DE3624284C2 - Bearbeitungsmaschine mit einem auf einer Wiege angeordneten, rotierbar gelagerten Tisch - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bearbeitungsmaschine mit einem auf einer Wiege angeordnetem, rotierbar gelagerten Tisch zur Aufspannung eines zu bearbeitenden Werkstückes, dessen geometrische Rotationsachse in der Wiege festgelegt ist, und bei der die Wiege mittels Achszapfen in zwei parallelen senkrechten Ständern des Maschinengestells gelagert und durch motorische Mittel schwenkbar um eine horizontale Achse ist, wobei die Ständer Gleitschienen für einen Schlitten tragen, an dem ein Bettschlitten rechtwinklig, horizontal zu den Gleitschienen verfahrbar ist, und der Bettschlitten eine Gleitschiene aufweist, an der ein vertikal verfahrbarer Schlitten angeordnet ist, in dem eine Spindel mit einem Werkzeugträger zur Aufnahme von Werkzeugen, wie Drehwerkzeugen, Fräswerkzeugen oder Bohrwerkzeugen angeordnet ist.

Derartige Bearbeitungsmaschinen sind Gegenstand des älteren Patentes DE 35 90 093 T1. Solche Bearbeitungsmaschinen sind an sich vorteilhaft, weil das zu bearbeitende Werkstück von allen Richtungen her zugänglich ist. Dies gilt sowohl bei einer ortsfesten Anordnung als auch beim Rotieren während des Drehvorganges.

Die vorliegende Erfindung geht nun davon aus, eine solche bekannte Bearbeitungsmaschine weiter zu verbessern, derart, daß auch das Drehen von Werkstücken mit großen Abmessungen möglich ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß das Werkstück, und somit auch der Träger und die Vorrichtungen, die die Drehungen des Werkzeugstückes gestatten, erheblich beansprucht werden.

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Bearbeitungsmaschinen nach dem Patent DE 35 90 093 T1 unter Beibehaltung der angeführten Vorteile weiter zu verbessern, derart, daß die Bearbeitung von Werkstücken mit großen Abmessungen möglich ist. Dabei soll der dafür erforderliche Kraftaufwand gewährleistet werden. Dies gilt auch für die Übertragung einer Kraft- Drehbewegung auf das zu drehende Werkstück.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Wiege um ihre Schwenkachse durch einen Motor über eine Transmission auf einem Achszapfen schwenkbar ist, daß im Achszapfen, der hohl ausgebildet ist, eine Achse koaxial gelagert ist, über die die Spindel mittels einer weiteren Transmission durch einen außerhalb der Wiege angeordneten Motor drehantreibbar ist, daß eine mit der Wiege schwenkbare Transmission vorgesehen ist, die einen Motor und eine Zahnkupplung zur Festsetzung der Spindel aufweist, so daß bei Stillstand des Motors die Spindel durch Rotation des Motors winkeleinstellbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Bearbeitungsmaschine werden die bekannten Ausführungsformen nach DE 35 90 093 T1 wesentlich verbessert. Insbesondere kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Bearbeitungsmaschine als außergewöhnlich starke Maschine angesehen werden, die die Bearbeitung von Werkstücken großer Dimensionen unter starkem Kraftaufwand und starken Reaktionen, wie sie besonders beim Drehen auftreten, vornehmen kann.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung trägt die Achse an ihren beiden äußeren Enden je eine Scheibe, von denen die eine mit einem Treibriemen zusammenwirkt, der von dem Motor antreibbar ist, und die andere mit einem weiteren Riemen zusammenarbeitet, über den eine Achse antreibbar ist, wobei diese in der Wiege angeordnet ist.

Es empfiehlt sich, im Inneren der Wiege einen Winkelpositionsmotor der Antriebsachse für den Auflagetisch zur Werkstückaufnahme anzuordnen.

Zweckmäßig ist es, daß der Motor über ein Übertragungselement eine Spindelkrone antreibt, welche frei drehbar um die Achse des Auflagetisches für das Werkstück montiert ist, wobei die Spindelkrone Kupplungsmittel besitzt, welche mit einer Spindelkrone zusammenarbeiten, welche winklig auf der Achse verkeilt, und die zum Ein- und Auskuppeln axial verschiebbar ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Bearbeitungsmaschine weist diese eine Werkzeugwechselvorrichtung auf.

Dabei ist es zweckmäßig, diese Werkzeugwechselvorrichtung in Höhe eines senkrechten Ständers des Maschinenständers anzuordnen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Bearbeitungsmaschine einen Rundschalttisch für Wechselpaletten mit darauf gespannten Werkstücken auf. Dadurch wird es ermöglicht, auf einen auswechselbaren Auflagetisch das zu bearbeitende Werkstück aufzubringen oder es vom Auflagetisch zu entnehmen, während die Bearbeitungsmaschine ein anderes Werkstück bearbeitet.

Es empfiehlt sich, den Auflagetisch für das Werkstück bei senkrechter Stellung der Wiege unterhalb der Schwenkachse der Wiege liegen zu lassen. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, ein bearbeitetes Werkzeug zu entnehmen, ein neu zu bearbeitendes Stück auf die vom Drehkreuz dargebotenen Auflegetische zu legen, während ein anderes Werkstück gerade bearbeitet wird. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden speziellen Beschreibung wiedergegeben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schemaaufrißzeichnung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine,

Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Bearbeitungsmaschine,

Fig. 3 einen Blick vom Ende dieser Bearbeitungsmaschine, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Antriebsmittel und der Transmission der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine, insbesondere der Wiege.

Zu den Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen sei zunächst folgendes ausgeführt:
Die dargestellte Bearbeitungsmaschine weist einen Maschinenständer auf, der hauptsächlich zwei senkrechte Bauteile oder parallele Ständer 1, 2 hat, von denen jeder eine obere Gleitschiene aufweist. Dabei ermöglichen die beiden parallelen Gleitschienen die Verschiebung eines Schlittens 3, der durch eine Schnecke 4 angetrieben wird, die mit einem Schlittenantriebsmotor 5 zusammenarbeitet. Der schwenkbare Schlitten 3 ist über zwei waagerechte Achszapfen bzw. auf zwei Lagerböcken angelenkt, die auf den Ständern, oder allgemein auf parallelen, senkrechten Elementen 1, 2 sitzen.

Der Schlitten 3 der auf dem Oberteil der Bearbeitungsmaschine in Richtung der Schnecke 4 verläuft, ist ein Bettschlitten 8, der auf einer horizontalen Gleitschiene 9 des Schlittens 3 rechtwinklig zur Schnecke und den Ständern 1 und 2 läuft. Dabei ist die Gleitschiene nach klassischer Art durch eine Teleskophaube 10 geschützt.

Der Bettschlitten 8 weist eine senkrechte Gleitschiene 11 auf, auf der ein Wagen 12 gleiten kann, der eine vertikale Achse 13 hat, die über einen nicht dargestellten, kräftigen Motor angetrieben wird, und der im Wagen 12 sitzt.

Die erwähnte Spindel kann vermittels einer nicht dargestellten klassischen Spindelbremsung, die ebenfalls im Wagen 12 sitzt, auch in einer Winkelstellung, die ebenfalls im Wagen 12 sitzt, festgehalten werden. Damit kann die Spindel 13 jede Stellung im Umgebungsraum der Wiege 6 einnehmen.

Die Wiege 6 hat eine Achse oder Drehspindel 10, die vertikal liegt wenn sich die Wiege 6 in ihrer senkrechten, in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet. Dabei ist das äußere obere Ende der Spindel 14 imstande, anstelle eines festen Tisches einen Auflagetisch oder eine Palette 15 zur Werkstückaufnahme vermittels einer Schnellspannung aufzunehmen. Diese hat vorzugsweise einen Schließzylinder in der Spindel 14 sowie Zylinder 16.

In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der drehbare Auflagetisch 15, welcher das Werkstück trägt, sich in einer Höhe unterhalb der horizontalen, geometrischen Achse der Achszapfen 7 befindet, um welche die Wiege 6 drehbar ist.

In Höhe des Ständers 1 befindet sich eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung, die unter 17 schematisch dargestellt ist. Diese Werkzeugwechselvorrichtung ist vom klassischen Typ. Sie ist imstande, ein Werkzeug aus einer drehbaren Halterung 18 zu entnehmen, dann um ihre Achse zu drehen, um das Werkzeug in die Richtung 19 zu bringen, in der es vom äußeren Ende des Werkzeugträgers 20 der Spindel 13 übernommen werden kann, um dann durch die kombinierten Bewegungen der Teile 3, 8 und 12 in der gewollten Stellung zum Ergreifen des Werkzeuges 19 bereitzustehen. Die Entnahme des Werkzeuges und der Ersatz durch ein Werkzeug geschehen in der geschilderten Art. Derartige Werkzeugwechsler sind im Handel erhältlich, sie brauchen daher nicht näher beschrieben zu werden.

In ihrem hinteren Teil hat die Bearbeitungsmaschine einen drehbaren Achszapfen 21, der auf einer senkrechten Achse 22 montiert ist, und der von einem Motor 23 angetrieben wird. Das Drehkreuz kann jeweils um 180° gedreht werden. Es sind also zwei Stellungen vorhanden, auf denen zwei Auflagetische 15a und 15b, die identisch sind, mit einem Auflagetisch 15 befestigt werden können.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Auflagetisch 15a in seiner äußeren Stellung in dem von der Maschine beanspruchten Raum steht, also einer Stellung, zu der ein Bedienungsmann Zutritt haben kann, der ein zu bearbeitendes Werkstück auf einen Auflagetisch 15 montieren oder ein bearbeitetes Stück abbauen kann, um es von dem Auflagetisch zu entnehmen.

Es wäre ebenfalls möglich, das Werkstück auf einem entfernteren Auflagetisch vorzubereiten und jedesmal auf dem Drehkreuz das bereits auf dem Auflagetisch befestigte Werkstück anzubringen, um das bereits bearbeitete Werkstück mit seinem Auflagetisch zu entnehmen. Die Drehung des Drehkreuzes bringt den Aufnahmetisch 15a in die Stellung des Aufnahmetisches 15b, wobei der Letztere sich wiederum in der Stellung des Aufnahmetisches 15a befindet. Der Aufnahmetisch kann dann überführt werden, um den Platz vom Aufnahmetisch 15 oben am Kopf der Drehspindel 14 einzunehmen. Es ist erkennbar, daß während ein Werkstück auf dem Aufnahmetisch 15b bearbeitet wird, kein Aufnahmetisch 15 auf dem Drehkreuz bereitsteht, und nur der Aufnahmetisch 15a außerhalb ist. Die Bedienungsperson befestigt ein zu bearbeitendes Werkstück auf dem Auflagetisch 15a. Wenn die Bearbeitung des Werkstückes auf dem Auflagetisch beendet ist, wird dieser in die Stellung 15b überführt; das Drehkreuz wird gedreht, und das Werkstück, welches bearbeitet wurde, kann entnommen werden. Die Überführung geschieht durch einen Teleskoparm und einen nicht dargestellten Zylinder. In der Fig. 4 der Zeichnung ist erkennbar, daß die Wiege 6, die schematisch gesehen etwa U-Form besitzt, über die Achsen 7, die an den oberen Enden der Arme des U's sitzen, gedreht werden kann. Der linke Achszapfen 7, der den Lagerbock durchgreift, welcher durch den Ständer 2 gebildet wird, hat auf der anderen Seite des Ständers 2 eine Verzahnung 24, die von einer Transmission 25 angetrieben werden kann, die aus verschiedenen Ritzeln gebildet wird, und die selbst von einem Achsmotor 16 der Wiege 6 ihren Antrieb erhält. Der andere Achszapfen 7, der den Lagerbock, welcher vom Ständer 1 getragen wird, treibt den drehbaren Teil eines Kodierers von 360 000 Punkten an, wie dies schematisch mit 27 dargestellt ist.

Der Achszapfen 7 auf der Seite des Ständers 2 wird außerdem von einer Achse 28 gekreuzt, die in einem Lagerbock oder einem inneren Wälzlager des Achszapfens 7 montiert ist, und welcher am äußeren Ende eine Scheibe 29 trägt; diese wird von einem Antriebsriemen 30 umgeben, der mit einer Scheibe 31 eines Antriebsmotors 32 zusammenarbeitet. Dieser ist dazu bestimmt, die Rotation der Spindel 14 und damit des Werkstückes für das Drehen zu veranlassen.

Im Inneren der Wiege 6 endet die Achse 28 in einer Scheibe 33, die über einen Riemen 34 und eine Scheibe 35 eine Welle 36 im Inneren der Wiege antreibt. Es ist ein weiteres Ritzel 38 vorhanden, das am unteren Ende der Spindel 14 sitzt. Das untere Ende der Spindel treibt auch noch über eine geeignete Kupplung einen Kodierer von 260 000 Punkten an. Dies bedeutet, daß der Motor 32 über die Transmission die Rotation der Spindel 14 bewirkt. Bei dem Motor 32 handelt es sich um einen solchen mit extrem hoher Kraft. Dieser befindet sich auf der Außenseite der Wiege 6, ohne daß die Transmission Auswirkungen auf die Wiege selbst hat.

Für andere Arbeitsgänge, bei denen die Spindel 14 und damit der Auflagetisch 15 und das Werkstück, welches er trägt, sich in einer festen gegebenen Winkelstellung befindet, beispielsweise zum Fräsen oder Bohren, hat die Wiege in ihrem Inneren einen weiteren kleinen Motor 40. Dieser greift durch ein Untersetzungsritzel, wie unter 41 dargestellt, in eine Spindelkrone 42 ein. Diese ist frei rotierbar um die Spindel 14 unter Zwischenschaltung eines geeigneten Wälzlagers. Es ist ferner eine vordere Zahnkupplung 43 vorgesehen, die gewünschtenfalls die Spindel 14 feststellt. Bei der Rotation ist das Ritzel 44 verkeilt, aber frei hinsichtlich einer geradlinigen Bewegung auf der Spindel 14.

In der Drehstellung wird die Kupplung entkuppelt, so daß die Spindel mit großer Geschwindigkeit unter Antrieb durch den Motor 32 drehen kann. In dieser Stellung ist sie völlig frei von dem anderen Motor 40. Umgekehrt, wenn der Motor 32 angehalten wird, und man die Drehspindel 14 in einer bestimmten Winkelstellung einsetzen will, wird die Kupplung hergestellt, und der Motor 40 kann dann die Spindel 14 in Rotation versetzen bis zu einer erwünschten Stellung, die vom Kodierer 39 vorgegeben wird. Dieser Kodierer bestimmt somit die gewünschte Stellung. Ein Zylinder 45 sorgt für das An- und Auskuppeln.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine ist die folgende:
Wenn das Werkstück in der richtigen Stellung auf der Palette des Werkzeugträgers 15 sitzt, werden der Schlitten und die Wagen unter der Einwirkung der numerischen Steuerung eines handelsüblichen Computers verfahren, damit der Kopf der Spindel oder der Drehspindel eines Drehwerkzeuges, das vom Werkzeugausgeber 17 dargeboten wird, erfaßt werden kann. Wenn das Drehwerkzeug von der Aufnahmespindel 20 erfaßt wird, werden die Waagen so weit verfahren, bis das Werkzeug sich in der richtigen Stellung gegenüber dem Werkstück befindet, wobei die Wiege im vorliegenden Falle in eine durch die numerische Steuerung festgelegte Winkelstellung gedreht worden ist. Danach wird der Motor 32 eingeschaltet, und das Drehen kann beginnen. Dabei bleibt die Spindel unbeweglich. Die Wagen können sich gemäß dem zu drehenden Profil verschieben. Das alles geschieht unter der Einwirkung der numerischen Steuerung. Am Ende des Drehvorganges wird der Motor 32 angehalten. Sind noch mehr Drehvorgänge erforderlich, wird der notwendige Werkzeugwechsel vorgenommen, und das Drehen kann fortgesetzt werden.

Am Ende der Drehvorgänge wird die Spindel 13 durch die Waagen in die Nähe des Werkzeugausgebers 19 verfahren. Nach automatischer Entnahme des Drehwerkzeuges wird ein geeignetes Fräswerkzeug vom Ende 20 der Spindel 13 aufgenommen. Die Wiege 6 kann um die Achszapfen 7 in ihre erforderliche Winkelstellung gekippt werden. Dabei arbeitet der Motor 26 mit dem Kodierer 27 zusammen. Im übrigen erzeugen die Mittel der numerischen Steuerung die Bereitstellung zum Kuppeln der Kupplung 43 und die Drehung des Motors 40, bis die erwünschte Winkelstellung der Spindel 14 erreicht ist. Während dieser Zeit führen die Teile 3, 8 und 12 die Spindel 13 in die erwünschte Ausgangsstellung zum Fräsen zurück. Danach kann das Fräsen beginnen. Es wird durchgeführt unter Einwirkung der numerischen Steuerung. Sollen mehrere Fräsvorgänge durchgeführt werden, werden einige oder die Gesamtheit der vorgenannten Phasen wiederholt. Dieselben Phasen können auch für ein erforderliches Bohren eingesetzt werden.

Ist das Werkstück vollkommen bearbeitet, wird der Auflagetisch 15 mit dem Werkstück zum Drehkreuz überführt. Dabei wird bei Drehung des Drehkreuzes und der Überführung im gegenläufigen Sinne ein Auflagetisch mit einem zu bearbeitenden neuen Rohteil herangeführt.

Die verschiedenen Bewegungen der unterschiedlichen beweglichen Teile der Maschine werden durch eine numerische Steuerung gelenkt. Dies erfolgt durch einen Computer, der ein entsprechendes Programm aufweist. Dieses Programm ist jedesmal dem zu bearbeitenden Werkstück angepaßt.

Claims (8)

1. Bearbeitungsmaschine mit einem auf einer Wiege angeordneten, rotierbar gelagerten Tisch zur Aufspannung eines zu bearbeitenden Werkstückes, dessen geometrische Rotationsachse in der Wiege festgelegt ist, und bei der die Wiege mittels Achszapfen in zwei parallelen, senkrechten Ständern des Maschinengestells gelagert und durch motorische Mittel schwenkbar um eine horizontale Achse ist, wobei die Ständer Gleitschienen für einen Schlitten tragen, an dem ein Bettschlitten (8) rechtwinklig, horizontal zu den Gleitschienen (1, 2) verfahrbar ist, und der Bettschlitten (8) eine Gleitschiene (11) aufweist, an der ein vertikal verfahrbarer Schlitten (12) angeordnet ist, in dem eine Spindel (3) mit einem Werkzeugträger (20) zur Aufnahme von Werkzeugen, wie Drehwerkzeugen, Fräswerkzeugen oder Bohrwerkzeugen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiege um ihre Schwenkachse durch einen Motor (26) über eine Transmission (25) auf einen Achszapfen (7) schwenkbar ist, daß im Achszapfen (7), der hohl ausgebildet ist, eine Achse (28) koaxial gelagert ist, über die die Spindel (14) mittels einer weiteren Transmission durch einen außerhalb der Wiege angeordneten Motor (32) drehantreibbar ist, daß eine mit der Wiege schwenkbare Transmission vorgesehen ist, die einen Motor (40) und eine Zahnkupplung (43) zur Festsetzung der Spindel (14) aufweist, so daß bei Stillstand des Motors (32) die Spindel (14) durch Rotation des Motors (40) winkeleinstellbar ist.

2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (28) an ihren beiden äußeren Enden je eine Scheibe (29, 33) trägt, von denen die eine mit einem Treibriemen (30) zusammenwirkt, der von dem Motor (32) antreibbar ist und die andere mit einem weiteren Riemen (34) zusammenarbeitet, über den eine Achse (36) antreibbar ist, wobei diese in der Wiege angeordnet ist.

3. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Wiege ein Winkelpositionsmotor der Antriebsachse (14) für den Auflagetisch zur Werkstückaufnahme (15) angeordnet ist.

4. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (40) über ein Übertragungselement (41) eine Spindelkrone (42) antreibt, welche frei drehbar um die Achse (14) des Auflagetisches für das Werkstück (15) montiert ist, wobei die Spindelkrone Kupplungsmittel (43) besitzt, welche mit einer Spindelkrone (44) zusammenarbeiten, welche winklig auf der Achse (14) verkeilt, und die zum Ein- und Auskuppeln axial verschiebbar ist.

5. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmaschine eine Werkzeugwechselvorrichtung (17) aufweist.

6. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugwechselvorrichtung (17) in Höhe eines senkrechten Ständers (1) des Maschinenständers angeordnet ist.

7. Bearbeitungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmaschine einen Rundschalttisch (21) für Wechselpaletten mit darauf gespannten Werkstücken (21) aufweist, der es ermöglicht, auf einen auswechselbaren Auflagetisch (15 u. 15b) das zu bearbeitende Werkstück aufzubringen, oder es vom Auflagetisch zu entnehmen, während die Bearbeitungsmaschine ein anderes Werkstück bearbeitet.

8. Bearbeitungsmaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagetisch (15b) für das Werkstück (15) bei senkrechter Stellung der Wiege unterhalb der Schwenkachse der Wiege liegt.