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Die
Erfindung betrifft eine Maschine und ein Verfahren zum Bearbeiten
von langgestreckten Elementen, insbesondere von metallischen profilierten Elementen,
oder von profilierten Elementen, die aus Kunststoff oder Verbundmaterialien
hergestellt sind, die z.B. zum Herstellen von Türen oder Fensterrahmen oder
allgemeinen strukturellen Elementen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bzw. 10 verwendet werden.
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Der
Stand der Technik weist Werkzeugmaschinen mit Mehrfachspindeln auf,
bei denen ein zu bearbeitendes profiliertes Element in einer Bearbeitungsposition
auf einem Maschinenbett mittels einer Vielzahl von Befestigungsklemmen
gehalten wird, die in transversalen Abschnitten positioniert sein
können und
die eine nach der anderen in einer Längsrichtung an dem Maschinenbett
angeordnet sind. Eine Vielzahl von Arbeitseinheiten ist verschiebbar
in Längsrichtung
an das Maschinenbett gekoppelt, wobei jede eine Werkzeugeinrichtung
trägt,
um an einem profilierten Element eine zuvor festgelegte Bearbeitung auszuführen. Bei
einem Ende des Maschinenbetts ist eine Speichereinheit für profilierte,
zu bearbeitende Elemente angeordnet, die auf eine solche Weise ausgebildet
ist, um die profilierten Elemente einzeln vorzuschieben, um eine
Einführungsposition
an dem Maschinenbett zu erreichen, bei der das profilierte, auf
dem Maschinenbett zu positionierende Element mit den Klemmen des
Maschinenbetts ausgerichtet ist und auf dem Maschinenbett positioniert
werden kann, wobei es axial mittels eines Schubbalkens geschoben
wird, der das hintere Ende des profilierten Elements schiebt. Bei
dem anderen Ende des Maschinenbetts ist eine Aus ziehvorrichtung
angeordnet, die zum Zurückziehen
eines bearbeiteten profilierten Elements und zum Ziehen des profilierten
Elements längs
des Maschinenbetts geeignet ist, bis das Element in eine Speichereinheit
für bearbeitete
profilierte Elemente eingeführt
ist.
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Deshalb
findet sowohl ein Positionieren als auch ein Extrahieren der profilierten
Elemente statt, indem die profilierten Elemente entlang von Gleitelementen
bzw. Schiebelementen auf dem Maschinenbett gleiten, die eine Beschädigung der
profilierten Elemente auf Grund von Erhebungen zwischen den profilierten
Elementen und den Gleitelementen oder auf Grund der Anwesenheit
von Spänen
verursachen können,
die zufälligerweise
zwischen den Wänden des
profilierten Elements und den Oberflächen, entlang denen das profilierte
Element gleiten muss, um in die Bearbeitungsposition gebracht zu
werden oder aus der Bearbeitungsposition extrahiert zu werden, liegen
können.
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Die
Gefahr, das profilierte Element zu beschädigen, ist besonders hoch,
falls das profilierte Element oberflächlich durch Anstreichen, eine
Oxidations- oder ähnlichen
Behandlung behandelt wurde.
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Die
Zusammenfassung der japanischen Patentanmeldung Nr. 06335838 offenbart
eine Klemmvorrichtung zum Klemmen eines langen Werkstücks gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Eine Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten des Werkstücks auf
der Klemmvorrichtung wird bereitgestellt. Eine bewegliche Haltevorrichtung
zum Halten des Werkstücks
ist der Bearbeitungsmaschine zugeordnet. Eine temporäre Ablagebasis
zum vorübergehenden Ablegen
eines unbearbeiteten Werkstücks
oder eines bearbeiteten Werkstücks
ist gegenüber
liegend zu der Klemmvorrichtung angeordnet. Ein erstes Gestell zum
Unterbringen des unbearbeiteten Werkstücks und ein zweites Gestell
zum Unterbringen des bearbeiteten Werkstücks werden bereitgestellt.
Der Betrieb der Haltevorrichtung wird durch eine Steuerschaltung
gesteuert, und das Werkstück
wird zwischen den Gestellen automatisch durch die Haltevorrichtung
hinein- und herausbefördert.
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Die
DE 4113629 offenbart eine
automatische Bohr- und Fräsmaschine
mit einem langen Bett mit zylindrischen Führungsbahnen, auf denen eine
Vielzahl von Bearbeitungseinheiten angeordnet sein kann. Eine feste
Führungsschraube,
die an jedem Ende des Betts gehalten wird, ist zwischen den Führungsbahnen
angeordnet. Jede Bearbeitungseinheit weist eine umlaufende Kugelmutter
auf, die die Führungsschraube
hält und
drehbar angetrieben wird, um eine unabhängige Positionierung der Einheit
entlang des Betts zu ermöglichen.
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Werkstückstützen sind
an jedem Ende des Betts befestigt, wobei die Werkstückstützen drehbar angetriebene
Klemmen aufweisen, die ausgebildet sind, um Werkstücke aufzunehmen,
wie z.B. Türanschläge mit verschieden
profilierten Abschnitten.
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Die
WO 98/01257 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Profilstücken, das
die Schritte aufweist: Zuführen
eines Profils in eine Bearbeitungsstation, Einklemmen des Profils
in der Bearbeitungsstation und Schneiden des Profils in ein Profilstück und einen
Profilrest. Das Profilstück
wird erneut in der Bearbeitungsstation zur Weiterbearbeitung positioniert,
indem es betriebsfähig
mit dem Profilrest verbunden wird, während sowohl das Profilstück als auch
der Profilrest eingeklemmt werden, und indem der Profilrest bewegt
wird.
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Die
DE 3928246 offenbart ein
Verfahren zum Schneiden eines langen Materialbalkens auf eine präzise dimensionierte
Länge auf
einer Maschine, die zwei Schneidstationen aufweist. Gemäß dem Verfahren
wird in den Balken eine umfängliche
Nut mit einem V-förmigen
Profil bei der ersten Station geschnitten. Der Balken wird anschließend axial
mittels eines Greifers bewegt, bis er gegen einen Anschlag anstößt. Diese
Bewegung des Balkens bringt die Nut in Übereinstimmung mit dem zweiten
Werkzeug, das dann gerade durch den Balken mit dem von der neuen
Schnittendfläche
erforderlichen Abstand schneidet.
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Des
Weiteren muss gemäß dem Stand
der Technik, um mit einem profilierten Element entweder Schneidarbeiten,
um ein einzelnes Halbzeug in Teile zu teilen, oder Arbeiten an den
Seitenoberflächen und
an den Endoberflächen,
oder Köpfen,
von jedem Teil auszuführen,
das profilierte Element im Allgemeinen auf zumindest zwei verschiedenen
Maschinen positioniert werden, die für diesen Zweck ausgerüstet sind.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Bearbeitungssysteme
für profilierte
Elemente zu verbessern.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, die Gefahr von Beschädigungen der profilierten Elemente
zu verringern, insbesondere wenn sie auf dem Maschinenbett positioniert
sind und/oder aus dem Maschinenbett extrahiert werden.
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Eine
noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Produktivität der Bearbeitungssysteme
für profilierte
Elemente zu erhöhen.
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Bei
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Bearbeiten von Halbzeugen, insbesondere von metallischen profilierten
Elementen, gemäß Anspruch
1 vorgesehen.
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Bei
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird gemäß Anspruch
10 ein Verfahren zum Bearbeiten von Halbzeugen, insbesondere von metallischen
profilierten Elementen, bereitgestellt.
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Auf
diese Weise wird der Gefahr einer Beschädigung des profilierten Elements,
die durch ein Schrammen entlang den Gleitoberflächen des Maschinenbetts oder
von Teilen desselben hervorgerufen wird, im Wesentlichen vorgebeugt.
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Des
Weiteren wird auch die Produktivität merklich erhöht, insbesondere
wenn eine Vielzahl von profilierten Elementteilen axial und aufeinander folgend
angeordnet entlang des Maschinenbetts bearbeitet werden: nachdem
die Bearbeitung an einem Teil ausgeführt ist, könnte das Teil tatsächlich aus
der Bearbeitungsposition entfernt werden, während die Bearbeitung eines
anderen Teils gerade begonnen hat.
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Die
Erfindung wird besser verständlich
und ausführbar
sein mit Bezug auf die Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen
bezieht, die eine exemplarische und nicht beschränkende Ausführungsform davon zeigen, in
denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, wie von einem Ende des Maschinenbetts gesehen;
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2 eine
perspektivische Draufsicht auf die Maschine der 1 darstellt;
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3 eine
Seitenansicht der Maschine der 1 darstellt;
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4 einen
Schnitt entlang einer Ebene IV-IV der 2 darstellt;
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5 einen
Schnitt entlang einer Ebene V-V der 2 darstellt;
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6 einen
Schnitt entlang der Ebene VI-VI der 2 darstellt;
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7 eine
vergrößerte und
gebrochen perspektivische Ansicht der Maschine der 1 zu
Beginn eines Arbeitszyklus darstellt;
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8 eine
vergrößerte und
gebrochen perspektivische Ansicht der Maschine der 1 darstellt, nachdem
ein Halbzeug auf den Klemmen des Maschinenbetts, d.h. in der Bearbeitungsposition,
positioniert wurde;
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9 eine
vergrößerte und
gebrochen perspektivische Ansicht der Maschine der 1 darstellt, nachdem
der Kopf des Halbzeugs abgeflacht wurde;
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10 eine
vergrößerte und
gebrochen perspektivische Ansicht der Maschine der 1 während eines
Schneidens des Halbzeugs darstellt, um einen Teil von dem Halbzeug
abzutrennen;
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11 eine
vergrößerte und
gebrochen perspektivische Ansicht der Maschine der 1 darstellt,
nachdem ein Raum zwischen dem abgetrennten Teil und dem restlichen
Teil eines profilierten Elements erhalten wurde;
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12 eine
vergrößerte und
gebrochen perspektivische Ansicht der Maschine der 1 während eines
Bearbeitens des Endes des restlichen Teils eines profilierten Elements
darstellt;
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13 eine
vergrößerte und
gebrochen perspektivische Ansicht der Maschine der 1 während einer
Bearbeitung des Endes des Teils eines profilierten Elements darstellt;
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14 eine
vergrößerte und
gebrochen perspektivische Ansicht der Maschine der 1 während eines
Entfernens des bearbeiteten Teils aus der Bearbeitungsposition darstellt;
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15 eine
gebrochen perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Maschine
der 1 mit der gleichen Schneideinheit in drei verschiedenen Arbeitspositionen
darstellt;
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16 eine
gebrochene perspektivische Draufsicht auf eine Werkzeugmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, die eine Variation der Schneideinheit zeigt;
und
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17 eine
gebrochene perspektivische Vorderansicht des Maschinenwerkzeugs
der 16 darstellt.
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Wie
in 1 bis 6 gezeigt, weist eine Werkzeugmaschine 2 zum
Bearbeiten von metallischen profilierten Elementen 4 eine
Basis 6 auf, auf der eine Vielzahl von Klemmen 8 in
einer Längsrichtung
mittels eines Positioniermittels positioniert werden können, das
jede Klemme 8 auf eine solche Weise anordnet, dass die
Klemme nicht einen Teil des zu bearbeitenden profilierten Elements 4,
das mechanischen Bearbeitungsprozessen unterworfen wird, bedeckt.
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Eine
Speichereinheit 10 für
zu bearbeitende Halbzeuge 4 und eine Speichereinheit 12 für Teile 14 von
bereits bearbeiteten Halbzeugen sind parallel zu dem Maschinenbett 6 und
auf gegenüberliegenden Seiten
davon angeordnet. Beide Speichereinheiten 10 und 12 weisen
eine Vielzahl von parallelen Gurtförderern auf und sind quer zu
dem Maschinenbett 6 angeordnet.
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Eine
Schneidgruppe 18, eine erste Arbeitseinheit 20,
eine zweite Arbeitseinheit 22 und eine dritte Arbeitseinheit 24 sind
an das Maschinenbett 6 gleitbar bzw. verschieblich in einer
Längsrichtung
gekoppelt.
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Wie
in 4 und 15 gezeigt, weist die Schneidgruppe 18 einen
um eine vertikale Achse C drehbare, unten an dem Maschinenbett an
Längsläufer 19 gekoppelten
Hubrahmen 26 auf, wobei ein Gleitblock 28 an dem
Hubrahmen 26 vertikal beweglich ist, an dem ein Schieber
bzw. Schlitten 30, der auf Schiebmitteln 29 horizontal
verschieblich ist, verschieblich gehalten ist. Ein Balken 31,
der um eine horizontale Achse drehbar ist, ist zu dem Schlitten 30 drehbar,
wobei der Balken 31 eine Kreisschneide 32 trägt, die,
um um eine Mittelachse derselben herum zu drehen, mittels eines
Motors 34 angetrieben ist. Deshalb kann die Schneide 32 zuvor
eingerichtete Winkelpositionen halten, die quer zu dem Maschinenbett 6 angeordnet
sind, um so in der Lage zu sein, beliebig schräg orientierte Schnitte an dem
zu bearbeitenden Halbzeug 4 auszuführen.
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Mit
Bezug auf die 16 und 17 wird eine
weitere Schneideinheit 18a gezeigt, die gemäß einer
Variation erhalten ist und einen Hubrahmen 26a aufweist,
der derart unten am Maschinenbett 6 an Längsläufer 19 gekoppelt
ist, dass er auf dem Maschinenbett 6 in der durch den Pfeil
F gezeigten Richtung gleitet. An dem Hubrahmen 26a ist
ferner ein Gleitblock 28a vertikal beweglich, wie durch
den Pfeil F1 gezeigt. Ein weiterer Schlitten 30a wird an
dem weiteren Gleitblock 28a so gehalten, um in der Lage zu
sein, horizontal in der Richtung an einem weiteren Gleitmittel 29a zu
gleiten, die durch den Pfeil F2 angegeben ist. Ein weiterer Balken 31a,
der um eine horizontale Achse W herum drehbar ist, ist an dem weiteren
Schlitten 30a drehbar, an den ein Halteelement, das zum
Drehen um eine Achse Z herum, die senkrecht zu der Achse W ist,
geeignet ist, drehbar gekoppelt ist. Eine weitere Kreisschneide 32,
die, um um eine Mittelachse davon herum zu drehen, mittels eines
relativen Motors 34a angetrieben ist, ist mit dem Halteelement
gekoppelt. Auf diese Weise wird die weitere Schneide 32 der
weiteren Schneid einheit 18a mit einem zusätzlichen
Freiheitsgrad in Bezug auf die Schneide 32 der Schneideinheit 18 versehen,
so dass der Bereich von Bearbeitungsprozessen, die an den profilierten
Elementen 4 ausgeführt
werden können,
weiter verbreitert werden kann.
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Wie
in 5 gezeigt, weist die erste Arbeitseinheit 20 eine
portalähnliche
Struktur 36 auf, die das Maschinenbett 6 kreuzt,
wobei die portalähnliche Struktur 36 entlang
den Läufern 19 gleitet
und mit einer Werkzeugeinrichtung 40, die eine Spindel 38 trägt, versehen
ist, um mechanische Bearbeitungen an dem zu bearbeitenden profilierten
Element 4 oder Teilen davon auszuführen.
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Die
Spindel 38 ist an einem Halter 35 so befestigt,
um mit einem Winkel um eine horizontale Achse A herum positioniert
werden zu können,
wobei der Halter 35 so befestigt ist, um mit einem Winkel um
eine vertikale Achse B herum an einem Schlitten 37 positioniert
werden zu können,
der in Bezug auf einen Wagen 39 vertikal beweglich ist,
der entlang eines Querbalkenkörpers 41 der
portalähnlichen
Struktur 36 gleitet. Auf diese Weise kann die Werkzeugeinrichtung 40 so
angeordnet werden, um auf einfache Weise beide der Seitenoberflächen des
bearbeiteten Halbzeugs 4 und die Endoberflächen – oder "Köpfe" – des
Halbzeugs 4 oder Teile davon, außer der Oberfläche, die
dem Maschinenbett 6 gegenüberliegt und die schwierig
zu bearbeiten ist, zu bearbeiten. Wie in 6 gezeigt,
weisen die zweite Arbeitseinheit 22 und die dritte Arbeitseinheit 24 eine
symmetrische Struktur auf und sind symmetrisch in Bezug auf eine Längsebene
angeordnet, die durch die Mittellinie des Maschinenbetts 6 verläuft.
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Jede
der Arbeitseinheiten 22 und 24 weist einen Hubrahmenkörper 42 auf,
der verschieblich mit den Läufern 19 im
Eingriff ist, an die ein vertikal positionierbarer Gleitkörper 44 gekoppelt
ist; ein jeweiliger Arm 46 ist an den Gleitkörper 44 auf
eine solche Weise gekoppelt, dass er horizontal in einer Querebene
gleiten kann. Jeder jeweilige Arm 46 weist ein Ende nahe
dem Maschinenbett 6 auf, das eine Spindeleinheit 48 trägt, die
mit einem Winkel in Bezug auf eine horizontale Achse D positioniert
werden kann.
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Oberhalb
des Maschinenbetts 6, der Schneideinheit 18 und
der Arbeitseinheiten 20, 22 und 24 ist
ein Rahmen 50 angeordnet, der mittels Säulen 52 gehalten ist,
wobei der Rahmen 50 mit Führungsbahnen 54 versehen
ist, die sich parallel zu dem Maschinenbett 6 erstrecken
und auf denen die Enden 56 eines Paars von Brückenstrukturen 58 in Längsrichtung
verschieblich sind, wobei jede der Brückenstrukturen 58 einen
Wagen 60 trägt,
der in Längsrichtung
entlang den Führungsbahnen 54 verschieblich
ist; an jeden Wagen 60 ist ein vertikal beweglicher Stab 62 gekoppelt,
wobei die unteren Enden davon jeweils Zangen 64 tragen,
die Klauen 66 aufweisen, die zum Klemmen des zu bearbeitenden profilierten
Elements 4 oder der bereits bearbeiteten Teile 14 geeignet
sind.
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Die
Brückenstrukturen 58 und
die daran gekoppelten Zangen 64 können an den profilierten Elementen 4 positioniert
werden, die profilierten Elemente 4 aus der Speichereinheit 10 für die zu
bearbeitenden Halbzeuge entfernen und die profilierten Elemente 4 einzeln
auf den Klemmen 8 platzieren, die sie in einer Bearbeitungsposition
arretieren. Wenn ein profiliertes Element 4 oder ein Teil
davon bearbeitet wurde, entfernen die Zangen 64 das profilierte
Element aus der Bearbeitungsposition und transferieren es in die
Speichereinheit 12 für
die bereits bearbeiteten Halbzeuge.
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Die
Maschine arbeitet gemäß der Arbeitsreihenfolge,
die in 7 bis 14 gezeigt ist, d.h. präziser: unter
Bezugnahme auf 7 ziehen die Zangen 64 aus
der Speichereinheit 10 für zu bearbeitende Halbzeuge
ein profiliertes Element 4 zurück, das auf den Gurten 16 ruht,
und transferieren das profilierte Element 4 zu der Bearbeitungsposition
auf den Klemmen 8 des Maschinenbetts 6, die zuvor
auf geeignete Weise derart positioniert wurden, dass die Bearbeitung
des profilierten Elements 4 nicht gestört wird; das Halbzeug 4 wird
von den Gurten 16 abgehoben und auf den Klemmen 8 positioniert,
indem es abgelassen wird, bis es auf den Klemmen 8 ruht;
auf diese Weise wird der Gefahr, dass das profilierte Element 4 verkratzt
oder beschädigt
wird, während
es in die Bearbeitungsposition transportiert wird, vorgebeugt. Nachfolgend
(8) werden die Klemmen 8 geschlossen,
um das profilierte Element 4 in der Bearbeitungsposition
zu arretieren und, während
die Zangen 64 das profilierte Element 4 noch halten,
die Brückenstrukturen 58 werden
in einer Längsrichtung bewegt,
wobei die Klemmen 8 angezogen werden und das profilierte
Element 4 dadurch auf dem Maschinenbett 6 an einer
Arbeitsposition arretiert wird, um den Arbeitszyklus zu beginnen;
es muss festgestellt werden, dass die profilierten Elemente 4 transferiert
werden, ohne auf den Klemmen zu gleiten. Alternativ können die
Klemmen 8 und das von diesen verriegelte Element in Längsrichtung
mittels eines anderen geeigneten Aktuators bewegt werden, wie z.B.
mittels der Schneideinheit 18 oder der Arbeitseinheiten 20, 22 und 24.
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Nachdem
das profilierte Element 4 an die Bearbeitungsposition,
die dem Beginn des Arbeitszyklus entspricht, wie in 9 gezeigt,
gebracht wurde, wird die Schneideinheit 18 veranlasst,
mittels geeigneter Antriebsmittel auf dem Maschinenbett 6 zu
gleiten, und die Kreisschneide 32 wird entlang einer Querebene
bewegt, um eine Abflachung des profilierten Elements 4 auszuführen. Nachfolgend
wird die Schneideinheit 18 zu einem Abschnitt des profilierten
Elements 4 bewegt, bei dem ein weiterer Querschnitt zum
Abtrennen eines Teils 68 des zu bearbeitenden profilierten
Elements von dem profilierten Element 4 ausgeführt werden
muss. Der Teil 68, der noch durch die Klemmen gehalten
wird, wird entlang des Maschinenbetts 6 in eine Richtung
entgegengesetzt zu der Richtung bewegt, entlang der das profilierte
Element bewegt wurde, um die Bearbeitungsposition zu Beginn des
Arbeitszyklus zu erreichen. Der Teil 68 wird mittels eines
geeigneten Aktuators bewegt, wie z.B. der ersten Arbeitseinheit
20, um einen Raum zwischen dem Teil 68 und dem restlichen
Teil des profilierten Elements 4 zu erhalten.
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In
der Zwischenzeit wird die Schneideinheit 18 zu einem anderen
Abschnitt des profilierten Elements 4 bewegt, bei dem ein
weiterer Querschnitt durchgeführt
werden muss, wie in 10 gezeigt.
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Wie
in 11 gezeigt, werden der Teil 68 und der
dem Teil 68 gegenüberliegende
restliche Teil des profilierten Elements 4 mittels der
ersten Arbeitseinheit 20 bearbeitet, die z.B. ein Abflachen
der Endoberflächen 70 ausführen kann;
des Weiteren können
die Arbeitseinheiten 22 und 24 zur gleichen Zeit
die Seitenoberflächen
des Teils 68 einschließlich der
Oberfläche,
die dem Maschinenbett 6 gegenüber liegt, bearbeiten, um ein vollständig bearbeitetes
profiliertes Element 14 zu erhalten, wie in 12 und 13 gezeigt.
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Das
bearbeitete profilierte Element 14 wird, nachdem es aus
den Klemmen 8 gelöst
ist, dann von der Bearbeitungsposition durch die Zangen 64 entfernt,
die das profilierte Element 4 aus den Klemmen 8 anheben,
um zu verhindern, dass es durch die Klemmen verschrammt wird, und
es in die Speichereinheit 12 für bearbeitete profilierte Elemente
transferieren.