DE4228708C2 - Numerisch gesteuertes Bearbeitungszentrum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein numerisch gesteuertes Bearbeitungs­ zentrum mit einer Spindel und einem ersten Werkstücktisch, der einen Nullpunkt der numerischen Steuerung des Bearbeitungs­ zentrums definiert, und mit einer auf dem ersten Werkstücktisch angeordneten Vorrichtung zum Transportieren von Werkstücken.

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

Bei Bearbeitungszentren, mit denen in zeitlicher Folge eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten mit unterschiedlichen Werkzeugen an Werkstücken 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 unbearbeitete 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 Einzelwerkstücke, d. h. für Werkstücke, bei denen eine bestimmte Anzahl einzelner Rohlinge nacheinander bearbeitet wird.

Aus der DE-OS 36 01 425 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ablängen von extrudierten Kunststoffrohren bekannt. Die bekannte Vorrichtung ist unmittelbar hinter einer Extrudier­ maschine angeordnet, so daß das extrudierte Rohr direkt in den Arbeitsbereich der Vorrichtung gelangt. Die Vorrichtung umfaßt ein paar parallel zur Extrusionsrichtung verlaufende Führungs­ bahnen, auf denen ein Schlitten bewegbar ist. Der Schlitten umfaßt Klemmbacken, die über geeignete Klemmantriebe kraft­ schlüssig mit dem Kunststoffrohr verbindbar sind. Zu diesem Zweck wird der Schlitten bis an einen Endanschlag entgegen der Extrusionsrichtung des Kunststoffrohres verfahren. Die Klemm­ backen werden nun betätigt, so daß der Schlitten mit dem Kunststoffrohr bewegungsverbunden ist und durch das Kunststoff­ rohr entlang der Führungsbahn in Extrusionsrichtung bewegt wird. Dies geschieht über eine begrenzte Wegstrecke. Auf dem Schlitten ist eine um die Achse des Kunststoffrohres verdrehbare Anordnung angebracht, die Bearbeitungswerkzeuge zum Trennen und/oder Anfasen umfaßt. Die Werkzeuge sind radial auf das Kunststoffrohr zustellbar. Während des Verfahrweges des Schlittens über die genannte begrenzte Wegstrecke werden die Werkzeuge radial auf das Kunststoffrohr verfahren und die Vorrichtung wird zugleich gedreht, so daß bspw. das Kunststoffrohr während des Durchfahrens der Wegstrecke abgelenkt und z. B. anschließend angefast werden kann.

Die bekannte Vorrichtung ist somit eine Spezialvorrichtung, die nur für diesen Einsatzfall vorgesehen und geeignet ist.

Aus der DE-OS 34 07 854 ist eine Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten, z. B. zum Trennen und Anfasen von Rohren, insbeson­ dere Faserzementrohren, bekannt.

Diese bekannte Vorrichtung bearbeitet Abschnitte von axial unbewegten Rohren, um diese anzufasen oder abzulängen. Hierzu wird der zu bearbeitende Rohrabschnitt auf einem Rollenbett gelagert und um seine Längsachse gedreht. Mittels eines Bearbei­ tungswerkzeuges, bspw. eines Fräsers, kann nun der Bearbeitungs­ vorgang vorgenommen werden. Hierzu ist der Fräser bspw. nach Art einer Kreissäge ausgebildet und im gleichen Drehsinn wie das Rohr gedreht.

Auch bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich um eine Spezialvorrichtung, die ausschließlich zum Ablängen und/oder Anfasen von Rohren geeignet ist.

Aus der DE-OS 40 22 458 ist eine spanabhebende Werkzeugmaschine bekannt. Bei dieser bekannten Werkzeugmaschine werden flach­ zylindrische Werkstücke über einen Förderer in horizontaler Richtung in den Arbeitsbereich einer Spindel gebracht. Dort werden die Werkstücke in einem Rundtisch eingespannt, dessen Drehachse mit der Spindelachse in Fluchtung gebracht werden kann. Zum Bearbeiten der Werkstücke kann der Drehtisch gedreht werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungszentrum der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, 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 einen Rundtisch zum Verdrehen des Stangenmaterials um dessen Längsachse umfaßt, daß ein zweiter Werkstücktisch mit dem ersten Werkstück­ tisch über eine lösbare Kupplung verbunden ist, und daß eine Taktvorrichtung auf dem zweiten Werkstücktisch angeordnet ist zum Takten des Stangenmaterials in Längsrichtung.

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 des Bearbeitungszentrums 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 des Bearbeitungszentrums 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. Die Maßnahme, einen Rundtisch zum Verdrehen des Stangenmaterials um dessen Längsachse vor­ zusehen, hat dabei den Vorteil, daß das Stangenmaterial allseits bearbeitet werden kann.

Die Erfindung hat ferner den Vorteil, daß herkömmliche Bearbei­ tungszentren in nahezu beliebiger Weise erweiterbar sind, wobei auch der zweite Werkstücktisch definierte Positionen für das Werkzeug der Werkzeugmaschine umfaßt, dadurch 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 beschrie­ benen Ausführungsbeispiels mit Halterabschnitten der Spannbacken, die einen Arbeitsbereich für die Spindel des Bearbeitungszentrums begrenzen. Die hierfür erforderlichen Vorrichtungen lassen sich nämlich mitunter aus Platzgründen nicht auf dem serienmäßigen Werkstücktisch eines herkömmlichen Bearbeitungszentrums unter­ bringen, 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 des Bearbeitungszentrums aus seiner üblichen Lage auf dem ersten Werkstücktisch in eine Lage auf dem zweiten Werkzeugtisch übertragen werden, ohne daß darunter die Präzision, d. h. die Anfahrgenauigkeit der numerischen Steuerung leidet.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Taktvorrichtung 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 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 (3)

1. Numerisch gesteuertes Bearbeitungszentrum mit einer Spindel (59) und einem ersten Werkstücktisch (11), der einen Nullpunkt der numerischen Steuerung des Bearbeitungszentrums definiert, und mit einer auf dem ersten Werkstücktisch (11) angeordneten Vorrichtung zum Transportieren von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Förderer für ein Stangenmaterial (14) ist und einen Rundtisch (20) zum Verdrehen des Stangenmaterials (14) um dessen Längsachse (15) umfaßt, daß ein zweiter Werkstück­ tisch (12) mit dem ersten Werkstücktisch (11) über eine lösbare Kupplung (13) verbunden ist, und daß eine Taktvor­ richtung (30 bis 52) auf dem zweiten Werkstücktisch (12) angeordnet ist zum Takten des Stangenmaterials (14) in Längsrichtung.

2. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktvorrichtung (30-52) quer zur Längsachse (15) verfahrbare Spannbacken (50) umfaßt.

3. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (50) in Richtung der Längsachse (15) zueinander beabstandete Halterabschnitte (55) zum kraft­ schlüssigen Ergreifen des Stangenmaterials (14) aufweisen, und daß zwischen den Halterabschnitten (55) ein radial zurückgesetzter Abschnitt (56) vorgesehen ist, der einen Arbeitsbereich (57) für die Spindel (59) der Werkzeug­ maschine (10) begrenzt.