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Bearbeitungszentrum
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Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum für eine beidseitige,
automatische Drehbearbeitung von Werkstücken mit Spindeleinheiten, in die jeweils
zentral auf der Spindelachse Werkstückaufnahmeeinrichtungen einsetzbar sind.
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Die Bearbeitung von Werkstücken durch Bearbeitungsmaschinen mit mehreren
hintereinander folgenden Bearbeitungsschritten geschieht üblicherweise dadurch,
daß ein Werkstück nach der jeweiligen Bearbeitung aus der Maschine ausgespannt wird,
von einer Transporteinrichtung oder manuell dem nächsten Bearbeitungsschritt zugeführt,
dort wieder in die Maschine eingespannt und anschließend bearbeitet wird. Der technische
Aufwand und der Zeitaufwand einer in dieser bekannten Art erfolgenden Bearbeitung
ist hoch. Ferner haftet einer solchen Bearbeitungsweise die Gefahr von Positionsfehlern
und Aufnahmefehlern an, was dann zu relativ ungenauen Bearbeitungsflächen an den
Werkstücken führt. Dies ist insbesondere dann von großem Nachteil, wenn die Vorderseite
eines Werkstückes und deren Rückenseite in Abhängigkeit voneinander durch Drehbearbeitung
zu gestalten ist, und sich dabei die Positionsfehler der Vorderseite automatisch
auf die Bearbeitung der Rückseite übertragen.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Bearbeitungszentrum eingangs
genannter Art zu schaffen, bei dem eine beidseitige und voneinander abhängige Bearbeitung
von Werkstücken mit einer Werkstückweitergabe ohne Zwischen-Handling-System möglich
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vier oder um
jeweils eine gerade Zahl mehr Spindeleinheiten vorgesehen sind, von denen immer
die erste und fortlaufend ungeradzahligen Spindeleinheiten zur Bearbeitung der ersten
Seite eines Werkstückes und immer die zweite und die fortlaufend geradzahligen Spindeleinheiten
zur Bearbeitung einer von der ersten Seite abhängigen zweiten Seite des Werkstückes
eingerichtet sind, und die Übergabe des Werkstückes von den ungeradzahligen zu den
geradzahligen Spindeleinheiten durch geradliniges Verfahren parallel zu deren Spindelachsen
erfolgt, während die geradzahligen Spindeleinheiten mit Ausnahme der letzten Spindeleinheit
des Bearbeitungszentrums auf einem gemeinsamen Schlitten um 900 zu den Spindelachsen
versetzt bis in eine Position verfahrbar sind, in denen die geradzahligen Spindeleinheiten
den jeweils um eine Station versetzten ungeradzahligen Spindeleinheiten mit ihren
Spindelachsen koaxial gegenüberstehen.
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Dabei können in besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
auf dem Schlitten zwei Spindeleinheiten mit seitlichem Abstand zueinander parallel
angeordnet sein, wobei der seitliche Abstand den in der Ausgangsstellung koaxial
gegenüberliegenden und parallel zu ihren Spindelachsen linear verfahrbaren, ungeradzahligen
Spindeleinheiten entspricht, und in einem gleich-großen weiteren Seitenabstand zu
zweiten geradzahligen Spindeleinheit können zwei weitere sich koaxial gegenüberstehende
und parallel zu ihren Spindelachsen linear verfahrebare ungeradzahlige und geradzahlige
Spindeleinheiten vorgesehen sein, zwischen die die zweite geradzahlige Spindeleinheit
bei der Seitenbewegung durch den Schlitten einfahrbar und koaxial zu den sich gegenüberstehenden
Spindeleinheiten ausrichtbar ist, während gleichzeitig die erste geradzahlige Spindeleinheit
in koaxialer Ausrichtung zur zweiten ungeradzahligen Spindeleinheit gesetzt ist.
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Die linear verfahrbaren ungeradzahligen und die letzte geradzahlige
Spindeleinheit können mit Vorschubantrieben verbunden sein, welche
parallel
zu den entsprechenden Spindelachsen angeordnete Linearantriebe besitzen. Ferner
können die Spindeleinheiten in Schräglagerungen geführt sein.
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Die linear verfahrbaren ungeradzahligen und die letzte geradzahlige
Spindeleinheit können axial an Endanschlägen des Bearbeitungszentrums und der Schlitten
an einem die Querbewegung begrenzenden Endanschlag anliegen, und so während der
Bearbeitung eine vorbestimmte Position der Spindeleinheiten gewährleisten.
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Ein in dieser erfindungsgemäßen Art aufgebautes Bearbeitungszentrum
vermeidet jedes Zwischen-Handling der Werkstücke nach den jeweiligen Bearbeitungsgängen
und ist dadurch frei von Aufnahme- oder Positionsfehlern. Dadurch ist die gewünschte
Herstellung von Werkstücken mit einer beidseitig präzisen Oberfläche möglich. Die
Verfahrbarkeit der Spindelachsen bis in die jeweils nächste Übergabeposition ist
exakt und ohne großen trechnischen Aufwand in kurzen Zeitintervallen möglich. Durch
die auf einem gemeinsamen Schlitten mit seitlichem Abstand zueinander angeordneten
Spindeleinheiten ist die Beladung bzw. das Umrüsten der zu bearbeitenden Werkstücke
auf die nächstfolgenden Spindeleinheiten in einem einzigen Arbeitsgang möglich.
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Ein ganz wesentliches Merkmal ist ferner, daß die Werkstücke zur Übergabe
von der einen in die nächste Spindelstation nicht verschoben und nicht verdreht
werden. Die Verfahrbarkeit der Spindeleinheiten zueinander erfolgt immer in einem
rechtwinkligen Koordinatenkreuz. So verläuft die Schlittenführung für die Seitenbewegung
der Spindeleinheiten im rechten Winkel zu der linearen Führung der parallel zu ihren
Spindelachsen verfahrbaren Spindeleinheiten.
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In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt.
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Das Bearbeitungszentrum 1 gemäß dem Beispiel besteht aus insgesamt
sechs Spindeleinheiten. Anstelle der hier gewählten sechs Spindeleinheiten sind
natürlich auch vier Spindeleinheiten oder mehr möglich, wobei die Gesamtsumme der
Spindeleinheiten doch immer eine
geradzahlige ist. Die erste Spindeleinheit
2 ist parallel zu ihrer Spindelachse 3 gemäß Pfeil 4 linear verfahrbar. Koaxial
der ersten Spindeleinheit 2 gegenüberliegend ist die zweite Spindeleinheit 5 angeordnet,
welche auf einem Schlitten 6 um 900 zu der Bewegungsrichtung der ersten Spindeleinheit
2 verfahrbar ist. Die dritte Spindeleinheit 7 ist im Seitenabstand zur ersten Spindeleinheit
und parallel zu dieser ausgerichtet. Sie ist wiederum parallel zu ihrer Spindelachse
8 gemäß der Pfeilrichtung 9 linear verfahrbar. Wiederum koaxial gegenüberliegend
zu dritten Spindeleinheit 7 befindet sich die vierte Spindeleinheit 10, welche ebenfalls
auf dem Schlitten 6 angeordnet ist und zu der zweiten Spindeleinheit 5 einen Seitenabstand
aufweist, welcher dem Seitenabstand der ersten zur dritten Spindeleinheit entspricht.
Der Schlitten 6 mit den zueinander parallel angeordneten Spindeleinheiten 5 und
10 ist gemäß den Pfeilrichtungen 11 und den Führungsbahnen 12 geradlinig verfahrbar.
Für die Bewegung des Schlittens 6 sorgt ein Vorschubantrieb 13. In einem gleich-großen
Seitenabstand wie er zwischen der ersten Spindeleinheit 2 und der dritten Spindeleinheit
7 bzw. der zweiten Spindeleinheit 5 und der vierten Spindeleinheit 10 besteht, befindet
sich seitlich zu den Spindeleinheiten 7, 10 parallel zu diesen die fünfte Spindeleinheit
14. Diese ist entsprechend der Pfeilrichtung 15 parallel zu ihrer Spindelachse 16
linear verfahrbar. Der Spindeleinheit 14 koaxial gegenüberliegend ist die sechste
und letzte Spindeleinheit 17 eingerichtet. Diese letzte geradzahlige Spindeleinheit
ist nun im Gegensatz zu den übrigen geradzahligen Spindeleinheiten 5 und 10 ebenfalls
parallel zu ihrer Spindelachse 18 entsprechend dem Pfeil 19 linear bewegbar. Die
Spindeleinheiten 14 und 17 sind in einem solchen koaxialen Abstand zueinander angeordnet,
daß zwischen sie die letzte auf dem Schlitten 6 befindliche geradzahlige Spindeleinheit
10 in koaxialer Ausrichtung zu den Spindeleinheiten 14 und 17 einfahrbar ist. Die
lineare Bewegung der Spindeleinheiten 2, 7, 14 und 17 erfolgt durch Vorschubantriebe
20. Mit den Vorschubantrieben stehen Linearantriebe 21 in Verbindung, welche in
die Spindeleinheiten 2, 7, 14 und 17 eingreifen und diese in Schrägführungen linear
verfahren.
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Der Antrieb der Spindeln zur Drehbearbeitung erfolgt jeweils über
Spindelantriebe 22. Die ungeradzahligen Spindeleinheiten 2, 7 und 14 besitzen zentral
auf der Spindelachse jeweils eine Werkstück aufnahmeeinrichtung 23 für die Bearbeitung
der ersten Seite eines Werkstückes. Die geradzahligen Spindeleinheiten 5, 10 und
17 weisen Werkstückaufnahmeeinrichtungen 24 für die zweite Seite des zu bearbeitenden
Werkstückes auf. Die Beladung des Bearbeitungszentrums an der ersten Spindeleinheit
2 erfolgt bei Pfeil 25, während die Entladung der bearbeiteten Werkstücke aus der
letzten geradzahligen Spindeleinheit bei Pfeil 26 erfolgt. Das Be- und Entladen
geschieht vorzugsweise automatisch durch Beladeeinrichtungen oder Roboter o.ä.,
die hier nicht gezeigt sind. Die Werkzeuge für das Bearbeiten und für das Messen
und Reinigen der Werkstücke sind vorzugsweise auf den zugeordneten Tischen 27 und
28 vorgesehen.
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Das Bearbeitungszentrum arbeitet nach folgender Verfahrensweise: Zunächst
wird die erste Spindeleinheit 2 mit einem zu bearbeitenden Werkstück beladen. Das
Werkstück wird in die Aufnahmeeinheit 23 eingesetzt. Nach erfolgter Bearbeitung,
Reinigung und Messung der bearbeiteten Fläche dieses Werkstückes fährt die Spindeleinheit
2 linear und parallel zu ihrer Spindelachse 3 auf die zweite Spindeleinheit 5 zu.
Von dieser wird das Werkstück direkt übernommen, ohne hier ein Zwischen-Handling
zuzulassen. Das Spannen der Werkstücke erfolgt bspw. durch Vakuumspanner. Während
nun die Bearbeitung der zweiten Seite des Werkstückes in der Aufnahmeeinheit 24
in der Spindeleinheit 5 erfolgt, wird die erste Spindeleinheit 2 bereits wieder
beladen. Nach erfolgter Bearbeitung des Werkstückes in der zweiten Spindeleinheit,
fährt der Schlitten 6 seitlich entsprechend dem Pfeil 11 nach rechts, wodurch die
zweite Spindeleinheit 5 koaxial zur dritten Spindeleinheit 7 ausgerichtet wird.
Die vierte Spindeleinheit 10 steht dabei in koaxialer Ausrichtung zwischen den Spindeleinheiten
14 und 17. Die dritte Spindeleinheit 7 nimmt nun durch koaxiales Verfahren parallel
zur Spindelachse 8 auf die
quergesetzte Spindeleinheit 5 das Werkstück
ab und in die eigene Werkstückaufnahmevorrichtung 23 auf. Sodann fährt die dritte
Spindeleinheit 7 wieder in ihre Endlage zurück. Der Schlitten 6 fährt mit den beiden
geradzahligen Spindeleinheiten 5 und 10 nach links in die Ausgangsposition bis gegen
den Endanschlag 29 zurück. Nach beendeter Bearbeitung der Werkstücke in der ersten
und dritten Spindeleinheit fahren diese beiden Spindeleinheiten wiederum koaxial
auf die geradzahligen Spindeleinheiten 5 und 10 zu und übergeben an letztere das
Werkstück. Der Schlitten bewegt sich wieder nach rechts. Die zur Bearbeitung anstehenden
Werkstücke werden hier wiederum von den ungeradzahligen Spindeleinheiten 7 und 14
übernommen.
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Die erste Spindeleinheit wird erneut geladen. Der Schlitten 6 kehrt
mit den geradzahligen Spindeleinheiten 5 und 10 in die Ausgangslage am Endanschlag
29 zurück. Im nächsten Schritt erfolgt das parallele Verfahren der ungeradzahligen
Spindeleinheiten 2, 7 und 14 in Richtung auf die geradzahligen Spindeleinheiten
5, 10 und 17 zu. Letztere übernehmen die soweit bearbeiteten Werkstücke in ihren
Werkstückaufnahmevorrichtungen 24, um sodann die Bearbeitung der nächsten Seite
des Werkstückes vorzunehmen. Von der letzten geradzahligen Spindeleinheit 17 wird
das Werkstück schließlich automatisch entnommen und abgelegt. Das parallel zu den
Spindeleinheiten 3, 8, 16 und 18 mögliche Verfahren in die zur Bearbeitung vorgesehene
Endposition geschieht jeweils gegen einen Endanschlag 30.
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Wie aus den vorstehenden Erläuterungen des Bearbeitungszentrums und
seines Arbeitsverfahrens hervorgeht, ist ein schnelles Bearbeiten von Werkstücken
ohne jedes Zwischen-Handling bei der Übergabe in die weiteren Station möglich. Die
Übergabe der zu bearbeitenden Werkstücke erfolgt bis auf Verfahrzeit, Übergabezeit
und Spannzeit ohne weiteren Zeitverlust. Positions- und Übergabefehler können bei
dieser Art des Bearbeitungszentrums nicht auftreten.
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Das Bearbeitungszentrum 1 erlaubt sowohl das Drehbearbeiten als auch
das Messen und Reinigen der Werkstücke in den jeweiligen Bearbeitungsstationen.