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Die
Erfindung betrifft eine Vertikalbearbeitungsmaschine mit zumindest
einer Werkzeugeinheit, die mittels eines Kreuzschlittens einer Bearbeitungszone
zustellbar ist.
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Die
DE 20 2004 005 569
U beschreibt eine Vertikaldrehmaschine mit Mittenantriebsaggregat, bei
der jedem Ende eines eingespannten Werkstücks zur Bearbeitung
ein Werkzeugrevolver zustellbar ist. Jeder der Werkzeugrevolver
ist unabhängig verfahrbar auf einem eigenen Kreuzschlitten
angeordnet. Bei zwei nebeneinander angeordneten Vertikalbearbeitungsmaschinen
ist ein Werkstück von der einen zur anderen Bearbeitungsmaschine
mittels eines Handlings überführbar, das zwischen
den beiden Vertikalbearbeitungsmaschinen verfahrbar ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Vertikalbearbeitungsmaschine, eine
Anordnung von Vertikalbearbeitungsmaschinen und ein Verfahren für
diese vorzusehen, wodurch ein Werkstück auch auf komplexe
Weise bearbeitbar ist. In Ausgestaltung ist insbesondere die Flexibilität
bei der Werkstückhandhabung erhöht.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 21 bzw. 25 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß Anspruch
1 ist eine Vertikalbearbeitungsmaschine vorgesehen, bei der ein
Werkstück in einer durch eine Antriebseinheit drehbar angetriebenen
Spanneinrichtung einspannbar ist. Die Drehachse des eingespannten
Werkstücks ist vertikal ausgerichtet. Zum Bearbeiten des
eingespannten Werkstücks ist diesem eine Werkzeugeinheit
mit zumindest einem Bearbeitungswerkzeug zustellbar. Das eine, eines
oder mehrere der Bearbeitungswerkzeuge können selbst angetrieben
sein, beispielsweise drehend angetrieben sein. Das Bearbeiten kann
somit vorteilhaft sowohl bei stehendem Werkstück mittels eines
angetrieben Werkzeugs als auch bei drehendem Werkstück
mit einem feststehenden (z. B. Drehstahl) und/oder einem angetriebenen
Werkzeug (z. B. Schleifkopf) erfolgen.
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Erfindungsgemäß erfolgt
die Zustellung der Werkzeugeinheit auf drei zueinander senkrecht
oder im Wesentlichen zueinander senkrecht stehenden Achsen, wobei
die Achsen durch drei Führungseinheiten ausgebildet sind.
Vorteilhaft ist die erste Führungseinheit vertikal (Z)
ausgerichtet, also parallel zur Drehachse des eingespannten Werkstücks.
Weiterhin ist vorteilhaft die zweite Führungseinheit (X) horizontal
ausgerichtet in einer Richtung parallel zur Vorderseite oder Vorderfläche
der Vertikalbearbeitungsmaschine. Schließlich ist vorteilhaft
die dritte Führungseinheit (Y) horizontal und/oder senkrecht zur
Vorderseite oder Vorderfläche der Vertikalbearbeitungsmaschine
ausgerichtet. Durch die 3-Achsenverfahrbarkeit der Werkzeugeinheit
kann das eingespannte Werkstück außermittig bearbeitet
werden. Beispielsweise können durch einen axialen Versatz der
Ausrichtung der Werkzeugeinheit (auf der dritten Führungseinheit)
gegenüber der Achse des Werkstücks axial versetzte
Bohrungen oder Fräsungen in das stehend eingespannte Werkstück
eingebracht werden. Vorteilhaft ist das stehend eingespannte Werkstück,
also das nicht rotierende Werkstück, durch Arretieren der
drehbaren Spanneinrichtung in der Antriebseinheit drehgesichert.
Die Arretierung der Spanneinrichtung erfolgt beispielsweise durch Klemmung,
durch Formschluss, durch eine Verrastung (z. B. Hirthverzahnung)
oder durch (elektro-)motorische Sperrung des Antriebsmotors der
Antriebseinheit.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist der Werkzeugeinheit eine Handhabungseinrichtung
zugeordnet, die zusammen mit der Werkzeugeinheit über die
dritte Führungseinheit in die dritte Richtung (Y) verfahrbar
ist. Dabei kann die Handhabungseinrichtung auf der Werkzeugeinheit
oder auf dem Schlitten, der auf der dritten Führungseinheit
verfahrbar ist, angeordnet sein. Die Handhabungseinrichtung kann
einen eigenen Drehantrieb aufweisen oder durch einen Drehantrieb
der Werkzeugeinheit dreh- oder schwenkbar sein. Ist beispielsweise
die Werkzeugeinheit ein Werkzeugrevolver, so kann die Handhabungseinrichtung
am Revolverkopf mit diesem drehbar gelagert sein oder durch eine
zumindest temporäre Kopplung zwischen Revolverkopf und
der Handhabungseinrichtung durch die Drehung des Revolverkopfs mitgeführt
werden. In letzterem Fall kann eine permanente oder zeitweise herstellbare
Kopplung zwischen der eigenständig drehbar gelagerten Handhabungseinrichtung
und dem Revolverkopf vorgesehen sein. Bei nur temporärer
Kopplung zwischen Revolverkopf und Handhabungseinrichtung – Kopplung
beispielsweise zum Transport eines Werkstücks durch die
Handhabungseinrichtung – ist der Revolverkopf in der entkoppelten
Zeit von der Handhabungseinrichtung "befreit". Dies erlaubt schnellere
Drehungen des Revolverkopfes während der Werkstückbearbeitung
aufgrund des geringeren Trägheitsmoments und ein "Parken"
der Handhabungseinrichtung in einer Stellung, die bei der Werkstückbearbeitung
und/oder bei der Werkstücküberführung
weniger störend ist (Platzbedarf). Auch kann ggf. jede
Werkzeugposition des Werkzeugrevolvers mit Werkzeugen besetzt werden.
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Vorteilhaft
ist die Handhabungseinrichtung ausfahrbar an der dritten Führungseinheit
(bzw. dem daran verfahrbaren Schlitten) oder an der Werkzeugeinheit
gelagert. Bei eingefahrener Handhabungseinrichtung ist deren Platzbedarf
geringer, so dass der bei der Bewegung der Werkzeugeinheit und/oder der
Handhabungseinheit benötigte Platz geringer ist. Bei ausgefahrener
Handhabungseinrichtung können größere
Distanzen zur Werkstückaufnahme/-übergabe überbrückt
werden. Damit können z. B. der Schlitten an der dritten
Führungseinheit größer gehalten werden
und/oder zumindest eine der Führungseinheiten kürzer
ausgestaltet werden.
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In
weiterer Ausgestaltung ist die Handhabungseinrichtung in sich dreh-
oder schwenkbar, so dass ein Werkstück in einem Bearbeitungsbereich oder
bei der Weitergabe von Bearbeitungsbereich zu Bearbeitungsbereich
gewendet werden kann. Ist die Handhabungseinrichtung mit einem Doppel-
oder Mehrfachgreifer oder einer Doppelspanneinrichtung versehen,
so kann durch das Drehen oder Schwenken mit einem freien Greifer
oder einer freien Spanneinrichtung das bearbeitete Werkstück
aus dem Bearbeitungsbereich (aus der Spanneinrichtung der Antriebseinheit)
entnommen und nach dem Wenden des Doppel- oder Mehrfachgreifers
ein im zweiten Greifer gehaltenes, unbearbeitetes Werkstück
zur Bearbeitung in den Bearbeitungsbereich eingesetzt werden.
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Bei
einer Vertikalbearbeitungsmaschine mit zumindest zwei Bearbeitungsbereichen
(bzw. Bearbeitungszonen) ist es aus Kostengründen vorteilhaft, wenn
eine Werkzeugeinheit zumindest einem ersten und zweiten der Bearbeitungsbereiche
zur Werkstückbearbeitung im ersten und zweiten Bearbeitungsbereich
zugeordnet ist. Besonders wenn z. B. im zweiten Bearbeitungsbereich
die Bearbeitungszeit durch die Werkzeugeinheit sehr kurz ist, ist
die Nebenzeit (d. h. die Zeit in der die Werkzeugeinheit für einen
der Bearbeitungsbereiche nicht zur Verfügung steht) der
Werkzeugeinheit im ersten Bearbeitungsbereich gering. Besonders
wenn dem ersten Bearbeitungsbereich eine weitere Werkzeugeinheit
zugeordnet ist, kann die Bearbeitung im ersten Bearbeitungsbereich
bereits durch die weitere Werkzeugeinheit erfolgen.
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Dadurch
dass die Werkzeugeinheit beiden Bearbeitungsbereichen zugeordnet
ist, kann durch das Anordnen der Werkzeugeinheit an der dritten Führungseinheit
durch Verfahren der Werkzeugeinheit in die dritte Richtung (Y) im
ersten Bearbeitungsbereich und/oder im zweiten Bearbeitungsbereich eine
außermittige Bearbeitung eines Werkstücks erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann bei einem Ebenenversatz
zwischen dem ersten und zweiten Bearbeitungsbereich relativ zueinander
(bzw. zum Maschinengestell) durch das Verfahren der Werkzeugeinheit
in die dritte Richtung zwischen den beiden Bearbeitungsbereichen
der Versatz ausgeglichen werden. Sind z. B. im ersten und zweiten
Bearbeitungsbereich Drehantriebe angeordnet (Drehspindel oder Mittenantrieb),
bei denen der Abstand zwischen erster und zweiter Führungseinheit
(als Bezugsebene gedacht) der Werkzeugeinheit unterschiedlich ist, so
kann durch Anfahren des entsprechenden Abstandes des jeweiligen
Drehantriebs auf der dritten Führung der Werkzeugeinheit
eine axial ausgerichtete Bearbeitung des im jeweiligen Bearbeitungsbereich
eingespannten Werkstücks erfolgen. Vorteilhaft liegen die
beiden Bearbeitungsbereiche an der Vertikalbearbeitungsmaschine
nebeneinander (X-Abstand 0), sie können aber auch übereinander
liegen (X-Abstand = 0, Z-Abstand ≠ 0).
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Weist
die Werkzeugeinheit eine Handhabungseinrichtung auf, so kann durch
ein Verfahren der Werkzeugeinheit in der dritten Richtung ein Werkstück
zwischen den beiden Bearbeitungsbereichen exakt ausgerichtet zu
der jeweiligen Ebene der zueinander versetzten Drehachse erfolgen.
Ist beispielsweise in beiden Bearbeitungsbereichen eine Vertikalspindel
angeordnet und die Werkzeugeinheit ein Werkzeugrevolver, dessen
Revolverscheibe um eine horizontal Achse drehbar ist (liegende Anordnung
des Werkzeugrevolvers), so muss die Revolverscheibe in der Ebene
des Spannfutters der Spindel (Drehachse) liegen, um ein Werkstück
in axiale Richtung der Drehachse in das Spannfutter einführen zu
können (durch eine Verschiebung in der ersten Richtung
Z).
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung weist die Vertikalbearbeitungsmaschine zumindest
einen ersten und zweiten Bearbeitungsbereich auf und jedem ist eine
Werkzeugeinheit zugeordnet, die beide bei der Überführung
eines Werkstücks zwischen dem ersten und zweiten Bearbeitungsbereich
eingebunden sind. Ist zumindest eine der Werkzeugeinheiten auf einer
dritten Führungseinheit in die dritte Richtung (Y) verfahrbar
angeordnet, so kann zur Werkstückübergabe zwischen
den beiden Werkzeugeinheiten die oder beide Werkzeugeinheiten zur
Ausrichtung zur anderen Werkzeugeinheit in der dritten Richtung
zur Ausrichtung zur anderen Werkzeugeinheit in eine vorgegebene
Position gefahren werden.
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In
Ausgestaltung weist die Handhabungseinrichtung (Einspann- und/oder
Greifeinrichtung) zumindest zwei Spannbacken oder zumindest zwei Greifwangen
auf. Die Spannbacken oder Greifwangen können Ausnehmungen
aufweisen, um ein Werkstück im Wesentlichen formschlüssig
einzuspannen. In weitere Ausgestaltung weist die Handhabungseinrichtung
zwei Einspann- oder Greifvorrichtungen auf, insbesondere zwei auf
gegenüberliegenden Seiten des ausfahrbaren Teils der Handhabungseinrichtung
angeordnete Einspann- oder Greifvorrichtungen auf und/oder es sind
an der (einer) Werkzeugeinheit zwei Handhabungseinrichtungen nach
einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet.
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Vorteilhaft
weist die Handhabungseinrichtung einen pneumatischen oder hydraulischen
Antrieb zum Ausfahren des ausfahrbaren Teils der Handhabungseinrichtung,
zum Einfahren des ausfahrbaren Teils der Handhabungseinrichtung,
zum Drehen des drehbaren Teils der Handhabungseinrichtung und/oder
zum Betätigen der Einspann- und/oder Greifeinrichtung auf.
In Ausgestaltung ist zumindest eine Einspann- oder Greifeinrichtung
mit einer Feststelleinrichtung versehen zum Feststellen in einer
Einspann- oder Greifstellung der Einspann- oder Greifeinrichtung.
Die Feststelleinrichtung ist z. B. eine Druckerhaltungseinrichtung
und/oder eine Klemmeinrichtung, insbesondere eine Feder. In weiterer
Ausgestaltung weist die Handhabungseinrichtung eine Klemmeinrichtung
zur Befestigung der Handhabungseinrichtung in einer Werkzeugaufnahme
der Werkzeugeinheit auf, insbesondere eine VDI-Aufnahme.
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Ein
oder mehrere Werkzeuge auf der Werkzeugeinheit können bzgl.
der Vertikalbearbeitungsmaschine nach oben, nach unten, zur Seite,
nach vorne oder nach hinten ausgerichtet sein. Es können an
der gleichen Werkzeugeinheit auch verschiedene Werkzeuge in mehrere
oder alle dieser Richtungen ausgerichtet sein. Z. B. kann der Kopf
bzw. die Revolverscheibe eines oder mehrerer Werkzeugrevolver bzgl.
des Antriebs bzw. der Lagerung des Werkzeugrevolvers oben, unten,
vorne, hinten oder seitlich angeordnet sein.
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Gemäß Anspruch
21 ist eine Anordnung von zwei separaten Vertikalbearbeitungsmaschinen
vorgesehen, die nebeneinander angeordnet sind. Jede Bearbeitungsmaschine
hat zumindest einen Bearbeitungsbereich und ein Werkstück
ist mittels einer Werkzeugeinheit von einem ersten Bearbeitungsbereich
einer ersten der Vertikalbearbeitungsmaschinen zu einem zweiten
Bearbeitungsbereich der zweiten Vertikalbearbeitungsmaschine überführbar. Und/oder
eine (gemeinsam genutzte) Werkzeugeinheit ist dem ersten und zweiten
Bearbeitungsbereich zur Bearbeitung eines Werkstücks im
ersten und zweiten Bearbeitungsbereich zustellbar. Wie oben für eine
Vertikalbearbeitungsmaschine mit zumindest zwei Bearbeitungsbereichen
beschrieben, können die Werkstückbearbeitung und/oder
die Werkstücküberführung in und/oder
zwischen den beiden Bearbeitungsbereichen entsprechend erfolgen.
Unter anderem bedeutet dies, dass mit einer Werkzeugeinheit eine
Werkstückbearbeitung in beiden Bearbeitungsbereichen erfolgen
kann und/oder die Überführung des Werkstücks
von Bearbeitungsbereich zu Bearbeitungsbereich mit einer Werkzeugeinheit
mit Handhabungseinrichtung erfolgt. Oder jeder Bearbeitungsbereich
hat eine (eigene) Werkzeugeinheit mit jeweils einer Handhabungseinrichtung,
so dass eine Werkstücküberführung unter
Zuhilfenahme der beiden Werkzeugeinheiten erfolgt. Vorteilhaft kommt eine
solche Anordnung dann zum Einsatz, wenn die Vertikalmaschinen zueinander
in die dritte Richtung versetzt zueinander aufgebaut sind und/oder
in einem der Bearbeitungsbereiche eine Bearbeitung außerhalb
der Drehachse erfolgen soll.
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Gemäß Anspruch
25 ist ein Verfahren zum Überführen eines Werkstücks
von einem ersten Bearbeitungsbereich einer Vertikalbearbeitungsmaschine
zu einem zweiten Bearbeitungsbereich mittels zumindest einer Handhabungseinrichtung,
insbesondere einer an einer Werkzeugeinheit angeordneten Handhabungseinrichtung
und/oder Vertikalbearbeitungsmaschine oder Anordnung wie hierin
beschrieben bereitgestellt. Die zumindest eine Handhabungseinrichtung
kann dabei ein separates Handling sein oder eine auf einem Revolver
angeordnete Greifeinrichtung.
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Die
Handhabungseinrichtung ist zumindest in eine erste, horizontale
oder ungefähr horizontale Richtung (Y) verfahrbar. In Bezug
auf die vertikale Front bzw. Vorderseite der Vertikalbearbeitungsmaschine
liegt diese erste Richtung (Y) senkrecht oder ungefähr
senkrecht. Die Front der Bearbeitungsmaschine ist die Seite der
Bearbeitungsmaschine, an der der Bearbeitungsbereich angeordnet
ist, beispielsweise die Spindel einer Dreh-, Fräs und/oder Schleifmaschine
angeordnet ist. Durch Verfahren der Handhabungseinrichtung in zumindest
die erste Richtung (Y) kann ein von der Handhabungseinrichtung gegriffenes
Werkstück vom ersten Bearbeitungsbereich (A) zum zweiten
Bearbeitungsbereich (B) überführt werden.
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Bevorzugt
ist die zumindest eine Handhabungseinrichtung in eine zweite Richtung
(X) senkrecht oder ungefähr senkrecht zur ersten Richtung (Y)
verfahrbar, d. h. parallel oder ungefähr parallel zur Front
der Bearbeitungsmaschine. In diesem Fall kann das Werkstück
zusätzlich durch Verfahren der Handhabungseinrichtung in
die zweite Richtung (X) und/oder Schwenken zumindest eines Teils
der Handhabungseinrichtung überführt werden. Bevorzugt
ist die Handhabungseinrichtung in der horizontalen Ebene schwenkbar,
d. h. in der XY-Ebene bzw. um die die Z-Achse (Drehachse), und zusätzlichschwenkbar.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Handhabungseinrichtung
um einen Winkel kleiner 180°, bevorzugt kleiner als 160° oder besonders
bevorzugt um einen Winkel kleiner als 140° schwenkbar.
Besonders bevorzugt kann die Handhabungseinrichtung in eine dritte
Richtung (Z) senkrecht oder ungefähr senkrecht zur ersten
und zweiten Richtung (X, Y) verfahren werden. Das Werkstück
kann durch zusätzliches Verfahren der Handhabungseinrichtung
in die dritte Richtung (Z) zwischen den Bearbeitungsbereichen überführt
werden.
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Das
Verfahren in die erste, zweite und dritte Richtung (X, Y, Z) bzw.
das Schwenken der zumindest einen Handhabungseinrichtung kann nacheinander
ablaufen, d. h. in einzelnen Teilbewegungen. Nach dem Greifen eines
Werkstücks in einem ersten Bearbeitungsbereich verfährt
beispielsweise die Handhabungseinrichtung zunächst in die
dritte Richtung (Z) – z. B. um das Werkstück aus
einem Spannfutter herauszufahren – dann in die erste Richtung
(Y) – um beispielsweise einen wie oben beschriebenen Versatz
zwischen den Ebenen der Bearbeitungsbereiche zu überwinden – und
anschließend wird die Handhabungseinrichtung um eine Drehachse
M geschwenkt, um das Werkstück einem zweiten Bearbeitungsbereich
derselben Bearbeitungsmaschine oder dem Bearbeitungsbereich einer
benachbarten Bearbeitungsmaschine zuzustellen.
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Besonders
bevorzugt laufen die Bewegungen bzw. das Verfahren in die verschiedenen
Richtungen und das Schwenken der Handhabungseinrichtung teilweise
simultan oder insgesamt simultan ab. Um an das oben genannte Beispiel
anzuknüpfen: das Verfahren in die erste Richtung Y und
das Schwenken um eine Drehachse M kann simultan ablaufen.
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Der
zweite Bearbeitungsbereich ist bevorzugt an der Vertikalbearbeitungsmaschine
des ersten Bearbeitungsbereichs angeordnet. Alternativ ist der erste
Bearbeitungsbereich an der ersten Vertikalbearbeitungsmaschine und
der zweite Bearbeitungsbereich an einer benachbarten zweiten Vertikalbearbeitungsmaschine
angeordnet.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Werkstück, das
von einer ersten Handhabungseinrichtung einer ersten Bearbeitungsmaschine
gehalten wird, von einer zweiten Handhabungseinrichtung einer zweiten,
benachbarten Bearbeitungsmaschine übernommen bzw. an diese
abgegeben, um anschließend durch die zweite Handhabungseinrichtung
einem zweiten Bearbeitungsbereich der zweiten Bearbeitungsmaschine
zugestellt zu werden.
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Vorteilhaft
können die die oben und nachfolgend beschriebenen Verfahren
zum Überführen von Werkstücken zwischen
verschiedenen Bearbeitungsbereichen bei allen hierin beschrieben
Bearbeitungsmaschinen verwendet werden.
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Vorteilhaft
sind die Bearbeitungsbereiche der ersten und zweiten Bearbeitungsmaschine
oder der einen Vertikalbearbeitungsmaschine durch eine gemeinsame
Trenneinrichtung während der Bearbeitung eines Werkstücks
voneinander abschirmbar und ein Werkstück ist nach Öffnen
der gemeinsamen Trenneinrichtung übergebbar.
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Anhand
von Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Vertikaldrehmaschine,
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2 eine
Draufsicht einer Vertikaldrehmaschine mit einem Revolver auf einem
Y-Schlitten,
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3 eine
Draufsicht auf eine Vertikaldrehmaschine mit zwei Bearbeitungszonen
mit je einer Drehspindel, und
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4 eine
Draufsicht auf zwei nebeneinander angeordnete Vertikaldrehmaschinen
mit einer Werkstückübergabe zwischen den beiden
Maschinen.
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In
den folgenden Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Elemente
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
eine perspektivische Vorderansicht einer Vertikaldrehmaschine 1 mit
einem vertikal stehenden Maschinengestell 3. An der Vorderseite des
Maschinengestells 3 sind drei Z-Module 5 angeordnet,
die jeweils eine Z-Führung (nicht dargestellt) aufweisen.
Entlang der Z-Führung der Z-Module 5 sind Z-Schlitten 9 oder
X-Führungen 11 in Z-Richtung verfahrbar angeordnet.
In 1 sind die Richtungen bezüglich der Vertikaldrehmaschine
durch das Dreibein angedeutet. An einem seitlichen Z-Modul 5 ist ebenfalls
eine X-Führung in vertikale Richtung verfahrbar angeordnet,
da jedoch diese Führung in Y-Richtung verläuft,
wird sie hier als Y-Führung 15 bezeichnet. Prinzipiell
unterscheiden sich die X-Führung und die Y-Führung 15 hier
vom Aufbau und von der Funktion nicht.
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Der
Antrieb der Z-Schlitten 9, der X-Führung 11 und
der Y-Führung 15 in Z-Richtung erfolgt durch Motoren 7,
die an der Oberseite der Z-Module 5 angeordnet sind. Je
nach Anzahl der Z-Schlitten oder Führungen 11, 15 pro
Modul 5 sind ein oder zwei Motoren vorgesehen (z. B. nur
ein Motor 7 für das mittlere Z-Modul 5 an
der Vorderseite des Maschinengestells). Anstelle der Anordnung der
Z-Führungen in den Z-Modulen können eine der Z-Führungen,
mehrere oder alle Z-Führungen im Grundgestell 3 integriert
sein. In diesem Fall sind die Antriebe 7 in das Grundgestell 3 integriert
oder auf dieses an der Oberseite oder an den Seitenflächen
aufgesetzt. Die in 1 dargestellten Z-Schlitten 9 links
oben und rechts unten sind unbestückt und können
je nach Bedarf mit Bearbeitungswerkzeugen (Blockwerkzeug, Werkzeugrevolver,
Schleifmaschine, Fräskopf etc.) und/oder Handhabungseinrichtungen
bestückt werden. Werden die Z-Schlitten 9 nicht
benötigt, so ist die Bearbeitungsmaschine ohne diese und
den zugeordneten Antrieb 7 bestückt.
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Die
X-Führung 11 ist direkt an dem Z-Modul 5 verfahrbar
gelagert, es kann aber auch vorgesehen sein, dass die X-Führung
an einem Z-Schlitten 9 montiert ist. An der X- Führung 11 ist
ein X-Schlitten 13 in horizontale Richtung (X-Richtung)
verfahrbar gelagert. Am X-Schlitten 13 ist wiederum eine
Y-Führung 15 gelagert, an der ein Y-Schlitten 17 in
Y-Richtung (horizontal) verfahrbar gelagert ist. Die Antriebe der
X- und Y-Führungen 11, 15 (15' s.
u.) sind hier zur Vereinfachung nicht dargestellt. Auf dem Y-Schlitten 17 ist
ein Antriebsblock 29 eines Werkzeugrevolvers 25 montiert.
Durch den Antriebsblock 29 werden eine Revolverscheibe
bzw. ein Revolverkopf 27 des Werkzeugrevolvers und ggf.
die darin bestückten, angetriebenen Werkzeuge (Fräskopf,
Schleifkopf, Bohrer) angetrieben. An der Revolverscheibe 27 ist
ein Werkstück-Greifer 31 angeordnet, der ebenfalls
durch den Antriebsblock oder über den Antriebsblock betätigbar ist.
Die Drehachse M des Revolverkopfes ist als strichpunktierte Linie
dargestellt (vgl. auch 2).
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Auf
dem mittleren Z-Modul 5 an der Vorderseite des Gestells 3 ist
eine Werkstückspindel 21 fest montiert (d. h.
nicht in Z-Richtung verfahrbar, obwohl dies in Ausgestaltung ebenfalls
vorgesehen sein kann). Koaxial zur Werkstückspindel 21 ausgerichtet ist
auf einem Z-Schlitten 9 eine Pinole 23 verfahrbar angeordnet.
Ein langes Werksstück kann zwischen der Spindel 21 und
der Pinole 23 durch Verfahren der Pinole in Z-Richtung
und/oder durch hydraulisches Ausfahren der Pinolenspitze gespannt
werden.
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Auf
dem Z-Modul 5, das an der rechten Seitenfläche
des Maschinengestells 3 angeordnet ist, ist eine Y-Führung 15 in
Z-Richtung verfahrbar gelagert (s. o.), auf der wiederum ein Y-Schlitten 17 in
Y-Richtung verfahrbar ist. Auf dem Y-Schlitten 17 ist ein Handling 41 mit
einem schwenkbaren Greifarm 47 montiert. In 1 ist
eine weitere Alternative für ein Handling 42 mit
einem Antrieb 45 und einem ausfahrbaren Greifarm 49 dargestellt.
Normalerweise ist nur eines der Handlings 41, 42 zum Überführen
von Werkstücken vorgesehen. Entfällt das Handling 41, so
ist normal auch das seitlich angeordnete Z-Modul 5 nicht
notwendig. Anstelle des ausfahrbaren Greiferarms 49 beim
Handling 42 kann auch ein in der Länge unveränderlicher
Greifarm vorgesehen sein (vgl. Greifarm 47 mit fester Länge).
Mit dem Handling 41 und/oder 42 wird ein Werkstück
zu oder von einer benachbarten Bearbeitungsmaschine oder Bearbeitungszone überführt
oder zu einer Werkstücktransporteinrichtung oder einem
Werkstücklager (nicht dargestellt). Für das Handling 42 kann
zum Verfahren in X-Richtung eine X-Führung 11 vorgesehen
sein (vgl. 3), die auf einem Z-Schlitten 9 oder
unmittelbar auf der Z-Führung in vertikaler Richtung verfahrbar
gelagert ist.
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Ein
beispielhafter Bearbeitungsablauf an der Vertikaldrehmaschine 1 ist
wie folgt: Ein zwischen Spindel 21 und Pinole 23 eingespanntes
Werkstück wird mit einem oder nacheinander mit mehreren Werkzeugen
des Werkzeugrevolvers 25 bearbeitet. Eine gleichzeitige
Bearbeitung kann durch ein Werkzeug eines nicht dargestellten Werkzeugrevolvers auf
einem der freien Z-Schlitten (auf dem eine weitere X-Führung
den Werkzeugrevolver in X-Richtung verfahrbar trägt) erfolgen.
Die Drehbearbeitung ist abgeschlossen und die Spindel 21 stoppt
und wird elektronisch durch Ausübung eines Haltemoments des
Motors der Spindel gegen Verdrehen gesperrt. Der Revolver 25,
der zur Drehbearbeitung des Werkstücks in der gleichen
Ebene ausgerichtet war wie die Drehachse des eingespannten Werkstücks
(vgl. Ausrichtung Revolver 25a zur rechten Spindel 21 in 3),
wird auf dem Y-Schlitten 17 eine vorgegebene Strecke nach
vorne bewegt. Ein Fräskopf wird zu einer Ebene ausgerichtet,
die um die vorgegebene Strecke versetzt zur Drehachsenebene ist
(die Drehachsenebene ist die Ebene, die aufgespannt wird durch die
Drehachsenrichtung S (in Z-Richtung) und die dazu senkrecht stehende
X-Richtung). Der Fräskopf wird durch Verfahren in X-Richtung
bis zur gewünschten Frästiefe im Werkstück
herangefahren und danach der Revolver in Z-Richtung verschoben, um
im Werkstück eine in Z-Richtung verlaufende Nut, die nicht
radial zur Werkstückachse ausgerichtet ist, einzubringen.
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Nach
Abschluss der Bearbeitung des Werkstücks fährt
der Revolver 25 mit dem Greifer 31 nach links,
um dort ein noch unbearbeitetes Werkstück aus einer nicht
dargestellten Werkstücktransporteinrichtung, einem nicht
dargestellten Handling, einem Werkstückspeicher oder einer
Bearbeitungszone einer benachbarten Bearbeitungsmaschine zu holen. Gleichzeitig
wird der Greifarm 47 des Handling 41 dem noch
eingespannten aber bereits bearbeiteten Werkstück beigestellt,
das Werkstück wird ergriffen, die Pinole 23 oder
deren Dorn nach unten bewegt, das Werkstück durch den Greifarm 47 (Y-Schlitten 15 auf
Z-Führung 5 fährt nach unten) nach unten
aus dem inzwischen gelösten Spannfutter der Spindel 21 herausgefahren,
und das Werkstück durch Schwenken des Greifarms 47 nach
rechts weitertransportiert. Dort kann das bearbeitete Werkstück
zur Weiterverarbeitung direkt in den Bearbeitungsbereich einer Bearbeitungszone
einer benachbarten Bearbeitungsmaschine übergeben werden,
einer Werkstücktransportvorrichtung übergeben
werden, oder einer weiteren Handhabungseinrichtung übergeben
werden. Nachdem das bearbeitete Werkstück durch den Greifarm 47 aus
dem Spannfutter der Spindel 21 entnommen werden, kann der
Greifer 31 des Revolvers 25 das inzwischen von
links geholte, unbearbeitete Werkstück in das Spannfutter
der Spindel 21 einführen, wo es dann durch das
Spannfutter und die Pinole 23 bzw. deren Dorn gespannt
wird. Selbstverständlich ist bei kurzen Werkstücken
oder bei Bearbeitung der unteren Stirnfläche des Werkstücks
ein Spannen durch die Pinole nicht erforderlich. Selbstverständlich kann
der Transportvorgang für das Werkstück statt von
links nach rechts auch von rechts nach links erfolgen.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer Vertikaldrehmaschine 1a der
Vertikaldrehmaschine 1 von 1. Gleiche
oder gleichwirkende Elemente haben die gleichen Bezugszeichen wie
in 1 und werden zur Vereinfachung nicht näher
beschrieben. Bei dieser Ausgestaltung ist ein Werkzeugrevolver 25a rechts
von der Spindel 21 angeordnet. Anstelle des einfachen Greifers 31 ist
ein ausfahrbarer Greifer 33 an der Revolverscheibe 27 gelagert,
wobei der vordere Teil des Greifers 33 in radiale Richtung
zur Revolverscheibe 27 ausfahrbar ist. Damit lassen sich
auch größere Greifstrecken überbrücken
bzw. der Greifer 33 baut im eingefahrenen Zustand kürzer.
Die Revolverscheibe 27 ist in 1 oberhalb
des Antriebs 29 angeordnet, während in 2 die
Revolverscheibe 27 unterhalb des Antriebs 27 angeordnet
ist. Bei der Ausführung von 2 wird auf
den separaten Y-Schlitten 17 verzichtet und stattdessen
ist der Y-Schlitten 17' integraler Bestandteil der Antriebseinheit 29 des
Revolvers 25a. D. h. die Antriebseinheit ist direkt auf
der Y-Führung 15' montiert.
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An
der Revolverscheibe 27 ist ein Bohrer 37 eingesetzt
und die Revolverscheibe 27 und die Antriebseinheit 29 sind
so ausgerichtet, dass mit dem Bohrer in ein nicht dargestelltes
Werkstück eine Bohrung durch Verfahren des Revolvers 25a nach
links (X-Richtung) entlang der X-Führung 11 eingebracht werden
kann. Die einzubringende Bohrung ist nicht zentrisch (nicht radial)
zur Drehachse S des Werkstücks (die auch die Drehachse
S der Spindel 21 ist), sondern um einen Versatz d wie eingezeichnet
zur Drehachse (Spindelmitte) versetzt. Dazu ist die Antriebseinheit 29 des
Revolvers 25a um den Abstand d an der Y-Führung
gegenüber ihrer Grundposition an der Spindel 21 nach
vorne (Y-Richtung) versetzt. Hier und im Folgenden wird als Grundposition
einer Werkzeugeinheit bzw. eines Werkzeugrevolvers die Position
bezeichnet, in der die Achse M der Werkzeugeinheit bzw. des Revolvers
in X-Richtung nicht gegenüber der Dreh- bzw. Spindelachse
versetzt ist (d = 0). In 2 ist die Spindelachse S in
Y-Richtung um d zur Achse M des Revolvers 29 bzw. der Scheibe 27 versetzt,
also nicht in Grundstellung.
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3 zeigt
eine Draufsicht auf eine Vertikalbearbeitungsmaschine 1b,
deren Maschinengestell 3a gegenüber den Maschinengestellen 3 verbreitert ist
und an der zwei Vertikalbearbeitungszonen A, B vorgesehen sind.
In beiden Bearbeitungszonen A, B ist eine Drehspindel 21 mit
je einer Einspanneinrichtung zum Spannen eines Werkstücks
angeordnet. Die Spindelachsen der Zonen A, B sind mit S1 und S2
angegeben (s. a. 4). Ein Werkstück wird
zur Weiterverarbeitung von der einen zur nächsten Bearbeitungszone übergeben
(von A nach B oder von B nach A).
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Beiden
Bearbeitungszonen A, B ist ein in X-, Y-, und Z-Richtung verfahrbarer
Revolver 25a zugeordnet, mit dem sowohl ein in der Zone
A als auch ein in der Zone B eingespanntes Werkstück bearbeitbar ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Werkstück
auch durch den Greifer 33 des Revolvers 25a zwischen
den Spindeln 21 bzw. deren Spannfuttern in den Zonen A
und B überführt werden. Abgesehen von einer verlängerten
X-Führung 11 entspricht der Revolver 25a dem
in 2 dargestellten Revolver. Der Revolver 25a ist
ebenfalls an der Y-Führung 15' in Y-Richtung verfahrbar.
Wie durch die strichpunktierten Linien dargestellt, sind die Spindelachsen
S1, S2 der Spindeln 21 in den Bearbeitungszonen A und B
um den Versatz v in Y-Richtung zueinander versetzt. Durch das Verfahren
in Y-Richtung kann einerseits eine außermittige (off-axis)
Bearbeitung des Werkstücks in den Spindeln 21 der Zone
A und/oder B erfolgen. Und/oder zur Übernahme und/oder
Abgabe des Werkstücks in oder aus der Spanneinrichtung
der Spindeln wird der Revolver 25a an der jeweiligen Spindel 21 (in
Zone A/B) in die Grundstellung (s. o.) gebracht, damit der Greifer 33 auf
eine definierte Weise durch Verfahren in X-Richtung das Werkstück
koaxial zur jeweiligen Spindel 21 ausrichten kann.
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In 3 ist
der Revolver 25a in Grundstellung bzgl. der Spindel 21 in
Bearbeitungszone B. Durch Verfahren des Revolvers 25a nach
rechts in X-Richtung kann mit dem Bohrer 37 eine radiale,
zur Werkstückachse ausgerichtete Bohrung eingebracht werden.
In Ausgestaltung ist der Greifer 33 (2 oder 3)
in sich drehbar, so dass ein Werkstück bei der Überführung
gewendet werden kann. Beispielsweise bei der Überführung
von Zone A nach Zone B, so dass sich insbesondere bei kurzen Werkstücken
die stirnseitigen, freien Enden des eingespannten Werkstücks
bearbeiten lassen. In weiterer Ausgestaltung sind die Bearbeitungszonen
A, B Bearbeitungszonen nebeneinanderliegender, an sich eigenständiger
Bearbeitungsmaschinen (vgl. 4) und mit
einem Revolver 25a lassen sich Werkstücke in beiden
Zonen A, B bearbeiten und/oder Werkstücke zwischen den
beiden Zonen überführen.
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4 zeigt
in Draufsicht eine Anordnung von zwei nebeneinander aufgestellten
Bearbeitungsmaschinen 1a, 1b, die in Y-Richtung
mit einem Versatz m aufgestellt sind. Bei dem dargestellten Beispiel sind
beide Maschinen 1a, 1b Vertikaldrehmaschinen mit
Vertikalspindeln 21. Der Bearbeitungszone A ist ein Werkzeugrevolver 25b zugeordnet,
der auf einem Kreuzschlitten angeordnet ist. Der Kreuzschlitten
ist aus einer Z-Führung (Z-Modul 5a) und einer
X-Führung 11 ausgebildet. Die Antriebseinheit 35 des
Revolvers 25b ist direkt in X-Richtung verfahrbar an der X-Führung 11 gelagert.
Zur Bearbeitung eines in der Zone A eingespannten Werkstücks
wird eines der Werkzeuge des Revolvers 25b dem Werkstück
in der Spindel 21 zugestellt.
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Das
bearbeitete Werkstück ist mit dem Greifer 33 des
Revolvers 25b greifbar, bei geöffneten Spannbacken
der Spindel 21 daraus entnehmbar, und durch Drehen des
Revolverkopfes und Verfahren des Revolvers 25b nach rechts
in die dargestellte Stellung überführbar. In der
dargestellten Stellung haben die Revolver 25b und 25a eine
gemeinsame Übergabezone C, in der das von Zone A kommende Werkstück
vom Greifer 33 des Revolvers 25b zum Greifer 33 des
Revolvers 25a übergebbar ist. Nach Greifen des
Werkstücks durch den Greifer des Revolvers 25a und
Lösen des Werkstücks vom Greifer 33 des
Revolvers 25b wird das Werkstück durch Schwenken
des Revolverkopfes des Revolvers 25a, Fahren des Revolvers 25a nach
rechts (X-Richtung) und nach hinten (Y-Richtung) in die Grundstellung des
Revolvers 25a zur Spindel in der Zone B überführt.
Dort wird dann durch weiteres Verfahren oder das bereits stattgefundene
Verfahren das Werkstück koaxial zur Spindel 21 ausgerichtet
und durch Verfahren nach oben (Z-Richtung) das Werkstück
in die Spanneinrichtung der Spindel 21 in Zone B eingeführt.
Die Bearbeitungsreihenfolge und Transportrichtung kann natürlich
auch umgekehrt erfolgen, d. h. zuerst wird in Zone B bearbeitet,
dann von Zone B nach A überführt und dann in Zone
A weiterbearbeitet.
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Ein
Handling 43 an der rechten Seite der Maschine 1b in 3 und
der Maschine 1c in 4 ist gleich
aufgebaut und dient dem Entnehmen des bearbeiteten Werkstücks
oder der Zufuhr eines unbearbeiteten Werkstücks von der/zur
Bearbeitungszone B. Gegenüber dem Handling 41 von 1 ist
das Handling 43 mittels des Z-Moduls 5a und der
X-Führung 11 sowohl in vertikale (Z-) als auch
in horizontale (X-)Richtung verfahrbar. Zusätzlich erfolgt
das Verfahren in Y-Richtung mittels einer Y-Führung 15' an der
der Handling-Antrieb 45 direkt in Y-Richtung verfahrbar
gelagert ist. Der durch den Antrieb 45 schwenkbare Greiferarm 49 ist
teleskopierbar (d. h. in seiner Länge ausfahrbar bzw. einfahrbar)
und in sich dreh- oder schwenkbar um ein zu überführendes Werkstück
zu drehen bzw. zu wenden.
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- 1,
1a, 1b, 1c
- Vertikaldrehmaschine
- 3,
3a
- Maschinengestell
- 5,
5a
- Z-Modul
- 7
- Motor
- 9
- Z-Schlitten
- 11
- X-Führung
- 13
- X-Schlitten
- 15,
15'
- Y-Führung
- 17,
17'
- Y-Schlitten
- 21
- Werkstückspindel
- 23
- Pinole
- 25,
25a, 25b
- Werkzeugrevolver
- 27
- Revolverscheibe
- 29
- Revolverantrieb
- 31
- Greifer
- 33
- ausfahrbarer
Greifer
- 35
- Revolverantrieb
- 37
- Bohrer
- 41
- Handling
- 42
- Handling
- 43
- Handling
- 45
- Handling-Antrieb
- 47
- Greifarm
- 49
- ausfahrbarer
Greifarm
- A,
B
- Bearbeitungszone
- C
- Übergabezone
- d,
v, m
- Versatz
- S,
S1, S2
- Spindelachse
- M
- Revolverachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202004005569
U [0002]