DE3734687C1 - Verfahren zum Be- und Entladen der Hauptspindel einer Drehmaschine sowie Drehmaschine zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be- und Entladen einer Werkstück-Spannvorrichtung einer Hauptspindel einer Drehmaschine zum Bearbeiten von von der Hauptspindel gehaltenen Werkstücken mit Werkzeugen eines Werkzeugrevolvers der Drehmaschine, welcher mindestens eine erste und eine zweite Werk­ stück-Haltevorrichtung besitzt, die durch eine Werk­ stück-Handhabungsvorrichtung be- und entladen werden, wobei ein von der Hauptspindel gehaltenes erstes Werkstück bearbeitet wird, ein zu bearbeitendes zwei­ tes Werkstück durch die Handhabungsvorrichtung in die zweite Werkstück-Haltevorrichtung eingesetzt und das bearbeitete erste Werkstück bei mit der Hauptspindel fluchtender erster Werkstück-Haltevorrichtung durch letztere von der Hauptspindel abgenommen wird, worauf die zweite Werkstück-Haltevorrichtung zum Fluchten mit der Hauptspindel gebracht und das zweite Werkstück durch die zweite Werkstück-Haltevorrichtung an die Hauptspindel und das bearbeitete erste Werkstück durch die erste Werkstück-Haltevorrichtung an die Handhabungs­ vorrichtung übergeben wird, wobei ferner das von der Hauptspindel gehaltene zweite Werkstück bearbeitet, ein zu bearbeitendes drittes Werkstück durch die Handhabungs­ vorrichtung an eine der Werkstück-Haltevorrichtungen über­ geben und das bearbeitete zweite Werkstück bei mit der Hauptspindel fluchtender anderer Werkstück-Haltevorrich­ tung durch letztere von der Hauptspindel abgenommen wird.

Eine Drehmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist aus der DE-OS 34 18 893 bekannt. Diese Drehmaschine mit in einem stationären Spindel­ stock gelagerter Hauptspindel besitzt als Werkzeug­ revolver einen sogenannten Scheibenrevolver, welcher an einem in Richtung der Z-Achse (Hauptspindelachse) verfahrbaren Schlitten um eine zur Z-Achse parallele Schaltachse drehbar gelagert ist und an seiner dem Spindelstock zugewandten Stirnseite außer Werkzeug- Haltevorrichtungen auch zwei Werkstück-Haltevorrich­ tungen trägt, die als am Werkzeugrevolver befestigte und parallel zur Z-Achse orientierte Spannfutter aus­ gebildet und in zwei einander gegenüberliegenden Stationen des Werkzeugrevolvers angeordnet sind, so daß sich die eine Werkstück-Haltevorrichtung durch Drehen des Werkzeugrevolvers um 180° in die andere Werkstück-Haltevorrichtung überführen läßt. Die die­ ser bekannten Drehmaschine zugeordnete Werkstück- Handhabungsvorrichtung steht neben dem Spindelstock und besitzt einen Arm, der um eine zur Z-Achse paral­ lele Achse schwenkbar so über dem Spindelstock ange­ ordnet ist, daß ein von diesem Arm gehaltenes, paral­ lel zur Z-Achse orientiertes Spannfutter, welches als Werkstückgreifer dient, einer der Werkstück-Haltevor­ richtungen des Werkzeugrevolvers in Richtung der Z- Achse gegenüber gestellt werden kann, nachdem diese Werkstück-Haltevorrichtung durch Drehen des Werkzeug­ revolvers in eine oberste Schaltposition gebracht wor­ den ist - das Spannfutter der Hauptspindel steht dann der anderen Werkstück-Haltevorrichtung des Werkzeug­ revolvers gegenüber. Die Werkstück-Handhabungsvorrich­ tung ist ferner so ausgebildet, daß der axiale Abstand (in Richtung der Z-Achse) seines einen Werkstück­ greifer bildenden Spannfutters vom Werkzeugrevolver gleich dem axialen Abstand des Spannfutters der Hauptspindel vom Werkzeugrevolver ist. Hinsichtlich der axialen Länge gleiche Werkstücke vorausgesetzt können nun ein von der Handhabungsvorrichtung ge­ haltenes, zu bearbeitendes Werkstück und ein von der Hauptspindel gehaltenes bearbeitetes Werkstück gleichzeitig an den Werkzeugrevolver übergeben werden, wenn dessen Werkstück-Haltevorrichtungen dem Werk­ stückgreifer der Handhabungsvorrichtung bzw. der Hauptspindel gegenüberliegen, und zwar indem man den den Werkzeugrevolver tragenden Schlitten in Rich­ tung der Z-Achse und mit geöffneten, die Werkstück- Haltevorrichtungen bildenden Spannfuttern auf den Spindelstock bzw. die Handhabungsvorrichtung zufährt. Bei stillstehender Hauptspindel werden die Werkstücke dann vom Werkzeugrevolver übernommen, dieser wird in Richtung der Z-Achse vom Spindelstock etwas entfernt, um 180° gedreht und dann wieder an den Spindelstock herangefahren, um das zu bearbeitende Werkstück an die Hauptspindel und das bearbeitete Werkstück an die Handhabungsvorrichtung zu übergeben. Die letztere legt das bearbeitete Werkstück dann auf einer Palette oder in einem anderen Werkstückspeicher ab, übernimmt mit ihrem Arm von einer anderen Palette bzw. einem anderen Werkstückspeicher ein zu bearbeitendes Werkstück und bewegt schließlich ihren Arm zurück in die Übergabe­ position oberhalb des Spindelstocks.

Dieses bekannte Verfahren des gleichzeitigen und syn­ chronen Werkstück-Transfers zwischen den Werkstück- Haltevorrichtungen des Werkzeugrevolvers und der Handhabungsvorrichtung einerseits sowie der Haupt­ spindel andererseits läßt sich nur auf Drehmaschi­ nen mit einem Scheibenrevolver (Revolverschaltachse parallel zur Hauptspindelachse) durchführen; bei in der axialen Länge stark unterschiedlichen Werkstücken läßt sich das geschilderte Verfahren mit der bekann­ ten Drehmaschine überhaupt nicht durchführen, und die Hauptspindel muß für jede Werkstückübergabe abge­ bremst und stillgesetzt sowie für die Bearbeitung eines übernommenen Werkstücks wieder auf Arbeitsdreh­ zahl gebracht werden. Außerdem führt die bekannte Dreh­ maschine schon deshalb zu erheblichen Stückzeiten, weil der Werkzeugrevolver nach Übernahme der Werk­ stücke um 180° gedreht werden muß, ehe das neue, zu bearbeitende Werkstück an die Hauptspindel übergeben werden kann.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches im Ver­ gleich zu dem vorstehend geschilderten bekannten Ver­ fahren zu einer erheblichen Verkürzung der Stückzeiten führt, ein Gesichtspunkt, der in der modernen Drehbe­ arbeitung immer mehr an Bedeutung gewinnt.

Erfindungsgmäß läßt sich die Aufgabe dadurch lösen, daß die Werkstück-Übergabe zwischen Hauptspindel und Werkstück-Haltevorrichtungen bei laufender Hauptspindel durchgeführt wird und daß die Werkstück-Übergabe zwi­ schen Werkstück-Haltevorrichtungen und Handhabungsvor­ richtung einerseits und Hauptspindel andererseits nacheinander durchgeführt wird.

Um die Werkstückübergabe bei laufender Hauptspindel durchführen zu können, müssen die Werkstück-Haltevorrichtungen des Werk­ zeugrevolvers nur zwei Forderungen erfüllen: Zum einen muß sich ein drehendes Werkstück in einer solchen Werkstück-Haltevorrichtung halten lassen, auch wenn es sich um eine stillstehende Haltevor­ richtung handelt, und zum zweiten müssen die Werk­ stück-Haltevorrichtungen Mittel enthalten, die ein Herausfallen der Werkstücke beim Drehen des Werk­ zeugrevolvers verhindern. Bei Anwendung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens braucht die Hauptspindel zur Werkstückübergabe nicht stillgesetzt und zur Werk­ stückbearbeitung wieder beschleunigt zu werden, wo­ durch sich die Stückzeiten erheblich verkürzen las­ sen; außerdem können die Werkstücke unterschiedliche Länge haben. Auch können die zu bearbeitenden Werk­ stücke an den Werkzeugrevolver in nahezu jeder belie­ bigen Position der betreffenden Werkstück-Haltevor­ richtung übergeben werden, und in entsprechender Weise lassen sich die bearbeiteten Werkstücke in nahezu jeder beliebigen Position der betreffenden Werkstück-Haltevorrichtung dem Werkzeugrevolver ent­ nehmen; aus Gründen des zur Verfügung stehenden Raums ist es aber besonders vorteilhaft, wenn eine Werk­ stück-Haltevorrichtung nach oben weist, wenn sie be- oder entladen werden soll. Schließlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren ohne weiteres so führen, daß die zu bearbeitenden Werkstücke und/oder die be­ arbeiteten Werkstücke stets mit einer vorgegebenen Orientierung von der betreffenden Werkstück-Haltevor­ richtung übernommen bzw. der Handhabungsvorrichtung angeboten werden, so daß Rohteile und bearbeitete Werkstücke aufrecht stehend in Paletten zwischen­ gespeichert und die der Drehmaschine entnommenen bearbeiteten Werkstücke auch automatisch vermessen werden können. Schließlich behindert auch ein rück­ wärtiger Werkzeugträger, welcher zum Bearbeiten des zuvor in der Hauptspindel gehaltenen rückseitigen Werkstückendes auf der von der Hauptspindel abge­ wandten Seite des Werkzeugrevolvers angeordnet ist, weder das Be- noch das Entladen der Drehmaschine, da sich diese Schritte ohne weiteres durchführen lassen, solange die Werkstück-Haltevorrichtungen des Werkzeug­ revolvers Schaltpositionen einnehmen, in denen sie über der Hauptspindelachse liegen. Handelt es sich bei den Werkstück-Haltevorrichtungen des Werkzeug­ revolvers um Hilfsspindeln, so schmälert es den durch die Erfindung erzielbaren Zeitgewinn in keiner Weise, wenn diese Hilfsspindeln zum Übernehmen und Abgeben eines Werkstücks stillgesetzt werden müssen, da das Abbremsen und Wiederbeschleunigen der Hilfsspindeln ohne weiteres erfolgen kann, solange ein von der Hauptspindel gehaltenes Werkstück bearbeitet wird, gegebenenfalls sogar während des Weiterschaltens des Werkzeugrevolvers.

Es war bereits bekannt (DE-GM 83 13 200), ein bear­ beitetes Werkstück mit Hilfe einer antreibbaren Hilfs­ spindel, einer sogenannten Synchronspindel, eines Werkzeugrevolvers von einer Hauptspindel einer Dreh­ maschine zu übernehmen (bei einer solchen Synchron­ spindel handelt es sich um eine in einem Werkzeugre­ volver drehbar gelagerte und mit gleicher Drehzahl wie die Hauptspindel antreibbare Hilfsspindel, die an ihrem vorderen Ende mit einem Spannfutter oder einer anderen Werkstück-Spannvorrichtung versehen ist). Bei dieser bekannten Drehmaschine kann sich die Hauptspindel drehen, während das bearbeitete Werkstück in der Synchronspindel gespannt und dann von dieser aus dem Raum vor der Hauptspindel abge­ führt wird, indem man den Werkzeugrevolver um 180° weiterschaltet, so daß sich das Werkstück auf der von der Hauptspindel abgewandten Seite des Werk­ zeugrevolvers befindet.

Selbstverständlich bedarf das erfindungsgemäße Ver­ fahren eines mindestens in Richtung der Z-Achse ver­ schiebbaren Werkzeugrevolvers, um die Rohteile in die Spannvorrichtung der Hauptspindel einschieben und die bearbeiteten Werkstücke aus dieser heraus­ ziehen zu können, will man eine in Richtung der Z- Achse bewegliche Hauptspindel vermeiden.

Vorsorglich sei darauf hingewiesen, daß bei Fort­ setzung der vorstehend geschilderten Vorgehensweise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren das dritte Werkstück zu einem zweiten Werkstück im Sinne der vorstehenden Definition wird.

Damit die Schaltzeiten des Werkzeugrevolvers die Stückzeiten möglichst wenig beeinträchtigen, emp­ fiehlt sich eine Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens, bei der das zu bearbeitende dritte Werkstück durch die Handhabungsvorrichtung an die zweite Werkstück-Haltevorrichtung übergeben wird, obwohl zu diesem Zeitpunkt auch die erste Werkstück- Haltevorrichtung frei wäre; dadurch erzielt man aber den Vorteil, daß der Werkzeugrevolver über einen kleineren Winkel weitergeschaltet werden muß, um ein bearbeitetes Werkstück von der Hauptspindel übernehmen zu können, wie wenn das Rohteil in die erste Werkstück-Haltevorrichtung eingesetzt werden würde - in letzterem Fall müßte dann sogar nach der Übernahme des bearbeiteten Werkstücks der Werkzeug­ revolver wieder zurückgeschaltet werden, um das Rohteil in die Hauptspindel einsetzen zu können.

Eine Drehmaschine mit einem mehrere Werkstück-Halte­ vorrichtungen aufweisenden Werkzeugrevolver ist be­ reits bekannt (US-PS 38 21 835). Bei dieser Dreh­ maschine ist die Hauptspindel, d. h. die Z-Achse, vertikal ausgerichtet, über der Hauptspindel befindet sich ein als sogenannter Sternrevolver ausgebildeter Werkzeugrevolver mit horizontal verlaufender Schalt­ achse, der an seinem Umfang zwei bezüglich der Revol­ verschaltachse radial orientierte Werkstück-Haltevor­ richtungen besitzt, zwischen denen eine mit einem Werkzeug bestückte Revolverstation angeordnet ist, und der Werkzeugrevolver wird von einem parallel zur Hauptspindelachse verfahrbaren Schlitten getragen, der sich außerdem um eine zur Hauptspindelachse paral­ lele Achse schwenken läßt, um von einem neben der ei­ gentlichen Drehmaschine stehenden Kettenspeicher Werk­ stücke übernehmen und an diesen Speicher übergeben zu können; zu diesem Zweck wird der Werkzeugrevolver um seine Schaltachse so gedreht, daß eine seiner Werk­ stück-Haltevorrichtungen dem Kettenmagazin gegen­ überliegt, ein vom Werkzeugrevolver zu übernehmen­ des, zu bearbeitendes Werkstück wird durch das Ket­ tenmagazin vor die Werkstück-Haltevorrichtung des Werkzeugrevolvers gebracht, und schließlich wird der Werkzeugrevolver samt dem ihn tragenden Schlit­ ten um die erwähnte vertikale Achse geschwenkt, um das Werkstück zu übernehmen. Nach dem Zurückschwen­ ken des Werkzeugrevolvers wird dieser um 90° weiter­ geschaltet, um das zu bearbeitende Werkstück über die Hauptspindel zu bringen, worauf der den Werkzeugrevol­ ver tragende Schlitten abgesenkt und so das Werkstück an die Hauptspindel übergeben wird. Der Transfer ei­ nes bearbeiteten Werkstücks von der Hauptspindel in das Kettenmagazin erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Abgesehen davon, daß wegen der Verwendung von am Werkzeugrevolver fest angebrachten Werkstück-Halte­ vorrichtungen auch bei dieser bekannten Drehmaschine die Hauptspindel zur Übernahme bzw. Abgabe eines Werk­ stücks stillgesetzt werden muß, erlaubt die Übergabe- bzw. Übernahmebewegung des Werkzeugrevolvers zum Ket­ tenmagazin, bei der es sich ja um eine Schwenkbewegung handelt, keinesfalls einen Transfer beliebig gestalte­ ter Werkstücke, weil z. B. lange Werkstücke durch eine solche Schwenkbewegung nicht an ein Kettenmagazin über­ geben oder diesem entnommen werden können.

Der vorliegenden Erfindung lag nun des weiteren die Aufgabe zugrunde, eine Drehmaschine zu entwickeln, welche es erlaubt, den Werkzeugrevolver zeitsparen­ der mit zu bearbeitenden Werkstücken zu beladen und von bearbeiteten Werkstücken zu entladen.

Ausgehend von einer Drehmaschine der vorstehend ge­ schilderten bekannten Art, d. h. von einer Drehmaschi­ ne mit einer Hauptspindel, welche mit einer Werkstück- Spannvorrichtung versehen ist, einem Werkzeugträger in Form eines mehrere Stationen aufweisenden Werkzeug­ revolvers, der in mindestens zwei Stationen Werkstück-Haltevorrichtungen aufweist und auf einem in Richtung der Hauptspindelachse (Z-Achse) verfahr­ baren Schlitten angebracht sowie um eine Schaltachse derart drehbar ist, daß die Werkstück-Haltevorrich­ tungen zum Fluchten mit der Hauptspindelachse bring­ bar sind, und mit einer Handhabungsvorrichtung zum Beladen der Werkstück-Haltevorrichtungen, läßt sich diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen, daß zwei Werkstück-Haltevorrichtungen nebeneinanderliegen und daß die Handhabungsvorrichtung in Portalbauweise ausgebildet ist und zwei Werkstückgreifer zum Be- und Entladen der Werkstück-Haltevorrichtungen besitzt. Eine solche Drehmaschine weist alle vorstehend geschil­ derten Nachteile der beschriebenen bekannen Drehma­ schine (nach der US-PS 38 21 835) nicht auf, sie er­ laubt es des weiteren, den Werkzeugrevolver von oben mit zu bearbeitenden Werkstücken zu beladen und die be­ arbeiteten Werkstücke oben am Werkzeugrevolver abzu­ nehmen, ohne daß viel Zeit für das Weiterschalten des Werkzeugrevolvers oder für das Verfahren eines Werk­ stückgreifers zu einem Magazin, einer Palette oder der­ gleichen verlorengeht. Auch läßt sich bei der er­ findungsgemäßen Drehmaschine der Werkzeugrevolver mit beliebig gestalteten Werkstücken be- und ent­ laden.

In Portalbauweise ausgeführte Werkstück-Abnahmevor­ richtungen sind an sich bekannt; diese bekannten Ab­ nahmevorrichtungen umfassen eine sich in Richtung der Z-Achse, d. h. der Hauptspindelachse, erstreckende und über der Drehmaschine angeordnete Schlittenführung, längs der ein hydraulisch bewegter Schlitten verfahr­ bar ist, welcher einen um einen zur Z-Achse parallele Achse schwenkbaren Arm trägt, dessen freies Ende mit einer Abnehmeschale oder dergleichen zum Aufnehmen eines Werkstücks versehen ist. Abgesehen davon, daß ein mit liegender Achse abgeholtes Werkstück um 90° gedreht werden muß, wenn es in einer Palette abge­ setzt werden soll, würde ein aus der vorstehend ge­ schilderten bekannten Drehmaschine mit einem mit ei­ ner Synchronspindel bestückten Werkzeugrevolver und einer solchen Werkstück-Abnahmevorrichtung zusammen­ gesetztes System noch einen weiteren Nachteil auf­ weisen: Soll das in der Synchronspindel des Werkzeug­ revolvers gehaltene Werkstück auch an seiner Rücksei­ te, an der es während der vorausgegangenen Bearbei­ tung in der Hauptspindel gespannt war, bearbeitet werden, so erfolgt dies zweckmäßigerweise mit einem rückwärtigen Werkzeugträger, der auf der von der Hauptspindel abgewandten Seite des Werkzeugrevolvers angeordnet ist, so wie dies das vorstehend zitierte DE-GM 83 13 200 zeigt; dann steht aber zwischen dem Werkzeugrevolver und dem rückwärtigen Werkzeug­ träger nur wenig Platz zur Verfügung, d. h. der rückwärtige Werkzeugträger behindert die Werkstück- Abnahmevorrichtung.

Der weiteren Verkürzung der Stückzeiten dient es, wenn nicht nur der Werkzeugrevolver, sondern auch die Werkstückgreifer der Handhabungsvorrichtung in Richtung der Z-Achse verschiebbar sind, denn dann kann mit einem Werkzeug des Werkzeugrevolvers bereits gearbeitet werden, solange die Handhabungsvorrichtung ein zu bearbeitendes Werkstück in eine der Werkstück- Haltevorrichtungen des Werkzeugrevolvers einsetzt und/oder ein bearbeitetes Werkstück einer dieser Werkstück-Haltevorrichtungen entnimmt, denn dann ist es möglich, die Werkstückgreifer parallel zur Z-Achse genauso schnell zu verschieben wie den Werkzeugrevol­ ver. Für eine solche Betriebsweise empfiehlt sich ganz besonders eine Ausführungsform, bei der an der Handhabungsvorrichtung und an dem den Werkzeugrevol­ ver tragenden Schlitten in Richtung der Z-Achse wirk­ same Kupplungs- und/oder Anschlagmittel vorgesehen sind, denn dann benötigt man für die Werkstückgreifer keinen NC-gesteuerten Antrieb.

Um einen der Werkstückgreifer auf das zu erfassende Werkstück aufschieben zu können, ohne daß der Werk­ stückgreifer in Richtung der Achse der betreffenden Werkstück-Haltevorrichtung bewegt werden muß, wenn er über dem zu erfassenden Werkstück steht, bildet bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform jeder der Werkstückgreifer in geöffnetem Zustand auf seiner in Arbeitsposition der Hauptspindel zuge­ wandten Seite eine Eintrittsöffnung für das Werk­ stück, so daß er in Richtung der Z-Achse auf das Werkstück aufschiebbar ist.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich bereits, daß es sich empfiehlt, die Werkstück-Haltevorrichtungen als mit einer Werkstück-Spannvorrichtung versehene, antreibbare Hilfsspindeln auszubilden (sogenannte Synchronspindeln).

Weitere Werkmale vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Angabe, daß bei der erfindungsgemäßen Drehmaschine zwei Werkstück-Haltevorrichtungen nebeneinander liegen, nicht bedeutet, daß der Werkzeugrevolver nur zwei sol­ cher Werkstück-Haltevorrichtungen aufweist.

Im folgenden wird eine besonders vorteilhafte Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Drehmaschine, welche in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt aus der Frontansicht der Dreh­ maschine dieser Einrichtung, wobei die Werkstück- Handhabungsvorrichtung der Einfachheit halber ganz weggelassen wurde, da bei dem in Fig. 1 dar­ gestellten Verfahrensschritt die Werkstück- Handhabungsvorrichtung nicht mitwirkt - die Fig. 1 zeigt die Übernahme eines bearbeiteten ersten Werkstücks durch die erste Synchronspindel des Werkzeugrevolvers der Drehmaschine;

Fig. 2 dieselben Teile wie in Fig. 1, nachdem der Werk­ zeugrevolver um eine Station weitergeschaltet wurde und im Begriff ist, ein zu bearbeitendes zweites Werkstück an die Hauptspindel der Dreh­ maschine zu übergeben;

Fig. 3 dieselben Teile wie in den Fig. 1 und 2, nachdem der Werkzeugrevolver gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Position um 180° weitergeschaltet worden ist, so daß das erste Werkstück mit einem Werk­ zeug eines rückwärtigen Werkzeugträgers bearbeitet werden kann;

Fig. 4 die Drehmaschine und die wesentlichen Teile der in Portalbauweise ausgeführten Werkstück- Handhabungsvorrichtung, nachdem der Werkzeugrevolver gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Position um 270° weitergeschaltet wurde und die Handhabungsvor­ richtung im Begriff ist, das erste Werkstück zu übernehmen;

Fig. 5 dieselben Teile wie in Fig. 4, nachdem der Werkzeug­ revolver um eine Station weitergeschaltet wurde und die Handhabungsvorrichtung im Begriff ist, ein drittes, zu bearbeitendes Werkstück an den Werkzeugrevolver zu übergeben, und

Fig. 6 eine Ansicht des einen Werkstückgreifers und eines Teils des Werkzeugrevolvers, gesehen in Richtung des Pfeils "A" aus Fig. 5.

Der in den Zeichnungen dargestellte Ausschnitt der Ansicht der Drehmaschine von vorn läßt links einen Spindelstock 10 und unten ein Maschinenbett 12 erkennen, auf dem eine Führungsleiste 14 montiert ist, die sich in Richtung der Z-Achse 16 der Drehmaschine erstreckt - die Z-Achse fällt mit der Achse einer im Spindelstock 10 drehbar gelagerten Hauptspindel 18 zusammen, welche vorn mit einem Spannfutter 20 versehen ist, das die erste Werkstück-Spannvorrichtung im Sinne der Ansprüche bildet. Ein Antrieb für die Haupt­ spindel 18 wurde nicht dargestellt.

Das Maschinenbett 12 trägt einen Schlitten 30, welcher mit Hilfe der Führungsleiste 14 in Richtung der Z-Achse 16 verschiebbar geführt ist und durch einen nicht dargestellten Antrieb gesteuert verschoben werden kann. An diesem Schlitten ist ein Werkzeugrevolver 32 um eine horizontal und senkrecht zur Z-Achse 16 verlaufende Schaltachse 34 drehbar gelagert (die Schaltachse 34 erstreckt sich also in Richtung der sogenannten X-Achse der Drehmaschine).

Mittel zum gesteuerten Drehen bzw. Schalten und drehwinkel­ richtigen Positionieren des Werkzeugrevolvers 32 sind bekannt und daher nicht dargestellt worden. Der gezeichnete Werkzeugrevolver weist 8 Stationen auf, von denen zwei mit sogenannten Synchronspindeln 36 ¹ und 36 ² bestückt sind, während die übrigen Stationen mit von Werkzeughaltern 38 gehaltenen Werkzeugen 40 bestückt sind. Es ist besonders vorteilhaft, die in Schaltrichtung (Gegenuhrzeigersinn) des Werkzeugrevolvers 32 vorn liegende erste Synchronspindel 36 ¹ und die zweite Synchronspindel 36 ² in einander unmittelbar benachbarten Stationen des Werkzeugrevolvers anzuordnen. Die Achsen, um die die Synchronspindeln 36 ¹ und 36 ² im Werkzeugrevolver 32 drehbar gelagert sind und um die sie durch nicht dargestellte, bekannte Mittel angetrieben werden, wurden mit 42 bezeichnet. Erfindungsgemäß ist der Werkzeug­ revolver 32 so ausgebildet, die Schaltachse 34 so angeordnet und jede der Synchronspindeln so im Werkzeugrevolver 32 gelagert, daß sich die Drehachsen 42 der Synchronspindeln 36 ¹ und 36 ² mit der Z-Achse 16 und damit mit der Drehachse der Hauptspindel 18 zum Fluchten bringen lassen, wenn der Werkzeugrevolver 32 seine in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigte Schaltposition einnimmt, in der die Drehachse 42 der Synchronspindel 36 ¹ bzw. der Synchronspindel 36 ² horizontal verläuft.

Am Schlitten 30 ist erfindungsgemäß ein Anschlag 44 be­ festigt, dessen Zweck später erläutert werden wird. Grundsätzlich könnte sich auch neben jeder der Synchron­ spindeln 36 ¹ und 36 ² ein am Werkzeugrevolver 32 befestigter Anschlag befinden.

Schließlich ist am Maschinenbett 12 eine Konsole 46 be­ festigt, auf der ein Werkzeugträger 48 angebracht ist. Dieser kann auf der Konsole 46 befestigt sein - in diesem Fall ist er dann nur mit einem einzigen Werkzeug 50 be­ stückt - oder kann der Werkzeugträger 48 senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 verschiebbar sein und dann mehrere Werkzeuge 50 tragen, deren jedes sich so positionieren läßt, daß sich mit ihm ein von einer Synchronspindel gehaltenes Werkstück bearbeiten läßt, so wie sich dies aus Fig. 3 ergibt - die Achse des dort dargestellten Bohrers 50 fluchtet in diesem Fall mit der Drehachse 42 der Synchronspindel 36 ¹. Schließlich wäre es möglich, den Werkzeugrevolver 32 auf ein Kreuz­ schlittensystem zu setzen, so daß er nicht nur in Rich­ tung der Z-Achse 16, sondern auch in Richtung der X-Achse der Drehmaschine verschiebbar ist und auch bei stationärem rückwärtigem Werkzeugträger 48 dieser mit mehreren Werk­ zeugen 50 bestückt werden könnte.

Eine erfindungsgemäße Werkstück-Handhabungsvorrichtung umfaßt ein von parallel zur Z-Achse 16 verlaufenden Führungsschienen 52 gebildetes Portal, einen längs der Führungsschienen verschiebbaren Schlitten 54, einen an diesem parallel zur Z-Achse 16 verschiebbar geführten Träger 56, einen an letzterem in vertikaler Richtung verschiebbar geführten weiteren Schlitten 57 und einen am Schlitten 57 schwenkbar gehaltenen Werkstück-Doppel­ greifer 58, dessen in Richtung der X-Achse verlaufende Schwenkachse mit 59 bezeichnet wurde. Er besitzt zwei besonders gestaltete Spannzangen 60, die später noch er­ läutert werden sollen. Antriebe für die Schlitten 54 und 57 sowie für den Doppelgreifer 58 wurden ebensowenig dargestellt wie Betätigungsmittel für die Spannzangen 60, da es sich dabei um im Werkzeugmaschinenbau bekannte Elemente handelt. Zwischen dem Schlitten 54 und dem Träger 56 befindet sich jedoch erfindungsgemäß ein in Richtung der Z-Achse 16 wirkender Kraftspeicher, hier als Feder 62 dargestellt.

Wie die Fig. 6 erkennen läßt, ist jede der Spannzangen 60 erfindungsgemäß so ausgebildet, daß sie sich in geöffnetem Zustand und wenn sie dem Werkzeugrevolver 32 zugewandt ist in Richtung der Z-Achse 16, u. z. in Richtung zum Spindelstock 10, über ein von einer der Synchronspindeln 36 ¹, 36 ² senkrecht nach oben gehaltenes Werkstück fahren läßt, ohne daß es hierzu erforderlich wäre, den Schlitten 57 abzu­ senken, wenn die betreffende Spannzange 60 über dem Werkstück steht; zu diesem Zweck wurden die Spannzangen erfindungs­ gemäß so gestaltet, daß eine dem Werkzeugrevolver 32 zuge­ wandte geöffnete Spannzange zumindest gemäß Fig. 6 hinten eine hinreichend große Öffnung bildet, um sie über das Werkstück fahren zu können.

Im folgenden soll nun das erfindungsgemäße Arbeitsverfahren anhand der Fig. 1 bis 6 erläutert werden.

Nachdem ein erstes Werkstück W ¹, welches von der Haupt­ spindel 18 gehalten wird, mit den Werkzeugen 40 des Werk­ zeugrevolvers 32 und/oder den Werkzeugen eines anderen, nicht dargestellten Werkzeugträgers bearbeitet und die Synchronspindel 36 ¹ zum Fluchten mit der Hauptspindel 18 gebracht wurde, so wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, wird das nicht näher dargestellte Spannfutter der Synchron­ spindel 36 ¹ in geöffnetem Zustand über das Werkstück W ¹ gefahren und dessen gemäß Fig. 1 rechtes Ende in der Synchronspindel 36 ¹ gespannt, während sich beide Spindeln 18 und 36 ¹ mit gleicher Drehzahl drehen. Dann wird das Spannfutter 20 geöffnet, der Schlitten 30 gemäß Fig. 1 nach rechts gefahren sowie der Werkzeugrevolver 32 im Gegenuhr­ zeigersinn um eine Station weitergeschaltet, so daß er die in Fig. 2 gezeigte Position einnimmt, die es ermöglicht, ein von der zweiten Synchronspindel 36 ² gehaltenes zweites, zu bearbeitendes Werkstück W ² an die Hauptspindel 18 zu übergeben; während der ganzen Zeit kann sich die Hauptspindel 18 drehen, und spätestens zum Zeitpunkt der Übergabe des Werkstücks W ² an die Hauptspindel muß die Synchronspindel 36 ² mit gleicher Drehzahl wie die Hauptspindel angetrieben werden.

Nach der Übergabe des zweiten Werkstücks W ² an die Haupt­ spindel 18 kann der Werkzeugrevolver 32 weitergeschaltet werden, so wie sich dies aus Fig. 3 ergibt.

Dieses Weiterschalten des Werkzeugrevolvers 32 kann aber im Zuge der Bearbeitung des Werkstücks W ² mit Werkzeugen 40 des Werkzeugrevolvers 32 erfolgen, wenn man einmal davon ausgeht, daß diese Werkzeuge nacheinander eingesetzt werden. Wenn dann die erste Synchronspindel 36 ¹ dem rückwärtigen Werkzeugträger 48 zugewandt ist, läßt sich mit dessen Werkzeugen 50 das früher im Spannfutter 20 der Hauptspindel 18 gelegene Ende des Werkstücks W ¹ bearbeiten, während das zweite Werkstück W ² mit Werkzeugen eines anderen, nicht dargestellten Werkzeugträgers bearbeitet wird, z. B. eines zweiten, auf einem Kreuzschlittensystem angeordneten Werk­ zeugrevolvers.

Anschließend, ggf. im Zuge der weiteren Bearbeitung des zweiten Werkstücks W ² mit Werkzeugen 40 des Werkzeugrevolvers 32, wird letzterer weitergeschaltet, bis das erste Werk­ stück W ¹ nach oben weist (s. Fig. 4). Nun tritt die Werk­ stück-Handhabungsvorrichtung in Funktion, deren Spannzangen 60 vorteilhafterweise so ausgebildet sind, wie dies die Fig. 6 erkennen läßt - jede dieser Spannzangen besitzt dabei zwei um Achsen 61 schwenkbare Greifbacken 63, die aus der in Fig. 6 gezeigten Position voneinander weg nach außen geschwenkt werden können, um die betreffende Spannzange zu öffnen.

Wenn das fertig bearbeitete erste Werkstück W ¹ nach oben weist, so wie dies die Fig. 4 zeigt, wird der Schlitten 54 von rechts nach links über den Werkzeugrevolver 32 gefahren, bis der Träger 56 gegen den Anschlag 44 anliegt und die Feder 62 gespannt ist (die max. Federspannung ist erreicht, wenn der Träger 56 gegen das vom Schlitten 54 gebildete rechte Widerlager der Feder 62 anliegt). Dabei kann der Werkstück-Doppelgreifer 58 seine in Fig. 4 gezeigte Höhen­ lage einnehmen, wenn die nach unten weisende Spannzange 60 geöffnet ist, denn dann kann die letztere über das von der Synchronspindel 36 ¹ getragene, fertig bearbeitete Werkstück W ¹ geschoben werden und es ist nicht erforderlich, den Doppelgreifer 58 abzusenken, wenn er sich über dem Werkstück befindet; dadurch läßt sich die Stückzeit weiter verkürzen. Dann kann das nächste Werkstück W ² bereits mit einem Werk­ zeug 40 des Werkzeugrevolvers 32 bearbeitet werden, während das Spannfutter der Synchronspindel 26 ¹ geöffnet wird, um das Werkstück W ¹ freizugeben, und der Doppelgreifer 58 angehoben wird, um das Werkstück aus der Synchronspindel herauszuziehen; dabei bedarf es keiner gesteuerten Bewegung des Schlittens 54, da die Feder 62 den Träger 56 selbst­ tätig nachführt und der Anschlag 44 dafür sorgt, daß sich der Doppelgreifer 58 in Richtung der Z-Achse gegenüber der Synchronspindel 36 ¹ nicht bewegt. Auch dies führt zu einer weiteren Verkürzung der Stückzeit.

Hat der Werkstück-Doppelgreifer 58 nach dem Erfassen des ersten Werkstücks W ¹ dieses so weit angehoben, daß er sich im Uhrzeigersinn um seine Schwenkachse 59 um 90° schwenken läßt, steht das nächste, zu bearbeitende Werk­ stück W ³ über dem Werkzeugrevolver 32, der inzwischen um eine Station weitergeschaltet worden ist, so daß die zweite Synchronspindel 36 ² nach oben weist. Dann wird der Doppelgreifer 58 abgesenkt, so daß das Werkstück W ³ in das geöffnete, nicht dargestellte Spannfutter der Synchron­ spindel 36 ² eingeführt wird. Nach dem Spannen des Werk­ stücks W ³ im Spannfutter der zweiten Synchronspindel 36 ² wird die nach unten weisende Spannzange 60 des Doppel­ greifers 58 geöffnet, so daß nach dem Weiterschalten des Werkzeugrevolvers 32 das Werkstück W ² von der ersten Synchronspindel 36 ¹ übernommen werden kann und nach einem weiteren Schaltschritt des Werkzeugrevolvers sich das dritte Werkstück W ³ an die Hauptspindel 18 übergeben läßt.

Inzwischen wurde der Schlitten 54 nach rechts aus dem Arbeitsraum der Drehmaschine herausgefahren, um ein neues Rohteil mit der nach unten weisenden Spannzange 60 zu erfassen und nach Schwenken des Doppelgreifers 58 um 90° im Gegenuhrzeigersinn das fertig bearbeitete Werkstück W ¹ in einer Palette oder dergleichen abzulegen. Sobald das Werkstück W ² von der Synchronspindel 36 ¹ übernommen und das Werkstück W ³ an die Hauptspindel 18 übergeben sowie der Werkzeugrevolver so weit weitergeschaltet worden ist, bis das Werkstück W ² nach oben weist, fährt die Werkstück- Handhabungsvorrichtung dann wieder in den Arbeitsraum der Drehmaschine, um das Werkstück W ² mit der freien Spannzange 60 zu übernehmen.

Wenn der Doppelgreifer 58 nur in Richtung der Z-Achse be­ wegt werden kann (sieht man von der vertikalen Bewegung, d. h. der Bewegung in Richtung der sogenannten Y-Achse, ab) und die Werkstücke in Paletten zwischengespeichert werden sollen, ist es natürlich erforderlich, diese Paletten in Richtung der X-Achse getaktet verschieben zu können.

Es ist auch als im Rahmen der Erfindung liegend anzusehen, wenn der Träger 56 über lösbare Verbindungsmittel mit dem Werkzeugrevolver bzw. dessen Schlitten mindestens in Richtung der Z-Achse kuppelbar ist.

Außerdem kann an die Stelle einer für die Werkstück-Zuführung und/oder -Abnahme verwendeten Synchronspindel eine andere geeignete Werkstück-Haltevorrichtung treten; diese muß nur zwei Forderungen erfüllen: Zum einen muß sich ein drehendes Werkstück in ihr halten lassen und zum zweiten muß sie Mittel enthalten, die ein Herausfallen des Werkstücks beim Drehen des Werkzeugrevolvers verhindern. Die Werkstück- Haltevorrichtung kann beispielsweise die Form eines am Werkzeugrevolver befestigten Rohrs oder Hülse haben, in der ein Werkstück sich zwar drehen kann, jedoch spätestens beim Weiterschalten des Revolvers durch einen Riegel oder klemmend am Herausfallen gehindert wird. Vorteilhafter ist es, die Hülse oder eine mit einer Werkstück-Spannvorrichtung versehene Welle im Werkzeugrevolver drehbar zu lagern, ohne daß für die Hülse oder Welle ein Drehantrieb vorhanden ist. Zumindest für das Übergeben eines zu bearbeitenden Werkstücks an die laufende Hauptspindel wird jedoch eine Werkstück-Haltevorrichtung bevorzugt, die sich mit gleicher Drehzahl wie die Hauptspindel antreiben läßt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Be- und Entladen einer Werkstück- Spannvorrichtung einer Hauptspindel einer Dreh­ maschine zum Bearbeiten von von der Hauptspindel gehaltenen Werkstücken mit Werkzeugen eines Werk­ zeugrevolvers der Drehmaschine, welcher mindestens eine erste und eine zweite Werkstück-Haltevor­ richtung besitzt, die durch eine Werkstück-Hand­ habungsvorrichtung be- und entladen werden, wobei ein von der Hauptspindel gehaltenes erstes Werk­ stück bearbeitet wird, ein zu bearbeitendes zweites Werkstück durch die Handhabungsvorrichtung in die zweite Werkstück-Haltevorrichtung eingesetzt und das bearbeitete erste Werkstück bei mit der Haupt­ spindel fluchtender erster Werkstück-Haltevorrich­ tung durch letztere von der Hauptspindel abgenommen wird, worauf die zweite Werkstück-Haltevorrichtung zum Fluchten mit der Hauptspindel gebracht und das zweite Werkstück durch die zweite Werkstück-Halte­ vorrichtung an die Hauptspindel und das bearbeitete erste Werkstück durch die erste Werkstück-Haltevor­ richtung an die Handhabungsvorrichtung übergeben wird, wobei ferner das von der Hauptspindel gehal­ tene zweite Werkstück bearbeitet, ein zu bearbeiten­ des drittes Werkstück durch die Handhabungsvorrich­ tung an eine der Werkstück-Haltevorrichtungen über­ geben und das bearbeitete zweite Werkstück bei mit der Hauptspindel fluchtender anderer Werkstück- Haltevorrichtung durch letztere von der Haupt­ spindel abgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück-Übergabe zwischen Hauptspindel und Werkstück-Haltevorrichtungen bei laufen­ der Hauptspindel durchgeführt wird und daß die Werkstück-Übergabe zwischen Werkstück-Haltevor­ richtungen und Handhabungsvorrichtung einerseits und Hauptspindel andererseits nacheinander durch­ geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bearbeitende dritte Werkstück durch die Hand­ habungsvorrichtung an die zweite Werkstück-Haltevor­ richtung übergeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Übergabe eines Werkstücks zwischen Hauptsignal und einer der Werkstück-Haltevorrichtungen letztere um eine mit der Hauptspindelachse fluchtende Achse mit gleicher Drehzahl wie die Hauptspindel an­ getrieben wird.

4. Drehmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Hauptspindel, welche mit einer Werk­ stück-Spannvorrichtung versehen ist, einem Werk­ zeugträger in Form eines mehrere Stationen auf­ weisenden Werkzeugrevolvers, der in mindestens zwei Stationen Werkstück-Haltevorrichtungen aufweist und auf einem in Richtung der Hauptspindel­ achse (Z-Achse) verfahrbaren Schlitten angebracht sowie um eine Schaltachse derart drehbar ist, daß die Werkstück-Haltevorrichtungen zum Fluchten mit der Hauptspindelachse bringbar sind, und mit einer Handhabungsvorrichtung zum Beladen der Werk­ stück-Haltevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Werkstück-Haltevorrichtungen (36 ¹, 36 ²) nebeneinander liegen und daß die Handhabungsvorrichtung (52, 54, 56, 57, 58, 60, 62) in Portalbauweise aus­ gebildet ist und zwei Werkstückgreifer (60) zum Be- und Entladen der Werkstück-Haltevorrichtungen (36 ¹, 36 ²) besitzt.

5. Drehmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung einen Doppelgreifer (58) besitzt.

6. Drehmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelgreifer (58) um eine horizontale Achse (59) schwenkbar an einem Träger (57) angebracht ist.

7. Drehmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugrevolver (32) so ausgebildet und seine Schaltachse (34) so angeordnet ist, daß die Werkstück-Haltevorrichtungen (36 ¹, 36 ²) durch Schalten des Werkzeugrevolvers nach oben ausrichtbar sind.

8. Drehmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückgreifer (60) in Richtung der Z-Achse (16) verschiebbar sind.

9. Drehmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Handhabungsvorrichtung und an dem den Werkzeugrevolver (32) tragenden Schlitten (30) in Richtung der Z-Achse (16) wirksame Kupplungs- und/ oder Anschlagmittel (44, 56) vorgesehen sind.

10. Drehmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück- Haltevorrichtungen (36 ¹, 36 ²) am Werkzeugrevolver (32) jeweils um eine Achse (42) drehbar gelagert sind, welche durch Schalten des Werkzeugrevolvers zum Fluchten mit der Hauptspindelachse (16) bringbar ist.

11. Drehmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück-Haltevorrichtungen (36 ¹, 36 ²) als mit einer Werkstück-Spannvorrichtung versehene, antreibbare Hilfsspindeln ausgebildet sind.