DE4441106A1 - Drehmaschine mit zwei parallelen, horizontalen Arbeitsspindeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehmaschine mit zwei parallelen, horizontalen Arbeitsspindeln, die in Spindelkästen gelagert und in Drehachsen­ richtung (Z-Richtung) verfahrbar sind.

Bei den bekannten Drehmaschinen mit zwei parallelen Arbeitsspindeln arbeiten die beiden Arbeitsspindeln sowie die zu den Arbeitsspindeln zugehörenden Werk­ zeuge unabhängig voneinander. Die horizontale An­ ordnung der Arbeitsspindeln hat den Vorteil, daß die Späne unmittelbar auf das Drehmaschinenbett fallen und die Werkzeuge daher frei von Spänen bleiben.

Aus dem Stand der Technik ist eine Drehmaschine mit zwei zusammenfügbaren Modulen bekannt, die im auf­ getrennten Zustand jeweils voll funktionsfähige, unabhängige Drehmaschinen darstellen. So enthält jedes Modul einen eigenen Antrieb sowie eine eigene Steuerung. Nachteilig ist, daß bei paralleler Fer­ tigung gleicher Teile die Maschinenkapazität nur sehr schlecht ausgenutzt werden kann, da die Module während des Beschickens bzw. des Ausspannens der Werkstücke nicht arbeiten können. Die eingesetzten Antriebe, die einen nicht unwesentlichen Anteil an den Kosten der Drehmaschine ausmachen, sind folg­ lich nur teilweise ausgelastet und somit relativ unrentabel.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Drehmaschine mit zwei parallelen, ho­ rizontalen Arbeitsspindeln so auszubilden, daß nur die Antriebsleistung für eine Arbeitsspindel not­ wendig ist und daß die Drehmaschine ohne Totzeit betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Arbeitsspindeln zwischen einer Beschic­ kungsposition und einem Bearbeitungsbereich ver­ fahrbar sind, sich eine Werkzeugtafel oder ein Werkzeugdrehteller zwischen den beiden Drehachsen der Arbeitsspindeln befindet und die Werkzeugtafel bzw. der Werkzeugdrehteller derart senkrecht zu den Drehachsen (X-Richtung) verfahrbar ist, daß mit den daran angebrachten Werkzeugen ein Werkstück entwe­ der an der einen oder an der anderen Arbeitsspindel bearbeitbar ist, wobei die jeweils andere Arbeits­ spindel zu der Werkzeugtafel bzw. dem Werkzeugdreh­ teller so weit beabstandet ist, daß ein Verfahren dieser Arbeitsspindel samt eingespanntem Werkstück in Z-Richtung an der Werkzeugtafel bzw. dem Werk­ zeugdrehteller vorbei in die Beschickungsposition zum Ent- und Beladen möglich ist. Es befindet sich also immer nur eine Arbeitsspindel im Bearbeitungs­ zustand. Diese Zeit wird ausgenutzt, um ein ferti­ ges Werkstück aus der anderen Arbeitsspindel auszu­ spannen und diese neu zu beschicken. Dadurch ist nur die Antriebsleistung für eine Arbeitsspindel notwendig, da sich immer nur eine der Arbeitsspin­ deln im Bearbeitungszustand befindet. Demnach ist die Motorleistung nur für den Antrieb einer Ar­ beitsspindel auszulegen. Ein weiterer Vorteil ist, daß für die beiden Arbeitsspindeln nur eine Werk­ zeugtafel bzw. ein Werkzeugdrehteller gebraucht wird, welcher zwischen den beiden Drehachsen so verschiebbar ist, daß bei der Bearbeitung des in der einen Spindel eingespannten Werkstücks das in der anderen Spindel eingespannte Werkstück freige­ geben ist und durch ein noch unbearbeitetes Werk­ stück problemlos ausgetauscht werden kann. Bei ei­ nem Drehteller ist denkbar, bei beiden Arbeitsspin­ deln dasselbe Werkzeug einzusetzen, in dem beim Werkstückwechsel der Drehteller um 180° geschwenkt wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß eine Beschic­ kungsvorrichtung für beide Spindeln ausreicht, da immer nur eine Spindel zur gleichen Zeit beschickt wird. Die Beschickungsvorrichtung muß lediglich auf beide Arbeitsspindeln zugreifen können. Insbeson­ dere ist der Verzicht auf die Beschickungsvorrich­ tung möglich, indem die Arbeitsspindel einerseits das zu bearbeitende Werkstück nach dem Verfahren in die Beschickungsposition, beispielsweise auf einem Förderband ablegt und anschließend das als nächstes zu bearbeitende Werkstück ergreift. Es bietet sich an, daß nach dem Ablegen des bearbeitenden Werk­ stückes das Förderband getaktet wird, so daß das nächste zu bearbeitende Werkstück sich unmittelbar in jener Position befindet, in der zuvor das bear­ beitete Werkstück abgelegt wurde. Durch einen Zu­ griff der Arbeitsspindel kann nunmehr das zu bear­ beitende Werkstück erfaßt und durch Verfahren in die Bearbeitungsposition der Bearbeitung zugeführt werden.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die eingespar­ ten Kosten für die installierte Antriebsleistung, die Steuerung und die Beschickungsvorrichtung er­ heblich sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind an der Werkzeugtafel mehrere Werkzeuge übereinander ange­ bracht. Durch das Auf- und Abbewegen der Werkzeug­ tafel können die verschiedenen Werkzeuge zur Bear­ beitung ausgewählt werden.

In analoger Weise wird vorgeschlagen, den in aller Regel mit mehreren Werkzeugen bestückten Werkzeug­ teller ebenfalls in Y-Richtung verfahrbar anzuord­ nen.

Der Begriff "Werkzeug" ist im Sinne der Erfindung weit auszulegen und umfaßt sowohl starre als auch angetriebene Werkzeuge, wobei unter letzterem ins­ besondere Bohrer und Fräser zu subsummieren sind. Bei blockierter Rotation des Werkstückes ist dann die Einbringung von Bohrungen und Nuten im Werk­ stück möglich.

Aufgrund der möglichen Verfahrbarkeit in Y-Richtung erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung erstmalig die Achse des angetriebenen Werkzeuges, also die Drehachse außermittig zur (senkrecht dazu verlau­ fenden) Achse des Werkstückes einzujustieren. Erst­ malig wird es somit möglich, Bohrungen einzubrin­ gen, die in Richtung einer Sehne in der senkrecht zur Rotationsachse verlaufenden Querschnittsfläche liegen. Mit Beendigung der Dreharbeiten wird unter Beibehaltung der Fixierung des Werkstückes durch Verschieben in die Y-Richtung das angetriebene Werkzeug in eine Position verbracht, in der die ge­ wünschte Bohrung in das Werkstück einbringbar wird. Zusätzlich ist denkbar, daß das Werkzeug relativ zur Werkzeugtafel oder zum Werkzeugdrehteller ver­ schwenkt wird, um der Bohrung einen bestimmten Ein­ stellwinkel zum Werkstück zu realisieren.

Die in der Z-Richtung verlaufenden Nuten können da­ durch eingebracht werden, daß das Werkstück während des Bearbeitungsvorganges in Z-Richtung verfahren wird. Bislang mußte die Breite des Werkzeuges so bemessen werden, daß sie derjenigen der Nut ent­ sprach. Aufgrund der Verfahrbarkeit in Y-Richtung eröffnet sich nunmehr die Möglichkeit, daß Werk­ zeuge eingesetzt werden, deren Breite geringer ist als die herzustellende, in Z-Richtung verlaufende Nut. Durch mehrmaliges Hin- und Herfahren in Z- Richtung und gleichzeitiger Verschiebung der Tafel oder der Teller in Y-Richtung läßt sich jede ge­ wünschte Breite einstellen. Einzig Nuten mit einer geringeren Breite als die des Werkzeuges sind na­ turgemäß weiterhin nicht herstellbar. Durch die Verschiebbarkeit in Y-Richtung wird auch unter dem Gesichtspunkt der Herstellung von Nuten durch die vorgeschlagene Anordnung ein wesentlicher Fort­ schritt und eine Arbeitserleichterung erzielt.

Zweckmäßigerweise sind beide Arbeitsspindeln in ei­ nem einzigen Rahmen untergebracht, da eine Modul­ bauweise vom Aufwand nicht gerechtfertigt wäre, weil die Arbeitsspindeln ohnehin nur gemeinsam sinnvoll einsetzbar sind.

Sinnvollerweise besitzen die beiden Arbeitsspindeln nur eine gemeinsame Steuerung, da sie bei der Seri­ enproduktion, in der die erfindungsgemäße Maschine besonders vorteilhaft eingesetzt wird, ohnehin gleiche Teile fertigen.

Da, wie schon erwähnt, nur die Antriebsleistung für eine Arbeitsspindel notwendig ist, wird diese An­ triebsleistung zweckmäßigerweise von einem einzigen Antrieb geliefert, der zwischen der einen und der anderen Arbeitsspindel umschaltbar ist.

Nutzung und Verwendung der erfindungsgemäßen Dreh­ maschine geschieht auf folgende Weise:
Ein unbearbeitetes Werkstück wird in die Arbeits­ spindel, die sich in der Beschickungsposition be­ findet, eingespannt. Das Werkstück wird danach in die Bearbeitungsposition gefahren. Nach der richti­ gen Positionierung der Werkzeugtafel bzw. des Werk­ zeugdrehtellers beginnt der Drehvorgang. Während­ dessen wird das fertig bearbeitete Werkstück, das in der anderen Arbeitsspindel eingespannt ist, in Richtung Beschickungsposition gefahren, wo es schließlich entnommen wird. Es erfolgt nun wieder eine erneute Beschickung, diesmal an der zuletzt genannten Arbeitsspindel. Die beschriebenen Ar­ beitsschritte werden nun an dieser Arbeitsspindel wiederholt und setzen sich schließlich zyklisch fort.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Drehmaschine in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 eine Drehmaschine in Draufsicht.

Die beiden Arbeitsspindeln (1) der Drehmaschine verlaufen horizontal und zueinander parallel und sind in einem in wesentlichen rechteckigen Spindel­ kasten (2) gelagert, der seinerseits mit vier an den Ecken der äußeren (d. h. von dem jeweils anderen Spindelkasten (2) entfernte) Seitenfläche (13) be­ festigten, U-förmigen Halterungen (14) in zwei ver­ tikal übereinanderliegenden und parallel zu der Ar­ beitsspindel (1) verlaufenden Führungsschienen (3) mit rechteckigem Querschnitt verschiebbar ist. Die Vorschubbewegung der Arbeitsspindeln (1) wird über eine zwischen den beiden Führungsschienen (3) be­ findliche Vorschubspindel (4) bewerkstelligt, die zu der Arbeitsspindel (1) parallel ist. Die beiden Anordnungen aus Arbeitsspindel (1), Spindelkasten (2), Führungsschienen (3) sowie Vorschubspindel (4) sind bezüglich einer horizontalen und parallel zu den Drehachsen der Arbeitsspindeln (1) parallelen Ebene spiegelsymmetrisch.

Zwischen den beiden Drehachsen befindet sich auf einem waagrecht und im rechten Winkel zu den Drehachsen verfahrbaren Planschlitten (5) eine Werkzeugtafel (6). Der Planschlitten (5) ist eine rechteckige und waagrecht verlaufende Platte und ist mit vier an der Ecke der Unterseite befestigten U-förmigen Halterungen (15) auf zwei parallel und waagrecht verlaufenden Führungsschienen (7) mit rechteckigem Querschnitt verfahrbar und wird von einer Vorschubspindel (8) angetrieben. Die Anord­ nung aus Führungsschienen (7), Vorschubspindel (8) und Halterungen (15) entspricht mit dem Unterschied der anderen Verschiebungsrichtung der Anordnung bei den Spindelkästen (2). Die Werkzeugtafel (6) ist eine vertikal stehende, rechteckige Platte und weist übereinander angeordnete, vertikal durchge­ hende und T-förmige Einsatznuten (9) auf, in die links und rechts Werkzeuge (23) einsteckbar sind. Sie ist in vertikaler Richtung verfahrbar, so daß eine Einsatznut (9) ausgewählt werden kann, die sich dann auf der Höhe der Drehachse der Arbeits­ spindel (1) befindet. Diese Auf- und Abbewegung wird über vertikal und parallel verlaufende Füh­ rungsschienen (10) mit rechteckigem Querschnitt, in denen U-förmige Halterungen (16) der Werkzeugtafel (6) verfahrbar sind, geführt und durch eine Vor­ schubspindel (11) angetrieben. Auch diese Führung ist analog zu der für den Spindelkasten (2), wobei die Führungsschiene (10) an einer parallel zu der Werkzeugtafel (6) verlaufenden Abstützplatte (17) befestigt sind, welche ihrerseits mit zwei zueinan­ der parallelen Abstützungen (12) verbunden sind, die im wesentlichen die Form eines geraden, drei­ seitigen Prismas aufweisen und die am Planschlitten (5) über Schweißnähte (18) fixiert sind.

In Fig. 2 ist zusätzlich rechts und links außen der Rahmen (19) dargestellt, an dem die Führungs­ schienen (3) für den Spindelkasten (2) befestigt sind. Außerdem sind die beiden Spindelkästen (2) jeweils zweimal dargestellt: einmal mit durchgezo­ genen Linien im Bearbeitungsbereich (20) und einmal mit gestichelten Linien angedeutet in der Beschic­ kungsposition (21). Die Werkzeugtafel (6), auf der links und rechts ein Werkzeug (23) aufgesteckt ist, ist in Richtung der linken Arbeitsspindel (1) ver­ schoben. Die entgegengesetzte rechte Position (22) der Werkzeugtafel (6) ist gestrichelt dargestellt. Dabei überschneidet das gestrichelt angedeutete rechte Werkzeug (23) den gestichelt dargestellten Spindelkasten (2) in der Beschickungsposition (21), woraus deutlich wird, daß die Werkzeugtafel (6) vor dem Vorfahren der Arbeitsspindel (1) in die Be­ schickungsposition (21) von dieser Arbeitsspindel (1) weggefahren werden muß.

Claims (10)

1. Drehmaschine mit zwei parallelen, horizontalen Arbeitsspindeln (1), die in Spindelkästen (2) gela­ gert und in Drehachsenrichtung (Z-Richtung) ver­ fahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Arbeitsspindeln (1) zwischen einer Beschic­ kungsposition (21) und einem Bearbeitungsbereich (20) verfahrbar sind,
• - sich eine Werkzeugtafel (6) oder ein Werkzeug­ drehteller zwischen den beiden Drehachsen der Ar­ beitsspindeln (1) befindet,
• - die Werkzeugtafel (6) bzw. der Werkzeugdrehteller derart senkrecht zu den Drehachsen (X-Richtung) verfahrbar ist, daß mit den daran angebrachten Werkzeugen (23) ein Werkstück entweder an der einen oder an der anderen Arbeitsspindel (1) bearbeitbar ist, wobei die jeweils andere Arbeitsspindel (1) zu der Werkzeugtafel (6) bzw. dem Werkzeugdrehteller so weit beabstandet ist, daß ein Verfahren dieser Arbeitsspindel (1) samt eingespanntem Werkstück in Z-Richtung an der Werkzeugtafel (6) bzw. dem Werk­ zeugdrehteller vorbei in die Beschickungsposition zum Ent- und Beladen möglich ist.

2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Werkzeugtafel (6) mehrere Werkzeuge (23) in Y-Richtung (d. h. senkrecht zur X- Richtung und senkrecht zur Z-Richtung) übereinander angebracht sind und daß die Werkzeugtafel (6) in Y- Richtung verfahrbar ist.

3. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Werkzeugteller mit mehreren Werk­ zeugen (23) bestückt und in Y-Richtung verfahrbar ist.

4. Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne der Werkzeuge (23) angetrieben, also insbesondere Bohrer, Fräser sind.

5. Drehmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achse des Werkzeuges (23) außer­ mittig zur Achse des Werkstückes einjustiert wird.

6. Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück während der Bearbeitung bei blockierter Rotation in Z-Rich­ tung verfahrbar ist, wobei die Position des Werk­ zeugs (23) in Y-Richtung während des Bearbeitungs­ vorganges veränderbar ist.

7. Drehmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ar­ beitsspindeln (1) in einem gemeinsamen Rahmen (19) untergebracht sind.

8. Drehmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ar­ beitsspindeln (1) eine gemeinsame Steuerung besit­ zen.

9. Drehmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs­ leistung für die Arbeitsspindeln (1) von einer Ar­ beitsspindel (1) zur anderen umschaltbar ist.

10. Verfahren zur Anwendung einer Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende, sich zyklisch wiederholende Verfah­ rensschritte:

• - Einspannen eines Werkstücks in die in der Be­ schickungsposition (21) befindlichen Arbeitsspindel (1),
• - Zurückfahren dieser Arbeitsspindel (1) von der Beschickungsposition (21) in den Bearbeitungsbe­ reich (20),
• - nach dem Bearbeiten des in der anderen Arbeits­ spindel (1) eingespannten Werkstücks, Verschieben der Werkzeugtafel (6) bzw. des Werkzeugdrehtellers in Richtung der zuerst genannten Arbeitsspindel (1),
• - Verfahren der mit dem fertig bearbeiteten Werk­ stück eingespannten Arbeitsspindel (1) vom Bearbei­ tungsbereich (20) zur Beschickungsposition (21).
• - Einleiten des Bearbeitungsvorgangs am Werkstück, das in der im Bearbeitungsbereich (20) befindlichen Arbeitsspindel (1) eingespannt ist,
• - Abnahme des fertig bearbeiteten Werkstücks.