jeweils
im seitlich äußeren Bereich
der Drehmaschine. Zwischen den Hauptarbeitsbereichen der Werkstückspindeleinheiten 10, 12 befindet
sich ein Zwischenraum 22, der, wie nachstehend im einzelnen
beschrieben, genutzt wird.
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In der bevorzugten Ausführungsform
hat der mit 24 bezeichnete Rahmen der Drehmaschine eine Durchbrechung 26,
so daß eine
bei 28 angedeutete Fördereinrichtung
von hinten nach vorne durch den Maschinenrahmen 24 hindurchgeführt werden
kann. Die Fördereinrichtung 28 ist
im einfachsten Fall ein Förderband
oder Palettenförderer,
auf dem Rohteile 30 von hinten herangeführt werden und auf dem auch die
Fertigteile nach der Bearbeitung abgelegt werden. Beide Werkstückspindeleinheiten 10, 12 können nacheinander
die mittlere Stellung über
der Fördereinrichtung 28 anfahren,
selbsttätig
ein Rohteil 30 ergreifen und spannen, damit in den jeweiligen
Hauptarbeitsbereich fahren, nach der Bearbeitung mittels der Werkzeuge
der Werkzeugträger 18 bzw. 20 in
die mittlere Stellung zurückfahren
und das Fertigteil wieder auf der Fördereinrichtung 28 ablegen.
Dies ist ein Beispiel für
Parallelbearbeitung mit einer sehr einfachen Fördereinrichtung.
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Das Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich von
dem nach 1 zunächst dadurch, daß jede der
beiden Werkstückspindeleinheiten 10, 12 durch
einen eigenen Elektromotor M in Richtung der X-Achse angetrieben
wird. Damit sich die Bewegungsräume
der beiden Werkstückspindeleinheiten 10, 12 im
mittleren Bereich überlappen,
wirken die beiden Elektromotoren M auf übereinander angeordnete Schraubenspindeln 11, 13,
die sich jeweils über die
Breite der Durchbrechung 26 erstrecken, so daß jede Werkstückspindeleinheit 10, 12 über die
Breite der Durchbrechung 26 jede beliebige Stellung anfahren
kann.
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In der Ausführung nach 2 führt
eine erste Fördereinrichtung 32 Rohteile 30 von
hinten durch die Durchbrechung 26 hindurch zur Vorderseite
der Maschine, wo die Rohteile 30 nacheinander von jeder
der beiden Werkstückspindeleinheiten 10, 12 erfaßt und aufgenommen
werden können,
um anschließend
im jeweiligen Hauptarbeitsbereich die vorgesehene Bearbeitung durchzuführen. Der
Abtransport der mit 34 bezeichneten Fertigteile erfolgt mittels
einer weiteren Fördereinrichtung 36,
und zwar vorzugsweise wieder durch die Durchbrechung 26 zur
Rückseite
der Maschine. Wie bereits die Fördereinrichtung 32 wird
auch die zweite Fördereinrichtung 36 nacheinander
von beiden Werkstückspindeleinheiten 10, 12 angefahren.
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Zwischen den beiden Fördereinrichtungen 32 und 36 ist
bei dem Ausführungsbeispiel
nach 2 ein Fräswerkzeug 38 angeordnet,
das ebenfalls von beiden Werkstückspindeleinheiten 10, 12 anzufahren
ist, um ggf. Werkstücke
fräsend
zu bearbeiten.
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3 zeigt
eine Ansicht des mittleren Bereichs der Maschine mit der Durchbrechung 26,
wobei in diesem Fall nur die beiden Fördereinrichtungen 32 und 36,
nicht jedoch ein zusätzliches
Werkzeug, wie das Fräswerkzeug 38,
vorhanden sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 befindet sich zwischen
den Fördereinrichtungen 32 und 36 eine
von beiden Werkstückspindeleinheiten 10, 12 anzufahrende
Wendeeinrichtung 40. Dies ist eine Ausrüstung für Folgebearbeitung. Dabei nimmt die
eine Werkstückspindeleinheit 10 ein
Rohteil 30 von der Fördereinrichtung 32 auf
und übergibt
nach der Bearbeitung im Hauptarbeitsbereich das einseitig bearbeitete
Werkstück
an die Wendeeinrichtung 40. Dort holt sich nach dem Wenden
die andere Werkstückspindeleinheit 12 das
Werkstück
und übergibt dieses
nach der Bearbeitung im zugeordneten Hauptarbeitsbereich als Fertigteil
an die Fördereinrichtung 36 zur
Abfuhr durch die Durchbrechung 26 hindurch nach hinten.
Es versteht sich, daß eine
Folgebearbeitung auch in der Weise durchgeführt werden kann, daß statt
der Wendeeinrichtung 40 eine einfache Übergabeeinrichtung angebracht
wird, auf der die erste Werkstückspindeleinheit 10 das
teilweise bearbeitete Werkstück
ablegt, und von der sich dann die zweite Werkstückspindeleinheit 12 das
nicht gewendete Werkstück
zur Fertigbearbeitung holt.
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In der Ausführungsform nach 5 ist zwischen den Fördereinrichtungen 32 und 36 z.
B. ein Taster 42 oder ein anderes Prüf- oder Meßgerät angeordnet, das ebenfalls
von beiden Werkstückspindeleinheiten 10, 12 anzufahren
ist, um je nach den Anforderungen im Einzelfall Werkstücke prüfen zu lassen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 6 ist zwischen den Fördereinrichtungen 32, 36 ein
Rollierwerkzeug 44 angebracht, mit dem im Beispielsfall eine
konvex gewölbte
Oberfläche
eines Werkstücks rolliert
werden kann.
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Wie die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele
zeigen, können
mit einer einzigen Fördereinrichtung 32 für die Zufuhr
von Rohteilen 30 und einer einzigen Fördereinrichtung 36 für die Abfuhr
der Fertigteile 34 auf der vorgeschlagenen Drehmaschine
sowohl Folgebearbeitungen als auch Parallelbearbeitungen durchgeführt werden.
Der verhältnismäßig große Zwischenraum 22 zwischen
den Hauptarbeitsbereichen der beiden Werkstückspindeleinheiten 10, 12 gestattet
darüber
hinaus die Anbringung weiterer Handlingeinrichtungen 40 und/oder
die Ausrüstung
der Maschine mit zusätzlichen,
auswechselbaren Werkzeugen 38, 44 und/oder Prüf- oder
Meßgeräten 42.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung
der beschriebenen Drehmaschine und der zugehörigen Fördereinrichtungen 28, 32, 36 läßt sich auch
mit horizontal ausgerichteten Werkstückspindeleinheiten realisieren.
Der Roh- und Fertigteiletransport muß nicht notwendigerweise durch
eine Durchbrechung 26 von hinten erfolgen, sondern die Teile
können
auch auf der Vorderseite der Maschine zu- und abgeführt werden.
Als Fördereinrichtungen kommen
z. B. auch Roboter und ähnliche
Greifersysteme in Frage.
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Wenn für den Antrieb der Werkstückspindeleinheiten 10, 12 ein
elektrischer Linearmotor 14 gemäß 1 gewählt
wird, kann auf der Drehmaschine auch ausgewuchtet werden. Zu diesem
Zweck werden die Parameter der Lageregelung des Linearmotors 14 so
eingestellt, daß durch
ein in einer Werkstückspindel einheit 10, 12 eingespanntes,
rotierendes Werkstück
mit Unwucht die Werkstückspindeleinheit
in Schwingung versetzt wird. Die Daten der Schwingung können aus
den Antriebsdaten der Steuerung ausgelesen oder über separate Aufnehmer ermittelt
werden. Normalerweise wird die Unwucht durch Messung der Schwinggeschwindigkeit in
X-Richtung oder der Schwingungsamplitude ermittelt. Ist auf diese
Weise die Lage und Größe der Unwucht
bestimmt, kann z. B. mittels des in 7 gezeigten
Fräswerkzeugs 46 an
dem mit Unwucht behafteten Werkstück 48 an einer Stelle,
wo die Funktion nicht beeinträchtigt
wird, ein Materialabtrag vorgenommen und dadurch die Unwucht beseitigt
werden. Es versteht sich, daß der
Vorschlag, auf der Drehmaschine auch auszuwuchten, grundsätzlich unabhängig von
der Bauart der Drehmaschine ist und lediglich einen elektrischen
Linearmotor als Antrieb einer Werkstückspindeleinheit quer zur Drehachse
voraussetzt.
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Der Nutzen von in Richtung der Y-Achse
verfahrbaren Werkzeugträgern
wird anhand der 8 und 9 erläutert. Als Beispiel sei angenommen,
daß ein
scheibenförmiges
Werkstück
gemäß 9 mit 10 Bohrungen versehen
werden soll, von denen jeweils 5, gleichmäßig über den Umfang verteilt, auf
einem inneren bzw. äußeren Lochkreis
angeordnet sind.
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Anders als bei z. B. vier, sechs
oder acht Löchern
am Umfang liegen bei fünf
Löchern
nicht jeweils zwei diametral gegenüber. Daher besteht keine Möglichkeit,
bei normaler, fester Anordnung der Werkzeugträger 18, 20 derart,
daß die
Werkzeugspitzen zweier Bohrwerkzeuge, diametral gegenüberliegend,
auf der zur X-Achse parallelen Mittellinie des Werkstücks zum
Angriff kommen, zwei Löcher gleichzeitig
zu bohren. Um jedoch dieses Ziel zu erreichen, sind gemäß 8 zwei Werkzeugträ ger 50, 52 nebeneinander
angeordnet, die unabhängig
voneinander in Längsrichtung
von antreibbaren Schraubenspindeln 54, 56, d.
h. in Richtung der Y-Achse, verfahrbar sind. Der Abstand der in
den Werkzeugträgern 50, 52 eingespannten
Bohrwerkzeuge 58, 60 entspricht vorzugsweise dem
kleinsten Querabstand A der zu bohrenden Löcher gemäß 9, wenn sich eines der Löcher auf
der parallel zur X-Achse liegenden Mittellinie des Werkstücks befindet.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, können je zwei der Löcher des
inneren Lochkreises gebohrt werden, nachdem nur einer der beiden
Werkzeugträger 50, 52 eine
bestimmte Weglänge
in Y-Richtung aus der Mittelstellung heraus verfahren worden ist.
Zum gleichzeitigen Bohren von zwei Löchern des äußeren Lochkreises können die
Bohrwerkzeuge 58, 60 den eingestellten Querabstand
A beibehalten. Allein durch Verfahren der Werkstückspindeleinheiten in Richtung
der X-Achse sowie Drehung der Werkstückspindel um einen bestimmten
Winkel gemäß Steuerung
der C-Achse wird eine Stellung des Werkstücks erreicht, in der zwei zu
bohrende Löcher
des äußeren Lochkreises
ebenfalls den Querabstand A haben, und ihre von der zur X-Achse
parallelen Mittellinie abweichenden Positionen können durch Verfahren der Werkzeugträger 50, 52 längs der
Y-Achse angefahren werden. Durch Nutzung der Verstellbewegungen
in Richtung der X-Achse, Y-Achse und C-Achse kann schließlich auch noch das letzte
der fünf
Löcher
des inneren Lochkreises gleichzeitig mit dem fünften Loch des äußeren Lochkreises
gebohrt werden. Diese Arbeitsweise ist unabhängig von der Bauart der Drehmaschine
und kann auch ausgeführt
werden, wenn nur eine Werkstückspindeleinheit
vorhanden ist, die mit zwei Werkstückträgern 50, 52 in
der beschriebenen Weise zusammenwirkt.