WO2017140396A1 - Rundtakt-werkzeugmaschine - Google Patents

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WO2017140396A1
WO2017140396A1 PCT/EP2016/080332 EP2016080332W WO2017140396A1 WO 2017140396 A1 WO2017140396 A1 WO 2017140396A1 EP 2016080332 W EP2016080332 W EP 2016080332W WO 2017140396 A1 WO2017140396 A1 WO 2017140396A1
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WO
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axis
machine tool
rotation
workpiece
rotary
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/080332
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English (en)
French (fr)
Inventor
Pascal Schnebelt
Frank Lutz
Original Assignee
Ffg Werke Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ffg Werke Gmbh filed Critical Ffg Werke Gmbh
Publication of WO2017140396A1 publication Critical patent/WO2017140396A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q39/04—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps
    • B23Q39/042—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps with circular arrangement of the sub-assemblies
    • B23Q39/044—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps with circular arrangement of the sub-assemblies having at least one tool station cooperating with each work holder, e.g. multi-spindle lathes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q2039/004—Machines with tool turrets

Definitions

  • the invention relates to a rotary indexing machine tool.
  • Rotary index machine tools are known for example from DE 196 01 433 C2.
  • the machine tool illustrated there has a tool carrier, which is arranged suspended in a cage-like machine frame. At its periphery e is provided with workpiece holders which are rotatable about vertical axes. At the periphery of the cage-like machine frame machining units are provided for machining the workpieces.
  • the machine is designed for large and large batch production. The orientations of the processing units are therefore geared to the conditions of the mass-produced workpiece.
  • DE 197 25 630 AI describes a machine tool with two Maschinenschetzspannnchn, which are arranged adjacent.
  • the two clamping stations are assigned two processing units, both of which have both the one and the reach other workpiece clamping position and thus be able to flexibly process both workpieces.
  • the rotary indexing machine tool has a multi-sided workpiece carrier with a number of workpiece holders, which can be positioned about a rotation axis in a number of processing positions.
  • the workpiece carrier has more than four, preferably six, workpiece holders.
  • the number of processing units is equal to the number of workpiece holders minus 1. In the example with six workpiece holders, six positions with six workstations are foreseen, of which five are processing units.
  • the processing units are arranged on the machine frame preferably adjustable in several directions.
  • the machining units have at least one work spindle on which a tool or a tool turret is held.
  • the tool turret is preferably a crown turret, but other tool turrets come into consideration.
  • the work spindle axis is at the same time the turret axis about which the turret rotates.
  • the adjacent processing units of two adjacent processing positions are arranged so that their spindle axes are arranged in mutually parallel vertical planes.
  • These vertical planes preferably also contain the axes of rotation about which the workpiece holders standing in the machining position in front of these machining units are rotatable. This results in a total structure in which a workpiece carrier with six workpiece holders can be accommodated in a four-sided machine frame, in which the processing units are arranged in planes with only two different orientations. On two opposite sides of the machine frame two processing units are arranged in each case. At two other, opposite sides of the machine frame a workstation is arranged in each case.
  • At least one processing unit (or a pair of processing units) has a work spindle axis, which is arranged in a vertical axis containing the axis of rotation of the workpiece carrier.
  • a work spindle axis which is arranged in a vertical axis containing the axis of rotation of the workpiece carrier.
  • two pairs of machining units can be arranged in perpendicular vertical planes.
  • any machining unit can be replaced by a loading and unloading station.
  • Such a loading and unloading station is understood as a processing unit in a broader sense.
  • In place of a work spindle axis enters a movement axis of a workpiece loader.
  • the workpiece holders are arranged relative to the axis of rotation of the workpiece carrier in mutually constant angular intervals. This simplifies the geometry and increases the clarity of the machine. More preferably, the axes of the processing units are oriented horizontally. However, it is also possible to orient them within the vertical plane rising or falling, for example, to record a crown turret without angular drive.
  • the processing units are preferably movable in the direction of the spindle axis and preferably additionally in the vertical direction and the vertical direction and the spindle axis perpendicular horizontal direction. This allows flexible 5-sided machining of workpieces. This in particular in connection with the axis of rotation of each Werk Swissaufspannplatzes.
  • each workpiece holder can be arranged to be rotatable about an axis of rotation parallel to the axis of rotation of the workpiece carrier and provided with a corresponding controlled rotary drive in order to align the workpieces in each processing station to the respective processing unit.
  • the workpiece holders can be rotatably arranged about the axis of rotation of the workpiece carrier radially oriented axis and provided with a corresponding controlled rotary drive.
  • FIG. 1 shows a rotary indexing machine tool according to the invention, in a simplified perspective view
  • FIG. 2 shows the rotary indexing machine tool of Figure 1, in a schematic plan view
  • FIG. 3 shows the rotary-index machine tool according to FIG. 2, in another processing position, in plan view according to FIG. 2,
  • FIG. 5 shows the rotary indexing machine tool according to FIG. 4 in a schematic top view
  • Figure 6 shows a processing unit with horizontal spindle axis and crown turret and Figure 7 shows a processing unit with obliquely oriented spindle axis.
  • a rotary-cycle machine tool 10 is illustrated, which has a substantially cuboid machine position 11, which is illustrated only schematically in Figure 1 and on the processing units 12, 13, 14, 15, 16 are held.
  • the processing units 12 to 16 may be formed equal to each other or different.
  • a loading station 17 may be provided, which is considered a workstation in the broader sense, because it is arranged according to the same geometric principles as the other processing units 12 to 16.
  • the processing units 12 to 16 each had a work spindle, which is symbolized by a dot-dash line 18, 19, 20, 21, 22.
  • the work spindles are driven in rotation by a motor 23, 24, 25, 26, 27.
  • Tools 28, 29, 30, 31, 32 can be held directly on the work spindles by means of a turret 33.
  • the turret 33 may carry a plurality of tools 32, 32a, 32b and so on.
  • a crown turret is used, the head of which is turned around a e.g. in the 45 ° angle to the work spindle 20 standing axis is pivotable.
  • a tool in Figure 2
  • the tool 32a in alignment with the work spindle 20.
  • Other turrets can also be used.
  • Revolver heads could be provided on one, several or all work spindles 18 to 22.
  • the processing units 12 to 16 are preferably in relation to a respective workpiece 34 to 39 at least in the feed direction, that is axially movable relative to the respective axis of rotation 18 to 22. Preferably, they are additionally movable in at least one preferably two direction at right angles to one another and at right angles to the work spindle 18 to 22, for example horizontally and vertically. All tools point to a workpiece carrier 40, 30, which is rotatable about a rotation axis 41, which is oriented in the present embodiment, preferably vertically and thus perpendicular to the preferably horizontally oriented work spindles 18 to 22.
  • the workpiece carrier 39 preferably has six workpiece holders 42 to 47 and 40, which are oriented at equal angular intervals of 60 ° with respect to one another and which are set up to clamp the workpieces 34 to 38.
  • the workpiece holders 42 to 47 are preferably rotatably or pivotably mounted on the workpiece carrier 40.
  • the axes of rotation 48 to 53 of the workpiece holders 42 to 47 are illustrated in FIG.
  • the axes of rotation 48 to 53 are oriented parallel to the axis of rotation 41 and in the present embodiment vertically.
  • the axes of rotation 48 to 53 are each arranged at a distance from the respective workpiece holder 42 to 47 in front of it, so that each axis of rotation 48 to 53 passes through the respective workpiece 34 to 39.
  • the workpiece chucks 42-47 may be rotatably supported about a horizontal axis 48a ... 53a (see FIG. 3) which is perpendicular to the respective axis of rotation 48-52 when five-side machining is desired or required.
  • a horizontal axis 48a ... 53a see FIG. 3
  • the rotation axes 48a to 53a intersect the rotation axes 48 to 53, respectively, within the workpiece 34 to 39, when placed on the workpiece carrier 42 to 47, respectively.
  • the axes of rotation 48a to 53a are oriented in one or more planes (parallel to the plane of the drawing) on which the axis of rotation 41 is perpendicular.
  • the workpiece carrier 40 which can take six different rotational positions in which the workpieces 34 to 39 each exchange their places, five processing units 12 to 16 and a loading station 17, ie a total of six work stations assigned. These are arranged at the edges of a quadrilateral deviating from the hexagon pattern whose corners mark the axes of rotation 48 to 53.
  • the work spindle 20 is disposed in a vertical plane El containing the rotation axis 41.
  • the plane El is in Fig. 2 perpendicular to the plane of the drawing.
  • the processing units 13, 21 are arranged opposite to each other with respect to the workpiece carrier 40. They pick up the workpiece carrier 40 between each other.
  • the work spindles 19, 21 are arranged in a vertical plane E2, which does not include the rotation axis 41 and which is perpendicular to the vertical plane of the work spindle 20.
  • the plane E2 is in Fig. 2 perpendicular to the plane of the drawing.
  • the processing units 12, 16 take the workpiece carrier 40 between each other, with their work spindles 18, 22 are arranged in a vertical plane E3, which does not include the axis of rotation 40.
  • the axis of rotation 41 is oriented centrally between the two mutually parallel vertical planes E2, E3, which lie on both sides of the axis of rotation 41.
  • the workpiece holder 42 to 47 can be rotated about their respective horizontal axis 48a to 52a, whereby the remaining two flanks of the workpiece 34 (and 35 to 3) perpendicular to the respective work spindle 18, 19th , 20, 21, 22 can be positioned.
  • the processing units 12 to 16 if desired, also in the horizontal direction transversely to the respective work spindle 18 to 22 or vertically adjusted.
  • the five work stations of the processing unit 12 to 16 are successively run through by the respective workpieces 34 to 39.
  • the workpiece holders 42 to 47 are rotatable both about the axis of rotation 41 oriented parallel to the axes of rotation 48 to 53 and about the axis of rotation 41 oriented axes 48a to 53a, ie each workpiece holder 42 to 47 about two axes 48th , 48a; 49,49a; 50,50a; 51,51a; 52,52a; 53,53a, the workpieces can be pivoted 34 to 39 in all workstations in all directions. It can therefore be realized with the previously described machine tool 10, a 5-axis complete machining in only one clamping of the workpiece. This results in short piece times and a small footprint. The chip removal from the workpieces is easily possible. All this with a very compact, space-saving machine design.
  • the present machine concept is not limited to six workpiece holders 42 to 47 and five processing units 12 to 16.
  • the processing units can also serve several workstations as illustrated in FIGS. 4 and 5.
  • Figure 6 illustrates the processing unit 14 of Figure 1.
  • the work spindle 20 is oriented horizontally.
  • the work spindle 20 within the vertical plane rising (or sloping) to arrange as Figure 7 illustrates.
  • the angle of the work spindle 20 is selected such that the axis of rotation 55 of the respectively active tool (here 32a) has the desired orientation, for example a horizontal alignment.
  • This consists in the arrangement of the work spindles 18 to 22 of the processing units 12 to 16 in vertical planes which have only two orientations and two of which are parallel to each other and at the same time perpendicular to the third vertical plane.
  • the vertical planes form a rectangular grid.
  • a horizontal plane passes through the axis of rotation 41 of the workpiece carrier 40, while the other two vertical planes are arranged symmetrically to this axis of rotation 41 and parallel to it and to each other.
  • the pairwise parallel vertical planes are oriented at right angles to the vertical plane passing through the axis of rotation 41.
  • the rotation axis 41 and the axes of rotation 48 ... 52 of the workpiece holders 42 ... 47 form a triangular grid.
  • a novel machine tool concept for a rotary indexing machine tool 10 provides for a workpiece holder 40 having six workpiece receiving stations 42 to 47, which are arranged on a hexagon which is rotatable about a vertical axis of rotation 41.
  • the machine frame has at least five processing units 12 to 16, which together with a loading station 17 form six stations.
  • the six stations are arranged at the edges of a rectangular or square machine frame 11, wherein the working spindles 18 to 22 of the processing units 12 to 16 are arranged in vertical planes El, E2, E3, which are either oriented parallel to each other or at right angles to each other.
  • workpiece holders 42 to 47 are arranged, which are about two axes, a to the rotation axis 41 of the workpiece carrier 40 parallel rotation axis 48 to 53 and (optionally) about a further perpendicular thereto horizontal rotation axis 48 a to 53 a are rotatable.
  • This concept results in a clear machine for 5-sided machining of workpieces according to the rotary indexing principle.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

Ein neuartiges Werkzeugmaschinenkonzept für eine Rundtakt-Werkzeugmaschine sieht einen sechs Werkstückaufnahmeplätze (42) bis (47) aufweisenden Werkstückträger (40) vor, die einem Sechseck angeordnet sind, das um eine vertikale Drehachse (41) drehbar ist. Das Maschinengestell weist mindestens fünf Bearbeitungseinheiten (12) bis (16) auf, die zusammen mit einer Beschickungsstation (17) sechs Stationen bilden. Die sechs Stationen sind an den Kanten eines rechteckigen oder quadratischen Maschinengestells (11) angeordnet, wobei die Arbeitsspindeln (18) bis (22) der Bearbeitungseinheiten (12) bis (16) in Vertikalebenen angeordnet sind, die entweder parallel zueinander orientiert sind oder im rechten Winkel zueinander stehen. An dem Werkstückträger (40) sind Werkstückaufnahmen (42) bis (47) angeordnet, die um jeweils zwei Achsen, eine zu der Drehachse (41) des Werkstückträgers (40) parallele Drehachse (48 bis 53) sowie (optional) um eine weitere rechtwinklig dazu stehende horizontale Drehachse (48a bis 53a) drehbarsind. Mit diesem Konzept ergibt sich eine übersichtliche Maschine zur 5-Seiten-Bearbeitung von Werkstücken nach dem Rundtaktprinzip.

Description

Rundtakt-Werkzeugmaschine
[0001] Die Erfindung betrifft eine Rundtakt-Werkzeugmaschine.
[0002] Rundtakt-Werkzeugmaschinen sind zum Beispiel aus der DE 196 01 433 C2 bekannt. Die dort veranschaulichte Werkzeugmaschine weist einen Werkzeugträger auf, der in einem käfigartige Maschinengestell hängend angeordnet ist. An seinem Umfang ist e mit Werkstückaufnahmen versehen, die um Vertikalachsen drehbar sind. Am Umfang des käfigartigen Maschinengestells sind Bearbei tungseinheiten zur Bearbeitung der Werkstücke vorgesehen. Die Maschine ist zur Groß- und Größtserienfertigung eingerichtet. Die Orientierungen der Bearbeitungseinheiten richten sich deshalb nach den Gegebenheiten des in Großserie zu fertigenden Werkstücks .
[0003] Aus der DE 43 01 393 C2 ist eine Rundtakt-Werkzeugmaschine mit kreuzförmigem Werkstückträger bekannt, wobei an den vertikalen Flanken der Arme des kreuzförmigen Werkstückträgers Werkstückaufspannplätze vorgesehen sind. Die Werkstückaufspann- plätze weisen um eine Vertikalachse drehbare Werkstückaufnahmen auf. An den Arbeitsstationen sind Bearbeitungseinheiten vorgese hen, deren Achsen rechtwinklig zu den Drehachsen der Werkstückaufspannplätze orientiert sind.
[0004] Weiter beschreibt die DE 197 25 630 AI eine Werkzeugmaschine mit zwei Werkstückaufspannplätzen, die benachbart angeordnet sind. Den beiden Aufspannplätzen sind zwei Bearbeitungseinheiten zugeordnet, die beide sowohl den einen als auch den anderen Werkstückaufspannplatz erreichen und somit flexibel beide Werkstücke bearbeiten können.
[0005] Es besteht der Bedarf nach einer Rundtaktwerkzeugmaschine, die hochflexibel und zur 5-Seiten-Bearbeitung der Werkstücke eingerichtet und dabei einfach robust und übersichtlich aufgebaut ist.
[0006] Diese Aufgabe wird mit der Rundtakt-Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 gelöst:
[0007] Die erfindungsgemäße Rundtakt-Werkzeugmaschine weist einen mehrseitigen Werkstückträger mit einer Anzahl von Werkstückaufnahmen auf, der um eine Drehachse in einer Anzahl von Bearbeitungspositionen positionierbar ist. Vorzugsweise weist der Werkstückträger mehr als vier, vorzugsweise sechs, Werkstückaufnahmen auf. Somit ist eine hohe Anzahl von Arbeitsstationen gegeben, in denen die Werkstücke bearbeitet werden können. Wird eine Lade- und Entladestation vorgesehen ist die Anzahl der Bearbeitungseinheiten gleich der Anzahl der Werkstückaufnahmen minus 1. Im Beispiel mit sechs Werkstückaufnahmen sind sechs Positionen mit sechs Arbeitsstationen vorsehbar, von denen fünf Bearbeitungseinheiten sind.
[0008] Die Bearbeitungseinheiten sind an dem Maschinengestell vorzugsweise in mehreren Richtungen verstellbar angeordnet. Insbesondere weisen die Bearbeitungseinheiten mindestens eine Arbeitsspindel auf, an der ein Werkzeug oder ein Werkzeugrevolver gehalten ist. Der Werkzeugrevolver ist vorzugsweise ein Kronenrevolver, jedoch kommen auch andere Werkezugrevolver in Betracht. Die Arbeitsspindelachse ist im Falle des Werkzeugrevolvers zugleich die Revolverachse, um die der Revolverkopf dreht. An wenigstens einer Stelle der Werkzeugmaschine sind die benachbarten Bearbeitungseinheiten zweier benachbarter Bearbeitungspositionen so angeordnet, dass sich ihre Spindelachsen in zueinander parallelen Vertikalebenen angeordnet sind. Diese Vertikalebenen enthalten vorzugsweise zugleich die Drehachsen, um die die in Bearbeitungsposition vor diesen Bearbeitungseinheiten stehenden Werkstückaufnahmen drehbar sind. Es ergibt sich somit ein Gesamtaufbau, bei dem ein Werkstückträger mit sechs Werkstückaufnahmen in einem vierseitigen Maschinengestell untergebracht werden kann, bei dem die Bearbeitungseinheiten in Ebenen mit lediglich zwei unterschiedlichen Orientierungen angeordnet sind. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Maschinengestells sind jeweils zwei Bearbeitungseinheiten angeordnet. An zwei anderen, einander gegenüberliegenden Seiten des Maschinengestells ist jeweils eine Arbeitsstation angeordnet.
[0009] Wenigstens eine Bearbeitungseinheit (oder auch ein Paar von Bearbeitungseinheiten) weist eine Arbeitsspindelachse auf, die in einer die Drehachse des Werkstückträgers enthaltenden Vertikalebene angeordnet ist. Zwei Paare von Bearbeitungseinheiten können hingegen in dazu rechtwinklig stehenden Vertikalebenen angeordnet sind. Dabei kann eine beliebige Bearbeitungseinheit durch eine Lade- und Entladestation ersetzt sein. Eine solche Lade- und Entladestation wird als Bearbeitungseinheit im erweiterten Sinne verstanden. An die Stelle einer Arbeitsspindelachse tritt eine Bewegungsachse eines Werkstückladers.
[0010] Vorzugsweise sind die Werkstückaufnahmen bezogen auf die Drehachse des Werkstückträgers in zueinander konstanten Winkelabständen angeordnet. Dies vereinfacht die Geometrie und erhöht die Übersichtlichkeit der Maschine. [0011] Weiter bevorzugt sind die Achsen der Bearbeitungseinheiten horizontal orientiert. Es ist jedoch auch möglich, diese innerhalb der Vertikalebene ansteigend oder abfallend zu orientieren, beispielsweise um einen Kronenrevolver ohne Winkeltrieb aufzunehmen .
[0012] Die Bearbeitungseinheiten sind vorzugsweise in Richtung der Spindelachse und vorzugsweise zusätzlich in Vertikalrichtung sowie zur Vertikalrichtung und zur Spindelachse rechtwinkliger Horizontalrichtung beweglich. Damit lässt sich eine flexible 5- Seiten-Bearbeitung von Werkstücken erreichen. Dies insbesondere in Verbindung mit der Drehachse jedes Werkstückaufspannplatzes .
[0013] Optional kann jede Werkstückaufnahme um eine zu der Drehachse des Werkstückträgers parallele Drehachse drehbar angeordnet und mit einem entsprechenden gesteuerten Drehantrieb versehen sein, um die Werkstücke in jeder Bearbeitungsstation auf die jeweilige Bearbeitungseinheit ausrichten zu können. Zusätzlich können die Werkstückaufnahmen um zu der Drehachse des Werkstückträgers radial orientierte Achse drehbar angeordnet und mit einem entsprechenden gesteuerten Drehantrieb versehen sein. Damit ist jede Werkstückaufnehme jeweils um zwei zueinander vorzugsweise rechtwinklig orientierte Achsen gesteuert positionierbar, so dass in jeder Bearbeitungsstation mit einer einzigen, räumlich fest orientierten Arbeitsspindel eine fünfachsige Werkstückbearbeitung möglich ist. Mit anderen Worten, das Werkstück kann in jeder Bearbeitungsstation in jede Raumrichtung gedreht werden, was erheblich zu der Flexibilität der Werkzeugmaschine beiträgt. Somit ist nicht nur eine FünfSeitenbearbeitung sondern darüber hinaus eine echte Fünfachsbearbeitung der Werkstücke möglich .
[0014] Es ist möglich, in benachbarten Arbeitsstationen mit gleicher Orientierung lediglich eine einzige Bearbeitungseinheit vorzusehen, die beide Arbeitsstationen bedient. Dazu ist die betreffende Bearbeitungseinheit in entsprechender Horizontalrichtung so seitlich verstellbar, dass sie beide Arbeitsstationen erreichen kann. Diese Variante hat Vorzüge, wenn an einem Werkstück nacheinander Bearbeitungsvorgänge mit gleichem Werkzeug durchzuführen sind, die dann von der gleichen Bearbeitungseinheit an dem gleichen Werkstück in unterschiedlichen Arbeitsstationen vorgenommen wird.
[0015] Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung, der Zeichnung oder von Ansprüchen. Es zeigen:
[0016] Figur 1 eine erfindungsgemäße Rundtakt-Werkzeugmaschine, in vereinfachter perspektivischer Darstellung,
[0017] Figur 2 die Rundtakt-Werkzeugmaschine nach Figur 1, in schematisierter Draufsicht,
[0018] Figur 3 die Rundtakt-Werkzeugmaschine nach Figur 2, in anderer Bearbeitungsposition, in Draufsicht entsprechend Figur 2,
[0019] Figur 4 eine abgewandelte Ausführungsform der rundtakt- Werkzeugmaschine, in perspektivischer Übersichtsdarstellung,
[0020] Figur 5 die Rundtakt-Werkzeugmaschine nach Figur 4 in einer schematisierten Draufsicht,
[0021] Figur 6 eine Bearbeitungseinheit mit horizontaler Spindelachse und Kronenrevolver und [0022] Figur 7 eine Bearbeitungseinheit mit schräg orientierter Spindelachse .
[0024] In Figur 1 ist eine Rundtakt-Werkzeugmaschine 10 veranschaulicht, die ein im Wesentlichen quaderförmiges Maschinengestellt 11 aufweist, das in Figur 1 lediglich schematisch veranschaulicht ist und an dem Bearbeitungseinheiten 12, 13, 14, 15, 16 gehalten sind. Die Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 können untereinander gleich oder auch unterschiedlich ausgebildet sein. An einer weiteren Stelle kann eine Beschickungsstation 17 vorgesehen sein, die als Arbeitsstation im erweiterten Sinne gilt, weil sich nach den gleichen geometrischen Prinzipien angeordnet ist wie die übrigen Bearbeitungseinheiten 12 bis 16.
[0025] Die Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 wiesen jeweils eine Arbeitsspindel auf, die durch eine strichpunktierte Linie 18, 19, 20, 21, 22 symbolisiert ist. Die Arbeitsspindeln sind von einem Motor 23, 24, 25, 26, 27 drehend angetrieben. An den Arbeitsspindeln können Werkzeuge 28, 29, 30, 31, 32 unmittelbar o- der vermittels eines Revolverkopfs 33 gehalten sein. Der Revolverkopf 33 kann mehrere Werkzeuge 32, 32a, 32b usw., tragen. Bevorzugt wird ein Kronenrevolver eingesetzt, dessen Kopf um eine z.B. im 45°-Winkel zu der Arbeitsspindel 20 stehende Achse schwenkbar ist. Somit steht jeweils ein Werkzeug, in Figur 2 das Werkzeug 32a in Fluchtung mit der Arbeitsspindel 20. Andere Revolverköpfe können ebenfalls eingesetzt werden. Revolverköpfe könne an einer, mehreren oder allen Arbeitsspindeln 18 bis 22 vorgesehen sein.
[0026] Die Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 sind vorzugsweise in Bezug auf ein jeweiliges Werkstück 34 bis 39 mindestens in Zustellrichtung, d.h. axial bezüglich der jeweiligen Drehachse 18 bis 22 bewegbar. Vorzugsweise sind sie zusätzlich in mindestens einer vorzugsweise zwei zueinander rechtwinklig sowie rechtwinklig zu der Arbeitsspindel 18 bis 22 orienteierten Richtung, zum Beispiel horizontal und vertikal bewegbar. [0027] Alle Werkzeuge weisen zu einem Werkstückträger 40, 30 hin, der um eine Drehachse 41 drehbar ist, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise vertikal und somit rechtwinklig zu den vorzugsweise horizontal orientierten Arbeitsspindeln 18 bis 22 orientiert ist. Der Werkstückträger 39 weist vorzugsweise sechs in gleichen Winkelabständen von 60° zueinander orientierte Werkstückaufnahmen 42 bis 47 und 40 auf, die dazu eingerichtet sind die Werkstücke 34 bis 38 zu spannen. In Figur 2 durch Rechtecke symbolisiert sind. Die Werkstückaufnahmen 42 bis 47 sind an dem Werkstückträger 40 vorzugsweise drehbar oder schwenkbar gelagert. Zur Symbolisierung entsprechender gesteuerter Drehantriebe sind in Figur 2 die Drehachsen 48 bis 53 der Werkstückaufnahmen 42, bis 47 veranschaulicht. Die Drehachsen 48 bis 53 sind parallel zu der Drehachse 41 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel vertikal orientiert. Die Drehachsen 48 bis 53 sind jeweils in einem Abstand zu der jeweiligen Werkstückaufnahme 42 bis 47 vor derselben angeordnet, so dass jede Drehachse 48 bis 53 durch das jeweilige Werkstück 34 bis 39 geht.
[0028] Zusätzlich und vorzugsweise können die Werkstückaufspann- plätze 42 bis 47 um eine horizontale zu der jeweiligen Drehachse 48 bis 52 rechtwinklige Achse 48a ... 53a (siehe Figur 3) drehbar gehalten sein, wenn eine FünfSeitenbearbeitung gewünscht oder erforderlich ist. Wieder sind zur Symbolisierung entsprechender gesteuerter Drehantriebe in Figur 3 lediglich die Drehachsen 48a bis 53a eingetragen. Die Drehachsen 48a bis 53a schneiden die Drehachsen 48 bis 53 jeweils innerhalb des Werkstücks 34 bis 39, wenn ein solches auf dem Werkstückträger 42 bis 47 platziert ist. Die Drehachsen 48a bis 53a sind in einer oder mehreren Ebenen (parallel zu der Zeichenebene) orientiert, auf denen die Drehachse 41 rechtwinklig steht.
[0029] Bei der Werkzeugmaschine 10 sind dem Werkstückträger 40, der sechs verschiedene Drehpositionen einnehmen kann, in denen die Werkstücke 34 bis 39 jeweils ihre Plätze tauschen, fünf Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 und eine Beschickungsstation 17, d.h. insgesamt sechs Arbeitsstationen zugeordnet. Diese sind abweichend von dem Sechseck-Muster, dessen Ecken die Drehachsen 48 bis 53 markieren, an den Kanten eines Vierecks angeordnet. Die Arbeitsspindel 20 ist in einer Vertikalebene El angeordnet, die die Drehachse 41 enthält. Die Ebene El steht in Fig. 2 senkrecht auf der Zeichenebene.
[0030] Ist anstelle der Beschickungsstation 17 ebenfalls eine Arbeitsstation vorgesehen, liegt deren Arbeitsspindel in der gleichen Vertikalebene.
[0031] Die Bearbeitungseinheiten 13, 21 sind bezüglich des Werkstückträgers 40 einander gegenüber liegend angeordnet. Sie nehmen den Werkstückträger 40 zwischen einander auf. Die Arbeitsspindeln 19, 21 sind in einer Vertikalebene E2 angeordnet, die die Drehachse 41 nicht enthält und die rechtwinklig auf der Vertikalebene der Arbeitsspindel 20 steht. Die Ebene E2 steht in Fig. 2 senkrecht auf der Zeichenebene.
[0032] Ebenso nehmen die Bearbeitungseinheiten 12, 16 den Werkstückträger 40 zwischen einander auf, wobei ihre Arbeitsspindeln 18, 22 in einer Vertikalebene E3 angeordnet sind, die die Drehachse 40 nicht enthält. Die Drehachse 41 ist mittig zwischen den beiden zueinander parallelen Vertikalebenen E2, E3 orientiert, die zu beiden Seiten der Drehachse 41 liegen.
[0033] Zur Veranschaulichung des Betriebs der Rundtakt-Werkzeugmaschine 10 nach Figur 1 und 2 wird auf Figur 3 verwiesen:
[0034] Es wird davon ausgegangen, dass sich auf den Werkstückaufnahmen 42 bis 47 Werkstücke 34, 35, 36, 37, 38 in verschiedenen Bearbeitungsstufen befinden und ein der Beschickungsstation 17 ein fertiges Werkstück 39 steht. Dieses kann entnommen werden. Währenddessen können an den übrigen Werkstücken 34 bis 38 von den Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 die erforderlichen Bearbeitungen an den Werkstücken 34 bis 38 vorgenommen werden. Dazu können die Werkstücke 34 bis 38 um die jeweiligen vertikalen Drehachsen 48 bis 52 jeweils in die Position gedreht werden, in der die zu bearbeitende Seite zum Beispiel rechtwinklig vor der jeweiligen Arbeitsspindel 18, 19, 20, 21, 22 steht. Dies ist in Figur 3 insbesondere an der Werkstückaufnahme 42 veranschaulicht. Damit sind unmittelbar drei Seiten des jeweiligen Werkstücks erreichbar.
[0035] Ist eine 5-Seiten-Bearbeitung gewünscht, kann die Werkstückaufnahme 42 bis 47 um ihre jeweilige Horizontalachse 48a bis 52a gedreht werden, wodurch die verbleibenden beiden Flanken des Werkstücks 34 (sowie 35 bis 3) rechtwinklig zu der jeweiligen Arbeitsspindel 18, 19, 20, 21, 22 positioniert werden können. Während der Bearbeitung können die Bearbeitungseinheiten 12 bis 16, falls gewünscht, auch in Horizontalrichtung quer zur jeweiligen Arbeitsspindel 18 bis 22 oder auch vertikal verstellt werden. Die fünf Arbeitsstationen der Bearbeitungseinheit 12 bis 16 werden von den jeweiligen Werkstücken 34 bis 39 sukzessive durchlaufen .
[0036] Indem die Werkstückaufnahmen 42 bis 47 sowohl um die jeweils parallel zu der Drehachse 41 orientierten Drehachsen 48 bis 53 als auch um die radial zu der Drehachse 41 orientierten Achsen 48a bis 53a drehbar sind, d.h. jede Werkstückaufnahme 42 bis 47 um zwei Achsen 48,48a; 49,49a; 50,50a; 51,51a; 52,52a; 53,53a, können die Werkstücke 34 bis 39 in allen Arbeitsstationen in alle Raumrichtungen geschwenkt werden. Es lässt sich deswegen mit der zuvor beschriebenen Werkzeugmaschine 10 eine 5- achsige Komplettbearbeitung in lediglich einer Aufspannung des Werkstücks realisieren. Es ergeben sich kurze Stückzeiten sowie ein geringer Platzbedarf. Die Spanabfuhr von den Werkstücken ist problemlos möglich. Dies alles bei einem überaus kompakten, platzsparenden Maschinenaufbau.
[0037] Das vorliegende Maschinenkonzept ist nicht auf sechs Werkstückaufnahmen 42 bis 47 und fünf Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 beschränkt. Die Bearbeitungseinheiten können auch mehrere Arbeitsstationen bedienen wie die Figuren 4 und 5 veranschaulichen. Dort ist anstelle der Bearbeitungseinheiten 12, 13 lediglich eine Bearbeitungseinheit 12 vorgesehen, die durch eine Horizontalstelleinrichtung auch an die Position der Bearbeitungseinheit 13 gefahren werden kann. Unabhängig davon lässt sich wie schon bei der zuvor beschriebenen Werkzeugmaschine 10 eine 5- achsige Komplettbearbeitung in lediglich einer Aufspannung des Werkstücks realisieren.
[0038] Figur 6 veranschaulicht die Bearbeitungseinheit 14 nach Figur 1. Wie ersichtlich, ist die Arbeitsspindel 20 horizontal orientiert. Es ist jedoch auch möglich, die Arbeitsspindel 20 innerhalb der Vertikalebene ansteigend (oder abfallend) anzuordnen wie es Figur 7 veranschaulicht. Bei Verwendung eines Kronenrevolvers ist der Winkel der Arbeitsspindel 20 so gewählt, dass die Drehachse 55 des jeweils aktiven Werkzeugs (hier 32a) die gewünschte Ausrichtung, beispielsweise eine Horizontalausrichtung aufweist.
[0039] An dem vorgestellten Maschinenkonzept sind zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne das grundlegende Konzept zu verlassen. Dieses besteht in der Anordnung der Arbeitsspindeln 18 bis 22 der Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 in Vertikalebenen, die lediglich zwei Orientierungen aufweisen und von denen zwei parallel zueinander und zugleich rechtwinklig zu der dritten Vertikalebene stehen. Die Vertikalebenen bilden ein Rechteckraster. Eine Horizontalebene geht durch die Drehachse 41 des Werkstück- trägers 40, während die beiden anderen Vertikalebenen symmetrisch zu dieser Drehachse 41 und parallel zu ihr sowie zueinander angeordnet sind. Die paarweise zueinander parallelen Vertikalebenen sind rechtwinklig zu der durch die Drehachse 41 laufenden Vertikalebene orientiert. Dagegen bilden die Drehachse 41 und die Drehachsen 48 ... 52 der Werkstückaufnahmen 42 ... 47 ein Dreieckraster.
[0040] Ein neuartiges Werkzeugmaschinenkonzept für eine Rundtakt-Werkzeugmaschine 10 sieht einen sechs Werkstückaufnahmeplätze 42 bis 47 aufweisenden Werkstückträger 40 vor, die einem Sechseck angeordnet sind, das um eine vertikale Drehachse 41 drehbar ist. Das Maschinengestell weist mindestens fünf Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 auf, die zusammen mit einer Beschickungsstation 17 sechs Stationen bilden. Die sechs Stationen sind an den Kanten eines rechteckigen oder quadratischen Maschinengestells 11 angeordnet, wobei die Arbeitsspindeln 18 bis 22 der Bearbeitungseinheiten 12 bis 16 in Vertikalebenen El, E2, E3 angeordnet sind, die entweder parallel zueinander orientiert sind oder im rechten Winkel zueinander stehen. An dem Werkstückträger 40 sind Werkstückaufnahmen 42 bis 47 angeordnet, die um jeweils zwei Achsen, eine zu der Drehachse 41 des Werkstückträgers 40 parallele Drehachse 48 bis 53 sowie (optional) um eine weitere rechtwinklig dazu stehende horizontale Drehachse 48a bis 53a drehbar sind. Mit diesem Konzept ergibt sich eine übersichtliche Maschine zur 5-Seiten-Bearbeitung von Werkstücken nach dem Rundtaktprinzip .
Bezugs zeichen :
Figure imgf000015_0001

Claims

Patentansprüche :
1. Rundtakt-Werkzeugmaschine (10), insbesondere zur spa¬ nenden Bearbeitung von Werkstücken (34 - 39) , mit einem mehrseitigen Werkstückträger (40), der eine Anzahl Werkstückaufnahmen (42 - 47) aufweist und der um eine Drehachse (41) in eine Anzahl Bearbeitungspo¬ sitionen positionierbar ist, mit einem Maschinengestell (11), an dem Bearbeitungs¬ einheiten (12 - 16) vorgesehen sind, wobei wenigstens zwei benachbarten Bearbeitungspositi¬ onen Bearbeitungseinheiten (12, 13) zugeordnet sind, die in zueinander parallelen Vertikalebenen (El, E2) angeordnet sind.
2. Rundtakt-Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Anzahl der Werkstückaufnahmen (42 - 47) mit der Anzahl der Bearbeitungspositionen übereinstimmt .
3. Rundtakt-Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorste¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahmen (42 - 47) jeweils um eine Drehachse (48 - 53) drehpositionierbar angeordnet sind, die pa¬ rallel zu der Drehachse (41) des Werkstückträgers (40) ausgerichtet sind.
4. Rundtakt-Werkzeugmaschine (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahmen (42 - 47) jeweils um eine Achse (48a - 53a) drehposi- tionierbar angeordnet sind, die radial zu der Dreh¬ achse (41) des Werkstückträgers (40) ausgerichtet sind .
5. Rundtakt-Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorste¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahmen (42 - 47) bezogen auf die Drehachse (41) des Werkstückträgers (40) in gleichen Winkelab¬ ständen angeordnet sind.
6. Rundtakt-Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorste¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (40) sechs Werkstückaufnahmen (42 - 47) aufweist.
7. Rundtakt-Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorste¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Maschinengestell (11) Bearbeitungseinheiten (12 - 16) in Ebenen (El, E2, E3) mit lediglich zwei Richtungen orientiert sind.
8. Rundtakt-Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorste¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zueinander parallelen der Vertikalebenen (El, E2) zwischen einander die Drehachse (41) des Werkstückträgers (40) einschließen.
9. Rundtakt-Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorste¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einan¬ der gegenüberliegend angeordnete Bearbeitungseinheiten (12, 16; 13, 15) in einer gleichen Vertikalebene (El, E2) angeordnet sind.
Rundtakt-Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorste¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigs tens einer der Bearbeitungseinheiten (12 - 16) Werkzeugrevolver (33) vorgesehen sind.
11. Rundtakt-Werkzeugmaschine (10) nach einem der vorste¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugrevolver (33) Kronenrevolver sind.
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