DE4228708A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Spindel und einem Werkstücktisch sowie einer auf dem Werkstücktisch angeordneten Vorrichtung zum Transportieren von Werkstücken.

Eine Werkzeugmaschine der vorstehend genannten Art ist aus der DE-PS 28 52 846 bekannt.

Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei Bearbeitungszentren, mit denen in zeitlicher Folge eine Vielzahl von Be­ arbeitungsschritten mit unterschiedlichen Werkzeugen an Werk­ stücken vorgenommen wird, besteht stets das Problem, die Werkstücke dem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine zuzuführen und nach erfolgter Bearbeitung wieder daraus zu entnehmen. Bei Werkzeugmaschinen herkömmlicher Art geschieht dies manuell. Es sind aber auch Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen unbe­ arbeitete Werkstücke mittels einer Transportvorrichtung in den Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine gebracht und nach erfolgter Bearbeitung wieder aus diesem entnommen werden. Bei der aus der eingangs genannten DE-PS 28 52 846 bekannten Werkzeugmaschine geschieht dies dadurch, daß eine Palette mit einer Vielzahl darauf angeordneter Werkstücke mit Hilfe eines Greifers in den Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine gezogen bzw. nach erfolgter Bearbeitung wieder aus diesem weggestoßen wird. Diese bekannte Werkzeugmaschine eignet sich daher lediglich für Einzel­ werkstücke, d. h. für Werkstücke, bei denen eine bestimmte Anzahl einzelner Rohlinge nacheinander bearbeitet wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art dahingehend weiter­ zubilden, daß ein Stangenmaterial in quasi-kontinuierlicher Bearbeitung bearbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung ein Förderer für ein Stangenmaterial ist und daß die Vorrichtung in Längsrichtung des Stangenmaterials getaktet wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Der Förderer für das Stangenmaterial gestattet nämlich, das Stangenmaterial in vorbestimmten Abschnitten dem Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine zuzuführen, so daß jeweils ein Abschnitt des Stangenmaterials bearbeitet werden kann. Dies kann in vorteilhafter Weise so geschehen, daß zugleich mit der Bearbeitung eine Soll-Trennstelle im Stangenmaterial angebracht wird, so daß von dem Stangenmaterial einzelne Werkstücke nach dem Verlassen der Werkzeugmaschine ohne großen Aufwand getrennt werden können, beispielsweise durch manuelles Abbrechen.

Es liegt auf der Hand, daß auf diese Weise eine beträchtliche Produktivität möglich ist, weil die Werkstücke kontinuierlich aus dem Stangenmaterial hergestellt werden und das Stangen­ material mit nur äußerst geringen Transportzeiten, d. h. Span-zu- Span-Zeiten bearbeitet werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Vorrichtung einen Rundtisch zum Verdrehen des Stangenmaterials um dessen Längsachse.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Stangenmaterial allseits bearbeitet werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Vorrichtung quer zur Längsachse verfahrbare Spannbacken.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß zum Takten und gegebenenfalls zum Bearbeiten des Stangenmaterials ein einfacher Mechanismus eingesetzt werden kann.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Spannbacken in Richtung der Längsachse zueinander beabstandete Halteabschnitte zum kraftschlüssigen Ergreifen des Stangenmaterials aufweisen und daß zwischen den Halteabschnitten ein radial zurückgesetzter Abschnitt vorgesehen ist, der einen Arbeitsbereich für die Spindel der Werkzeug­ maschine begrenzt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Spannbacken zugleich den Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine definieren. Dadurch, daß der Arbeitsbereich am Stangenmaterial beidseits durch die Halteabschnitte begrenzt wird und das Stangenmaterial in diesen Halteabschnitten gehalten wird, ist insbesondere eine Bearbeitung von sehr dünnem Stangenmaterial möglich. Bei praktischen Versuchen hat sich gezeigt, daß Stangenmaterial bis in einen Durchmesserbereich von weniger als 1 mm auf diese Weise bear­ beitet werden kann. Dies liegt daran, daß im Gegensatz zu einer herkömmlichen, fliegenden Einspannung von stangenförmigen Werkstückrohlingen hier eine fast allseitige Einspannung des Stangenmaterials vorliegt, so daß das Stangenmaterial zwischen den Halteabschnitten nicht ausweichen oder gar brechen kann, wenn das Werkzeug der Werkzeugmaschine in Eingriff mit dem Stangenmaterial gerät. In dem genannten Fall konnten somit Kleinstteile für medizintechnische Geräte, nämlich Hebel und dgl. für Biopsiezangen mit sehr kleinen Abmessungen hergestellt werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß die Werkzeugmaschine ein numerisch gesteuertes Bearbeitungs­ zentrum mit einem einen Nullpunkt der numerischen Steuerung definierenden ersten Werkstücktisch ist, wobei ferner ein zweiter Werkstücktisch mit dem ersten Werkstücktisch über eine lösbare Kupplung verbunden ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß herkömmliche Bearbeitungs­ zentren in nahezu beliebiger Weise erweiterbar sind, wobei auch der zweite Werkstücktisch definierte Positionen für das Werkzeug der Werkzeugmaschine umfaßt, da durch die lösbare Kupplung eine exakte Zuordnung der Positionen auf dem zweiten Werkstücktisch relativ zum ersten Werkstücktisch und damit relativ zum Nullpunkt der numerischen Steuerung gewährleistet werden kann. Dies gilt insbesondere im Falle des zuvor beschriebenen Ausführungs­ beispiels mit Halteabschnitten der Spannbacken, die einen Arbeitsbereich für die Spindel der Werkzeugmaschine begrenzen. Die hierfür erforderlichen Vorrichtungen lassen sich nämlich mitunter aus Platzgründen nicht auf dem serienmäßigen Werkstück­ tisch eines herkömmlichen Bearbeitungszentrums unterbringen, so daß man auf einen zweiten, daneben angeordneten Werkstücktisch übergehen muß. Wenn aber die Verbindung zwischen den beiden Werkstücktischen durch die lösbare, vorzugsweise mechanische Kupplung hergestellt wird, kann der Arbeitsbereich der Werkzeug­ maschine aus seiner üblichen Lage auf dem ersten Werkstücktisch in eine Lage auf dem zweiten Werkstücktisch übertragen werden, ohne daß darunter die Präzision, d. h. die Anfahrgenauigkeit der numerischen Steuerung leidet.

Aus diesem Grunde ist besonders bevorzugt, wenn der Rundtisch auf dem ersten Werkstücktisch und eine Taktvorrichtung auf dem zweiten Werkstücktisch angeordnet sind.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen kombinierten Werkstücktisch einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1, in vergrößertem Maßstab.

In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine. Die Werkzeugmaschine 10 ist bevorzugt ein numerisch gesteuertes Bearbeitungszentrum herkömmlicher Bauart, das durch Zusatzeinrichtungen in erfin­ dungsgemäßer Weise modifiziert wird.

Die Werkzeugmaschine 10 umfaßt eine erste Grundplatte 11 sowie eine zweite Grundplatte 12, die seitlich neben der ersten Grundplatte 11 angebracht ist. Die erste Grundplatte 11 ent­ spricht in bevorzugter Weise einem serienmäßigen Werkstücktisch eines üblichen numerisch gesteuerten Bearbeitungszentrums.

Die Grundplatten bzw. Werkstücktische 11, 12 sind über eine entsprechend dimensionierte mechanische Kupplung 13 miteinander verbunden, so daß die Oberflächenpositionen auf den Grundplatten 11, 12 zueinander eine definierte Lage haben.

Wie aus Fig. 1 deutlich zu erkennen ist, kann ein Stangenmaterial 14 in der Darstellung der Fig. 1 von links zugeführt werden, und zwar in Richtung einer Längsachse 15 des Stangenmaterials 14, wie dies nachfolgend im einzelnen beschrieben werden wird.

Auf der ersten Grundplatte 11 befindet sich ein numerisch gesteuerter Rundtisch 20. Der Rundtisch 20 umfaßt einen Motor 21, der eine Verdrehung des im Rundtisch 20 gehaltenen Rohlings in Richtung des Pfeils 22 ermöglicht. Im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ermöglicht der Rundtisch 20 eine Verdrehung des Stangenmaterials 14 um dessen Längsachse 15.

Zu diesem Zweck ist der Rundtisch 20 mit einer Spannzange 23 ausgestattet, die mit einer Spannhülse 24 in herkömmlicher Weise, nämlich durch axiale Verschiebung zusammenwirkt. Die Spannhülse 14 ist mittels eines Kolbens 25 betätigbar, der in einem Zylinder 26 läuft.

Die Spannhülse 24 und die Spannzange 23 umschließen das Stangen­ material 14. Durch Betätigung des Kolbens 25 läuft die mit einem innenkonisch gestalteten Abschnitt versehene Spannhülse 24 auf die mit einem außenkonischen Abschnitt versehene Spannzange 23 auf, so daß das Stangenmaterial 14 kraftschlüssig ergriffen und gehalten wird. Wenn nun Spannzange 23 und Spannhülse 24 mittels des Motors 21 in Richtung des Pfeils 22 gedreht werden, dreht sich das Stangenmaterial 14 demzufolge mit. Außerdem ist das Stangenmaterial 14 axial fixiert.

Auf der zweiten Grundplatte 12 ist ein Schlitten 30 angeordnet, der in einer Richtung parallel zur Längsachse 15 verschiebbar ist. Hierzu läuft der Schlitten 30 mit (nicht dargestellten) Führungen auf zwei parallelen Führungszylindern 31, die starr mit der zweiten Grundplatte 12 verbunden sind. Eine Kolbenstange 32 greift in der Darstellung der Fig. 1 rechts am Schlitten 30 an. Die Kolbenstange 32 ist mit einem Kolben 33 verbunden, der seinerseits in einem Zylinder 34 läuft. Der Zylinder 34 ist an dem in Fig. 1 rechten Ende mittels eines Lagers 35 an der zweiten Grundplatte 12 angeschlagen. Durch Einleiten von Druckmittel in den Zylinder 34 kann der Kolben 33 in Richtung des Pfeils 36, d. h. in Richtung der Längsachse 15 verfahren werden.

Um die Bewegung des Schlittens 30 zu begrenzen, ist er mit einem seitlichen Fortsatz 37 versehen. Der Fortsatz 37 wirkt mit Anschlägen 38, 39 zusammen, die auf der zweiten Grundplatte 12 befestigt sind. Die Anschläge 38, 39 sind, wie mit Pfeilen 40 angedeutet, in ihrer Position einstellbar, so daß beispiels­ weise der zweite Anschlag 39 auch eine Position 39′ einnehmen kann, die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt ist. Auf diese Weise läßt sich der Hub, d. h. die Weite des Taktschrittes für den Schlitten 30 in weiten Bereichen einstellen.

Auf dem Schlitten 30 sind Spannbacken 50 angeordnet, die über Verfahreinheiten 51 in Richtung von Pfeilen 52, d. h. senkrecht zur Längsachse 15 verstellbar sind.

Wie sich in weiteren Einzelheiten aus Fig. 2 ergibt, umfassen die Spannbacken 50 jeweils zwei seitliche Halteabschnitte 55 zum kraftschlüssigen Erfassen des Stangenmaterials 14. Die Halteabschnitte 55 sind im axialen Abstand zueinander angeordnet. Zwischen den Halteabschnitten 55 sind die Spannbacken 50 mit einem zurückgesetzten Abschnitt 56 ausgebildet, so daß sich eine fensterartige Anordnung ergibt. Diese Anordnung definiert einen Arbeitsbereich 57 für ein Werkzeug der Werkzeugmaschine 10. In Fig. 2 ist strichpunktiert eine Achse 58 eingezeichnet, sowie eine Spindel 59 angedeutet. Hierdurch soll illustriert werden, daß ein Werkzeug der Werkzeugmaschine 10, das in die Spindel 59 eingespannt ist, innerhalb des Arbeitsbereiches 57 Bearbeitungsvorgänge an dem Abschnitt des Stangenmaterials 14 vornehmen kann, das sich im Arbeitsbereich 57, d. h. innerhalb des von den Spannbacken 50 gebildeten Fensters befindet.

Schließlich umfaßt die Werkzeugmaschine 10 einen Endschalter 62, der sich in Fig. 1 links neben der ersten Grundplatte 11 befindet. Der Endschalter 62 liegt am Stangenmaterial 14 an und signalisiert, wenn das gerade im Einsatz befindliche Stück des Stangenmaterials 14 zu Ende ist, so daß ein neues Stück Stangenmaterial 14 geladen werden kann.

Die Werkzeugmaschine 10 arbeitet wie folgt:

Zu Beginn einer Bearbeitung wird ein erstes Stück Stangenmaterial 14 in Fig. 1 von links zugeführt, so daß zunächst der Endschalter 62 gesetzt wird. Das Stangenmaterial 14 wird dann eingeschoben, und zwar durch die Spannzange 23, die Spannhülse 24 und die Spannbacken 50 hindurch. Es versteht sich, daß die Spannzange 23 dabei geöffnet und die Spannbacken 50 dabei hinreichend auseinandergefahren sind.

Wenn nun die Spannbacken 50 geschlossen werden, kann derjenige Abschnitt des Stangenmaterials 14, der sich im Arbeitsbereich 57 befindet, bearbeitet werden. Ist eine Bearbeitung an mehreren Umfangspositionen des Stangenmaterials 14 erforderlich, so werden die Spannbacken 50 kurzzeitig geöffnet, und das Stangenmaterial 14 wird mittels des Rundtisches 20 (bei geschlossener Spannzange 23) um den erforderlichen Winkelschritt gedreht. Die Spannbacken 50 werden dann wieder geschlossen, und der nächste Bearbeitungs­ schritt an der neuen Umfangsposition folgt.

Wenn auf diese Weise alle Bearbeitungsschritte im Arbeitsbereich 57 abgeschlossen sind, wird die Spannzange 23 geöffnet. Über die Kolben-Zylinder-Einheit 33, 34 wird nun der Schlitten 30 um einen Taktschritt in Fig. 1 nach rechts verfahren, wobei dieser Taktschritt durch die Lage der Anschläge 38, 39 definier­ bar ist. Auf diese Weise wird das Stangenmaterial 14 um eine definierte Länge in den Bereich der Werkzeugmaschine 10 hinein­ geschoben.

Die Spannzange 23 wird nun wieder geschlossen und die Spannbacken 50 geöffnet. Der Schlitten 30 fährt nun wieder an den linken Anschlag 38 zurück, und die Spannbacken 50 schließen sich, um eine Bearbeitung eines neuen Abschnittes des Stangenmaterials 14 zu ermöglichen. Unterdessen kann der zuvor herausgezogene und bearbeitete Abschnitt des Stangenmaterials 14, der sich jetzt rechts von den Spannbacken 50 befindet, abgetrennt werden. Zu diesem Zwecke kann bei der Bearbeitung eines jeden Abschnittes des Stangenmaterials 14 eine Soll-Trennstelle vorgesehen werden, in der das Stangenmaterial 14 in einer Radialebene bis auf einen ganz geringfügigen Materialrest entfernt wurde.

Wenn auf diese Weise das Stangenmaterial 14 taktweise abgearbei­ tet worden ist, erscheint das Ende des Stückes Stangenmaterial 14 im Bereich des Endschalters 62, so daß dieser schließlich das Ende des Stückes Stangenmaterial 14 erkennt und ein Signal erzeugt, um ein neues Beladen der Werkzeugmaschine 10 zu ermöglichen.

Claims (6)

1. Werkzeugmaschine mit einer Spindel (59) und einem Werkstück­ tisch (11, 12) sowie einer auf dem Werkstücktisch (11, 12) angeordneten Vorrichtung zum Transportieren von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Förderer für ein Stangenmaterial (14) ist und daß die Vorrichtung in Längsrichtung des Stangenmaterials (14) getaktet wird.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Rundtisch (20) zum Verdrehen des Stangenmaterials (14) um dessen Längsachse (15) umfaßt.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung quer zur Längsachse (15) verfahrbare Spannbacken (50) umfaßt.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (50) in Richtung der Längsachse (15) zueinander beabstandete Halteabschnitte (55) zum kraft­ schlüssigen Ergreifen des Stangenmaterials (14) aufweisen, und daß zwischen den Halteabschnitten (55) ein radial zurückgesetzter Abschnitt (56) vorgesehen ist, der einen Arbeitsbereich (57) für die Spindel (59) der Werkzeug­ maschine (10) begrenzt.

5. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein numerisch gesteuertes Bearbeitungszentrum mit einem einen Nullpunkt der numerischen Steuerung definierenden ersten Werkstück­ tisch (11) ist, und daß ein zweiter Werkstücktisch (12) mit dem ersten Werkstücktisch (11) über eine lösbare Kupplung (13) verbunden ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rundtisch (20) auf dem ersten Werkstück­ tisch (11) und eine Taktvorrichtung (30-52) auf dem zweiten Werkstücktisch (12) angeordnet sind.