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Die Erfindung betrifft ein variables Bearbeitungszentrum
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zur Mehrseitenbearbeitung von Werkstücken, bestehend aus einer Bearbeitungseinheit
mit einem einen auswechselbaren, in Form eines Revolverkopfes ausgebildeten Werkzeugträger
aufnehmenden Schaltautomaten mit vertikaler Schaltachse und horizontaler Antriebsspindel,
einem den Schaltautomaten tragenden Horizontalschlitten sowie einer weiteren, einen
Rundtisch zur Palettenaufspannung tragenden Schlittenanordnung.
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Ein variables Bearbeitungszentrum dieser Art ist in der Patentanmeldung
P 29 34 395.1 beschrieben. Dieses Bearbeitungszentrum zeichnet sich durch seine
Universalität, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit aus und besitzt als Kernstück
einen Schaltautomaten, der zur Aufnahme eines in Form eines Revolverkopfes ausgebildeten
Werkzeugträgers dient, der über ein Schnellwechselsystem abgenommen und durch einen
anderen Werkzeug- oder Kassettenträger ersetzt werden kann, welcher mit anderen
bereits voreingestellten Werkzeugen bzw. Werkzeugkassetten bestückt ist. Der den
Kassettenträger aufnehmende Schaltautomat besitzt eine vertikale Schaltachse und
eine horizontal angeordnete Antriebsspindel und bringt den Werkzeug- bzw. Kassettenträger
jeweils mit hoher Positionsgenauigkeit in die gewählte Stellung. Durch die sternförmige
Anordnung der Kassetten bzw. Werkzeuge an dem Kassettenträger ergeben sich großzügige
Arbeitsraumverhältnisse, die ein kollisionsfreies Bearbeiten ermöglichen und es
gestatten, Arbeitsraum und Bewegungsraum auch speziellen Anforderungen anzupassen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs definierte
variable BearEJeituns3szentrum in der Weise weiterzubilden, daß mit einem Minimum
an Aufwand und ohne jegliche Umspannvorgänge eine 5-Seiten-Bearbeitung von Werkstücken
ermöglicht und vorzugsweise eine weitere Verkürzung von Werkzeugwechselzeiten erreicht
wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß die dem
Rundtisch zugeordnete horizontale Schlittenführung senkrecht zu der dem Werkzeugträger-Schaltautomaten
zugeordneten Schlittenführung verläuft und sich iiber diese hinaus erstreckt, und
daß zwischen dem das jeweils einseitig eingespannte Werkstück tragenden Rundtisch
und dem zugeordneten Horizontalschlitten eine Vertikalschlittenanordnung vorgesehen
ist.
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Durch diese Ausgestaltung des variablen Bearbeitungszentrums wird
erreicht, daß ohne Umspannung des jeweiligen Werkstücks, d.h. mit einer einzigen
Einspannung zur Bearbeitung von 5 Werkstückseiten alle Werkzeuge zur Verfügung stehen
und damit der bisher erforderliche Zeitaufwand für Umspannvorgänge vermieden, die
mit Umspannvorgängen immer wieder verbundenen Fehler ausgeschaltet werden und damit
Sicherheit und Genauigkeit der Bearbeitungsvorgänge erhöht wird, was vor allem im
Zusammenhang mit der erwähnten Zeitersparnis und der Möglichkeit der Verwendung
aller vorhandenen Werkzeuge ohne spezielle Winkelkopfanordnungen und dergleichen
von besonderer Bedeutung ist.
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Vorzugsweise sind alle relativ zueinander bewegbaren Einheiten in
Modulbauweise ausgeführt und auf einer gemeinsamen, eine geschlossene Kraftflußausbildung
gewährleistenden Grundeinheit angeordnet.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Bearbeitungszentrums
nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß parallel zu der dem Werkzeugträger-Schaltautomaten
zugeordneten Schlittenführung und gegenüberliegend der sich für die 4-Seitenbearbeitung
ergebenden Station ein Werkzeugwechsler verfahrbar ist.
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Durch Anbringung zweier einander gegenüberliegender Spindel kassetten
am Werkzeugträger bzw. Revolverkopf ist es möglich, einen Bearbeitungs- und Werkzeugwechselvorgang
zeitlich zusammenzufassen und damit Bearbeitungszeit zu gewinnen.
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Während nämlich eine Spindel mit dem eingespannten Werkzeug beispielsweise
eine Bohrung des Werkstücks bearbeitet, kann gleichzeitig auf der gegenüberliegenden
Seite das Werkzeug in der Spindelkassette ausgewechselt werden, worauf nach einer
1800-Schaltung des Revolverkopfes das neue Werkzeug sofort zur Verfügung steht und
der nächste Bearbeitungsvorgang durchgeführt werden kann. Die auf den restlichen
Plätzen des Revolverkopfes beispielsweise vorgesehenen Mehrspindelköpfe, Fräskassetten
oder Plandrehkassetten werden nicht automatisch gewechselt, sondern beim Umrüsten
auf ein anderes Werkstück evtl. einzeln, vorzugsweise jedoch durch Auswechseln des
gesamten Revolverkopfes gegen einen bereits bestückten neuen Revolverkopf ausgetauscht.
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Eine räumlich und auch für die Bedienung besonders günstige Ausgestaltung
des Bearbeitungszentrums nach der Erfindung weist ein dem Werkzeugwechsler zugeordnetes
Werkzeugmagazin auf, das als parallel zu der dem Rundtisch zugeordneten horizontalen
Schlittenführung verlaufende Transport- und Trägerkette ausgebildet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Draufsicht
auf ein eine 5-Seitenbearbeitung ermöglichendes Bearbeitungszentrum,
Fig.
2 eine Seitenansicht des Bearbeitungszentrums nach Fig. 1, Fig. 3 eine schematische
Darstellung der Verschiebe-und Drehachsen sowie des Kraftflusses während der 4-Seitenbearbeitung,
und Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung für den Fall der Bearbeitung
der fünften Seite eines Werkstücks.
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Nach Fig. 1 ist auf einer stabil ausgeführten Grundeinheit 1 ein Schaltautomat
2 vorgesehen, der zur Aufnahme eines Werkzeug- bzw. Kassettenträgers 3 dient. Der
Schaltautomat ist geeignet, in Form von Revolverköpfen ausgebildete Kassettenträger
mit unterschiedlichen Teilungen aufzunehmen, wobei die Schaltbewegung des Schaltautomaten
über ein Erkennungssystem automatisch auf die jeweilige Kassettenträger-Ausführungsform
einstellbar ist. Die Indexierung des Schaltautomaten und damit auch des Kassettenträgers
erfolgt über zwei gehärtete und geschliffene, stirnverzahnte Ringe mit hoher Teil-
und Wiederholgenauigkeit, wobei aufgrund des großen Durchmessers der verwendeten
stirnverzahnten Ringe eine sichere Aufnahme der Zerspanungskräfte sichergestellt
wird.
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Der Werkzeug- bzw. Kassettenträger 3 ist sternförmig mit Werkzeugen
bzw. Kassetten 4 bestückbar und kann komplett vom Schaltautomaten 2 abgehoben und
durch einen anderen, bereits für eine neue Bearbeitung eingerichteten und mit entsprechend
justierten Werkzeugen bzw. Kassetten ausgestatteten Träger ersetzt werden. Eine
Schnellkuppeleinrichtung ermöglicht einen derartigen Umrüstvorgang in kürzester
Zeit.
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Der Schaltautomat 2 ist auf einem Schlitten 5 angeordnet und mittels
dieses Schlittens 5 in X-Richtung auf der Horizontalbahn
6 verschiebbar.
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Senkrecht zu dieser Schlittenführung 6 verläuft eine ebenfalls auf
der Grundeinheit 1 angebrachte weitere horizontale Schlittenführung 7, der ein somit
in Z-Richtung verfahrbarer Schlitten 8 zugeordnet ist. Dieser Schlitten 8 trägt
einen in vertikaler Richtung, d.h. in Y-Richtung, auf einer Bahn 9 verfahrbaren
Schlitten 10, an dem ein Rundtisch 11 befestigt ist.
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Dieser Rundschalttisch 11 dient zur Aufnahme von Paletten 12, an denen
das jeweils zu bearbeitende Werkstück 13 einseitig, d.h. unter Freilassung von 5
zu bearbeitenden Seiten eingespannt ist.
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Der Rundschalttisch 11 besitzt eine Schaltteilung von 360 x 10, so
daß bei 900-Schaltung vier Seiten des Werkstücks jeweils in die exakte Bearbeitungsposition
gebracht werden können.
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In der in Fig. 1 gezeigten, mit strichpunktierten Linien für das Werkstück
angedeuteten Bearbeitungsposition 18 können bei entsprechender Schaltung des Rundtisches
und dem erforderlichen Verfahren des Schaltautomaten 2 in X-Richtung, des Schlittens
10 in Y-Richtung und des Schlittens 8 in Z-Richtung sämtliche Bearbeitungsvorgänge
durchgeführt werden, die mittels der im Werkzeug-Kassettenträger 2 gehalterten Werkzeuge
ausführbar sind.
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Sind alle vier zu bearbeitenden Seiten in der Bearbeitungsposition
18 fertigbearbeitet und muß auch eine Bearbeitung der der Einspannseite gegenüberliegenden
fünften Seite erfolgen, so kann dies ohne Umspannung des Werkstücks 13 ganz einfach
dadurch erfolgen, daß der den Schaltautomaten 2 tragende Schlitten 5 in X-Richtung
und der den Rundschalttisch 11 tragende Schlitten 8 in Z-Richtung verfahren wird,
so
daß nach entsprechender Positionierung des in Y-Richtung verfahrbaren Schlittens
10 die fünfte Seite des Werkstücks 13 unmittelbar vor die jetzt in X-Richtung arbeitenden
Werkzeuge zu liegen kommt und bearbeitet werden kann. Die entsprechende Bearbeitungsposition
ist strichpunktiert durch das Bezugszeichen 18' gekennzeichnet.
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Von besonderem Vorteil ist es, das eine 5-Seitenbearbeitung ohne Umspannvorgänge
und ohne den Einsatz von Winkelkassetten ermöglichende Bearbeitungszentrum mit einem
Werkzeugwechsler zu kombinieren, der es gestattet, während der Durchführung von
Bearbeitungsvorgängen einzelne Werkzeuge auszuwechseln.
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Zu diesem Zweck ist parallel zu der dem Werkzeugträger-Schaltautomaten
2, 3 zugeordneten Schlittenführung 6 und gegenüberliegend der sich für die 4-Seitenbearbeitung
ergebenden Station 18 ein Werkzeugwechsler 15 auf einer Führung 16 verfahrbar angeordnet.
Die Führung 16 gewährleistet dabei in Verbindung mit einer zugehörigen Steuerung,
den jeweiligen Wechselvorgang in einer vorgebbaren, in Abhängigkeit von der jeweiligen
Bearbeitungsposition gewählten Stelle vorzunehmen. Ein dem Werkzeugwechsler 15 zugeordnetes
Werkzeugmagazin 17 ist als parallel zu der dem Rundtisch 11 zugeordneten horizontalen
Schlittenführung 7 verlaufende Transport-und Trägerkette ausgebildet.
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Während bei einem normalen Werkzeugwechsel herkömmlicher Art zunächst
das alte Werkzeug aus der Spindel herausgenommen und anschließend das neue Werkzeug
eingeschwenkt, eingesteckt und festgespannt werden muß und dadurch Bearbeitungszeit
verlorengeht, ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung und Zuordnung des Werkzeugwechslers
die Durchführung des Werkzeugwechselvorgangs während eines Bearbeitungsvorgangs
an einer vorzugsweise um 1800 zur Wechselstation versetzten Position des Revolverkopfes.
Das neu eingesetzte Werkzeug
kann durch Vornahme einer 1800-Schaltung
schnell und exakt in die Bearbeitungsposition gebracht werden, so daß insgesamt
die Wechselzeit minimiert wird.
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Durch den Einsatz der beschriebenen Werkzeugwechselvorrichtung läßt
sich in besonders vorteilhafter Weise die Einzelwerkzeugwechslung mit dem Gesamtwechsel
von Mehrspindelköpfen, Fräskassetten und dergleichen kombinieren, die in den restlichen
Aufnahmeplätzen des Revolverkopfes 3 fixiert und justiert sind.
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Die Seitenansicht nach Fig. 2 zeigt den kompakten Aufbau des mit einem
Werkzeugwechselsystem 15, 16 und einem Späneförderer 14 ausgestatteten Bearbeitungszentrums
und läßt auch erkennen, daß trotz dieser kompakten Anordnung die für das Auswechseln
des Revolverkopfs 3 erforderliche Zugänglichkeit stets gewährleistet ist.
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Die schematischen Darstellungen nach den Fig. 3 und 4 zeigen die das
Maschinenbett bildende, vorzugsweise als verrippte, spannungsfrei geglühte Schweißkonstruktion
ausgeführte Grundeinheit 1, die infolge der hohen statischen und dynamischen Gestaltsteifigkeit
sowie der großdimensionierten Auflageflächen für die Schlitten eine sichere Aufnahme
der bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte gewährleistet.
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Sowohl im Falle der in Fig. 3 gezeigten Bearbeitung der vier Seiten
des Werkstücks 13 als auch im Falle der in Fig. 4 gezeigten Bearbeitung der fünften
Seite des gleichen Werkstücks 13 ist ein geschlossener Kraftfluß gewährleistet und
damit auch die Sicherheit für eine äußerst exakte Bearbeitung erreicht.
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Die verwendeten Schlitten laufen bevorzugt in kunststoffbeschichteten
Flachführungen, wobei die Führungsleisten durch
Abstreifer und
Stahlabdeckungen gegen Schmutz und Beschädigungen geschützt sind.
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