DE3511614C2 - Werkzeugmaschine zur mehrseitigen Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Werkzeugmaschine, die eine obere Fläche sowie linke und rechte Flächen eines Werkstücks in Richtung von oben und in Richtungen von links und rechts be­ arbeiten kann, ist beispielsweise eine Langtisch­ fräsmaschine oder ein Bearbeitungszentrum, bei denen der Bearbeitungskopf in horizontaler oder vertikaler Richtung auswechselbar ist. Eine Langtischfräsmaschine hat die Aufgabe, ein relativ großes Werkstück zu be­ arbeiten und ihr Maschinenkopf ist groß. Ferner ist die Maschine äußerst sperrig. Die Positionierung des Werkstücks erfolgt durch eine Längsbewegung eines Bettes, das das Werkstück trägt. Die Bearbeitung des Werkstücks erfolgt mit einer Vielzahl von Bearbei­ tungsköpfen, die an einem portalähnlichen Gestell an­ gebracht sind. Die Spindeln verlaufen in Richtung des Werkstücks. Als Folge hiervon sind sowohl eine Dreh­ bearbeitung als auch eine Drehindexierung des Werk­ stücks schwierig. Ferner ist es schwierig, ein relativ kleines Werkstück effizient und mit hoher Ge­ nauigkeit zu bearbeiten.

Andererseits kann man beispielsweise in einem speziel­ len Bearbeitungszentrum, bei dem eine Mehrzahl von Bearbeitungswerkzeugen vorgesehen sind, verschiedene Bearbeitungen vornehmen. Eine Drehbearbeitung ist jedoch schwierig. Da auch hier eine automatische Werk­ zeugwechseleinrichtung vorgesehen ist, werden der Ge­ samtaufbau und ihre Steuerung kompliziert. Ferner be­ steht die Schwierigkeit, daß zum Werkzeugwechsel be­ trächtlich Zeit benötigt wird. Um ferner das Werkstück in einer Mehrzahl von Richtungen zu bearbeiten, ist eine komplizierte Einrichtung erforderlich, um den Bearbeitungskopf zwischen einer horizontalen Stellung und einer vertikalen Stellung zu verschieben. Daher ist es nicht einfach, die Bearbeitungsgenauigkeit einzuhalten.

Eine Werkzeugmaschine zur mehrseitigen Bearbeitung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist mit der US-PS 2 393 696 bekannt geworden. Die dort gezeigte Werkzeugmaschine weist einen um eine vertikale Achse drehbaren Werkstückhaltetisch auf, der auf einer Gleitführung angeordnet ist, durch welche er in horizontaler Richtung verschiebbar ist. Die Werkzeuge werden durch zwei vertikal angeordnete Säulen getragen, welche aneinander gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugtisches angeordnet sind. Diese Säulen sind durch einen Querträger miteinander verbunden, an dem Werkzeuge angeordnet sind, mit welchen ein auf dem Werkstücktisch aufliegendes Werkstück von oben her bearbeitet werden kann.

Die US-PS 3 307 438 zeigt eine Werkzeugmaschine, bei welcher ein horizontal angeordneter drehbarer Werkstücktisch vorgesehen ist. An der Seite dieses Werkstücktisches ist eine Säule angeordnet, welche mit horizontal und vertikal verschieblichen Werkzeugführungen ausgestattet ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine so auszugestalten, daß sich ihr Aufbau vereinfacht und die Bearbeitung auch von kleinen Werkstücken schnell und mit hoher Präzision durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine zur mehrseitigen Bearbeitung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine rechte Seitenansicht von Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Hauptteils in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung längs der Linie III-III in Fig. 2, und

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in den Fig. 1 und 3.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist eine Aus­ führungsform einer Werkzeugmaschine 1 zur mehrseitigen Bearbeitung nach der Erfindung derart ausgelegt, daß eine Vielzahl von vertikalen Bearbeitungseinrich­ tungen 5A, 5B, 5C und 5D vorgesehen ist, die eine Be­ arbeitung von oben an einem Werkstück W ausführen, das auf einer Werkstückhalteeinrichtung 3 aufliegt. Ferner sind eine Mehrzahl von linken und rechten hori­ zontalen Bearbeitungseinheiten 7A, 7B, 7C und 7D vorgesehen, die eine Bearbeitung am Werkstück in hori­ zontaler Richtung ausführen. Die zuvor beschriebene Werkstückhalteeinrichtung 3, die Mehrzahl von vertika­ len Bearbeitungseinheiten 5A, 5B, 5C und 5D und die Mehrzahl von horizontalen Bearbeitungseinheiten 7A, 7B, 7C und 7D sind in einer Umschließung 9 in Form einer Metallblechkonstruktion eingeschlossen. Die Vorderseite dieser Umschließung ist mit einer durch­ sichtigen Öffnung und einer Schließplatte 11 versehen, die beispielsweise mit Hilfe eines Gelenks frei geöff­ net oder geschlossen werden kann. Auch ist auf der Ober­ seite der Umschließung eine numerische Steuereinrichtung angebracht, um die Werkzeugmaschine 1 vollständig automatisch zu steuern.

Insbesondere ist im Inneren der Umschließung 9 ein ent­ sprechend ausgebildetes Grundgestell 15 angeordnet. Am vorderen Endabschnitt des Grundgestells 15 ist die vorstehend angegebene Werkstückhalteeinrichtung 3 an­ gebracht. Die Funktionsweise dieser Werkstückhalteein­ richtung 3 wird durch die vorstehend angegebene numeri­ sche Steuereinrichtung 13 gesteuert. Die Werkstück­ halteeinrichtung 3 liegt auf einer frei drehbaren ver­ tikalen Spindel (nicht gezeigt) auf, die an ihrem obe­ ren Ende mit einem selbst zentrierenden Spannfutter 35 versehen ist, das das Werkstück W frei ergreift. Ob­ gleich eine nähere Darstellung nicht vorhanden ist, ist die vorstehend genannte Spindel beispielsweise mit einer Nocke versehen, um einen Ausgangspunktidentifi­ zierungsschalter, wie einen Grenzschalter oder einen Annäherungsschalter, zu betätigen, so daß eine Aus­ gangspunktposition eines Drehwinkels der Spindel de­ tektiert wird. Auch ist in Zwischenverbindung eine Drehpositionsdetektiereinrichtung, wie ein Impulsco­ dierer, vorgesehen. In anderen Worten ausgedrückt, ist die vorstehend genannte Spindel derart beschaffen und ausgelegt, daß die Drehposition, ausgehend von einer Ausgangspunktstellung detektiert werden kann, so daß sie das Werkstück unter einem gewünschten Drehwinkel indexieren kann. Auch ist die vorstehend genannte Spin­ del auf einer Gleitführung festgelegt und die Stellung der Gleitführung wird durch eine Kugelumlaufspindel­ einrichtung oder einen Zahnstangenmechanismus einge­ stellt, wobei der Antrieb mittels eines Impulsmotors oder eines Servomotors erfolgt, der seinerseits durch die numerische Steuereinrichtung 13 gesteuert wird.

Insbesondere ist das Werkstück W in der Werkstück­ halteeinrichtung 3 horizontal frei drehbar und der Drehwinkel ist frei einstellbar. Ferner kann sich das Werkstück W frei in vertikaler Richtung bewegen und die vertikale Position läßt sich frei einstellen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ist auf der oberen Fläche des vorstehend angegebenen Grundge­ stells 15 eine Längsbettführung 15G vorgesehen, die sich der Werkstückhalteeinrichtung 3 nähert oder sich von dieser wegbewegt. Eine Gleitführung 17 liegt frei beweglich auf dieser Führung 15G auf. Die Positionie­ rung bei der Längsbewegung der Gleitführung 17 längs der Führung bzw. Bettführung 15G des Grundgestells 15 erfolgt durch eine übliche Kugelspindeleinrichtung oder eine Zahnstangeneinrichtung, die beispielsweise mit Hilfe eines Impulsmotors oder eines Servomotors (nicht gezeigt) angetrieben wird, der seinerseits durch die numerische Steuerung 13 gesteuert wird. Einzelheiten derselben sind nicht näher erläutert.

Auf der oberen Fläche der vorstehend genannten Gleit­ führung 17 ist eine Seitenbettführung bzw. eine Quer­ bettführung 17G ausgebildet, die senkrecht zur Be­ wegungsrichtung der Gleitführung 17 vorgesehen ist. Ein Werkzeugtisch 19 liegt auf dieser Führung 17G auf, der in Querrichtung frei beweglich und einstell­ bar ist. Ähnlich wie bei der vorstehend genannten Gleit­ führung 17 erfolgt die Positionierung bei der Querbe­ wegung des Werkzeughaltetisches durch eine Kugelspin­ deleinrichtung oder eine Zahnstangenantriebseinrich­ tung, die beispielsweise mit Hilfe eines Impulsmotors oder eines Servomotors (nicht gezeigt) angetrieben wird, der seinerseits durch die numerische Steuereinrichtung 13 gesteuert wird.

Wie insbesondere in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, sind auf der oberen Fläche des vorstehend angegebenen Werkzeugtisches 19 eine Mehrzahl von T-förmigen Nuten 19T ausgebildet, die in Querrichtung verlaufen. Auf der oberen Fläche des Werkzeugtisches 19 sind ein portalähnliches Gestell 21, das die vorstehend angegebenen vertikalen Bearbeitungseinrichtungen 5A bis 5D trägt, und eine linke und rechte Säule 23R und 23L jeweils mit Hilfe einer Mehrzahl von T-förmigen Bolzen befestigt. Die linken und rechten Säulen­ teile 23R und 23L tragen die vorstehend angegebenen horizontalen Bearbeitungseinrichtungen 7A bis 7D. Ins­ besondere ist an der zuoberst liegenden Vorderfläche des portalartigen Gestells 21 eine obere Platte 25 vorgesehen, die eine Mehrzahl von T-förmigen Nuten 25T hat, die sich in Querrichtung erstrecken. Diese obere Platte 25 ist an dieser oberen Fläche befestigt. An der Stirnfläche der oberen Platte 25 ist eine Mehrzahl von Armelementen 27R, 27L in Querrichtung in einem Ab­ stand über eine Mehrzahl von T-förmigen Bolzen fest angebracht. Die Armelemente 27R, 27L sind frei ein­ stellbar positionierbar. Die vorstehend angegebenen Armelemente 27R, 27L stehen jeweils in horizontaler Richtung in Richtung zur Vorderseite (in Fig. 4 nach links) vor. Die vorstehend angegebenen vertikalen Be­ arbeitungseinrichtungen 5A bis 5D sind in einer Mehr­ zahl von vertikalen Aufnahmeöffnungen 27H angebracht, die in den jeweiligen Armelementen 27R und 27L vorge­ sehen sind.

Die vorstehend beschriebene Säulenteile 23R und 23L sind seitlich in einem Abstand angeordnet und sie sind an Stellen in der Nähe des portalartigen Ge­ stells 21 angeordnet. Die Säulenteile 23R und 23L stehen in Richtung zur Vorderseite von dem Werkzeug­ tisch 19 vor und die oberen Flächen derselben sind mit einer Mehrzahl von T-förmigen Längsnuten 23T versehen. Eine Mehrzahl der vorstehend beschriebenen horizontalen Bearbeitungseinheiten 7A bis 7D liegt auf den Säulenteilen 23R und 23L jeweils mit Hilfe von T-förmigen Bolzen so auf, daß die Bearbeitungsein­ heiten frei einstellbar positionierbar sind.

Die vertikalen Bearbeitungseinheiten 5A, 5B und die horizontalen Bearbeitungseinheiten 7A, 7B sind jeweils derart angeordnet, daß sie etwa in einer glei­ chen vertikalen Ebene liegen und auch die anderen ver­ tikalen Bearbeitungseinheiten 5C, 5D und die an­ deren horizontalen Bearbeitungseinheiten 7C, 7D sind jeweils derart angeordnet, daß sie etwa in einer anderen, aber gleichen vertikalen Ebene liegen. Die vertikalen Bearbeitungseinheiten 5A bis 5D und die horizontalen Bearbeitungseinheiten 7A bis 7D sind jeweils mit Antriebsmotoren M und entsprechenden Werkzeugspanneinrichtungen TC, wie Sammelspanneinrich­ tungen, versehen, die durch Antriebsmotore M angetrie­ ben werden. Die Werkzeugspanneinrichtungen TC erfassen die Werkzeuge 29, wie die Schneidwerkzeuge, die Bohrer, die Räumwerkzeuge, die Fräswerkzeuge, und andere Dreh­ werkzeuge und Schleifwerkzeuge lösbar und auswechsel­ bar, um am Werkstück W eine Bearbeitung vorzunehmen.

Bei der vorstehend beschriebenen Auslegungsform der Werkzeugmaschine wird nach der Anbringung des Werk­ stücks W auf dem selbstzentrierenden Spannfutter 3S der Werkstückhalteeinrichtung 3 die Gleitführung 17 in Längsrichtung bewegt und der Werkzeugtisch 19 wird in Querrichtung bewegt. Somit werden die verti­ kalen Bearbeitungseinheiten 5A bis 5D an einer entsprechenden Stelle über dem Werkstück positioniert. Dann werden die Bearbeitungswerkzeuge 29 der vertikalen Bearbeitungseinheiten 5A bis 5D in Betrieb gesetzt und durch Bewegen des Werkstücks W in entsprechender Weise nach oben läßt sich eine entsprechende Bearbei­ tung auf der oberen Fläche des Werkstücks W vornehmen. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, las­ sen sich durch entsprechende Wahl verschiedener Bear­ beitungswerkzeuge 29 und eine entsprechende Steuerung der Bewegungen der Gleitführung 17 und des Werkzeug­ tisches 19 verschiedene Bearbeitungen auf der oberen Fläche des Werkstücks vornehmen.

Auch wenn man als Bearbeitungswerkzeug ein Drehwerk­ zeug einsetzt und das Werkstück gedreht wird, läßt sich eine Drehbearbeitung am Werkstück W leicht vor­ nehmen.

Bei der Bearbeitung am Werkstück W unter entsprechen­ der Wahl von verschiedenen Bearbeitungswerkzeugen für die horizontalen Bearbeitungseinheiten 7A bis 7D und unter entsprechender Steuerung der Bewegungen der Gleitführung 17 und des Werkzeugtisches 19 las­ sen sich entsprechende Bearbeitungen sowohl an den linken als auch an den rechten Seiten des Werkstückes W ausführen. Wenn man hierbei eine Drehindexierung am Werkstück W vornimmt, so ist zu ersehen, daß auf der Umfangsfläche des Werkstücks W eine Bearbeitung vorgenommen werden kann.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung der be­ vorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung ergibt, lassen sich verschiedene Bearbeitungen wirksam auf der oberen Fläche und der Umfangsfläche des Werkstücks vornehmen, ohne daß die Werkzeuge bei der Bearbeitungs­ einheit ausgewechselt zu werden brauchen. Es wird eine Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen eingesetzt.

Claims (3)

1. Werkzeugmaschine zur mehrseitigen Bearbeitung von Werkstücken, mit:
einer Werkstückhalteeinrichtung (3), die auf einem Grundgestell angeordnet ist und einen Werkstücktisch (35) aufweist, welcher um eine vertikale Achse frei drehbar ist;
einer Gleitführung (17), die frei einstellbar auf dem Grundgestell (15) in horizontaler Richtung in bezug auf die Werkstückhalteeinrichtung (3) zu und von dieser weg bewegbar ist;
einer Werkzeughaltevorrichtung (19), die auf der Gleitführung (17) vorgesehen ist;
einem portalartigen Gestell (21), welches mit einer linken und einer rechten Säule (23R und 23L) verbunden ist;
vertikalen Bearbeitungseinheiten (5A, 5B, 5C, 5D), welche an dem portalartigen Gestell (21) befestigt sind;
horizontalen Bearbeitungseinheiten (7A, 7B, 7C, 7D), die an dieser linken und dieser rechten Stützbasis angeordnet sind;
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkstückhalteeinrichtung (3) in vertikaler Richtung frei einstellbar und feststellbar ist, daß die Werkzeughalteeinrichtung als in horizontaler Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Gleitführung (17) bewegbarer Werkzeugtisch (19) ausgebildet ist.

2. Werkzeugmaschine zur mehrfachen Flächenbearbeitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstücktisch (35) auf einen gewünschten Drehwinkel indexierbar ist.

3. Werkzeugmaschine zur mehrfachen Flächenbearbeitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine entsprechende Anzahl von vertikalen Bearbeitungseinheiten (5A bis 5D) und eine entsprechende Anzahl von horizontalen Bearbeitungseinheiten (7A bis 7D) in ein und derselben Ebene angeordnet sind.