DE4430389C2 - Selbstladende Vertikaldrehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstladende Vertikaldrehmaschine mit einer ein Spannfutter für das Werkstück aufweisenden, hängenden Motorspindel, die einerseits in vertikaler Richtung und andererseits aus ihrer Arbeitsstellung über einem Werkzeugträger mittels eines Stellantriebes im Eilgang in horizontaler Richtung seitlich zu einer Werkstückzuführung und einer Werkstückabführung verfahrbar ist.

Solche Vertikaldrehmaschinen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt und haben sich in der Praxis bewährt. Bei einer bekannten Maschine (DE 34 16 660 A1), die den prinzipiellen Aufbau aller in der Praxis bewährten Maschinen hat, ist der Träger des Werkzeuges ortsfest, während die Motorspindel mit ihrem Spannfutter für das Werkstück mittels eines in vertikaler und horizontaler Richtung verfahrbaren Kreuzschlittens zwischen der Werkstückzuführung und dem Werkzeugträger einerseits und dem Werkzeugträger und der Werkstückabführung andererseits verfahrbar ist. Bei dieser und den in der Praxis bekannten Maschinen ist für die Vertikalbewegung und für die Horizontalbewegung jeweils ein Antrieb vorgesehen.

Die Qualität solcher Maschinen wird durch deren Präzision in der Bearbeitung und deren Produktivität bestimmt. Um die Produktivität zu steigern, strebt man kurze Nebenzeiten an.

Kurze Nebenzeiten lassen sich erreichen, wenn die Motorspindel auf ihrem Weg zwischen ihrer Arbeitsstellung über dem Werkzeugträger und der seitlichen Werkstückzu- und -abführung im Eilgang verfahren wird. Da die dabei zu bewegende Masse der Motorspindel und eines für die Vertikal- und Horizontalbewegung üblicherweise vorgesehenen Kreuzschlittens groß ist, treten bei dieser horizontalen Stellbewegung hohe Beschleunigungskräfte auf, die zwangsläufig zu einem hohen Verschleiß und damit zu einer Verminderung der ursprünglichen präzisen Stellbewegung führen. Deshalb, aber auch weil im Eilgang wegen der hohen Stellgeschwindigkeit eine exakte Positionierung der Motorspindel relativ zum Werkzeugträger mit vertretbarem Aufwand schwer zu verwirklichen ist, werden bei allen in der Praxis eingesetzten Vertikaldrehmaschinen die Motorspindeln nicht mit der maximal möglichen Geschwindigkeit zwischen dem Werkzeugträger und der Werkstückzuführung und Werkstückabführung, sondern mit einer verminderten Geschwindigkeit von ca. 30 m/min. verfahren. Das führt wiederum zu längeren Nebenzeiten und damit zu einer geringeren Produktivität.

Desweiteren ist aus der DE 37 00 430 A1 ein Kugelumlaufantrieb bekannt, bei dem eine Spindel und eine Schraubenhülse, die miteinander über ein Kugelgewinde verbunden sind, von zwei unabhängigen Motoren antrieben werden. Dabei lassen sich in Abhängigkeit von Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit der Motoren unterschiedliche Stellgeschwindigkeiten erzielen. Der Stellweg, der auf die Länge der Schraubenhülse bzw. der Spindel beschränkt ist, ist allerdings immer der gleiche, ganz gleich, ob nur ein Motor oder beide Motoren angetrieben werden. Auch ist das von der Spindel und der Schraubenhülse gebildete Stellglied immer dasselbe, so daß hier keine Unterschiede hinsichtlich der Präzision der Verstellung existieren.

Schließlich ist aus der DE-AS 12 53 013 eine Drehmaschine mit zwei unabhängig voneinander bewegbaren Schlitten bekannt. Für die beiden Schlitten sind zwei Vorschubgetriebe vorgesehen, die diese über Vorschubgewindespindeln antreiben. Der Antrieb der Vorschubgetriebe erfolgt durch eine Arbeitsspindel, die ihrerseits durch einen Motor über ein Getriebe und einen Keilriemen angetrieben wird. Für den Eilgang ist an jedem Vorschubgetriebe ein eigener Motor vorgesehen. Dieser Antrieb ist mit demjenigen der DE 37 00 430 A1 vergleichbar, und zwar insofern, als ein einziges Schraubengewinde ein Abtriebsglied, nämlich einen Revolverschlitten längs dem Werkzeug einmal im Eilgang und einmal mit geringer Vorschubgeschwindigkeit verfährt. Somit wird auch bei diesem Antrieb nicht zwischen einem großen und einem kleinen Stellweg unterschieden, wobei zudem kein Präzisionsstellantrieb für einen kleinen Stellweg vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstladende Vertikaldrehmaschine zu schaffen, die auf Dauer eine hohe Präzision beim Positionieren der Motorspindel in ihrer Arbeitsstellung und kleine Nebenzeiten gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Vertikaldrehmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß für die horizontale Relativbewegung zwischen der Motorspindel und dem Werkzeugträger neben dem für den großen Bewegungshub (Ladehub) zwischen der seitlichen Werkstückzuführung und der seitlichen Werkstückabführung im Eilgang ausgelegten Stellantrieb mindestens ein unabhängiger Präzisionsstellantrieb vorgesehen ist, der für einen vergleichsweise kleinen Hub (Arbeitshub) und eine vergleichsweise kleine Stellgeschwindigkeit ausgelegt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vertikaldrehmaschine ist im Unterschied zu allen in der Praxis eingesetzten Vertikaldrehmaschinen die horizontale Relativbewegung aufgeteilt auf zwei unterschiedliche Stellbewegungen mit erheblich unterschiedlichen Stellgeschwindigkeiten und Stellwegen. Die Stellbewegung mit dem großen Bewegungshub (Ladehub) und dem Eilgang sorgt für kleine Nebenzeiten, während die andere Stellbewegung (Arbeitshub) im Arbeitsbereich des Werkzeugträgers die präzise Einstellung der Motorspindel in der Arbeitsstellung ermöglicht. Deshalb kann der Stellantrieb mit dem großen Bewegungshub mit einer maximalen Stellgeschwindigkeit das Werkstück von der Werkstückzuführung holen und nach Bearbeitung zur Werkstückabführung zurückbringen. Während bei den in der Praxis eingesetzten Vertikaldrehmaschinen beide Bewegungen, wie erwähnt, mit einer Geschwindigkeit von ca. 30 m/min. erfolgen, kann bei der erfindungsgemäßen Vertikaldrehmaschine die Motorspindel problemlos mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 m/min. verfahren werden. Auch wirkt sich bei der erfindungsgemäßen Maschine nicht länger verschleißbedingtes Spiel auf die Präzision bei der Einstellung der Motorspindel in der Arbeitsstellung aus, weil dafür allein der Präzisionsstellantrieb verantwortlich ist, mit dem eventuelles Spiel ausgeglichen werden kann.

Der Präzisionsstellantrieb kann entweder der Motorspindel oder dem Werkzeugträger zugeordnet sein.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, mehrere Motorspindeln nebeneinander anzuordnen und gemeinsam zu verfahren, wobei dann für diese Motorspindeln ein gemeinsamer Stellantrieb vorgesehen ist, während die in entsprechender Anzahl vorgesehenen Werkzeuge unabhängige Präzisionsstellantriebe haben.

Wie an sich bekannt, kann der horizontale Stellweg der Motorspindel linear sein. Er kann allerdings auch kreisbogenförmig sein. Diese zweite Ausgestaltung läßt sich auf konstruktiv einfache Art und Weise dadurch verwirklichen, daß der Präzisionsstellantrieb und die Motorspindel vom drehbaren Oberteil einer Säule getragen sind, deren Drehantrieb den Stellantrieb für den Eilgang bildet.

Die Werkstückzuführung und die Werkstückabführung können auf derselben Seite zum Werkstück liegen, sie können aber auch an im wesentlichen gegenüberliegenden Seiten liegen. Diese verschiedenen Möglichkeiten erlauben es, in Abhängigkeit von den besonderen Bedürfnissen des Betreibers für die Drehmaschine die optimale Plazierung zu wählen.

Im Falle der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Maschine mit kreisbogenförmigem Verfahrweg und Säule lassen sich auf einfache Art und Weise mehrere Bearbeitungen an einem Werkstück bei kleinen Nebenzeiten gleichzeitig dann durchführen, wenn am kreisbogenförmigen Stellweg der Motorspindel zwischen dem Werkzeugträger und der Werkstückabführung eine weitere Motorspindel mit Spannfutter für das Werkstück vorgesehen ist und vom Oberteil der Säule winkelversetzt zu der von ihr getragenen Motorspindel ein weiterer Werkzeugträger getragen ist, wobei ein von der Drehbewegung der Säule weiterer unabhängiger Präzisionsstellantrieb zwischen der weiteren Motorspindel und dem weiteren Werkzeugträger in horizontaler Richtung wirksam ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann das Werkstück ohne Wenden von dem Spannfutter der einen Motorspindel auf das Spannfutter der weiteren Motorspindel übergeben werden, wenn das Werkstück von beiden Seiten bearbeitet werden soll. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn der weitere Präzisionsstellantrieb vom Oberteil der Säule getragen ist.

Die voneinander unabhängigen Stellantriebe für den Ladehub und den Arbeitshub lassen sich auf verschiedene Art und Weise verwirklichen. So kann der Präzisionsstellantrieb als Schraubengetriebe ausgebildet sein. Auch der Antrieb für den Ladehub kann als Schraubengetriebe ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schraubengetriebe eine gemeinsame, drehfest gehaltene Spindel haben, die als Zug- und Schubstange eines Schlittens oder Wagens für die Motorspindel dient, wobei ein Schraubengetriebe mit seinem Gestell an der Maschine festgelegt ist.

Bei einer gemeinsamen Spindel für die beiden Schraubengetriebe kann sie eine abschnittsweise unterschiedliche Gewindesteigung haben, auf deren Abschnitt mit großer Gewindesteigung die Gewindemutter des gemeinsam mit dem Schlitten beziehungsweise dem Wagen verfahrbaren Schraubengetriebes für den Ladehub und auf deren Abschnitt mit kleiner Gewindesteigung die Gewindemutter des an der Maschine festgelegten Schraubengetriebes für den Ladehub sitzt. Bei dieser Lösung ist in der Regel vorgesehen, daß die Ansteuerung der beiden Antriebe derart erfolgt, daß immer nur ein Antrieb verstellend wirksam ist. Denkbar ist allerdings auch, daß für den Eilgang beide Antriebe gleichzeitig angetrieben werden, was zu einer noch größeren Stellgeschwindigkeit führt, als es mit dem in Verbindung mit der großen Gewindesteigung allein wirksamen Schraubengetriebe möglich ist. Sowohl bei der einen als auch bei der anderen Betriebsweise führt also die große Gewindesteigung zu einer schnellen Stellbewegung. Allerdings ist damit keine hohe Präzision in der Stellbewegung verbunden. Dies ist jedoch unkritisch, weil im Bereich des Arbeitshubes, wo es auf hohe Präzision ankommt, nur das mit dem Gewindeabschnitt mit kleiner Gewindesteigung zusammenwirkende Schraubengetriebe bestimmend ist.

Alternativ kann die gemeinsame Spindel aber auch auf ihrer gesamten Länge die gleiche Gewindesteigung haben, wenn die beiden Gewindemuttern der Schraubengetriebe für den Ladehub gleichzeitig antreibbar und für den Arbeitshub nur eine der Gewindemuttern antreibbar ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht einerseits in der Aufteilung der Antriebsbelastung während des Ladehubes auf beide Schraubengetriebe und andererseits in der höheren Präzision (Steifigkeit) des Antriebes. Da in der einen Betriebsweise beide Antriebe gleichzeitig wirksam sind, wird eine hohe Stellgeschwindigkeit erzielt, während bei nur einem wirksamen Antrieb eine kleine Stellgeschwindigkeit mit hoher Stellgenauigkeit erzielt wird.

Als Präzisionsstellantrieb kann sowohl der dem Schlitten zugeordnete Antrieb als auch der an der Maschine festgelegte Antrieb verwendet werden. Da der Arbeitshub in jedem Fall von nur einem Antrieb ausgeführt wird, empfiehlt es sich, für die axiale Festlegung des anderen Antriebes auf der Spindel besondere Feststellmittel vorzusehen. So kann auf der Spindel ein Anschlag axial fixiert sein, an dem ein Schraubengetriebe, insbesondere das Schraubengetriebe, das ausschließlich für den Ladehub vorgesehen ist, fixierbar ist.

Eine alternative Ausgestaltung des Antriebes für den Ladehub besteht darin, daß der Antrieb für den Ladehub ein Linearmotor ist, dessen an der Maschine festgelegter Sekundärteil sich längs des Stellweges für den Ladehub erstreckt und dessen beweglicher Primärteil von einem Schlitten oder Wagen der zu verstellenden Motorspindel getragen wird, wobei der Schlitten beziehungsweise der Wagen das Schraubengetriebe des Präzisionsstellantriebes trägt, dessen Spindel in einer Halterung der Maschine axial und drehfest fixierbar ist. Die besonderen Vorteile dieses Antriebes bestehen in dem einfachen Aufbau und darin, daß mit dem Linearmotor eine hohe Dynamik und eine hohe Verfahrgeschwindigkeit des Schlittens beziehungsweise des Wagens erreicht werden kann. Während bei den vorigen Ausführungen mit den beiden Schraubengetrieben nur lineare Stellbewegungen möglich sind, läßt sich mit dem Linearmotor auch ein bogenförmiger Verstellweg verwirklichen.

Für die Schraubengewinde eignen sich vor allem Wälzschraubengetriebe, insbesondere Kugelgewindegetriebe.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer verschiedene Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Vertikaldrehmaschine mit einer auf einem linearen, horizontalen Stellweg verfahrbaren Motorspindel in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine Vertikaldrehmaschine mit zwei auf einem linearen, horizontalen Stellweg verfahrbaren Motorspindeln in perspektivischer Ansicht,

Fig. 3 eine Vertikaldrehmaschine mit einer auf einem kreisbogenförmigen, horizontalen Stellweg verfahrbaren Motorspindel in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 die Vertikaldrehmaschine gemäß Fig. 3 in Aufsicht,

Fig. 5 die Vertikaldrehmaschine gemäß Fig. 3 mit einer zu Fig. 3 und 4 abgewandelten Werkstückzu- und -abführung in Aufsicht,

Fig. 6 eine weitere Vertikaldrehmaschine mit einer auf einem kreisbogenförmigen, horizontalen Stellweg verfahrbaren Motorspindel mit stationärem Werkzeugträger einer ersten Bearbeitungsstation und einer zweiten stationären Motorspindel mit auf dem kreisbogenförmigen, horizontalen Stellweg verfahrbarem Werkzeugträger einer zweiten Bearbeitungsstation in perspektivischer Darstellung,

Fig. 7 die Vertikaldrehmaschine gemäß Fig. 6 in Aufsicht,

Fig. 8 eine Vertikaldrehmaschine in einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführung mit zwei Bearbeitungsstationen in vereinfachter Darstellung und in Vorderansicht,

Fig. 9 eine Vertikaldrehmaschine mit einer auf einem linearen, horizontalen Stellweg verfahrbaren Motorspindel in einer zu Fig. 1 weiteren Ausführung in perspektivischer Ansicht,

Fig. 10 eine Einzelheit der Vertikaldrehmaschine gemäß Fig. 8 in vergrößerter Darstellung und perspektivischer Ansicht, und zwar Antriebe für den Ladehub und den Arbeitshub der Motorspindel,

Fig. 11 eine Einzelheit der Vertikaldrehmaschine gemäß Fig. 9 in vergrößerter Darstellung und perspektivischer Ansicht, und zwar Antriebe für Ladehub und den Arbeitshub des Schlittens für die Motorspindel, in einer zu Fig. 10 abgewandelten Ausführung und

Fig. 12 Antriebe für den Ladehub und den Arbeitshub des Schlittens für eine Motorspindel in einer Vertikaldrehmaschine in vergrößerter Darstellung und in Ansicht in einer zu den Fig. 9 und 11 anderen Ausführung.

Die Vertikaldrehmaschine gemäß Fig. 1 besteht aus einem Maschinenständer 1, der im unteren Teil einen Werkzeugträger 2 in der Form eines Revolvers und im oberen Teil eine hängende frequenzgeregelte Drehstrom-Motorspindel 3 aufweist. Seitlich neben der Maschine verlaufen als Werkstückzuführung 4 und als Werkstückabführung 5 zwei Transportbänder in die gleiche horizontale Richtung.

Die Motorspindel 3 weist am unteren Ende ein Spannfutter 3a für ein Werkstück auf. Sie ist in vertikaler Richtung (Z-Achse) und in horizontaler Richtung (X-Achse) mittels eines Kreuzschlittens 6 verfahrbar. Der Kreuzschlitten 6 ist auf einem Maschinenbett 7 in der X-Achse bis über der Werkstückzuführung 4 und der Werkstückabführung 5 verfahrbar. Dafür weist er einen im Kreuzschlitten 6 untergebrachten, für Eilgang ausgelegten Stellantrieb auf. Dieser Stellantrieb sollte für eine Stellgeschwindigkeit ausgelegt sein, die deutlich über 30 m/min., das heißt zwischen 40 und 60 m/min., möglichst nah bei 60 m/min., liegt. Mittels dieses Stellantriebes kann der Kreuzschlitten 6 in die in der Zeichnung dargestellte Arbeitsstellung über dem Werkzeugträger 2 bewegt werden.

Für die Verstellung der Motorspindel 3 in vertikaler Richtung (Z-Achse) weist der Kreuzschlitten 6 einen weiteren, nicht dargestellten Stellantrieb auf.

Für die präzise relative X-Position des Werkzeugträgers 2 zur Motorspindel 3 ist dem Werkzeugträger 2 ein in der Zeichnung der Fig. 1 nur angedeuteter Präzisionsstellantrieb 2a zugeordnet. Dieser Präzisionsstellantrieb 2a ist für einen kleinen Hub und eine vergleichweise kleine Stellgeschwindigkeit ausgelegt. Während der Hub des Kreuzschlittens 6 in horizontaler Richtung mehr als 1.000 mm beträgt, reicht als Hub (Arbeitshub) für den Werkzeugträger 2 ein Weg von 250 mm aus. Das Verhältnis der beiden Stellwege sollte zwischen 1/5 bis 1/20 liegen. Die Stellgeschwindigkeit des Präzisionsstellantriebes 2a sollte zwischen 0, 001-1.600 mm/min betragen.

Die Arbeitsweise einer solchen Vertikaldrehmaschine ist folgende: Bei angehobener Motorspindel 3 wird der Kreuzschlitten 6 in horizontaler Richtung bis über die Werkstückzuführung 4 verfahren. Die Motorspindel 3 wird dann vertikal nach unten verstellt und deren Spannfutter 3a nimmt ein Werkstück 8 auf. Nach Anheben der Motorspindel 3 wird der Kreuzschlitten 6 bis zum Festanschlag zurückgefahren. Die Motorspindel 3 wird dann gegen den mittels des Präzisionsstellantriebes 2a bereits präzise eingestellten Werkzeugträger 2 abgesenkt und die Bearbeitung des Werkstückes 8 kann beginnen. Nach beendeter Bearbeitung wird die Motorspindel 3 wieder angehoben und bis über die Werkstückabführung 5 im Eilgang verfahren und darauf das Werkstück 9 abgelegt. Dann erfolgt eine Umpositionierung auf die Werkstückzuführung 4 und ein neues Werkstück wird, wie beschrieben, aufgenommen und der Bearbeitung zugeführt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 nur insoweit, als die Vertikaldrehmaschine für die gleichzeitige Bearbeitung von zwei Werkstücken eingerichtet ist. Dafür trägt der Kreuzschlitten 6 zwei Motorspindeln mit Spannfuttern 3a*, 3a** und es sind zwei Werkzeugträger 2*, 2** mit eigenem Präzisionsstellantrieben in X-Richtung vorgesehen. Die Werkstückzuführung 4a*, 4a** und die Werkstückabführung 5a*, 5a** sind doppelsträngig ausgeführt.

Einen zu dem Aufbau der Vertikaldrehmaschine der Fig. 1 und 2 wesentlich anderen Aufbau haben die Vertikaldrehmaschinen der Fig. 3-7. Bei ihnen ist der Verfahrweg der Motorspindel in horizontaler Richtung nicht linear, sondern kreisbogenförmig.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3-5 ist der Maschinenständer 11 als Säule mit einem feststehenden Sockel 11a und einem drehbaren Oberteil 11b ausgebildet. Auf dem Sockel 11a ist ein Werkzeugträger 12 in Form eines Revolvers stationär angeordnet. Für die Verdrehung des Oberteils 11b ist ein in der Zeichnung nicht dargestellter Stellantrieb vorgesehen, der für einen großen Schwenkwinkel und für eine schnelle Verschwenkbewegung (Eilgang) ausgelegt ist. Das Oberteil 11b trägt über einem Kreuzschlitten 13 eine Motorspindel 14 mit Spannfutter 14a. Mittels des Kreuzschlittens 13 wird zum einen eine Vertikalbewegung (Z-Achse) und zum anderen eine Horizontalbewegung (X-Achse) ausgeführt, wobei für die Bewegung in Richtung der X-Achse (Arbeitshub) ein Präzisionsstellantrieb vorgesehen ist.

Die Motorspindel 14 mit dem Spannfutter 14a läßt sich zwischen einer Werkstückzuführung 15 und einer Werkstückabführung 16 auf der einen Seite und der Arbeitsstellung über dem Werkzeugträger 12 verschwenken.

Während beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 die Werkstückzu- und -abführung 15, 16 einsträngig ausgeführt ist, ist sie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 zweisträngig ausgeführt.

Bei einer solchen säulenartigen Vertikaldrehmaschine erfolgt das Laden und Entladen der Motorspindel 14 im Eilgang durch die Schwenkbewegung des Oberteils 11b, während die präzise Einstellung der Motorspindel 14 in bezug auf den Werkzeugträger 12 mittels des Präzisionsstellantriebes im Kreuzschlitten 13 erfolgt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von dem der Fig. 3-5 im wesentlichen darin, daß hier zwei Bearbeitungsstationen vorgesehen sind. Für die zweite Bearbeitungsstation ist zusätzlich zu dem auf dem Sockel 11a stationär angeordneten Werkzeugträger und der mittels des Kreuzschlittens 13 am Oberteil 11b getragenen Motorspindel 14 mit Spannfutter 14a um 90° versetzt auf dem Sockel 11a stationär eine Motorspindel 17 mit Spannfutter 17a angeordnet, während dazu am Oberteil 11b mittels eines Kreuzschlittens 18 ein Werkzeugträger 19 in Form eines Revolvers in vertikaler und horizontaler Richtung verfahrbar gehalten ist. Während die Werkstückzuführung 15* an der einen Seite der Säule 11 endet, beginnt die Werkstückabführung 16* an der anderen Seite der Säule 11.

Der Vorteil dieser säulenartigen Ausführung der Vertikaldrehmaschine besteht bei einer hochpräzisen Bearbeitung der Werkstücke von zwei Seiten in den kleinen Nebenzeiten und darin, daß mit der Schwenkbewegung des Oberteils 11b parallel Lade- und Entladebewegungen an den beiden Arbeitsstationen ausgeführt werden. Das Be- und Entladen erfolgt nämlich auf folgende Art und Weise:
Zunächst wird das Oberteil 11b im Uhrzeigersinn gedreht und mit der Motorspindel 14 ein Werkstück von der Werkzeugzuführung 15* geholt. Durch Zurückschwenken des Oberteils 11b wird die Motorspindel 14 in ihre Arbeitsposition über dem Werkzeugträger 12 zurückgeschwenkt. Nach Erledigung der Bearbeitung mit dem Werkzeug dieses Werkzeugträgers 12 erfolgt eine Verschwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn und das bearbeitete Werkstück wird ohne Wenden an das Spannfutter 17a der Motorspindel 17* übergeben. Das Oberteil 11b wird wieder zurückgeschwenkt, bis daß die Motorspindel 14 über der Werkstückzuführung 15* liegt, um hier ein neues Werkstück aufzunehmen. Danach erfolgt eine Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn, bis daß die Motorspindel 14 über dem Werkzeugträger 12 und der Werkzeugträger 19 über der Motorspindel 17 sich an den Bearbeitsstationen befinden. Nach Erledigung der Bearbeitungen an diesen Bearbeitsstationen wird das Oberteil 11b im Uhrzeigersinn verschwenkt und mittels eines vom Oberteil 11b getragenen Greifers 20 das Werkstück vom Spannfutter 7, 9 übernommen. Anschließend erfolgt eine Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn, bis daß die Motorspindel 14 über der Motorspindel 17 und der Greifer 20 über der Werkstückabführung 16* sich befinden. Der Greifer 20 übergibt das fertig bearbeitete Werkstück an die Werkstückabführung 16*, während das halb fertig bearbeitete Werkstück vom Spannfutter 14a an das Spannfutter 17a übergeben wird. Danach erfolgt eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn, bis daß die Motorspindel 14 sich über der Werkstückzuführung 15* befindet und ein neues Werkstück aufnehmen kann. Dann erfolgt eine Verschwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn, bis daß die Motorspindel 14 und der Werkzeugträger 19 sich wieder in ihren Bearbeitungsstationen befinden.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 8 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 darin, daß entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 neben einer ersten Bearbeitungsstation aus verfahrbarer Motorspindel 23 und stationärem Werkzeugträger 22 eine weitere Bearbeitungsstation vorgesehen ist, die das Wenden eines beidseitig zu bearbeitenden Werkstückes unnötig macht. Die zweite Bearbeitungsstation besteht aus einer ortsfesten Motorspindel 24 und einem darüber positionierbaren Werkzeugträger 25, der, wie die Motorspindel 23, von einem Kreuzschlitten 26 getragen ist.

Das in den Fig. 9 bis 11 dargestellte Ausführungsbeispiel der Vertikaldrehmaschine unterscheidet sich von dem der Fig. 1 im wesentlichen darin, daß der Werkzeugträger 22* feststeht und an der Motorspindel 23* in X-Richtung zwei Antriebe 28, 29, 32, 33 wirksam sind, und zwar ein Antrieb 28, 29 für den Ladehub und ein Antrieb 32, 33 für den Arbeitshub.

Wie aus Fig. 9, vergrößert aber besser aus Fig. 10 hervorgeht, ist der die Motorspindel 23* tragende Kreuzschlitten 26* auf einem Maschinenbett 27 in X-Richtung verfahrbar gelagert. Der Kreuzschlitten 26* trägt den Antrieb 28, 29 für den Ladehub, der aus einem Schraubengetriebe 28, insbesondere Kugelgewindegetriebe, mit Gestell 28a und darin gelagerter Gewindemutter 28b und einem Motor 29 besteht. Die Gewindemutter 28b sitzt auf einer als Zug- und Schubstange dienenden Gewindespindel 30, die mittels einer auf dem Maschinenbett 27 verfahrbaren Verdrehsicherung 31 drehfest gehalten ist und die einen Abschnitt 30b mit großer Steigung, zum Beispiel 40 mm, und einen Abschnitt 30a mit wesentlich kleinerer Steigung, zum Beispiel 10 mm, aufweist. Die Gewindemutter 28b befindet sich auf dem Abschnitt 30b mit großer Steigung. Treibt der Motor 29 die Gewindemutter 28b an, dann wird der Kreuzschlitten 26* im Eilgang in X-Richtung verfahren.

Der Antrieb 32, 33 für den Arbeitshub besteht aus einem Schraubengetriebe 32, insbesondere Kugelgewindegetriebe, mit ortsfest am Maschinenbett 27 festgelegtem Gestell 32a und darin drehbar gelagerter Gewindemutter 32b und einem Motor 33. Die Gewindemutter 32b sitzt auf dem Gewindeabschnitt 30b mit kleiner Steigung. Bei Antrieb durch den Motor 33 des in X-Richtung widergelagerten Schraubengetriebes 32 wird die als Zug- und Schubstange wirkende Gewindespindel 30 in X-Richtung bewegt. Bei drehfest gehaltener Gewindemutter 28b wird dann der Kreuzschlitten 26 mitbewegt. Statt den Kreuzschlitten 26 durch Drehfesthalten der Gewindemutter 28b auf der Gewindespindel 30 festzusetzen, kann der Kreuzschlitten 26 dafür auch eine Klemmuffe 35 tragen. Diese Klemmuffe 35 kann auch gemeinsam mit der drehfest gehaltenen Kugelgewindemutter 28 für die axiale Festlegung des Kreuzschlittens 26 auf der Gewindespindel 30 sorgen.

Die besonderen Vorteile dieses Ausführungsbeispiels bestehen darin, daß mit geringem Aufwand, nämlich durch Einsatz eines Präzisionsstellantriebes unter Beibehaltung der bewährten Führungen der Motorspindel durch den Kreuzschlitten eine antriebsmäßige Trennung des Ladehubes und des Arbeitshubes verwirklicht ist. Allein aufgrund der unterschiedlichen Steigungen der Gewindespindel 30 ergeben sich bei gleicher Drehzahl der Gewindemuttern 28b, 32b verschiedene Stellgeschwindigkeiten mit unterschiedlicher Präzision in der Stellbewegung. Während für den Ladehub der Gewindeabschnitt 30b vorgesehen ist, ist für den Arbeitshub der Gewindeabschnitt 30a vorgesehen. Damit die große Steigung des Gewindeabschnittes 30b sich nicht negativ auf die Präzision der Stellbewegung bei wirksamem Präzisionsstellantrieb 33 auswirkt, ist die oben erwähnte Alternative mit der Klemmuffe 35 für die axiale Festlegung des Kreuzschlittens 26 auf der Gewindespindel 30 zur axialen Festsetzung allein durch Drehfesthalten einer einfachen Gewindemutter 28 vorzuziehen.

Es versteht sich, daß auch bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 9 bis 11 das Prinzip der parallelen Bearbeitung von Werkstücken möglich ist, wie es für das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dargestellt ist.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 11 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 10 vor allem darin, daß die Gewindespindel 30* auf ihrer gesamten Länge eine konstante Steigung von zum Beispiel 10-20 mm hat und die Antriebsverhältnisse umgekehrt sind. In diesem Fall wird der Antrieb für den Ladehub mit Eilgang von dem Schraubengetriebe 32* aus Gestell 32a* und Gewindemutter 32b* und dem Motor 34* gebildet, während der Präzisionsstellantrieb von dem Schraubengetriebe 28* aus Gestell 28a* und Gewindemutter 28b* und dem Motor 29* gebildet wird. Während beim Ausführungsbeispiel der Fig. 10 für die axiale Festlegung des Kreuzschlittens 26* auf der Gewindespindel 30 eine Klemmuffe 35 vorgesehen ist, die während des Ladehubes freiläuft und nur während des Arbeitshubes den Kreuzschlitten 26* axial auf der Gewindespindel 30 fixierte ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 11 auf der Gewindespindel 30* ein Anschlag 36 in Form eines Ringflansches axial fixiert. Für diesen Anschlag 36 ist am Gestell 32a* des Schraubengetriebes 32* eine Aufnahme 37 vorgesehen. In dieser Aufnahme ist der Anschlag 36 mittels eines Feststellbolzens 38 festklemmbar.

Die Funktion der Antriebe 28*, 29*, 32*, 33* des Kreuzschlittens 26* ist folgende: Bei der in der Zeichnung dargestellten Stellung des Anschlages 36 können beide Antriebe 28*, 29* und 32*, 33* wirksam sein, so daß sich die Gewindespindel 30* axial gegenüber beiden sich drehenden Gewindemuttern 28b*, 32b* axial verschiebt. Daraus resultiert eine Bewegung des Kreuzschlittens 26*, die gleich der Summe der Bewegungen der Gewindespindel 30* gegenüber dem Antrieb 32*, 33* und des Antriebes 28*, 29* gegenüber der Gewindespindel 30* ist. Bei wirksamen Antrieben 28*, 29* und 32*, 33* führt der Kreuzschlitten 26* den Ladehub mit großer Stellgeschwindigkeit aus.

Sobald der Anschlag 36 in die Aufnahme 37 bewegt worden ist, wird der Antrieb 32*, 33* stillgesetzt und der Anschlag 36 durch den Feststellbolzen 38 festgeklemmt. Von jetzt an kann nur noch eine Relativbewegung des Kreuzschlittens 26* gegenüber der Gewindespindel 30* erfolgen. Diese Bewegung wird während des Arbeitshubes ausgeführt. Dabei stellt der Antrieb 28*, 29* den Präzisionsstellantrieb dar.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 unterscheidet sich wesentlich von den Ausführungsbeispielen der Fig. 9 bis 11, weil nicht zwei miteinander zusammenwirkende Schraubengetriebe vorgesehen sind, sondern nur ein Schraubengetriebe als Präzisionsstellantrieb für den Arbeitshub und ein Linearmotor für den Ladehub. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ist aber auch hier ein Kreuzschlitten 46 für eine Motorspindel auf einem Maschinenbett 47 verfahrbar. Als Antrieb für den Kreuzschlitten 46 dient ein Linearmotor, dessen Sekundärteil 41 vom Maschinenbett 47 getragen ist und dessen nicht dargestelltes Primärteil vom Kreuzschlitten 46 getragen ist. Mit einem solchen Antrieb läßt sich der Kreuzschlitten 46 schnell verstellen. Die Stellkraft ist aber nicht groß. Deshalb ist als Präzisionsstellantrieb ein Schraubengetriebe 43 mit Motor 44 vorgesehen. Das Schraubengetriebe 43 wird vom Kreuzschlitten 46 getragen und besteht aus einem Gestell 43a mit darin gelagerter Gewindemutter 43b, die auf einer Gewindespindel 45 mit einem Kopf 45a sitzt, dem eine am Maschinenbett 47 festgelegte Halterung 48 zugeordnet ist, mit der die Gewindespindel 45 sowohl drehfest als auch axial unverschieblich festklemmbar ist.

Die Funktion dieses Stellantriebes ist folgende: Für den Ladehub wird der Linearmotor aktiviert. Der Kreuzschlitten 46 wird dadurch mit hoher Stellgeschwindigkeit verfahren. Am Ende dieses Verfahrweges gelangt die Gewindespindel 45 mit ihrem Kopf 45a in die Halterung 48 und wird hier festgeklemmt. Der Linearmotor kann dann ausgeschaltet werden. Für den Arbeitshub wird dann der Präzisionsstellantrieb 43, 44 eingeschaltet. Der Motor 44 treibt die Gewindemutter 43b an, so daß der Kreuzschlitten 46 gegenüber der axial und drehfest gehaltenen Gewindespindel 45 sich bewegt.

Obwohl das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 für die Bewegung des Kreuzschlittens nur einen linearen Stellweg zeigt, läßt sich mit dem Linearmotor auch ein bogenförmiger Stellweg mit einem entsprechend gekrümmten Maschinenbett für den Kreuzschlitten beziehungsweise Wagen verwirklichen.

Claims (17)

1. Selbstladende Vertikaldrehmaschine mit einer ein Spannfutter (3a, 14a) für das Werkstück aufweisenden, hängenden Motorspindel (3, 14, 23), die einerseits in vertikaler Richtung und andererseits aus ihrer Arbeitsposition über einem Werkzeugträger (2, 12, 22) mittels eines Stellantriebes im Eilgang in horizontaler Richtung seitlich zu einer Werkstückzuführung (4, 15) und einer Werkstückabführung (5, 16) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die horizontale Relativbewegung zwischen der Motorspindel (3, 14, 23) und dem Werkzeugträger (2, 12, 22) neben dem für den großen Bewegungshub (Ladehub) zwischen der seitlichen Werkstückzuführung (4, 15) und der seitlichen Werkstückabführung (5, 16) im Eilgang ausgelegten Stellantrieb (30b, 28, 29) mindestens ein unabhängiger Präzisionsstellantrieb (30a, 32, 33) vorgesehen ist, der für einen vergleichsweise kleinen Hub (Arbeitshub) und eine vergleichsweise kleine Stellgeschwindigkeit ausgelegt ist.

2. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsstellantrieb dem Werkzeugträger (2) zugeordnet ist.

3. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Motorspindeln (3*, 3**) nebeneinander angeordnet und gemeinsam verfahrbar sind und diesen Motorspindeln (3*, 3**) ein gemeinsamer Stellantrieb zugeordnet ist, und daß in entsprechender Anzahl vorgesehene Werkzeugträger (2a*, 2a**) unabhängige Präzisionsstellantriebe haben.

4. Vertikaldrehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Verfahrweg der Motorspindel (3, 23) linear ist.

5. Vertikaldrehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Verfahrweg der Motorspindel (14) kreisbogenförmig ist.

6. Vertikaldrehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückzuführung (4, 5, 4*, 4**, 15) und die Werkstückabführung (5, 5**, 16) auf derselben Seite zum Werkzeugträger (2, 2*, 2**, 22) liegen.

7. Vertikaldrehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückzuführung (15*) und die Werkstückabführung (16*) auf im wesentlichen gegenüberliegenden Seiten zum Werkzeugträger (12) liegen.

8. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsstellantrieb und die Motorspindel (14) vom drehbaren Oberteil (11b) einer Säule (11) getragen sind, deren Drehantrieb den Stellantrieb für den Eilgang bildet.

9. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im kreisbogenförmigen Verfahrweg der Motorspindel (14) zwischen dem Werkzeugträger (12) und der Werkstückabführung (16*) eine weitere Motorspindel (17) mit Spannfutter (17a) für das Werkstück vorgesehen ist und vom Oberteil (11b) der Säule (11) winkelversetzt zu der von ihr getragenen Motorspindel (14) ein weiterer Werkzeugträger (19) getragen ist, wobei ein weiterer, von der Drehbewegung des Oberteils (11b) der Säule (11) unabhängiger Präzisionsstellantrieb zwischen der weiteren Motorspindel (17) und dem weiteren Werkzeugträger (19) in horizontaler Richtung wirksam ist.

10. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Präzisionsstellantrieb vom Oberteil (11b) der Säule (11) getragen ist.

11. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Präzisionsstellantrieb (32, 33, 28*, 29*, 43, 44) als Schraubengetriebe ausgebildet ist.

12. Vertikaldrehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (28, 29, 32*, 33*) für den Ladehub als Schraubengetriebe ausgebildet ist.

13. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubengetriebe (28, 32, 28*, 32*) eine gemeinsame, drehfest gehaltene Spindel (30, 30*) haben, die als Zug- und Schubstange mit einem Schlitten (26) oder Wagen für die Motorspindel dient, wobei ein Schraubengetriebe (32, 32*) mit seinem Gestell (32a, 32a*) an der Maschine (27) festgelegt ist.

14. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (30) eine abschnittsweise unterschiedliche Gewindesteigung hat, auf deren Abschnitt (30b) mit der großen Gewindesteigung die Gewindemutter (28b) des gemeinsam mit dem Schlitten (26) beziehungsweise Wagen verfahrbaren Schraubengetriebes (28) für den Ladehub sitzt und auf deren Abschnitt (30a) mit der kleinen Gewindesteigung die Gewindemutter (32b) des an der Maschine (27) festgelegten Schraubengetriebes (32) für den Arbeitshub sitzt.

15. Vertikaldrehmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (30*) auf ihrer gesamten Länge die gleiche Gewindesteigung hat und die beiden Gewindemuttern (28b*, 32b*) der Schraubengetriebe (28*, 32*) für den Ladehub gleichzeitig antreibbar sind und die Gewindemutter (28b*) von nur einem Schraubengetriebe (28*) für den Arbeitshub antreibbar ist.

16. Vertikaldrehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für den Ladehub ein Linearmotor ist, dessen an der Maschine (47) festgelegter Sekundärteil (41) sich längs des Stellweges für den Ladehub erstreckt und dessen beweglicher Primärteil von einem Schlitten (46) oder einem Wagen der zu verstellenden Motorspindel getragen wird, wobei der Schlitten (46) beziehungsweise Wagen auch das Schraubengetriebe (43) trägt, dessen Spindel (45) in einer Halterung (47) an der Maschine (47) axial und drehfest fixierbar ist.

17. Vertikaldrehmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das oder beide Schraubengetriebe Wälzschraubengetriebe, insbesondere Kugelgewindegetriebe, sind.