WO2015036428A1

WO2015036428A1 - Bearbeitungsmaschine und verfahren zum bearbeiten eines werkstücks

Info

Publication number: WO2015036428A1
Application number: PCT/EP2014/069283
Authority: WO
Inventors: Waldemar GERBER; Wolf-Dieter HÖHN; Markus Stanik
Original assignee: Hamuel Maschinenbau Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2015-03-19
Also published as: DE102013109982A1; DE102013109982B4; EP3043956A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine (2) für ein Werkstück (40), insbesondere einen Turbinenschaufel-Rohling, einen Impeller-Rohling oder einen Blisk-Rohling, aufweisend die folgenden Merkmale: zwei sich gegenüberliegende Handhabungseinheiten (6, 10) mit Halteelementen für ein dazwischen zu positionierendes Werkstück (40); eine bewegbare Bearbeitungseinheit (14), die so ausgebildet ist, dass ein Werkzeug (46), insbesondere ein Fräskopf, ein Laserschweißkopf, ein Messtaster oder ein Polierwerkzeug daran andockbar ist; wobei ein gemeinsames Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) zur Aufnähme wenigstens eines Werkzeugs (46) und zur Aufnahme wenigstens eines Werkstücks (40) vorgesehen ist, und wobei eine gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit (28) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass das jeweils benötigte Werkzeug (46) aus dem Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) entnehmbar, zu der Bearbeitungseinheit (14) bewegbar und an dieser andockbar ist und/oder dass das jeweils angedockte Werkzeug (46) nach dessen Gebrauch von der Bearbeitungseinheit (14) abdockbar und aufnehmbar, zu dem Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) bewegbar und dort ablegbar ist; und dass das jeweils benötigte Werkstück (40) aus dem Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) entnehmbar, zu den Handhabungseinheiten (6, 10) bewegbar und an diesen andockbar ist und/oder dass das jeweils angedockte Werkstück (40) nach dessen Bearbeitung von den Handhabungseinheiten (6, 10) abdockbar und aufnehmbar, zu dem Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) bewegbar und dort ablegbar ist, und wobei die gemeinsame Werkzeugund Werkstückwechseleinheit (28) eine Greif- und Halteeinrichtung (30), die so ausgebildet ist, dass sie jeweils ein Werkzeug (46) oder ein Werkstück (40) greifen, halten und wieder loslassen kann, und eine Transfereinrichtung (32) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die Greif- und Halteeinrichtung (30) zwischen einer Werkstück-Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) und einer Werkstück-Einspannposition bei den Handhabungseinheiten (6, 10) sowie zwischen einem Werkzeug-Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) und einer Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit (14) bewegen kann.

Description

BEARBEITUNGSMASCHINE UND VERFAHREN ZUM BEARBEITEN EINES

WERKSTÜCKS

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine für ein Werkstück, insbesondere eine Turbinenschaufel, einen Impeller oder einen Blisk sowie ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel, eines Impellers oder eines Blisks.

Turbinenschaufeln kommen z.B. in Kraftwerken für die Energieerzeugung oder in Flugzeugtriebwerken zum Einsatz. Große Turbinenschaufeln können eine Länge von Schaufelfuß bis Schaufelkopf von bis zu 2600 mm aufweisen, kleine Turbinenschaufeln haben oft nur eine Länge von Schaufelfuß bis Schaufelkopf von 50 mm.

Die Herstellung solcher Turbinenschaufeln gestaltet sich in der Praxis immer noch als relativ aufwendig und personalintensiv. Eine vollautomatisierte Herstellung solcher Turbinenschaufeln ist derzeit nicht oder nur eingeschränkt möglich. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsmaschine sowie ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks anzugeben, mit denen mehrere solche Werkstücke nacheinander automatisiert hergestellt werden können. Des Weiteren soll der Aufwand für das Handling solcher Werkstücke und der zum Einsatz kommenden Werkzeuge reduziert werden.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine für ein Werkstück, insbesondere einen Turbinenschaufel-Rohling, einen Impeller-Rohling oder einen Blisk-Rohling, aufweisend zwei sich gegenüberliegende Handhabungseinheiten mit Halteelementen für ein dazwischen zu positionierendes Werkstück; eine bewegbare Bearbeitungseinheit, die so ausgebildet ist, dass ein Werkzeug, insbesondere ein Fräskopf, ein Laserschweißkopf, ein Messtaster oder ein Polierwerkzeug daran andockbar ist; ein gemeinsames Werkzeug- und Werkstückmagazin zur Aufnahme wenigstens eines Werkzeugs und zur Aufnahme wenigstens eines Werkstücks, und eine gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit, die so ausgebildet ist, dass das jeweils benötigte Werkzeug aus dem gemeinsamen Werk- zeug- und Werkstückmagazin entnehmbar, zu der Bearbeitungseinheit bewegbar und an dieser andockbar ist und/oder dass das jeweils angedockte Werkzeug nach dessen Gebrauch von der Bearbeitungseinheit abdockbar und aufnehmbar, zu dem gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin bewegbar und dort ablegbar ist; und dass das jeweils benötigte Werkstück aus dem gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin entnehmbar, zu den Handhabungseinheiten bewegbar und an diesen andockbar ist und/oder dass das jeweils angedockte Werkstück nach dessen Bearbeitung von den Handhabungseinheiten abdockbar und aufnehmbar, zu dem gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin bewegbar und dort ablegbar ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Bearbeitungsmaschine für ein Werkstück, insbesondere einen Turbinenschaufel-Rohling, einen Impeller-Rohling oder einen Blisk-Rohling, aufweisend zwei sich gegenüberliegende Handhabungseinheiten mit Halteelementen für ein dazwischen zu positionierendes Werkstück; eine bewegbare Bearbeitungseinheit, die so ausgebildet ist, dass ein Werkzeug, insbesondere ein Fräskopf, ein Laserschweißkopf, ein Messtaster oder ein Polierwerkzeug daran andockbar ist; wobei ein gemeinsames Werkzeug- und Werkstückmagazin zur Aufnahme wenigstens eines Werkzeugs und zur Aufnahme wenigstens eines Werkstücks vorgesehen ist, und wobei eine gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass das jeweils benötigte Werkzeug aus dem Werkzeug- und Werkstückmagazin entnehmbar, zu der Bearbeitungseinheit bewegbar und an dieser andockbar ist und/oder dass das jeweils angedockte Werkzeug nach dessen Gebrauch von der Bearbeitungseinheit abdockbar und aufnehmbar, zu dem Werkzeug- und Werkstückmagazin bewegbar und dort ablegbar ist; und dass das jeweils benötigte Werkstück aus dem Werkzeug- und Werkstückmagazin entnehmbar, zu den Handhabungseinheiten bewegbar und an diesen andockbar ist und/oder dass das jeweils angedockte Werkstück nach dessen Bearbeitung von den Handhabungseinheiten abdockbar und aufnehmbar, zu dem Werkzeug- und Werkstückmagazin bewegbar und dort ablegbar ist, und wobei die gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit eine Greif- und Halteeinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie jeweils ein Werkzeug oder ein Werkstück greifen, halten und wieder loslassen kann, und eine Transfereinrichtung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die Greif- und Halteeinrichtung zwischen einer Werkstück-Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin und einer Werkstück- Einspannposition bei den Handhabungseinheiten sowie zwischen einem Werkzeug- Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin und einer Werkzeug- Andockposition an der Bearbeitungseinheit bewegen kann. Die nachfolgend beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen betreffen ausdrücklich beide oben genannten erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschinen.

Durch eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine und insbesondere durch das erfin- dungsgemäß ausgebildete gemeinsame Werkzeug- und Werkstückmagazin und durch die erfindungsgemäß ausgebildete gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit können Werkzeuge automatisch in die Bearbeitungseinheit und Werkstücke automatisch zwischen die Handhabungseinheiten eingewechselt und nach erfolgter Bearbeitung wieder ausgewechselt werden. Dies kann je nach Bedarf und ohne Benutzereingriff vollautomati- siert erfolgen.

Gemäß einem der Erfindung zugrunde liegenden Grundgedanken wird ein gemeinsames Handlingsystem sowohl für die Werkzeuge als auch für die Werkstücke vorgesehen, welches das gemeinsame Werkzeug- und Werkstückmagazin, das sowohl die Werkzeuge als auch die Werkzeugstücke aufnimmt und für die Bearbeitung und, bei fertig bearbeiteten Werkstücken, für die Entnahme nach Bedarf bereit hält, und die gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit aufweist, mittels derer das jeweils benötigte Werkzeug zwischen Werkzeug- und Werkstückmagazin und Bearbeitungseinheit bewegbar und mittels derer das jeweils zu bearbeitende Werkstücke zwischen Werkzeug- und Werkstückmaga- zin und den Handhabungseinheiten bewegbar ist.

Es ist also ein gemeinsames, einziges Werkzeug- und Werkstückmagazin und eine gemeinsame, einzige Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit vorgesehen. Dadurch wird auch nur ein Antrieb für das Werkzeug- und Werkstückmagazin und die Werkzeug- und Werk- Stückwechseleinheit benötigt. Separate Magazine und Wechseleinheiten für Werkzeuge einerseits und für Werkstücke andererseits können so vermieden werden. Insgesamt ergeben sich dadurch wesentlich günstigere Kosten.

Das gemeinsame Werkzeug- und Werkstückmagazin ist so ausgebildet, dass sowohl Werk- stücke als auch Werkzeuge aufgenommen und bereitgehalten werden. Die gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit ist insbesondere so ausgebildet, dass mit demselben Greifer ein Werkzeug oder ein Werkstück gegriffen und gehalten werden kann.

Durch eine solche erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine ist eine vollautomatisierte Bearbeitung aller in dem gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin bereitgehaltener Werkstücke nacheinander möglich, ohne dass ein Benutzereingriff zwischengeschaltet zu werden braucht. Es kann komplett mannlos gearbeitet werden. Durch eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine und ein erfindungsgemäßes Verfahren ergeben sich auch geringe Maschinenstillstandzeiten. Ein Benutzereingriff beschränkt sich auf ein Entnehmen der fertig bearbeiteten Werkstücke, nach dem diese nacheinander ohne Benutzereingriff komplett bearbeitet worden sind, und auf ein Befüllen desselben mit zu bearbeitenden Werkstücken.

Erfindungsgemäß ergibt sich auch eine sehr gute Wiederholgenauigkeit, insbesondere hinsichtlich der Positionierung der Werkstücke zwischen den Handhabungseinheiten und Ge- nauigkeitsvorteile gegenüber über einem manuellen Verbringen von zu bearbeitenden Werkstück zwischen die Handhabungseinheiten.

Durch eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine und ein erfindungsgemäßes Bearbeitungsverfahren sind die Werkstücke somit kostengünstiger bearbeitbar, als dies bisher möglich war.

Dabei wird zunächst ein erstes Werkstück durch die Werkzeug- und Werkzeugwechseleinheit von einer Werkstück-Übergabeposition am gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin zu einer Werkstück-Einspannposition zwischen den beiden sich gegenüber lie- genden Handhabungseinheiten mit Spannelementen transferiert und das Werkstück wird dazwischen eingespannt. Dann werden nacheinander die benötigten Werkzeuge durch die gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit von einer Werkzeug- Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin zu einer Werkzeug- Andockposition an der Bearbeitungseinheit transferiert und an der selben angedockt, und das Werkstück wird durch das jeweils angedockte Werkzeug, nach dem Bringen der Bearbeitungseinheit in die Bearbeitungsposition, bearbeitet.

Zum Beispiel kann zunächst durch ein als Messtaster ausgebildetes erstes Werkzeug eine Vermessung der Kontur des Werkstücks erfolgen, danach kann durch ein zweites, als Fräskopf ausgebildetes Werkzeug die Grobkontur des Werkstücks gefräst werden, anschließend kann durch ein als Schlichtfräswerkzeug ausgebildetes drittes Werkzeug die Feinkontur des Werkstücks gefräst werden, und schließlich kann durch ein als Polierbürste ausgebildetes viertes Werkzeug eine Oberflächenbehandlung erfolgen. Jedes Werkzeug kann nach erfolgter Bearbeitung durch die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit wieder zurück zu dem Werkzeug- und Werkstückmagazin transferiert und dort wieder an der entsprechenden Position abgelegt werden. Nach Fertigbearbeitung des Werkstücks wird dieses ebenfalls durch die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit wieder in das Werkzeug- und Werkstückmagazin transferiert und dort an der entsprechenden Stelle abgelegt. Anschließend wiederholt sich der oben erläuterte Vorgang für das nächste, noch nicht bearbeitete Werkstück.

Wenn alle Werkstücke fertig bearbeitet worden sind, können diese durch einen Benutzer aus dem Werkzeug- und Werkstückmagazin entnommen werden. Anschließend kann durch einen Benutzer das Werkzeug- und Werkstückmagazin wieder mit noch nicht bearbeiteten Werkstücken bestückt oder aufgefüllt werden.

Sowohl die Werkzeuge als auch die Werkstücke können im Werkzeug- und Werkstückmagazin parallel zur Bearbeitung vom Bediener gewechselt werden. Dadurch entstehen keinerlei Maschinenstillstände.

Die zwei gegenüberliegenden Handhabungseinheiten mit Halteelementen für ein dazwischen zu positionierendes Werkstück können drehbar ausgebildet sein, müssen es aber nicht. Bei den zu bearbeitenden Werkstücken kann es sich grundsätzlich um beliebige Werkstücke handeln, ganz besonders gut geeignet für die Bearbeitung durch die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine und das erfindungsgemäße Verfahren sind Turbinenschaufel- Rohlinge, Impeller-Rohlinge, Blisk-Rohlinge oder wiederherzustellende gebrauchte Turbinenschaufeln, Impeller oder Blisks.

Grundsätzlich können Werkstücke beliebiger Größe und beliebigen Gewichts mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine und dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden. Ganz besonders gut geeignet sind jedoch Werkstücke, insbesondere Turbinenschaufel-Rohlinge, Impeller-Rohlinge, Blisk-Rohlinge oder wiederherzustellende ge- brauchte Turbinenschaufeln, Impeller oder Blisks kleiner oder mittlerer Größe und/oder von kleinem oder mittleren Gewicht, zum Beispiel Turbinenschaufelrohlinge mit einer Masse von weniger als 15 Kilogramm und einer Länge von Schaufelfuss zu Schaufelkopf von weniger als 200 Millimetern. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Werkzeug- und Werkstückmagazin als insbesondere um eine horizontale Achse drehbares Scheibenmagazin ausgebildet. Die Drehachse kann dabei insbesondere parallel zu der Bearbeitungsachse liegen, welche die gegenüberliegenden Handhabungseinheiten miteinander verbindet. Ein solches Scheibenmagazin stellt eine einfache und gleichzeitig komfortabel bedienbare Weise dar, die Werkstücke und Werkzeuge bereit zu halten. Dieses Scheibenmagazin kann insbesondere so gedreht werden, dass das jeweils benötigte Werkzeug bzw. das jeweils benötigte Werk- stück an einer Werkzeug- bzw. Werkstückübergabeposition angeordnet ist, in der es durch die Werkzeug-und Werkstückwechseleinheit einfach entnommen werden kann. Diese Werkzeug- oder Werkstückübergabeposition kann insbesondere vorne liegen.

Durch die Ausrichtung des Werkzeug- und Werkstückmagazins so, dass seine horizontale Achse im Wesentlichen parallel zur Richtung zwischen den beiden Handhabungseinheiten liegt, ergibt sich der Vorteil, dass insbesondere die zu den Handhabungseinheiten bzw. zur Bearbeitungseinheit hin ausgerichteten, in dem Werkzeug- und Werkstückmagazin aufgenommenen Werkstücke oder Werkzeuge gleich richtig ausgerichtet sind und von der Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit nicht gedreht werden müssen, was die Bearbei- tung einfach und schnell durchführbar macht.

Alternativ zu der Ausbildung des Werkzeug- und Werkstückmagazins als Scheibenmagazin kann dieses auch als Kette ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weißt das Werkzeug- und Werkstückmagazin auf der einen Seite Werkzeug-Aufnahmeplätze und auf der anderen Seite Werkstück-Aufnahmeplätze auf. Die Werkzeuge, jeweils mit Haltestücken, sind vorzugsweise an den Werkzeugaufnahmeplätzen und die Werkstücke, jeweils mit Haltestücken, sind jeweils an den Werkstück-Aufnahmeplätzen angeordnet. Dadurch ergibt sich eine lo- gisch getrennte Anordnung der Werkzeuge einerseits und der Werkstücke andererseits, was den Betrieb der Bearbeitungsmaschine vereinfacht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Werkzeug- und Werkstückmagazin seitlich neben der Bearbeitungseinheit und auf etwa der Höhe derselben angeord- net. Dadurch muss durch die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit beim Transferieren der Werkzeuge zwischen Werkzeug- und Werkstückmagazin und Bearbeitungseinheit keine Höhenunterschied überwunden werden und der Transferweg ist kürzest möglich ausgebildet, sodass die Bearbeitung vereinfacht und verschnellert wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit eine Greif- und Halteeinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie jeweils ein Werkzeug oder ein Werkstück greifen, halten und wieder loslassen kann, und eine Transfereinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie die Greif- und Halteeinrichtung zwischen einer Werkstück-Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin und einer Werkstück-Einspannposition bei den Handhabungseinheiten sowie zwischen einem Werkzeug-Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin und einer Werkzeug- Andockposition an der Bearbeitungseinheit bewegen kann.

Die Greif- und Halteeinrichtung und die Transfereinrichtung sind sowohl für die Werkzeuge als auch für die Werkstücke gleich. Es ist nur eine Greif- und Halteeinrichtung vorgesehen, die sowohl Werkzeuge als auch Werkstücke greifen, halten und wieder loslassen kann, und es ist nur eine Transfereinrichtung vorgesehen, die die Greif- und Halteeinrichtung und somit das Werkzeug oder Werkstück zwischen Werkzeug- Werkstückmagazin und Handhabungseinheiten bzw. Bearbeitungseinheit hin und her bewegen kann. Dies trägt zu einer kostengünstigen Konstruktion der Bearbeitungsmaschine bei. In einer einfachen und kompakten Ausfuhrungsform der Erfindung umfasst die Transfereinrichtung eine X-Grundschlitteneinheit, eine Y-Grundschlitteneinheit und ein um eine X-Achse schwenkbares Gelenk, um das die Greif- und Halteeinrichtung schwenkbar ist.

Die X-Grundschlitteneinheit ist dabei auf einer Höhenposition oberhalb des schwenkbaren Gelenks angeordnet, sodass sich das schwenkbare Gelenk mit der Greif- und Halteeinrichtung quasi hängend unter der X-Grundschlitteneinheit befindet. Die Y- Grundschlitteneinheit ist gegenüber der X-Grundschlitteneinheit nach oben und nach unten hin bewegbar. Die Y-Grundschlitteneinheit, die Y-Grundschlitteneinheit und das schwenkbare Gelenk sind dabei so bemessen und angeordnet, dass die Greif- und Halteeinrichtung in X- Richtung zwischen der Werkstück-Übergabeposition und der Werkzeug-Übergabeposition am Werkzeug- Werkstückmagazin und der Werkstück-Einspannposition bei den Handhabungseinheiten und der Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit bewegt werden kann, dass die Greif- und Halteeinrichtung in Y-Richtung zwischen der Höhe der Werkzeug-Übergabeposition und der Höhe der Werkzeug-Andockposition, die auch auf gleicher Höhe liegen kann, und der Höhe der Werkstück-Einspannposition bei den Handhabungseinheiten bewegt werden kann. Die Greif- und Halteeinrichtung ist um das Gelenk soweit schwenkbar, dass sie ein Werkzeug oder ein Werkstück an dem Werkzeug- und Werkstückmagazin greifen kann, halten, in eine Transportwinkelposition schwenken und in die Winkelposition der Werkstück- Einspannposition bei den Handhabungseinheiten und in eine Winkelposition bei der Werkzeug-Andockposition der Bearbeitungsposition schwenken kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Greif- und Halteein- richtung wenigstens einen Greif- und Haltearm zum Greifen und Halten eines Werkzeugs oder Werkstücks.

Alternativ dazu kann die Greif-Halteeinrichtung auch zwei separate Greif- und Haltearme zum Greifen und Halten jeweils eines Werkzeugs oder Werkstücks aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Greif- und Haltearm mit seinem rückwärtigen Ende an dem schwenkbaren Gelenk der Transfereinrichtung befestigt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist sein vorderes Ende einen Doppelarmgreifer mit einem vorderen Greif- und Haltebereich größeren Durchmessers und mit einem hinteren Greif- und Haltebereich kleineren Durchmessers auf. Dadurch können Werkzeuge ggf. mit Haltestück und Werkstücke, ggf. mit Haltestück gegriffen und gehalten werden, die an der Greifposition jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser aufwei- sen. Dies erhöht die Flexibilität in der Bearbeitung.

Wenn der Durchmesser des vorderen Greif- und Haltebereichs dem Durchmesser eines Greifbunds des Haltestücks eines Werkstücks und der Durchmesser des hinteren Greif- und Haltebereichs dem Durchmesser eines Greifbunds des Haltestücks eines Werkzeugs entsprechen, so können die Werkstücke und die Werkzeuge über Standard-Schnittstellen ein- und ausgewechselt werden. Der Durchmesser des vorderen Haltebereichs kann dabei der Standard-Werkzeugschnittstelle von HSK 80 (Hohlschaftkegel mit Durchmesser 80mm) und der Durchmesser des hinteren Greif- und Haltebereichs kann dabei der Standard-Werkzeugschnittstelle von HSK 63 (Hohlschaftkegel mit Durchmesser 63mm) ent- sprechen. Somit können durch ein und den selben Greif- und Haltearm Werkstücke und Werkzeuge gegriffen und gehalten werden, und zwar an unterschiedlichen Greif- und Haltebereichen. Dadurch wird zum einem die Anzahl der vorzusehenden Teile der Bearbeitungsmaschine reduziert und deren Konstruktion wird einfacher und günstiger, zum anderen wird das Risiko, dass anstelle eines Werkzeugs versehentlich eine Werkzeug gegriffen und anstelle eines Werkstücks versehentlich ein Werkzeug gegriffen wird, vermindert. Um nach dem Greifen des Werkzeugs oder Werkstücks dieses sicher in dem Doppelarmgreifer zu halten, während es transferiert wird, bis zu dem Zeitpunkt zu dem es entweder in der Werkstück- Einspannposition bei den Handhabungseinheiten eingespannt worden ist oder in der Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit angedockt worden ist oder wieder in der Werkstück- oder Werkzeugübergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin abgelegt ist, kann ein Zusammenpressen der Arme des Doppelarmgreifers oder von zusätzlich vorgesehenen Klemmbacken des Doppelarmgreifers erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Bearbeitungsmaschine weiterhin folgende Elemente: eine X-Grundschlitteneinheit, die gegenüber einem Maschi- nengrundgestell entlang einer X-Achse verfahrbar ist, eine Y-Grundschlitteneinheit, die gegenüber einem Maschinengrundgestell entlang einer Y-Achse verfahrbar ist, eine Z- Grundschlitteneinheit, die gegenüber der Y-Grundschlitteneinheit entlang einer Z-Achse verfahrbar ist, eine Werkzeug-Aufnahmeeinheit, die an der Z-Grundschlitteneinheit dreh- bar gelagert ist und zwischen einer Bearbeitungsposition und einer in Richtung zu dem Werkzeug- und Werkstückmagazin weisenden Werkzeug-Andockpunkt drehbar ist.

Mit solch einer Bearbeitungseinheit kann eine besonders präzise Bearbeitung des Werkstücks erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine verfügt eine drehbare Handhabungseinheiten über einen Schlitten, sodass sie jeweils entlang einer X-Achse entlang eines Maschinengrundgestells verfahrbar ist, und sie ist um eine parallel zu der X-Achse liegende Rotationsachse C bzw. A drehbar ausgebildet. Die der Handhabungseinheit mit Schlitten gegenüberliegende Handhabungseinheit kann dabei fest stehen, aber um die parallel zu der X-Achse liegende Rotationsachse C bzw. A drehbar ausgebildet sein. Dadurch wird sichergestellt, dass das Werkstück gedreht und durch die Bearbeitungseinheit von allen Seiten bearbeitet werden kann. Eine solche Bearbeitungsmaschine wird auch als 5-Achsbearbeitungsmaschine bezeichnet. Die fünf Achsen sind dabei die X-, Y-, Z-, A- und B-Achsen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Handhabungseinheiten so ausgebildet, dass sie, wenn die Greif- und Halteeinrichtung ein Werkstück dazwischen po- sitioniert hat, dieses Werkstück selbst dazwischen einspannen, dieses erfolgt insbesondere durch ein Verfahren eines Schlittens einer Handhabungseinheit auf die gegenüberliegende Handhabungseinheit. Ebenso kann nach erfolgter Bearbeitung des Werkstücks ein automa- tisches Lösen durch Verfahren einer Handhabungseinheit weg von der gegenüberliegenden Handhabungseinheit erfolgen, nachdem der Greif- und Haltearm das Werkstück gegriffen hat. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Bearbeitungsmaschine eine Steuereinheit die so eingerichtet ist, dass sie die Handhabungseinheiten, die Bearbeitungseinheit, das gemeinsame Werkzeug- und Werkstückmagazin und die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit je nach Bedarf steuert. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel-Rohlings, eines Impeller-Rohlings oder eines Blisk-Rohlings, aufweisend die folgenden Schritte: Transferieren des Werkstücks, durch eine Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit, von einer Werkstück-Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin zu einer Werkstück-Einspannposition zwischen zwei sich gegenüber- liegende Handhabungseinheiten mit Spannelementen und Einspannen des Werkstücks dazwischen; Transferieren eines Werkzeugs, durch die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit, von einer Werkzeug-Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin zu einer Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit und Andocken des Werkzeugs an derselben; und Bringen der Bearbeitungseinheit in die Bearbeitungsposition und Bear- beiten des Werkstücks durch das Werkzeug.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere einer Turbinenschaufel-Rohlings, eines Impeller-Rohlings oder eines Blisk-Rohlings, aufweisend die folgenden Schritte: Transferieren des Werkstücks, durch eine gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit, von einer Werkstück-Übergabeposition am gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin zu einer Werkstück-Einspannposition zwischen zwei sich gegenüberliegenden Handhabungseinheiten mit Spannelementen und Einspannen des Werkstücks dazwischen, indem eine Greif- und Halteeinrichtung der gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit das Werkstück greift und hält und indem eine Transfereinrichtung der gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit das Werkstück von der Werkstück-Übergabeposition am gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin zu der Werkstück-Einspannposition bei den Handhabungseinheiten bewegt; Transferieren eines Werkzeugs, durch die gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit, von einer Werkzeug-Übergabeposition am gemeinsamen Werkzeug- und Werk- stückmagazin zu einer Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit und Andocken des Werkzeugs an derselben, indem die Greif- und Halteeinrichtung der gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit das Werkzeug greift und hält und indem die Transfereinrichtung der gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit das Werkzeug von der Werkzeug-Übergabeposition am gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin zu der Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit bewegt; und Bringen der Bearbeitungseinheit in die Bearbeitungsposition und Bearbeiten des Werk- Stücks durch das Werkzeug.

Die vorstehend mit Bezug auf die Bearbeitungsmaschine angegebenen Vorteile und Ausführungsformen treffen in verfahrensmäßiger Entsprechung auch für die erfindungsgemäßen Verfahren zu, diese werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht noch einmal aufgelistet.

Die erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine für ein Werkstück kann auch verkürzt als Bearbeitungs- oder Werkzeugmaschine mit kombiniertem Werkzeug- und Werkstückwechsler bezeichnet werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Bearbeitungsmaschine schräg von vorne während des Verfahrensschritts des Transferierens eines Werkstück-Rohlings von dem Werkzeug- und Werkstückmagazin zu einer Position zwischen den Handhabungseinheiten durch eine Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht der Bearbeitungsmaschine aus Figur 1 , wobei der Werkstück-Rohling durch die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit in die Einspannposition zwischen den Handhabungseinheiten transferiert worden ist;

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Bearbeitungsmaschine aus den Figuren 1 und 2, wobei durch die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit ein Werkzeug von dem Werkzeug- und Werkstückmagazin in die Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit transferiert worden ist;

Figur 4 zeigt eine isolierte, vergrößerte Ansicht der Greif- und Halteeinrichtung der Werk- zeug- und Werkstückwechseleinheit aus den Figuren 1 und 2, wobei an einem der Greif- und Haltearme ein Werkstück-Rohling gegriffen und gehalten wird; und Figur 5 zeigt eine isolierte, vergrößerte Ansicht der Greif- und Halteeinrichtung aus Figur 4, wobei an einem der Greif- und Haltearme ein Werkzeug gegriffen und gehalten wird.

Figur 1 zeigt eine Bearbeitungsmaschine 2 während des Verfahrensschritts des Transferie- rens eines Werkstück-Rohlings 40 von dem Werkzeug- und Werkstückmagazin 22 zu einer Position zwischen den Handhabungseinheiten 6, 10 durch eine Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit 28.

Die Bearbeitungsmaschine 2 verfügt über ein Maschinengrundgestell 4, auf dem eine linke Handhabungseinheit 6 mit Spannelement mittels einem feststehenden Schlitten 8 befestigt ist. Das Maschinengrundgestell 4 hat Schienen in Querrichtung an dessen Vorderseite, auf denen eine rechte Handhabungseinheit 10 mit Spannelement mittels einem Schlitten 12 nach links und rechts verschiebbar und in der gewünschten Position arretierbar ist. Diese Verschieberichtung wird auch als X-Richtung bezeichnet.

Die Handhabungseinheiten 6 und 10 verfügen jeweils über zu der anderen Handhabungseinheit hin gerichtete Handhabungsköpfe, die um eine Achse drehbar sind, die im Wesentlichen parallel zur X-Richtung liegt. Diese Rotationsrichtung wird auch als A-Achse bezeichnet. An den Handhabungsköpfen der Handhabungseinheiten 6 und 10 jeweils Spann- elemente angebracht, die so ausgebildet sind, dass sie das jeweils bearbeitende Werkstück sicher halten können. Bei der Bearbeitungsmaschine 2 sind die Spannelemente bei den beiden Handhabungseinheiten 6 und 10 unterschiedlich ausgeführt. Bei der Handhabungseinheit 6 ist ein Spannfutter vorgesehen, das zu dem Halter der Werkstück-Rohlinge 40 und der Werkzeuge passt, bei der rechten Handhabungseinheit 10 ist das Spannelement kleiner und so als Spitze ausgebildet, dass es gegen die Zentrierung des Werkstück- Rohlings 40 gepresst wird.

Die erste Bearbeitungsmaschine 2 verfügt weiterhin über eine Y-Grundschlitteneinheit 16, die an dem Maschinengrundgestell 4 in Y-Achsrichtung, also nach vorne und nach hinten, verschiebbar befestigt ist, über eine X-Grundschlitteneinheit 17, die an der Y- Grundschlitteneinheit 16 in X-Achsrichtung, also nach rechts und nach links, verschiebbar befestigt ist, über eine Z-Grundschlitteneinheit 18, die an der X-Grundschlitteneinheit 17 in Z-Achsrichtung, also nach oben und nach unten, verschiebbar befestigt ist und über eine an der Z-Grundschlitteneinheit 18 befestigte, um eine B-Achse rotierbare Werkzeugauf- nähme- und Bearbeitungseinheit 14, die nachfolgend noch genauer erläutert wird. Die B- Achse liegt parallel zur Y-Achse der Y-Grundschlitteneinheit 16. Durch das Verfahren der Werkzeugaufnahme- und Bearbeitungseinheit 14 in X-Achsrichtung, in Y-Achsrichtung und in Z-Achsrichtung, durch Rotation der rotierbaren Bearbeitungseinheit 20 um die B- Achse, durch Verschiebung der Handhabungseinheit 10 entlang der X-Achse und durch Rotation der Handhabungsköpfe der Handhabungseinheiten 6 und 10 um die A-Achse, kann das zwischen den Handhabungseinheiten 6 und 10 einzuspannende Werkstück ent- lang seines gesamten Umfangs und seiner gesamten Länge bearbeitet werden.

In Figur 1 ist die rotierbare Bearbeitungseinheit 20, an deren unterem Ende ein nachher genauer beschriebenes Werkzeug angedockt werden kann, in ihrer Bearbeitungsposition, von dieser kann die Bearbeitungseinheit 20 in die in Figur 3 gezeigte Andockposition ge- dreht werden.

Die Bearbeitungsmaschine 2 verfügt des Weiteren über eine in der Vorderansicht links von der Werkzeugaufnahme- und Bearbeitungseinheit 14 angeordnetes Werkzeug- und Werkstückmagazin, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als drehbares Scheibenmagazin 22 ausgeführt ist, dass um eine horizontale Achse drehbar ist, die parallel zu der X-Achse liegt.

Entlang des Umfangs des drehbaren Scheibenmagazins 22 sind insbesondere äquidistant angeordnete Werkzeug- und Werkstückaufnahmeplätze vorgesehen, auf denen Werkzeuge 24 und Werkstücke 26, die ggf. mit entsprechenden Haltern oder Adaptern versehen sind, aufgesetzt und sicher gehalten werden können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind auf der linken, der Bearbeitungseinheit 14 abgewandten Seite des drehbaren Scheibenmagazins 22 verschiedene Werkzeuge mit Haltern auf den Werkzeugaufnahmeplätzen, zum Beispiel Messtaster, Fräsköpfe, Laserschweißköpfe, Polierwerkzeuge angeordnet.

Auf der zu der Bearbeitungseinheit 14 hin gewandten, rechten Seite des drehbaren Scheibenmagazins 22 sind eine Vielzahl von zu bearbeitenden Werkstück-Rohlingen 26 mit Haltern angeordnet, diese sind mittels ihrer Halter auf die entsprechenden Werkstückaufnahmeplätze aufgesetzt und werden dort gehaltert.

Die Werkzeug- und Werkstückaufnahmeplätze können dabei mit Stiften versehen sein, die sich in X-Richtung nach links bzw. nach rechts aus der Scheibenebene des drehbaren Scheibenmagazins 22 heraus erstrecken. Bei den Haltern der Werkzeuge 24 und der Werkstück-Rohlinge 26 kann es sich insbesondere um normierte Hohlschaftkegel-Halter handeln. Wie in Figur 1 und auch in den nachfolgenden Figuren 4 und 5 gut zu sehen ist, sind die Halter der Werkzeuge 24 einerseits und die Halter der Werkstück-Rohlinge 26 andererseits unterschiedlich ausgeführt. Insbesondere sind die Halter der Werkzeuge 24 von geringerem Durchmesser und geringerer Größe als die Halter der Werkstück-Rohlinge 26. Die Halter der Werkzeuge 24 können dabei vorzugsweise als HSK 63, also als Hohlschaftkegel mit einem Durchmesser von 63mm ausgeführt sein, und die Halter der Werkstück-Rohlinge 26 können dabei insbesondere als HSK 80, also als Hohlschaftkegel mit einem Durchmesser von 80mm ausgeführt sein. Auf den Haltern sind die Werkzeuge 24 bzw. die Werkstück-Rohlinge 26 durch Einstecken oder Einklemmen fest verbunden. Die Bearbeitungsmaschine 2 verfügt des Weiteren über eine Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit 28 mit einer Greif- und Halteeinrichtung 30, die so ausgebildet ist, dass sie jeweils ein Werkzeug 24 oder einen Werkstück-Rohling 26 greifen, halten und wieder loslassen kann, und mit einer Transfereinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie die Greif- und Halteeinrichtung 30 zwischen einer Werkstück-Übergabeposition am Scheibenmaga- zin 22, die insbesondere auf einer 270°-Position vorne, ein Stück rechts von der Fläche des drehbaren Scheibenmagazins 22 liegt, und einer Werkstück-Einspannposition zwischen den Handhabungseinheiten 6 und 10, sowie zwischen einer Werkzeug-Übergabeposition am Scheibenmagazin 22, die insbesondere auf einer 270°-Position vorne, ein Stück links von der Fläche des drehbaren Scheibenmagazins 22 liegt, und einer Werkzeug- Andockposition an der Bearbeitungseinheit 20, die in Figur 3 gut zu sehen ist, bewegen kann.

Im Wechselvorgang können auch gleichzeitig ein Werkstück-Rohling und ein fertig bearbeitetes Werkstück im Doppelgreifer sein, oder auch zwei Werkzeuge, je eines pro Greif- arm.

Die Transfereinrichtung 32 der Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit 28 umfasst eine balkenförmig ausgebildete, vor dem oberen Bereich des drehbaren Scheibenmagazins 22 angeordnete X-Grundschlitteneinheit 34, die nach rechts und nach links, also in X- Richtung bewegbar ist, eine Y-Grundschlitteneinheit, die an der X-Grundschlitteneinheit 34 so befestigt ist, dass ein an der rechten Seite des unteren Endes liegendes schwenkbares Gelenk 38 nach oben und nach unten, also in Y-Richtung, bewegt werden kann, und das schwenkbare Gelenk 38, um das ein rückwärtiges Ende der Greif- und Halteeinrichtung 30 um eine X-Achse schwenkbar gelagert ist.

In der in Figur 1 gezeigten Position der Bearbeitungsmaschine 2 befindet sich die Greif- und Halteeinrichtung 30, an dessen erstem Greif- und Haltearm 30 ein Werkstück-Rohling 40 mittels seines Halters gehalten wird, auf dem Weg zwischen dem drehbaren Scheibenmagazin 22 und den Handhabungseinheiten 6 und 10, insbesondere zwischen der Werkstück-Übergabeposition vor dem drehbaren Scheibenmagazin 22 und der Werkstück- Einspannposition zwischen den Handhabungseinheiten 6 und 10.

Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht der Bearbeitungsmaschine 2, wobei der Werkstück-Rohling 40 durch die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit 28 in die Einspannposition zwischen den Handhabungseinheiten 6, 10 transferiert worden ist. In der Figur 2 hat die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit 28 den Werkstück-Rohling 40 mit Halter in die Werkstück-Einspannposition zwischen den Handhabungseinheiten 6 und 10 transferiert. Dafür ist ausgehend von der Position der Figur 1 die X- Grundschlitteneinheit 34 ein Stück weiter nach rechts in X-Richtung und die Y- Grundschlitteneinheit 36 ein Stück weiter nach unten in Y-Richtung verfahren worden. Der Halter des Werkstück-Rohlings 40 ist nun unmittelbar in X-Richtung vor dem Spannelement der linken Handhabungseinheit 6 angeordnet, und die Spitze des Werkstück- Rohlings 40 liegt unmittelbar in X-Richtung links neben dem Spannelement der rechten Handhabungseinheit 10. Im nächsten Verfahrensschritt wird die Handhabungseinheit 10 mittels ihres verfahrbaren Schlittens 12 so verfahren, dass der Werkstück-Rohling 40 mit Halter dazwischen eingespannt ist. Dann lässt die Greif- und Halteeinrichtung 30 den Halter des Werkstück- Rohlings 40 los und wird nach oben und nach links zurück, insbesondere in eine Werkzeug-Übergabeposition am Scheibenmagazin 22 verfahren, um das erste Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstück-Rohlings 40 in die Bearbeitungseinheit 14 einzuwechseln.

Die Werkstück-Rohlinge 40 sind mit Werkstückspitze nach rechts und Halter nach links gerichtet an dem drehbaren Scheibenmagazin 22 gelagert. Diese Ausrichtung entspricht der Ausrichtung der Werkstück-Einspannposition gemäß Figur 2 zwischen den Bearbei- tungseinheiten 6 und 10. Dementsprechend ist beim Transferieren des Werkstück-Rohlings 40 von der Werkstück-Übergabeposition am drehbaren Scheibenmagazin 22 und der Werkstück-Einspannposition zwischen den Handhabungseinheiten 6 und 10 kein Drehen des Werkstück-Rohlings 40 erforderlich. Somit kann die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit 28 ohne ein Drehgelenk um die Z-Achse ausgeführt werden, was Kosten spart. Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Bearbeitungsmaschine 2, wobei durch die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit 28 ein Werkzeug 46 von dem Scheibenmagazin 22 in die Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit 14 transferiert worden ist. In Figur 3 ist die Bearbeitungsmaschine 2 schräg von vorne links dargestellt. Dabei ist die abgewandte Seite des Scheibenmagazins 22 mit den an den Werkzeug-Aufnahmeplätzen auf dieser Seite angeordneten Werkzeugen 24 mit Haltern gut zu erkennen.

Die Bearbeitungsmaschine 2 befindet sich in Figur 3 in der Werkzeug-Andockposition. Obgleich zwischen den Handhabungseinheiten 6 und 10 in Figur 3 kein Werkstück- Rohling 40 gezeigt ist, so ist dieses hinzuzudenken, da ja das Werkzeug 46 für dessen Bearbeitung gerade an der Werkzeugaufnahme- und Bearbeitungseinheit 14 angedockt wird und danach die Bearbeitung dieses Werkstück-Rohlings 40 beginnen soll. Für das Einwechseln des Werkzeugs 46 ist die Greif- und Halteeinrichtung 30 zu der Werkzeug-Übergabeposition vor dem drehbaren Scheibenmagazin 22 insbesondere ein Stück weit nach links von dessen Scheibenebene versetzt verfahren worden, und das drehbare Scheibenmagazin 22 ist so gedreht worden, dass das für den nächsten Bearbeitungsschritt erforderliche Werkzeug vorne an dieser Werkzeug-Übergabeposition liegt. Dann hat die Greif- und Halteeinrichtung 30 dieses Werkzeug 46 gegriffen und mittels der Transfereinrichtung 32 dieses zu der Werkzeugaufnahme- und Bearbeitungseinheit 14 bewegt, die zuvor von der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Bearbeitungsposition in die nach rechts geschwenkte Werkzeug-Andockposition bewegt worden ist, bei der die Werkzeugaufnahme nach links weist. Das Werkzeug 46 wird nun automatisch an die Werkzeug- und Bearbeitungseinheit 14 angedockt, danach fährt die Greif- und Halteeinrichtung 30 nach links, und die Werkzeugaufnahme- und Bearbeitungseinheit 14 wird in die aufrechte Bearbeitungsposition zurückgeschwenkt. Dann kann die Bearbeitung des Werkstück-Rohlings 40 durch das an der Werkzeugaufnahme- und Bearbeitungseinheit 14 angedockte Werkzeug 46 beginnen.

Die Werkzeuge 24 sind mit Werkzeugspitze nach links und Halter nach rechts gerichtet an dem drehbaren Scheibenmagazin 22 gelagert. Diese Ausrichtung entspricht gemäß Figur 3 auch der Ausrichtung bei der Werkzeug-Andockposition gemäß Figur 3, somit ist beim Transferieren des Werkzeugs 24 mit Halter von dem drehbaren Scheibenmagazin 22 zu der Werkzeugaufnahme- und Bearbeitungseinheit 14, vor der Bearbeitung, und zurück, nach der Bearbeitung, kein Drehen des Werkzeugs 24 erforderlich. Somit kann die Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit 28 ohne ein Drehgelenk um die Z-Achse ausgeführt werden, was Kosten spart.

Figur 4 zeigt eine isolierte, vergrößerte Ansicht der Greif- und Halteeinrichtung 30 der Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit 28 aus den Figuren 1 und 2, wobei an einem der Greif- und Haltearme 50, 52 ein Werkstück-Rohling 40 gegriffen und gehalten wird.

Damit können natürlich auch die fertig bearbeiteten Werkstücke gegriffen werden. Gemäß Figur 4 verfügt die Greif- und Halteeinrichtung 30 über einen Basiskörper 39, an dessen hinterem Ende das schwenkbare Gelenk 38 der Transfereinrichtung 32 befestigt ist. Des Weiteren verfügt die Greif- und Halteeinrichtung 30 über einen ersten Greif- und Haltearm 50 und über einen in einem Winkel zum ersten Greif- und Haltearm 50 angeordneten zweiten Greif- und Haltearm 52.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 sind die beiden Greif- und Haltearme 50 und 52 in einem Winkel von etwa 20 Grad zueinander angeordnet und haben an ihrem vorderen Ende jeweils einen Doppelarmgreifer 54, der in dem freien Bereich dazwischen einen vorderen Greif- und Haltebereich 56 mit größerem Durchmesser und einen dahinter gelegenen Greif- und Haltebereich 58 mit kleinerem Durchmesser ausbildet.

Der vordere Greif- und Haltebereich 56 ist dabei durch einander gegenüberliegende Kreissegmentabschnitte gebildet, die auf einem gedachten Kreis liegen, der um einen Mittelpunkt gezogen ist, der auf der Längsmittelachse des jeweiligen Greif- und Haltearms 50 liegt. Nach hinten an die Kreissegmentabschnitte des vorderen Greif- und Haltebereichs 56 schließt sich der insbesondere geschlossene Kreissegmentabschnitt des hinteren Greif- und Haltebereichs 58 an, der Teil eines gedachten Kreises ist, der um einen Mittelpunkt gezogen ist, der auf der Längsmittelachse des jeweiligen Greif- und Haltearms 52 liegt und der hinter dem Mittelpunkt des gedachten Kreises liegt, zu dem die Kreissegmente des vorde- ren Greif- und Haltebereichs 56 gehören.

Der Durchmesser des vorderen Greif- und Haltebereichs 56 ist so bemessen, dass er dem Durchmesser eines Greifbunds 44 des Halters 42 des Werkstück-Rohlings 40 entspricht, sodass der jeweilige Greif- und Haltearm 50, 52 den Halter 42 des Werkstück-Rohlings 40 greifen und halten kann. Der Durchmesser des hinteren Greif- und Haltebereichs 58 ist so gewählt, dass er dem Durchmesser eines Greifbunds eines Halters 48 des Werkzeugs 46 entspricht, sodass dieser den Halter 48 des Werkzeugs 46 zuverlässig greifen und halten kann. Durch die gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführten Doppelarmgreifer 54 der Greif- und Haltearme 50 und 52 können somit Halter zweierlei Größe sicher gegriffen und gehalten werden. Der in Figur 4 von dem zweiten Greif- und Haltearm 52 und insbesondere von dessen vorderen Greif- und Haltebereich 56 gegriffene Halter 42 mit Werkstück- Rohling 40 liegt mit seinem Greifbund 44 an dem entsprechenden Innenseiten der Kreis- ringsegmente des vorderen Greif- und Haltebereichs 56 an. Der dahinter gelegene Greif- und Haltebereich 58 wird von dem Halter 42 nicht berührt.

Figur 5 zeigt eine isolierte, vergrößerte Ansicht der Greif- und Halteeinrichtung 30, wobei an einem der Greif- und Haltearme 50, 52 ein Werkzeug 46 gegriffen und gehalten wird.

Gemäß Figur 5 liegt die Innenseite des ersten Greif- und Haltearms 50 im hinteren Greif- und Haltebereich 58 kleineren Durchmessers an dem Greifbund des Halters 48 des Werkzeugs 46 an und greift und hält den Halter 48 mit Werkzeug 46 somit zuverlässig, dieser kommt nicht mit den vorderen Greif- und Haltebereich 56 in Berührung.

Bei dem Halter 42 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen sogenannten HSK 80 (Hohlschaftkegel mit Durchmesser 80mm) und ebenso entspricht der Durchmessers des Kreises, zu dem die Kreissegmente des vorderen Greif- und Haltebereiche 56 gehören, 80mm. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Halter 48 des Werk- zeugs 46 ein sogenannter HSK 63 (Hohlschaftkegel mit Durchmesser 63mm). Ebenso ist der Durchmesser des hinteren Greif- und Haltebereichs 58 der Doppelarmgreifer 54 63mm.

Die Doppelarmgreifer 54 können bei den Greif- und Halteeinrichtungen 30 ausgewechselt werden. Ebenso ist es möglich, die beiden Greif- und Haltearme 50, 52 mit unterschiedlichen Doppelarmgreifern 54 zu bestücken. Bei Vorsehen eines zweiten Greif- und Haltearms 52, der Greif- und Haltebereiche 56 und 58 mit anderen Durchmessern als die Greif- und Haltebereiche 56 und 58 des ersten Greifarms 50 verwirklicht, können durch eine Greif- und Halteeinrichtung somit insgesamt vier verschieden Größen von Haltern zuver- lässig gegriffen und gehalten werden. Es ist ebenfalls möglich, dass bei einer Ausführung der Greif- und Halteeinrichtung 30 mit zwei Greif- und Haltearmen 50, 52 ein Werkstück-Rohling 40 mit Halter 42 und ein Werkzeug 46 mit Halter 48 quasi in einer Transferbewegung zwischen drehbarem Scheibenmagazin 22 und Werkzeugaufnahme- und Bearbeitungseinheit 14 bzw. Handhabungseinheiten 6 und 10 transferiert werden, um die Bearbeitungszeit weiter zu reduzieren.

BEZUGSZEICHENLISTE

2 Bearbeitungsmaschine

4 Maschinengrundgestell

6 linke Handhabungseinheit mit Spannelement

8 feststehender Schlitten

10 rechte Handhabungseinheit mit Spannelement

12 verfahrbarer Schlitten

14 Werkzeugaufnahme- und Bearbeitungseinheit

16 Y-Grundschlitteneinheit

17 X-Grundschlitteneinheit

18 Z-Grundschlitteneinheit

20 rotierbare Bearbeitungseinheit

22 drehbares Scheibenmagazin

24 Werkzeuge mit Haltern

26 Werkstücke mit Haltern

28 Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit

30 Greif- und Halteeinrichtung

32 Transfereinrichtung

34 X-Grundschlitteneinheit

36 Y-Grundschlitteneinheit

38 schwenkbares Gelenk

39 Basiskörper

40 Werkstück-Rohling

42 Halter

44 Greifbund

46 Werkzeug

48 Halter

50 ersten Greif- und Haltearm

52 zweiten Greif- und Haltearm

54 Doppelarmgreifer

56 vorderer Greif- und Haltebereich größeren Durchmessers

58 hinterer Greif- und Haltebereich kleineren Durchmessers

Claims

Patentansprüche

1. Bearbeitungsmaschine (2) für ein Werkstück (40), insbesondere einen Turbinenschaufel-Rohling, einen Impeller-Rohiing oder einen Blisk-Rohling, aufweisend die folgenden Merkmale:

zwei sich gegenüberliegende Handhabungseinheiten (6, 10) mit Halteelementen für ein dazwischen zu positionierendes Werkstück (40);

eine bewegbare Bearbeitungseinheit ( 14), die so ausgebildet ist, dass ein Werkzeug (46), insbesondere ein Fräskopf, ein Laserschweißkopf, ein Messtaster oder ein Polierwerkzeug daran andockbar ist;

gekennzeichnet dadurch,

dass ein gemeinsames Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) zur Aufnahme wenigstens eines Werkzeugs (46) und zur Aufnahme wenigstens eines Werkstücks (40) vorgesehen ist, und

dass eine gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit (28) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist,

dass das jeweils benötigte Werkzeug (46) aus dem Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) entnehmbar, zu der Bearbeitungseinheit (14) bewegbar und an dieser andockbar ist und/oder dass das jeweils angedockte Werkzeug (46) nach dessen Gebrauch von der Bearbeitungseinheit ( 14) abdockbar und aufnehmbar, zu dem Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) bewegbar und dort ablegbar ist; und

dass das jeweils benötigte Werkstück (40) aus dem Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) entnehmbar, zu den Handhabungseinheiten (6, 10) bewegbar und an diesen andockbar ist und/oder dass das jeweils angedockte Werkstück (40) nach dessen Bearbeitung von den Handhabungseinheiten (6, 10) abdockbar und aufnehmbar, zu dem Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) bewegbar und dort ablegbar ist, und

dass die gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit (28) eine Greif- und Halteeinrichtung (30), die so ausgebildet ist, dass sie jeweils ein Werkzeug (46) oder ein Werkstück (40) greifen, halten und wieder loslassen kann, und eine Transfereinrichtung (32) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie die Greif- und Halteeinrichtung (30) zwischen einer Werkstück-Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) und einer Werkstück-Einspannposition bei den Handhabungseinheiten (6, 10) sowie zwischen einem Werkzeug-Übergabeposition am Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) und einer Werkzeug- Andockposition an der Bearbeitungseinheit (14) bewegen kann.

2. Bearbeitungsmaschine (2) nach Anspruch 1 , wobei das Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) als insbesondere um eine horizontale Achse drehbares Scheibenmagazin (22) ausgebildet ist.

3. Bearbeitungsmaschine (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) auf der auf einer Seite Werkzeug- Aufnahmeplätze und auf der anderen Seite Werkstück-Aufnahmeplätze aufweist, und/oder wobei die Werkzeuge (24) jeweils mit Haltestücken an Werkzeug-Aufnahmeplätzen und die Werkstücke (26) jeweils mit Haltestücken an Werkstück-Aufnahmeplätzen angeordnet sind.

4. Bearbeitungsmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) seitlich neben der Bearbeitungseinheit ( 14) und etwa auf der Höhe derselben angeordnet ist.

5. Bearbeitungsmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transfereinrichtung (28) eine X-Grundschlitteneinheit (34), eine Y-Grundschlitteneinheit (36) und ein um eine X-Achse schwenkbares Gelenk (38) aufweist, um das die Greif- und Halteeinrichtung (30) schwenkbar ist.

6. Bearbeitungsmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, wobei die Greif- und Halteeinrichtung (30) wenigstens einen Greif- und Haltearm (50, 52) zum Greifen und Halten eines Werkzeugs (46) oder Werkstücks (40) aufweist.

7. Bearbeitungsmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Greif- und Halteeinrichtung (30) einen ersten Greif- und Haltearm (50) zum Greifen und Halten eines Werkzeugs (46) oder Werkstücks (40) und einen in einem Winkel zum ersten Greif- und Haltearm (50) angeordneten zweiten Greif- und Haltearm (52) zum Greifen und Halten eines weiteren Werkzeugs (46) oder Werkstücks (40) aufweist.

8. Bearbeitungsmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Greif- und Haltearm (50, 52) mit seinem rückwärtigen Ende an dem schwenkbaren Gelenk (38) der Transfereinrichtung (32) befestigt ist und/oder wobei sein vorderes Ende einen Doppelarmgreifer (54) mit einem vorderen Greif- und Haltebereich (56) größeren Durchmessers und mit einem hinteren Greif- und Haltebereich (58) kleineren Durchmessers aufweist.

9. Bearbeitungsmaschine (2) nach Anspruch 8, wobei der Durchmesser des vorderen Greif- und Haltebereichs (56) dem Durchmesser eines Greifbunds des Haltestücks eines Werkstücks (40) und der Durchmesser des hinteren Greif- und Haltebereichs (58) dem Durchmesser eines Greifbunds des Haltestücks eines Werkzeugs (46) entsprechen.

10. Bearbeitungsmaschine (2) nach Anspruch 8, wobei der Doppelarmgreifer (54) durch Zusammenpressen seiner Arme oder von zusätzlich vorgesehenen Klemmbacken das Werkzeug (46) oder das Werkstück (40) hält.

1 1 . Bearbeitungsmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitungseinheit ( 14) weiterhin folgende Elemente aufweist:

eine X-Grundschlitteneinheit (17), die gegenüber einem Maschinengrundgestell entlang einer X-Achse verfahrbar ist,

eine Y-Grundschlitteneinheit ( 16), die gegenüber einem Maschinengrundgestell (4) entlang einer Y-Achse verfahrbar ist,

eine Z-Grundschlitteneinheit ( 18), die gegenüber der Y-Grundschlitteneinheit (34) entlang einer Z-Achse verfahrbar ist,

eine Werkzeug-Aufnahmeeinheit (20), die an der Z-Grundschlitteneinheit ( 1 8) drehbar gelagert ist und zwischen einer Bearbeitungsposition und einer in Richtung zu dem Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) weisenden Werkzeug-Andockpunkt drehbar ist.

12. Bearbeitungsmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Handhabungseinheiten (6, 10) so ausgebildet sind, dass sie, wenn die Greif- und Halteeinrichtung (30) ein Werkstück (40) dazwischen positioniert hat, dieses Werkstück (40) selbst dazwischen einspannen.

13. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (40), insbesondere einer Turbinenschaufel-Rohlings, eines Impeller-Rohlings oder eines Blisk-Rohlings, aufweisend die folgenden Schritte:

Transferieren des Werkstücks (40), durch eine gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit (28), von einer Werkstück-Übergabeposition am gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) zu einer Werkstück-Einspannposition zwischen zwei sich gegenüberliegenden Handhabungseinheiten (6, 10) mit Spannelementen und Einspannen des Werkstücks (40) dazwischen, indem eine Greif- und Halteeinrichtung (30) der gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit (28) das Werkstück (40) greift und hält und indem eine Transfereinrichtung (32) der gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit (28) das Werkstück (40) von der Werkstück-Übergabeposition am gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) zu der Werkstück-Einspannposition bei den Handhabungseinheiten (6, 10) bewegt;

Transferieren eines Werkzeugs (46), durch die gemeinsame Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit (28), von einer Werkzeug-Übergabeposition am gemeinsamen Werk- zeug- und Werkstückmagazin (22) zu einer Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit ( 14) und Andocken des Werkzeugs (46) an derselben, indem die Greif- und Halteeinrichtung (30) der gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit (28) das Werkzeug (46) greift und hält und indem die Transfereinrichtung (32) der gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückwechseleinheit (28) das Werkzeug (46) von der Werkzeug- Übergabeposition am gemeinsamen Werkzeug- und Werkstückmagazin (22) zu der Werkzeug-Andockposition an der Bearbeitungseinheit ( 14) bewegt; und

Bringen der Bearbeitungseinheit (14) in die Bearbeitungsposition und Bearbeiten des Werkstücks (40) durch das Werkzeug.