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Die
vorliegende Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen, mit denen eine
schnelle Großserienbearbeitung
von Werkstücken
möglich
ist.
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Die
Drehbearbeitungen von Werkstücken
in Großserie
werden im allgemeinen auf Mehrspindel-Drehmaschinen ausgeführt. Bei einer Mehrspindel-
Drehmaschine sind mehrere Werkstücke
gleichzeitig eingespannt, und zwar jedes in einer der Spindeln eines
Spindelsatzes, die von ein und demselben Motor angetrieben werden
und parallel zueinander ausgerichtet sind, im allgemeinen in einer
Kranzanordnung. Der Vorteil besteht in einer sehr raschen Drehbearbeitung
mit einer sehr guten Bearbeitungsgenauigkeit. Der Nachteil besteht
allerdings darin, daß eine
Mehrspindel-Drehmaschine nur Drehbearbeitungen vornehmen kann.
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Wenn
daher ein Werkstück
mehrere, aufeinander folgende und unterschiedliche Bearbeitungen durchlaufen
soll, kann die Drehbearbeitung auf der Mehrspindel-Drehmaschine
durchgeführt
werden, während
die anderen Bearbeitungen ein erneutes Einspannen erforderlich machen,
das heißt,
nach einer Abnahme des Werkstücks
und der Fixierung auf einem Support einer anderen Werkzeugmaschine, die
für die
weiteren Bearbeitungen ausgelegt ist. Daraus ergeben sich eine komplizierte
Manipulation und ein Präzisionsverlust
der Position zwischen den verschiedenen Oberflächen, die durch die aufeinander folgenden
Bearbeitungen erzeugt wurden.
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Darüber hinaus
sind auch Bearbeitungszentren bekannt, bei denen das Werkstück in ein
und derselben Bearbeitungsstation eingespannt bleibt und der aufeinander
folgenden Bearbeitung durch mehrere Werkzeuge ausgesetzt wird. Es
ist daher nicht erforderlich, das Werkstück abzunehmen, um es anschließend für die folgenden
Bearbeitungen in einen anderen Support einzuspannen, womit ein Präzisionsgewinn
erzielt wird. Der Nachteil besteht jedoch in einem wesentlichen
Geschwindigkeitsverlust, weil alle Werkzeuge an einem einzigen Werkstück arbeiten,
das in der einzigen Bearbeitungsstation eingespannt ist.
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Darüber hinaus
sind Maschinen mit Drehweiterschaltung bekannt, bei denen die Werkstücke auf einem
drehbaren Rundschalttisch angeordnet sind, der sie nacheinander
in mehrere Bearbeitungsstationen überführt, von denen jede ihre eigenen
Werkzeuge hat. Diese Maschinen mit Drehweiterschaltung werden bisher
nur zur Nachbearbeitung nach einer Drehbearbeitung auf einer Mehrspindel-Drehmaschine
eingesetzt.
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Man
hat versucht, auf einer Mehrspindel-Drehmaschine auch andere Werkzeuge
zu adaptieren, um ergänzende
Bearbeitungen durchführen zu
können.
Allerdings eignet sich die Mehrspindel-Drehmaschine nicht sehr gut für die Anordnung von
zusätzlichen
Werkzeugen, insbesondere wegen des zu geringen Platzes, um die Werkzeuge
unterzubringen, da die Spindeln verhältnismäßig nahe beieinander liegen.
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Aus
dem Dokument
DE 87 14
508 U ist eine Werkzeugmaschine mit mehreren Stationen
bekannt, umfassend:
- – einen indexierbaren, drehbaren
Rundschalttisch mit mehreren Werkstück-Spanneinheiten, die auf dem
Umfang des Rundschalttisches verteilt sind,
- – mehrere
Spann- und Positioniervorrichtung für Werkzeuge, die auf mehrere
Bearbeitungsstationen am Umfang des Rundschalttisches verteilt und
auf unteren, horizontalen Gleitführungen
verschiebbar sind und dazu dienen, die von den Spanneinheiten getragenen
Werkstücke
zu bearbeiten,
- – wobei
die Werkstück-Spanneinheiten
Drehspindeln aufweisen, die ortsfest auf dem Rundschalttisch angeordnet
sind, deren Achse zum Außenumfang
des Rundschalttisches ausgerichtet ist und die von einem vertikal
versetzten Motor angetrieben werden, um das Werkstück für eine Drehbearbeitung
durch die in wenigstens einer der Bearbeitungsstationen vorgesehenen
Drehwerkzeuge in rasche Drehung zu versetzen,
- – wobei
ferner die Drehspindeln so ausgebildet sind, daß sie sich in allen Winkelstellungen
verriegeln können,
um andere Bearbeitungen des Werkstückes durch weitere geeignete
Werkzeuge zu ermöglichen,
die in wenigstens einer der Bearbeitungsstationen angeordnet sind.
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Dieses
Dokument beschreibt weder den Beitrag noch die Mittel zur Maximierung
der Zahl und der Leistung der Spannvorrichtungen für die Werkstücke auf
dem Rundschalttisch. Überdies haben
alle Bearbeitungsstationen frontal angeordnete Werkzeugträger, die
den radialen Zugang in die Bearbeitungszone verhindern und die Beschickung
mit Stangen unmöglich
machen.
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Darstellung
der Erfindung
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Das
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin,
eine neue Struktur einer Werkzeugmaschine zu konzipieren, die eine
rasche Mehrfachbearbeitung ermöglicht,
wobei alle Bearbeitungen eines Werkstücks auf ein und derselben Maschine
vorgenommen werden können,
ohne das Werkstück
von dem Support abnehmen zu müssen; die
Konstruktion soll dabei so ausgelegt sein, daß sie eine ausreichende Zahl
von Werkzeugen genügender
Größe aufnehmen
kann, ohne daß sich
Platzprobleme für
ihre Anordnung ergeben, wobei gleichzeitig auch die wirksame Beseitigung
der Bearbeitungsabfälle
sichergestellt sein soll. Ferner soll die Konstruktion so beschaffen
sein, daß sie
Spannvorrichtungen für
die Werkstücke
in ausreichender Zahl und genügender
Leistung aufweist, um die gewünschten
Bearbeitungen durchführen
zu können,
wobei gleichzeitig die Werkzeugmaschine einen kleinstmöglichen Raumbedarf
hat.
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Eine
andere Schwierigkeit besteht in der Gewährleistung einer präzisen Bearbeitung
der Werkstücke,
insbesondere aufgrund der Genauigkeit der Spannvorrichtungen für die Werkstücke.
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Um
diese und weitere Ziele zu erreichen, wird mit der Erfindung eine
Werkzeugmaschine mit mehreren Stationen und Drehweiterschaltung
gemäß Patentanspruch
1 vorgeschlagen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß wenigstens
einige der Bearbeitungsstationen eine vertikale Stützwand aufweisen,
die sich parallel zur Achse einer elektrisch angetriebenen Spindel
erstreckt und über
eine Axialführung
und eine Vertikalführung,
die zusammen eine Kreuzschlitten-Struktur bilden, einen Tisch trägt, der
als Träger
für eine
Bearbeitungseinheit dient.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Werkzeugmaschine in wenigstens
einigen der Bearbeitungsstationen zwei Kreuzschlitten-Strukturen
hat, nämlich
eine erste Kreuzschlitten- Struktur
mit einem ersten Tisch zur Abdeckung des unteren und frontalen Bearbeitungsraumes
und eine zweite Kreuzschlitten-Struktur mit einem zweiten Tisch
zur Abdeckung des oberen Bearbeitungsraumes.
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Bei
einer besonders vorteilhafter Ausführungsform hat die Maschine
zwischen den aufeinander folgenden vertikalen Stützwänden untere Ablauföffnungen.
Diese Ausbildung erleichtert die Abführung der Bearbeitungsabfälle wesentlich
und wird ermöglicht
durch die Tatsache, daß die
Schlitten an vertikalen Wänden
gelagert sind, so daß die
Ableitung der Abfälle
nicht gestört
wird.
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Es
ist von Vorteil, wenn die elektrisch angetriebenen Spindeln eine
sich zum Inneren des Rundschalttisches allgemein verjüngende Form
haben, so daß die
elektrisch angetriebenen Spindeln in dem Rundschalttisch eine neben
der anderen angeordnet werden können,
ohne daß die
Notwendigkeit besteht, den Durchmesser des Rundschalttisches zu
vergrößern.
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Eines
der Probleme einer derartigen Struktur mit Spindeln, die auf einem
zentralen Rundschalttisch angeordnet sind, besteht in der Zuführung von elektrischer,
pneumatischer oder hydraulischer Energie zu dem Rundschalttisch.
Dieses Problem wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst,
daß die
Versorgung der elektrisch angetriebenen Spindeln mit Energie über ein
Bündel
aus Kabeln und Schläuchen
erfolgt, das um die Drehachse des Rundschalttisches zwischen einer
festen Abzweigzone auf dem Untergestell und einer drehbaren Abzweigzone
auf dem Rundschalttisch gewickelt ist. Die Mittel für den Drehantrieb
des Drehtisches ermöglichen
eine alternierende Rotation des Rundschalttisches mit einer Bearbeitungsfolge
bei Teildrehungen, ausgehend von einer Ausgangsstellung in einem
ersten Drehsinn für die
Weiterschaltungen der Werkstücke
von einer Station zur nächsten
Station zwischen den aufeinander folgenden Bearbeitungsschritten,
und mit einer Rückkehrsequenz
in der Gegendrehrichtung bei rascher Rotation bis zurück zur Ausgangsstellung
des Rundschalttisches. In vorteilhafter Weise sind elf Teildrehungen
für die
Bearbeitungsfolge und eine Rückdrehung
von 330° vorgesehen.
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Vorzugsweise
liegt die feste Abzweigzone oberhalb des Rundschalttisches.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
ist das Bündel
aus Kabeln und Schläuchen
schraubenförmig um
die Drehachse des Rundschalttisches gewickelt. In der maximal aufgewickelten
Stellung kann das schraubenförmig
gewickelte Bündel
aus Kabeln und Schläuchen
in vorteilhafter Weise eine Schraubenform mit wenigstens vier Windungen
für jedes
Kabel oder jeden Schlauch aufweisen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
das Bündel
aus Kabeln und Schläuchen
in Form eines S gewickelt, das sich während der Drehung aufwickelt
und abwickelt.
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Es
kann vorteilhaft sein, die Drehung des Rundschalttisches über eine
doppelte Indexierung zu steuern, indem man den Rundschalttisch eine
Drehung in zwei Schritten erteilt, um ein Werkstück von einer Station zur folgenden
Station zu bringen. Es ist daher möglich, die Bearbeitungsarten
zu alternieren und beispielsweise sechs Drehbearbeitungen mit drehbarer
Spindel und sechs Drehbearbeitungen mit fester Spindel vorzusehen.
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Ein
anderes Problem, das mit der Erfindung gelöst werden kann, besteht in
der Bearbeitung aller Flächen
eines Werkstücks.
Hierzu sind Mittel vorgesehen, die es erlauben, einen ersten Oberflächenbereich
des Werkstücks
in bestimmten Stationen zu bearbeiten, um dann das Werkstück um 180° zu drehen,
so daß es
auf den anderen Oberflächenbereichen
bearbeitet werden kann. Es ist verständlich, daß diese Mittel zur vollständigen Bearbeitung
in zwei Sequenzen und einer Drehung des Werkstücks für sich selbst eine eigene Erfindung
darstellen, die unabhängig
von den anderen erläuterten
Eigenschaften und insbesondere von den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 für
Anwendungen geeignet ist.
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Zusammenfassende
Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung von besonderen Ausführungsbeispielen,
die in den Figuren dargestellt sind; von diesen zeigen:
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1 eine
perspektivische Gesamtansicht einer Werkzeugmaschine mit mehreren
Stationen nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
Draufsicht der Maschine der 1,
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3 eine
geschnittene Teildraufsicht der Maschine der 1 zur Darstellung
der Spindelkonstruktionen und der Spannmechanismen für die Werkstücke,
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3A eine
geschnittene Teildraufsicht der Maschine gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel
mit einer Station zum Beschicken und Wenden,
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4 eine
perspektivische Teilansicht des Aufbaus eines Werkzeughalters an
der Maschine gemäß 1,
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5 eine
perspektivische Teilansicht einer Drehantriebsvorrichtung für den Rundschalttisch,
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6 eine
perspektivische Teilansicht einer ersten Ausführungsform des Prinzips für die Versorgung
der Drehspindeln des Rundschalttisches mit Energie,
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7 eine
schematische Draufsicht auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Mittel
zur Energieversorgung der Drehspindeln des Rundschalttisches und
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8 im
Längsschnitt
eine Draufsicht auf eine mögliche
Konstruktion einer Drehspindel gemäß der Erfindung.
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Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsbeispielen
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Wie
insbesondere die 1 und 2 zeigen,
hat die Maschine in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit mehreren
Bearbeitungsstationen für
Werkstücke
und mit Drehweiterschaltung gemäß der Erfindung
ganz allgemein einen indexierbaren, drehbaren Rundschalttisch 1,
der auf einem Untergestell 2 um eine vertikale Achse drehbar
gelagert ist. Das Untergestell 2 hat mehrere Spann- und
Positioniervorrichtungen für
Werkzeuge, die zur Bearbeitung der von den Spanneinheiten getragenen
Werkstücke
auf mehrere Bearbeitungsstationen am Umfang des Rundschalttisches 1 verteilt
sind.
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Gemäß der Erfindung
sind die Werkstück-Spanneinheiten
auf dem Rundschalttisch 1 elektrisch angetriebene Drehspindeln
wie beispielsweise die Drehspindel 3. Im Ausfühungsbeispiel
der 1 und 2 erkennt man zwölf elektrisch
angetriebene Drehspindeln wie die Drehspindel 3, die gleichmäßig auf
dem Umfang des Rundschalttisches 1 verteilt sind und jeweils
eine Achse haben, die radial zum Außenumfang des Drehschalttisches 1 ausgerichtet
ist. Die elektrischen Drehspindeln 3 gemäß der Erfindung
dienen dazu, ein Werkstück
in rasche Drehung zu versetzen, das in der Spindel für eine Drehbearbeitung
durch Drehwerkzeuge eingespannt ist, die in einer entsprechenden
Bearbeitungsstation vorgesehen sind.
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Die 1 und 2 zeigen
insgesamt zwölf Bearbeitungsstationen
wie die Bearbeitungsstation 4, der in der gezeigten Stellung
des Rundschalttisches 1 die elektrisch angetriebene Drehspindel 3 zugeordnet
ist.
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Die
elektrisch angetriebenen Drehspindeln 3 sind so ausgebildet,
daß sie
sich in allen Winkelstellungen verriegeln können, wobei sie ein Klemmmoment
auf das Werkstück
ausüben,
das ausreichend ist, um das Werkstück durch Werkzeuge zu bearbeiten,
die in der entsprechenden Bearbeitungsstation 4 angeordnet
sind.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Drehspindeln außerdem in der Lage sind, mit
sehr langsamen Geschwindigkeiten zu rotieren, welche genau zu einer anderen
Bewegung der Spann- und Positioniervorrichtungen für die Werkzeuge
synchronisiert sind.
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Wie
in 2 zu erkennen ist, verlangt die zentrale Anordnung
der elektrisch angetriebenen Drehspindeln 3 aus Platzgründen, vorzugsweise elektrisch
angetriebene Drehspindeln einzusetzen, die eine sich zum Inneren
des Rundschalttisches, d. h. zur zentrischen Drehachse des Rundschalttisches 1 verjüngende Form
haben. Demgegenüber
steht an der Peripherie der Drehspindeln 3 wesentlich mehr Platz
zur Verfügung,
um die Werkzeuge in der Bearbeitungsstation 4 aufzunehmen.
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Unter
Bezugnahme auf 8 erkennt man in der elektrisch
angetriebenen Drehspindel 5 eine um die Achse I-I drehbare
Spindel 100, die durch ein erstes Wälz- oder Gleitlager 6 und
ein zweites Wälz- oder
Gleitlager 7 gelagert ist. Der mittlere Abschnitt 100a der
Spindel 100 zwischen den beiden Lagern 6 und 7 ist
fest mit einem Rotor 8 des Motors verbunden, der in dem
Stator 9 des Motors in Drehung versetzt wird. Diese Einheit
ist in einem Gehäuse 10 eingeschlossen.
Die Drehspindel 5 bildet damit eine kompakte Struktur,
die den axialen und radialen Bauraum auf ein Minimum beschränkt und
die Unterbringung einer Maximalzahl von Drehspindeln auf dem Rundschalttisch
begünstigt,
wobei gleichzeitig eine hohe Einspanngenauigkeit für das Werkstück gewährleistet
ist.
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In
der Spindel 100 sind Sitze wie der Sitz 11 vorgesehen,
die dazu dienen, das in den Figuren nicht gezeigte Einspannsystem
für die
Werkstücke aufzunehmen.
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Auf
die Spindel 100 ist eine Kodierscheibe 12 aufgezogen,
die sich vor einem optischen Sensor 13 dreht, wodurch Winkelpositionssignale
erzeugt werden, die zu einer Steuerung des Motors (8, 9)
geleitet werden, um dessen Rotation zu steuern und selektiv seinen
Rotationsstop und sein Beharren in seiner vorbestimmten Fixstellung
zu steuern, die zur Bearbeitung eines fest eingespannten Werkstücks dient.
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Um
eine ausreichende Bearbeitungsgenauigkeit zu erzielen, wird die
Betriebstemperatur der elektrisch angetriebenen Drehspindel 5,
die das Werkstück
aufnimmt, dadurch geregelt, daß eine Kühlung über den
Durchlauf einer Kühlflüssigkeit
in einem Ringraum 40 am Außenumfang des Stators 9 sichergestellt
wird.
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In
dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bearbeitungsstationen
im wesentlichen identisch. Dennoch kann eine Konstruktion für die Maschine
vorgesehen sein, bei der sich die Bearbeitungsstationen voneinander
unterscheiden.
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Anschließend wird
im einzelnen eine der Bearbeitungsstationen erläutert, beispielsweise die Bearbeitungsstation 14 der 1 bis 3,
die sich vor einer Drehspindel 15 in der dargestellten
Winkelposition des Rundschalttisches 1 befindet.
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Die
Bearbeitungsstation 14 ist seitlich durch zwei vertikale
Stützwände 16 und 17 begrenzt,
die auf dem Untergestell 2 befestigt sind. Die erste vertikale
Stützwand 16 erstreckt
sich parallel zur Achse I der Drehspindel 15, wobei sie
seitlich zur Achse I versetzt ist, um Platz für die festen Werkzeuge der
Bearbeitungsstation 14 zu lassen. Die zweite vertikale Stützwand 17 verläuft ihrerseits
parallel zur Achse II der benachbarten Spindel 18 des Rundschalttisches 1.
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Die
erste vertikale Stützwand 16 trägt einen Tisch 19 unter
Zwischenschaltung einer Axialführung 20 und
einer Vertikalführung 21,
was besser in 4 zu erkennen ist, wodurch eine
Kreuzschlitten-Struktur gebildet wird. Der Tisch 19 dient
zur Aufnahme von Werkzeugen oder Bearbeitungseinheiten der Bearbeitungsstation 4.
So erlaubt die Axialführung 20 Verstellbewegungen
der Werkzeuge parallel zur Achse der Drehspindel 15, während die
Vertikalführung 21 dazu
rechtwinklige Bewegungen ermöglicht.
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In
der in 1 gezeigten Ausführungsform hat die Bearbeitungsstation 14 eine
erste Kreuzschlitten-Struktur, die den Tisch 19 trägt, und
eine zweite Kreuzschlitten-Struktur, die einen Tisch 22 trägt. Die
erste Kreuzschlitten-Struktur mit dem Tisch 19 dient zur
Aufnahme von Werkzeugen im unteren Bearbeitungsraum neben oder unter
der Achse der Drehspindel 15, während die zweite Kreuzschlitten-Struktur
mit Tisch 22 zur Aufnahme von Werkzeugen im oberen Bearbeitungsraum über oder
neben der Achse der Drehspindel 15 dient.
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Vorzugsweise
ist das Untergestell 2 durchbrochen, so daß es untere
Ablauföffnungen
innerhalb jeder Bearbeitungsstation 4 bzw. 14 zwischen
den vertikalen Stützwänden 16 und 17 hat.
Auf diese Weise können
die Bearbeitungsspäne
aufgrund der Schwerkraft nach unten abgeführt werden, so daß weder
die Bearbeitung noch die Verstellung des Rundschalttisches 1 behindert
werden.
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Es
versteht sich, daß die
elektrisch angetriebenen Drehspindeln wie beispielsweise die Drehspindeln 3 und 15 des
Rundschalttisches 1 mit elektrischer Energie für den Motor,
mit hydraulischer Energie für
die Einspannung des Werkstücks
in der Spindel, mit Wasser für
die Kühlung,
mit Öl
für die Schmierung
und ggf. auch mit Luft für
bestimmte Betätigungen,
die pneumatische Energie benötigen, versorgt
werden müssen.
Die Zufuhr all dieser Energieformen wird gemäß der Erfindung über ein
Bündel von
Kabeln und Schläuchen
bewerkstelligt, das in geeigneter Weise aufgewickelt ist.
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In 6 ist
der Rundschalttisch 1 mit seinen Drehspindeln wie der Drehspindel 15 und
der Drehspindel 3 dargestellt. Das schraubenförmige Bündel 23 aus
Kabeln und Schläuchen
ist zwischen einer festen Abzweigzone 24, die fest mit
dem Untergestell 2 verbunden ist, und einer auf dem Rundschalttisch 1 gelagerten,
drehbaren Abzweigzone 25 schraubenförmig aufgewickelt. Vorzugsweise
befindet sich die feste Abzweigzone 24 oberhalb des Rundschalttisches 1.
Gute Ergebnisse werden mit einem schraubenförmigen Bündel 23 aus Kabeln
und Schläuchen erzielt,
das wenigstens vier Windungen für
jedes Kabel und jeden Schlauch hat, wenn sich das Bündel in dem
aufgewickelten Zustand befindet.
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Bei
der in 7 gezeigten Alternative ist ein S-förmiges Bündel 23a für die Kabel
und Schläuche vorgesehen,
das sich zwischen einer drehbaren, zentralen Nabe 1a und
einer festen äußeren Ringführung 2a sowie
einer festen mittleren Ringführung 2b aufwickelt
und abwickelt. Die Figur zeigt die beiden Grenzwinkelstellungen
der Vorrichtung.
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Der
Rundschalttisch 1 muß für die Zuführung der
Werkstücke
von einer Bearbeitungsstation zur nächsten eine Schwenkbewegung
ausführen,
und er muß in
einer festen Stellung verriegelt werden, wenn sich das Werkstück vor den
Werkzeugen der Bearbeitungsstation befindet. Um den Rundschalttisch 1 in
der festen Position zu halten, wird in vorteilhafter Weise eine
HIRTH-Verzahnung
eingesetzt. 5 zeigt schematisch die Mittel
für den
Drehantrieb und die Indexierung des Rundschalttisches 1:
Man erkennt einen Motor 26, der den Rundschalttisch 1 über ein
Untersetzungsgetriebe 27, ein Ritzel 28 und ein Zahnrad 29 in
Drehung versetzt. Mittel zur Ortserkennung der Winkelposition des
Rundschalttisches 1 dienen dazu, den Motor 26 zu
steuern, indem die Positionen definiert werden, in denen der Rundschalttisch 1 verriegelt
und festgehalten werden muß,
um in der Bearbeitungsstation eine Bearbeitung durchführen zu
können.
Die Drehspindeln befinden sich dabei vor den Bearbeitungsstationen.
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Der
Motor 26 wird über
Mittel zur Steuerung des Rundschalttisches gesteuert, wobei eine
Drehung des Rundschalttisches in den beiden Drehrichtungen sichergestellt
ist. Im ersten Drehsinn ist die Rotation intermittierend, um die
Werkstücke
von Station zu Station zu verbringen. In diesem ersten Drehsinn
wickeln sich die schraubenförmigen
Kabel und Schläuche
ab oder wickeln sich allmählich
auf. Danach wird eine rasche Rückdrehung
durchgeführt, um
die schraubenförmigen
Bündel
aus Kabeln und Schläuchen
erneut aufzuwickeln oder abzuwickeln.
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Die
Mittel zum Antrieb der Spindeln sind so ausgelegt, daß sie die
Spindeln selektiv mit einer Drehgeschwindigkeit von Null bis beispielsweise etwa
6000 Umdrehungen/Minute antreiben, wobei immer eine Möglichkeit
zur festen Indexierung mit einem starken Klemmmoment gegen Rotation
gewährleistet
ist, um die Werkstücke
während
der jeweiligen Bearbeitungsstufen in fester Stellung zu halten.
Hierzu ist der Motor der Spindel in vorteilhafter Weise ein Synchronmoter,
der mit einer numerischen Steuerung versehen ist. Die von den Motor
der Spindeln erzeugte Leistung liegt in vorteilhafter Weise in der Größenordnung
von 10 kW bei 3500 Umdrehungen/Minute.
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Die
Anordnung der beiden Kreuzschlitten-Strukturen in jeder Bearbeitungsstation
gestattet die Bearbeitung der Werkstücke von oben, von der Stirnseite
und auch von unten.
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Das
Einspannsystem für
das Werkstück
in der Spindel kann ein herkömmliches
System sein, wie es beispielsweise gegenwärtig verwendet wird. Es ist
daher nicht erforderlich, dieses zu beschreiben, da es dem Fachmann
geläufig
ist.
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Die
Mittel für
den Rotationsantrieb des Rundschalttisches 1 können vorzugsweise
so ausgelegt sein, daß sie
eine doppelte Indexierung ermöglichen, d.
h. eine einfache Indexierung zum Schwenken des Rundschalttisches 1 um
einen Drehwinkel, der dem notwendigen Winkel entspricht, um ein
Werkstück von
einer Bearbeitungsstation zur benachbarten Bearbeitungsstation zu
bringen, und eine doppelte Indexierung entsprechend einer Drehung
des Rundschalttisches, um ein Werkstück direkt in eine Bearbeitungsstation
zu bringen, welche auf die benachbarte Station folgt.
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Die
verschiedenen Organe der Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung werden vorzugsweise über eine
zentrale Steuerung mit einem Mikroprozessor mit zugeordnetem Speicher
und registriertem Programm gesteuert. Die zentrale Steuerung empfängt die
Signale des Lagesensors wie beispielsweise des optischen Sensors 13,
der der Kodierscheibe 12 zugeordnet ist, und steuert die
Funktion der Motoren, um die Bewegungen der Werkstücke und
der Werkzeuge zu steuern. Weiterhin erkennt die zentrale Steuerung
zu jedem Zeitpunkt die Winkelstellung des Werkstücks während seiner Bearbeitung, selbst nach
einer Drehbearbeitung.
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Die
in 3A gezeigte Ausführungsform ist insbesondere
für eine
automatische Beschickung des zu bearbeitenden Ausgangsmaterials
ausgelegt, unabhängig
von seiner Form. So ist dieses Ausführungsbeispiel zur automatischen
Beschickung mit Werkstücken,
Rohlingen oder Stangen geeignet. Hierzu ist eine der Bearbeitungsstationen
am Umfang des Rundschalttisches 1, nämlich die Station 30, ohne
Spann- und Positioniervorrichtung; für Werkstücke ausgebildet. Auf diese Weise
kann man in der Beschickungsstation 30 einen Roboter für die Beschickung
mit einem Werkstück
oder einer Luppe, einen Stangenschieber oder jede andere geeignete Vorrichtung
einsetzen.
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In
diesem Fall bildet die Beschickungsstation 30 auch einen
radialen Zugriffsraum, in dem ein Umkehrroboter 35 das
Wenden der Werkstücke
zwischen zwei aufeinander folgenden Bearbeitungssequenzen vornehmen
kann. Auf diese Weise befindet sich die Beschickungsstation 30 zwischen
einer ersten benachbarten Bearbeitungsstation 31 und einer zweiten
benachbarten Bearbeitungsstation 32. Im dargestellten Augenblick
befindet sich die Spindel 33 des Rundschalttisches 1 gegenüber der
Beschickungsstation 30, während sich die Spindel 34 in
der benachbarten Bearbeitungsstation 32 befindet. In der Beschickungsstation 30 ist
der Raum zwischen dem Bereich vor der Spindel 33 und dem
Bereich vor der Spindel 34 frei. Daraus ergibt sich, daß in der
Beschickungsstation 30 der Umkehrroboter 35 ein
Werkstück
aus der Drehspindel 33 entnehmen kann, die sich in der
Beschickungsstation 30 befindet, daß der Umkehrroboter 35 dieses
Werkstück
um 180° drehen kann
und daß er
das Werkstück
in die Drehspindel 34 einsetzen kann, die sich in der benachbarten
Station 32 befindet.
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Da
die Bearbeitungsstationen einen radialen Zugriff in die Bearbeitungszone
ermöglichen,
kann alternativ oder zusätzlich
ein Umkehrroboter für
das Werkstück
in jeder beliebigen Bearbeitungsstation eingesetzt werden, um nach
dem Einziehen der Werkzeuge, die von dem Werkzeugträger der
Bearbeitungsstation bereitgehalten werden, ein Werkstück aus der
Drehspindel zu entnehmen, die sich in der Bearbeitungsstation befindet,
dieses Werkstück zu
wenden und es erneut in dieselbe Drehspindel einzusetzen.
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In
beiden Fällen
muß eine
unabhängige Steuerung
der Drehspindeln vorgesehen werden, um ein Klemmen und eine Freigabe
für das
Werkstück
zu gewährleisten,
die unabhängig
von der Einspannung der Werkstücke
in den anderen Drehspindeln des Rundschalttisches 1 ist
und die vorzugsweise eine Pressklemmung des Werkstücks vornimmt,
die unabhängig
von den anderen Drehspindeln verändert werden
kann. Auch werden die Drehspindeln unabhängig voneinander in Drehung
versetzt, damit sie sich flexibel an die verschiedenen Bearbeitungen
in den verschiedenen Stationen anpassen können.
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Auf
diese Weise ermöglicht
die Vorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel
der 3A eine Bearbeitung der Werkstücke an allen Flächen.
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Die
Steuerungseinrichtung für
die Maschine kann vor allem so programmiert werden, daß eine Bearbeitung
in zwei aufeinander folgenden Sequenzen und eine Rückführung der
Werkstücke
durchgeführt
werden kann: Während
einer ersten Bearbeitungssequenz wird der Rohling oder die Luppe,
eingespannt in einer Drehspindel, nacheinander in mehrere Bearbeitungsstationen
gebracht, wodurch die Bearbeitungen eines ersten Teils der Oberfläche erfolgen,
beispielsweise dadurch, daß das
Werkstück nacheinander
in beiden Bearbeitungsstationen verschoben wird; anschließend wird
das Werkstück
gewendet, um es entweder in dieselbe Drehspindel oder in die benachbarte
Drehspindel einzusetzen; danach wird eine zweite Bearbeitungssequenz durchgeführt, wobei
das Werkstück
nacheinander in dieselben Stationen gebracht wird, wenn es symmetrisch
ist, oder in andere Bearbeitungsstationen, wenn sich die beiden
Seiten des Werkstückes
voneinander unterscheiden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die beispielhaft erläuterten
Ausführungsformen
beschränkt,
sondern umfasst auch verschiedene Varianten und Verallgemeinerungen,
die innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche liegen.