DE2907664A1 - NUMERICALLY CONTROLLED MULTI-SPINDLE LATHE - Google Patents
NUMERICALLY CONTROLLED MULTI-SPINDLE LATHEInfo
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- B23B3/00—General-purpose turning-machines or devices, e.g. centre lathes with feed rod and lead screw; Sets of turning-machines
- B23B3/30—Turning-machines with two or more working-spindles, e.g. in fixed arrangement
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Description
Firma KITAGAWA KOGYO KABUSHIKI KAISHA, 11-1, Moto-Cho, Fuchu-Shi, Hiroshima-Ken, JapanKITAGAWA KOGYO KABUSHIKI KAISHA, 11-1, Moto-Cho, Fuchu-Shi , Hiroshima-Ken, Japan
Numerisch gesteuerter Mehrspindel-Drehautomat.Numerically controlled multi-spindle automatic lathe.
Die Erfindung betrifft einen numerisch gesteuerten Mehrspindel-Drehautomaten. The invention relates to a numerically controlled multi-spindle automatic lathe.
Bei den meisten heute verwendeten numerisch gesteuerten Drehautomaten wirkt eine stationäre Werkstücksspindel mit einer numerisch gesteuerten Spindel zusammen, welche ein Schneidwerkzeug oder deren mehrere trägt, wobei beträchtliche Zeitverluste entstehen durch das Anbringen des Werkstücks an bzw. das Entfernen des Werkstücks von der Spindel. Durch diese Nebenzeiten wird der Arbeitstakt sehr verlangsamt.Most of the numerically controlled automatic lathes used today a stationary workpiece spindle interacts with a numerically controlled spindle, which is a cutting tool or its several carries, with considerable time losses incurred by attaching the workpiece to or removing the workpiece from the spindle. The work cycle is very slowed down by these non-productive times.
Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines numerisch gesteuerten Drehautomaten mit mehreren Werkstücksspindeln, welcher die erwähnten Nachteile nicht aufweist. Weiterhin soll der numerisch gesteuerte Mehrspindel-Drehautomat so ausgebildet werden, daß die sich auf einer Mehrzahl von Spindeln befindenden Werkstücke nacheinander in Stillstandsphasen bear-beitet werden, die sich zwischen intermittierenden Spindelverschiebungsphasen befinden, wodurch die Taktzeit jedes Bearbeitungsvorgangs verkürzt und die NebenzeitThe object of the invention is therefore to create a numerically controlled automatic lathe with several workpiece spindles, which does not have the disadvantages mentioned. Furthermore, the numerically controlled multi-spindle automatic lathe should be designed so that the Workpieces located on a plurality of spindles are machined one after the other in standstill phases that are between There are intermittent spindle shift phases, which shortens the cycle time of each machining process and the non-productive time
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für das Ersetzen der Werkstücke vermieden werden kann. Ferner soll der Drehautomat so ausgebildet werden, daß die auf einer Mehrzahl von Spindeln befindlichen Werkstücke gleichzeitig zwischen Bearbeitungspositionen und einer gleichen Anzahl von Anbringungsund Entfernungspositionen verschiebbar sind, wodurch verschiedene Arten von Werkstücken bearbeitet und gleichzeitig abgegeben werden können.for replacing the workpieces can be avoided. Furthermore, the automatic lathe should be designed so that the on one Multiple workpieces located between spindles at the same time Processing positions and an equal number of attachment and removal positions are movable, whereby different Types of workpieces can be processed and delivered at the same time.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der numerisch gesteuerte Mehrspindel-Drehautomat eine Mehrzahl von Werkstücksspindeln aufweist, die derart auf einem Kreis angeordnet sind, daß jede Spindel nacheinander in zumindest eine Bearbeitungsstellung und eine Stellung zur Abnahme des Werkstücks verschiebbar ist, und daß numerisch gesteuerte, Schneidwerkzeuge tragende Werkzeugsspindeln an solchen Stellen vorgesehen sind, daß sie in der Bearbeitungsstellung den Werkstücksspindeln gegenüberstehen.According to the invention, this object is achieved in that the numerically controlled multi-spindle automatic lathe has a plurality of Has workpiece spindles arranged in such a way on a circle are that each spindle can be displaced one after the other into at least one machining position and one position for removing the workpiece is, and that numerically controlled, cutting tools carrying tool spindles are provided at such locations that they are in the Machining position face the workpiece spindles.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing, for example shown, namely show:
Fig. 1: eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile und der Anordnung eines Mehrspindel-Drehautomaten nach der Erfindung, undFig. 1: a schematic representation of the essential parts and the arrangement of a multi-spindle automatic lathe according to the invention, and
Fig. 2: eine ähnliche Darstellung der wesentlichen Teile und der Anordnung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.Fig. 2: a similar representation of the essential parts and the arrangement of a second embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Mehrspindel-Drehautomaten nach der Erfindung, mit einem Spindelgehäuse 11 kreisscheibenförmigerFig. 1 shows an example of a multi-spindle automatic lathe according to the invention, with a spindle housing 11 in the shape of a circular disk
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Gestalt, wobei die Kreisscheibe derart angeordnet ist, daß ihre ebene Oberfläche horizontal verläuft. Das Spindelgehäuse 11 ist intermittierend um seine Mittelachse P drehbar. Auf der ebenen Oberfläche des Spindelgehäuses 11 sind η Werkstücksspindeln 12 angeordnet, und zwar mit gleichen Abständen längs eines Kreises um die Mittelachse P des Gehäuses 11. Mit anderen Worten, die Werkstücksspindeln 12 sind um die Achse P des Gehäuses 11 mit gleichem Abstand und gleicher Winkelversetzüng angeordnet. Die von den Werkstücksspindeln 12 einnehmbaren stationären Positionen sind auf der Zeichnung der Reihe nach numeriert, und zwar mit O,1,2 bis (n-1). Jede der Spindeln 12 vermag ein Werkstück-zu tragen.Shape, wherein the circular disc is arranged such that its flat surface is horizontal. The spindle housing 11 is intermittently rotatable about its central axis P. On the flat surface of the spindle housing 11 there are η workpiece spindles 12 arranged, at equal intervals along a circle around the central axis P of the housing 11. In other words, the workpiece spindles 12 are arranged around the axis P of the housing 11 with the same distance and the same angular displacement. The ones from the workpiece spindles Twelve stationary positions that can be occupied are numbered in sequence on the drawing, from 0.12 to (n-1). Each of the spindles 12 can carry a workpiece.
Um den Umfang des Spindelgehäuses 11 herum sind mit gleichem Abstand vom Gehäuseumfang numerisch gesteuerte, ein Werkzeug tragende Werkzeugspindeln 13 angeordnet, und zwar n-1 Spindeln 13. Die Spindeln 13 befinden sich jeweils gegenüber der entsprechenden Zahl von Werkstücksspindeln 12. Genauer gesagt, die (n-1) Werkzeugsspindeln 13 befinden sich jeweils in Gegenüberstellung bzw. radialer Ausfluchtung zu den als stationär bezeichneten Stellungen 1 bis (n-1) der Werkstücksspindeln 12 (mit Ausnahme der Position ο), in welche die Werkstücksspindeln gleichzeitig gebracht bzw. aus welchen die Werkstücksspindeln gleichzeitig herausbewegt werden. Jede der Werkzeugsspindeln 13 weist einen Kreuzschlitten auf, der zweidimensional längs der Achsen X und Z bewegbar ist, wobei diese Bewegung numerisch gesteuert wird. Auf dem. Kreuzschlitten ist ein Schneidwerkzeug befestigt.Around the circumference of the spindle housing 11 are equidistant from the housing circumference numerically controlled, a tool-carrying tool spindles 13 arranged, namely n-1 spindles 13. The Spindles 13 are located opposite the corresponding number of workpiece spindles 12. More precisely, the (n-1) tool spindles 13 are each in opposition or radial alignment with the positions designated as stationary 1 to (n-1) of the workpiece spindles 12 (with the exception of position ο) into which the workpiece spindles are brought into and out of at the same time which the workpiece spindles are moved out at the same time. Each of the tool spindles 13 has a compound slide which can be moved two-dimensionally along the axes X and Z, this movement being numerically controlled. On the. Cross slide is a Cutting tool attached.
Die Arbeitsweise des Drehautomaten des beschriebenen Aufbaus sollThe operation of the automatic lathe of the structure described should
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nun nachfolgend erläutert werden.will now be explained below.
Das Spindelgehäuse 11 wird schrittweise um seine Achse P in Pfeilrichtung gedreht, wobei das Gehäuse jeweils eine vorgegebene Zeitspanne lang an den erläuterten, den Werkzeugsspindeln 13 zugeordneten Positionen anhält. Nach Ablauf dieser Zeitspanne dreht sich das Gehäuse 11 weiter und hält dann in der nächsten Position an, in welcher sich die beiden Spindelgruppen (Werkstücksspindeln und Werkzeugsspindeln) wiederum in radialer Ausfluchtung befinden.The spindle housing 11 is gradually moved around its axis P in the direction of the arrow rotated, the housing in each case for a predetermined period of time on the explained, assigned to the tool spindles 13 Holds positions. After this time has elapsed, the housing 11 continues to rotate and then stops in the next position, in which the two spindle groups (workpiece spindles and tool spindles) are in turn in radial alignment.
Weil sich das Spindelgehäuse 11 von einer Anhalteposition in die nächstfolgende Anhalteposition bewegt, wird die sich in der Null-Position befindende Spindel 12 in die Position 1 gebracht, wohingegen eine Spindel 12, die sich in der Position 1 befindet, in die Position 2 gebracht wird usw. Jede Spindel 12 trägt ein Werkstück, und jedes numerisch gesteuerte Werkzeug auf einer Spindel 13 wird so betätigt, daß es am Werkstück den vorgegebenen, numerisch gesteuerten Arbeitsvorgang vornimmt.Because the spindle housing 11 is from a stop position in the moves the next stop position, the spindle 12 located in the zero position is brought into position 1, whereas a spindle 12, which is in position 1, is brought into position 2, etc. Each spindle 12 carries a workpiece, and each numerically controlled tool on a spindle 13 is operated so that it is on the workpiece the predetermined numerically controlled Operation.
Ein auf einer Spindel 12 befindliches Werkstück wird somit nacheinander während seiner Weiterbewegung von der Position 1 bis zur Position (n-1) bearbeitet. Wenn schließlich das Werkstück an der Stellung O anlangt, sind alle Bearbeitungsvorgänge durchgeführt. Das somit fertig bearbeitete Werkstück wird dann von der in der Position O befindlichen Spindel abgenommen, beispielsweise durch einen industriellen Roboter und es wird ein neues Werkstück an der Spindel 12 in dieser Null-Position befestigt. Das neue Werkstück wird dann wiederum nacheinander in den Positionen 1 bis (n-1) bearbeitet. .909836/0758A workpiece located on a spindle 12 is thus sequentially machined while moving from position 1 to position (n-1). When finally the workpiece is at the When position O arrives, all machining operations have been carried out. The finished workpiece is then used in the Position O located spindle removed, for example by an industrial robot and a new workpiece is attached the spindle 12 is fixed in this zero position. The new workpiece is then again successively in positions 1 to (n-1) processed. .909836 / 0758
Es ist darauf hinzuweisen, daß jeder Verschiebungsschritt des Spindelgehäuses 11, das heißt die Zeitspanne, während welcher die Werkstücksspindel 12 in den erwähnten Positionen verbleiben, derart zu wählen ist, daß der am längsten dauernde Bearbeitungsvorgang auch tatsächlich durchgeführt werden kann. Wenn die Zeitspanne, die zum Ersatz des Werkstücks in der Null-Stellung erforderlich ist, kürzer ist als die in der erwähnten Weise festgelegte Zeit für die Bearbeitungsvorgänge, dann geht ersichtlichermaßen überhaupt keine Zeit für den Werkstücksersatz verloren, d.h. die Nebenzeit für den Werkstücksersatz ist völlig vermieden.It should be noted that each displacement step of the spindle housing 11, that is, the period of time during which the Workpiece spindle 12 remain in the aforementioned positions, such it is to be selected that the machining process which lasts the longest can actually be carried out. If the time span which is required to replace the workpiece in the zero position is shorter than the time specified in the aforementioned manner for the machining operations, then obviously no time at all is lost for the workpiece replacement, i.e. the non-productive time for the workpiece replacement is completely avoided.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nur eine einzige, mit O bezeichnete Position zum Werkstücksersatz herangezogen und die aus den anderen (n-1) Spindeln sitzenden Werkstücke werden gleichzeitig durch dieselbe Anzahl von Werkzeugspindeln 13 bzw. dem darauf befindlichen Werkzeug bearbeitet, so daß ein bestimmtes, auf einer bestimmten Spindel 12 befindliches Werkstück nacheinander den (n-1) Arbeitsvorgängen durch die numerisch gesteuerten Spindeln 13 unterworfen wird. Damit ist es möglich, den Bearbeitungsvorgang für jedes Werkstück in eine Vielzahl von Bearbeitungsstufen zu unterteilen, womit die Taktzeit jeder Bearbeitungsstufe verkürzt werden kann. Darüberhinaus ist es bei dieser Ausbildung des Drehautomaten möglich, auf automatische Ladevorrichtungen und dergleichen zu verzichten, wie sie bei üblichen Fertigungsstraßen erforderlich sind, die eine Vielzahl voneinander unabhängiger numerisch gesteuerter Drehautomaten verwenden.In the exemplary embodiment described, only a single position, labeled O, is used to replace the workpiece and the workpieces from the other (n-1) spindles are simultaneously fed through the same number of tool spindles 13 or machined the tool located thereon, so that a certain, located on a certain spindle 12 workpiece one after the other the (n-1) work processes by the numerically controlled spindles 13 is subjected. This makes it possible to start the machining process to subdivide each workpiece into a large number of processing stages, which shortens the cycle time of each processing stage can be. In addition, with this embodiment of the automatic lathe, it is possible to use automatic loading devices and the like to dispense, as they are required in conventional production lines, which are numerically a variety of independent use controlled automatic lathes.
S0I836/075I ~8 S0I836 / 075I ~ 8
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung. Bei diesem Mehrspindel-Drehautomaten ist das Spindelgehäuse 11 ebenfalls vorzugsweise horizontal angeordnet und es ist um seine Mittelachse P auf einmal um 180° drehbar. Das Spindelgehäuse 11 kann durch eine imaginäre Gerade L unterteilt werden, welche den Mittelpunkt P des Gehäuses 11 schneidet und das Gehäuse in zwei Hälften teilt.Fig. 2 shows a second embodiment of the invention. With this one The spindle housing 11 is also preferably multi-spindle automatic lathes arranged horizontally and it is about its central axis P. can be rotated by 180 ° at once. The spindle housing 11 can be divided by an imaginary straight line L which defines the center point P of the Housing 11 cuts and divides the housing in half.
en In der einen Hälfte des Gehäuses 11 werd η Spindeln 12A angeordnet, deren jede ein nicht gezeichnetes Werkstück trägt. In der anderen Hälfte des Gehäuses 11 ist die gleiche Anzahl von Spindeln 12B angeordnet, wobei die Spindeln 12A und 12B denselben Aufbau besitzen. Die Spindeln 12A und 12B sind einander diametral und weisen jeweils denselben Abstand vom Mittelpunkt P des Gehäuses 11 auf. D.h., die Spindeln 12A und 12B sind auf demselben zum Umfang des Spindelgehäuses koaxialen Kreis angeordnet, und zwar mit gleichem Abstand untereinander.en In one half of the housing 11 η spindles 12A are arranged, each of which carries a workpiece not shown. In the other half of the housing 11 are the same number of spindles 12B arranged, the spindles 12A and 12B have the same structure. The spindles 12A and 12B are diametrically opposed to one another and each have the same distance from the center point P of the housing 11. That is, the spindles 12A and 12B are arranged on the same circle coaxial with the circumference of the spindle housing with the same Distance from each other.
In Verlängerung der Radien durch die η Spindeln 12B sind η Werkzeugsspindeln 13 angeordnet, die numerisch gesteuert werden. Jede der numerisch.gesteuerten Spindeln 13 weist einen Kreuzschlitten auf, der sich numerisch gesteuert längs der Achsen X und Z bewegen kann; die Achsen X und Z stehen senkrecht aufeinander. Die Schlitten tragen Schneidwerkzeuge für die unabhängige Bearbeitung der auf den Spindeln 12B befindlichen Werkstücke, wobei die Spindel 12B sich in radialer Ausfluchtung mit den Werkzeugsspindeln 13 befinden. In extension of the radii through the η spindles 12B, η are tool spindles 13 arranged, which are numerically controlled. Each of the numerically controlled spindles 13 has a compound slide which move along the X and Z axes under numerical control can; the axes X and Z are perpendicular to each other. The slides carry cutting tools for independent machining of the workpieces located on the spindles 12B, the spindle 12B being in radial alignment with the tool spindles 13.
Während des Betriebs werden die Werkstücke, beispielsweise mitDuring operation, the workpieces, for example with
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Hilfe industrieller Roboter, auf die Spindel 12A aufgebracht. Dann wird das Spindelgehäuse 11 um 180° um seine Mittelachse P verschwenkt, wodurch die Spindel 1 2A die auf ihnen befindlichen Werkstücke in die Position bringen, in welcher bisher die mit 12B bezeichneten Spindeln sich befunden haben.The help of industrial robots, applied to the spindle 12A. then the spindle housing 11 is pivoted by 180 ° about its central axis P, whereby the spindle 1 2A the workpieces located on them Bring it into the position in which the spindles labeled 12B were previously located.
Nunmehr werden die von den Spindeln 12A in die Position 12B gebrachten Werkstücke durch die numerisch gesteuerten Werkzeugspindeln 13, deren jede ein Schneidwerkzeug trägt, bearbeitet, während die auf den Spindeln 12B befindlichen und inzwischen in die Stellung der Spindel 12A zurückgebrachten Werkstücke von den Spindeln abgenommen und durch neue Werkstücke ersetzt werden.The spindles 12A are now brought into position 12B Workpieces by the numerically controlled tool spindles 13, each of which carries a cutting tool, machined while the workpieces from the spindles that are on the spindles 12B and have meanwhile been returned to the position of the spindle 12A removed and replaced with new workpieces.
Nach Vervollständigung dieses Vorgangs wird das Gehäuse 11 wieder um 180° verdreht. Die Spindeln 12A mit den darauf befindlichen, nunmehr bearbeiteten Werkstücken befinden sich nun gemäß der Zeichnung in der oberen Hälfte des Gehäuses 11 und die noch nicht bearbeitete Werkstücke tragenden Spindeln 12B befinden sich in der unteren Hälfte des Gehäuses 11.Upon completion of this process, the housing 11 is again rotated by 180 °. The spindles 12A with the now machined workpieces located thereon are now located according to FIG Drawing in the upper half of the housing 11 and the not yet machined workpieces carrying spindles 12B are in the lower half of the housing 11.
Die beschriebenen beiden Vorgänge der Bearbeitung und des Ersatzes der Werkstücke können beliebig oft wiederholt werden.The two processes of processing and replacement described of the workpieces can be repeated as often as required.
Durch diese Ausbildung des Drehautomaten gemäß dem zweiten Äusführungsbeispiel der Erfindung können durch einen einzigen Arbeiter die numerisch gesteuerten Drehvorgänge von η Drehautomaten überwacht werden. Nachdem die bearbeiteten Werkstücke dann durch neueWith this design of the automatic lathe according to the second embodiment of the invention, the numerically controlled turning processes of η automatic lathes can be monitored by a single worker will. After the machined workpieces are then replaced by new
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Werkstücke ersetzt werden, wenn dieselbe Anzahl von Werkstücken gerade bearbeitet wird, entfällt die Nebenzeit für den Ersatz der Werkstücke völlig. Weiterhin können mit dieser Ausführungsform Werkstücke η verschiedener Arten leicht dadurch bearbeitet werden, daß die Formen und Größen der Halterungen der Spindeln 12A oder 12B ausgetauscht werden.Workpieces are replaced if the same number of workpieces is currently being processed, the non-productive time for the replacement of the Workpieces completely. Furthermore, with this embodiment, workpieces η of various types can be easily machined by that the shapes and sizes of the supports of the spindles 12A or 12B are interchanged.
Selbstverständlich können die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele zahlreiche Abwandlungen erfahren ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. So kann beispielsweise beim ersten Ausführungsbeispiel die Zahl der Positionen, in welcher keine gegenüberstehende Werkzeugspindel vorhanden ist, auf zwei oder mehr vergrößert werden und es kann die stufenweise Drehung des Spindelgehäuses ebenfalls so abgeändert werden, daß sich das Gehäuse bei einem einzigen Schritt um mehr als eine Position bewegt. Damit kann dann die bei einem Bewegungsvorgang anfallende Zahl von fertig bearbeiteten und abzunehmenden Werkstücken auf zwei oder mehr vergrößert werden, obwohl damit die Zahl von Bearbeitungsschritten, denen jedes Werkstück unterworfen wird, auf die Hälfte oder weniger vermindert ist.Of course, the illustrated and described exemplary embodiments experience numerous modifications without departing from the scope of the invention. For example, in the first embodiment the number of positions in which there is no opposing tool spindle to two or more can be enlarged and the stepwise rotation of the spindle housing can also be modified so that the housing moved more than one position in a single step. This can then be used to calculate the number of during a movement process finished workpieces to be removed are enlarged to two or more, although this increases the number of machining steps to which each workpiece is subjected is reduced to half or less.
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Claims (5)
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