DE102018107671A1

DE102018107671A1 - Werkzeugmaschine, Bearbeitungssystem und Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102018107671A1
Application number: DE102018107671.1A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Depo GmbH and Co KG
Current assignee: Depo GmbH and Co KG
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-03-07

Abstract

Die Werkzeugmaschine weist eine Werkstückaufnahmebereich zur Aufnahme eines Werkstücks auf mit einer ersten Schnittstelle zur Aufnahme einer Bearbeitungseinrichtung. Diese Schnittstelle ist in einer ersten horizontalen Richtung und einer zweiten horizontalen Richtung verfahrbar. Die Werkzeugmaschine weist eine zweite Schnittstelle zur Aufnahme einer Bearbeitungseinrichtung auf, die in der ersten Richtung verfahrbar ist. Weiter weist die Werkzeugmaschine eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Verfahrbewegungen der Schnittstellen auf, die darauf eingerichtet ist, zur Ermöglichung der gleichzeitigen Aufnahme einer ersten Bearbeitungseinrichtung an der ersten und der zweiten Schnittstelle die Bewegungen der beiden Schnittstellen aufeinander abzustimmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bearbeitungssystem, welches eine solche Werkzeugmaschine aufweist und überdies ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks.
Bei Werkzeugmaschinen werden häufiger solche eingesetzt, welche eine Schnittstelle aufweisen, an der sich ein Werkzeugträger andocken lässt. Die Schnittstelle ist in der Regel am Maschinengestell in mehreren Richtungen verfahrbar, sodass der daran angebrachte Werkzeugträger mit dem daran angebrachten Werkzeug ebenfalls in unterschiedlichen Raumrichtungen verstellt werden kann. Diese Art der Anordnung weist den Vorteil auf, dass verschiedene Werkzeugträger mit verschiedenen Werkzeugen an der Schnittstelle angebracht werden können, sodass unterschiedliche Bearbeitungen mit derselben Werkzeugmaschine ausgeführt werden können.
Die bekannte Anordnung weist natürlich Grenzen auf, zumal der Wechsel eines Werkzeugträgers immer eine gewisse Zeit beansprucht, in der die Maschine keine Bearbeitungen ausführen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, die hinsichtlich der Möglichkeiten, ein Werkstück zu bearbeiten, gegenüber den bekannten Maschinen eine erhöhte Flexibilität aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Bearbeitungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist einen Werkstückaufnahmebereich zur Aufnahme eines Werkstücks auf. Weiter umfasst sie eine erste Schnittstelle zur Aufnahme einer Bearbeitungseinrichtung, wobei die erste Schnittstelle in einer ersten horizontalen Richtung und einer zweiten horizontalen Richtung verfahrbar ist. Die Werkzeugmaschine weist erfindungsgemäß eine zweite Schnittstelle zur Aufnahme einer Bearbeitungseinrichtung auf, die zumindest in der ersten Richtung verfahrbar ist. Weiter umfasst die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Verfahrbewegungen der Schnittstellen. Diese ist darauf eingerichtet, zur Ermöglichung der gleichzeitigen Aufnahme einer ersten Bearbeitungseinrichtung an der ersten und der zweiten Schnittstelle die Bewegungen der beiden Schnittstellen aufeinander abzustimmen.
Auf diese Weise erhält die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine nicht nur dadurch erhöhte Flexibilität, dass noch wenigstens eine zweite Schnittstelle zum Andocken eines weiteren Werkzeugträgers vorhanden ist, sondern es kann auch ein Werkzeug mit beiden Schnittstellen verbunden werden. Zum Beispiel eignet sich diese Vorgehensweise dann, wenn eine entsprechende Bearbeitungseinrichtung als Hobel ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich über das relative Verfahren beider Schnittstellen der Hobel in beliebigen Raumrichtungen relativ zum Werkstück verstellen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite Schnittstelle in der zweiten Richtung verfahrbar ist. Die Schnittstellen können natürlich noch mit weiteren Freiheitsgraden versehen werden, sodass jede erdenkliche relative Stellung der Bearbeitungseinrichtung relativ zum Werkstück einstellbar ist. Diese Einstellungen werden durch die Steuereinrichtung vorgenommen.
So kann zum Beispiel bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine auch vorgesehen sein, dass erste Schnittstelle und/oder die zweite Schnittstelle in vertikaler Richtung verfahrbar sind.
Alternativ oder ergänzend kann hierzu ebenso vorgesehen sein, dass die erste Schnittstelle und/oder die zweite Schnittstelle über eine erste vertikale Drehachse und/oder eine zweite horizontale Drehachse verfügt, um welche das an der jeweiligen Schnittstelle aufgenommene Bearbeitungsaggregat verschwenkt werden kann. Eine so ausgestattete Werkzeugmaschine ermöglicht die Verstellung der Bearbeitungseinrichtung in allen erdenklichen Positionen. Auf diese Weise ist es möglich, auch schwierige Werkstückgeometrien zu bearbeiten.
Die Erfindung betrifft weiter ein Bearbeitungssystem mit einer oben beschriebenen Werkzeugmaschine sowie einer ersten Bearbeitungseinrichtung. Die erste Bearbeitungseinrichtung ist dabei derart gestaltet, dass sie an der ersten und der zweiten Schnittstelle gleichzeitig aufgenommen werden kann. Durch die verschiedenen Freiheitsgrade bzw. Achsen der beiden Schnittstellen kann die Bearbeitungseinrichtung in beliebige Raumrichtungen verfahren und in beliebigen Winkelstellungen angeordnet werden.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die erste Bearbeitungseinrichtung einen Linearantrieb zur Erzeugung der Schnittbewegung bei der Bearbeitung des Werkstücks aufweist, diese also insbesondere eine Hobelbearbeitungseinrichtung ist.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Bearbeitungssystem eine zweite Bearbeitungseinrichtung aufweist, die wahlweise anstelle der ersten Bearbeitungseinrichtung an einer einzelnen Schnittstelle der Werkzeugmaschine, insbesondere an der ersten Schnittstelle, aufnehmbar ist. Beispielsweise kann nach erfolgter Hobelbearbeitung die entsprechende Hobelbearbeitungseinrichtung entfernt werden und zumindest an einer Schnittstelle ersetzt werden durch beispielsweise einen Fräser.
Folglich kann vorgesehen sein, dass die zweite Bearbeitungseinrichtung eine Aufnahme für ein zur Erzeugung der Schnittbewegung rotierendes Werkzeug aufweist.
Mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine bzw. mit einem erfindungsgemäßen Bearbeitungssystem kann ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks ausgeführt werden.
Dabei werden zur Vornahme unterschiedlicher spanabhebender Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück und/oder an verschiedenen Werkstücken wahlweise entweder eine einzelne Bearbeitungseinrichtung gleichzeitig an den zwei unabhängig voneinander bewegbaren Schnittstellen der Werkzeugmaschine aufgenommen. Hierbei werden dann entweder die Bewegungen der Schnittstellen während der Bearbeitung entsprechend aufeinander abgestimmt gesteuert. Alternativ dazu wird lediglich eine Bearbeitungseinrichtung an einer der Schnittstellen aufgenommen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 5 näher erläutert.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Werkzeugmaschine.
3 zeigt eine Vergrößerung des Ausschnitts A aus 1.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht der in 3 gezeigten Bearbeitungseinrichtung.
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 4 gezeigten Werkzeugträgers.

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 1 ist in 1 gezeigt. Die Maschine weist einen Werkstückaufnahmebereich 2 auf, der in der gezeigten Ausführungsform als im Wesentlichen ebene Fläche dargestellt ist. Daran angrenzend befindet sich ein Maschinenlager 14, auf welchem eine Führung 15 angeordnet ist. Die vertikale Richtung ist mit Z bezeichnet, die Führungsrichtung der Führung 15 mit X und die zu beiden Richtungen senkrechte Querrichtung ist mit Y bezeichnet. An der Führung 15 sind in Führungsrichtung X verschiebliche Lagereinrichtungen 11, 10 verschieblich geführt. In diesen Lagereinrichtungen 11, 10 sind wiederum vertikale Führungen vorgesehen, in denen entsprechende geführte Elemente 13, 12 in vertikaler Richtung Z verschieblich gelagert sind. An den Elementen 13, 12 sind Schnittstellen 4, 3 angeordnet, an welchen eine Bearbeitungseinrichtung 5 angekoppelt werden kann. Beide Schnittstellen 3, 4 können jeweils eine eigene Bearbeitungseinrichtung aufnehmen, es kann aber auch wie im gezeigten Beispiel eine einzige Bearbeitungseinrichtung 5 an beiden Schnittstellen angedockt sein. Im gezeigten Beispiel ist die Lagereinrichtung 10 zusätzlich in einer an der Führung 15 geführte Querführung 9 gelagert, sodass die Lagereinrichtung 10 in Querrichtung Y verschoben werden kann.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann vorgesehen sein, auch die Lagereinrichtungen 11 in Querrichtung Y zu verschieben. Eine solche Ausführungsform ist in 2 gezeigt, dort sind die Lagereinrichtungen 11 verschieblich in der Querführung 16 geführt. Die Querführungen 9 und 16 liegen auf zwei Maschinenlagern 14 auf, zwischen denen der Aufnahmeraum 2 ausgebildet ist. Ansonsten ist diese Ausführungsform hinsichtlich der Platzierung der beiden Schnittstellen 3, 4 zur Ausführungsform gemäß 1 identisch. Entsprechend weist auch die Ausführungsform gemäß 2 denselben Ausschnitt A auf (2 nicht eingezeichnet) wie die Ausführungsform gemäß 1.
Der Ausschnitt A aus 1 ist in der 3 vergrößert dargestellt. Wie man aus 3 erkennt, weisen die beiden Schnittstellen 3, 4 jeweils parallel zur Vertikalrichtung Z verlaufende vertikale Drehachsen D1 und D2 auf. Der untere Teil der Schnittstellen ist also parallel zur vertikalen Richtung Z gegenüber den Lagereinrichtungen 10, 11 drehbar. Am unteren Teil der Schnittstellen 3, 4 kann eine Bearbeitungseinrichtung 5 angedockt werden. Im gezeigten Beispiel ist die Bearbeitungseinrichtung 5 ein Hobel, der sowohl an der ersten Schnittstelle 3 als auch an der zweiten Schnittstelle 4 angebracht ist. Folglich kann die Position des Hobels 5 durch Verfahren der Schnittstellen (Drehen, Verschieben in die drei Raumrichtungen X, Y, Z) relativ zum Werkstück (nicht gezeigt) bewegt werden. Weiter können die Schnittstellen 3, 4 im Bereich ihrer unteren Abschnitte eine weitere horizontale Schwenkachse S1 bzw. S2 aufweisen, mit denen die wenigstens an einer der Schnittstellen 3, 4 angebrachte Bearbeitungseinrichtung 5 auch um eine Achse parallel zur Führungsrichtung X verschwenkbar ist.
Die Schnittstellen 3, 4 können nicht nur mit einer gemeinsamen Bearbeitungseinrichtung versehen werden, sondern es ist natürlich auch möglich, die Schnittstellen 3, 4 einzeln mit unterschiedlichen Bearbeitungseinrichtungen wie zum Beispiel Fräsern zu bestücken. Auch kann lediglich eine der Schnittstellen bestückt sein.
In der 4 ist die in den vorangegangenen Figuren gezeigte Bearbeitungseinrichtung 5 näher dargestellt. Diese weist einen Führungsrahmen auf, in welchem ein Bearbeitungsaggregat auf einem Schlitten 6 montiert ist. Der Schlitten 6 und damit das Bearbeitungsaggregat 7 können entlang des Führungsrahmens in einer Translationsrichtung T verschoben werden. Auf diese Weise kann das Bearbeitungsaggregat 5 eine Hobelbewegung ausführen, bei der das Bearbeitungsaggregat entlang der Achse bzw. Richtung T hin und her bewegt wird. Das Bearbeitungsaggregat ist in 5 im Detail abgebildet. Nach einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es möglich, das Bearbeitungswerkzeug 8, welches eine Schneide aufweist, um die Längsachse bzw. Vektorachse D des Bearbeitungsaggregats 7 noch um die Achse D zu drehen. So kann die Schneide des Bearbeitungswerkzeugs 8 auch bei der Bearbeitung noch relativ zum Werkstück positioniert, verstellt bzw. verdreht werden. Dies bietet sich vor allem dann an, wenn das Werkstück spezielle Formgebungen aufweisen soll, die mit „geraden“ Hobelbewegungen nicht herzustellen sind.
Sämtliche Bewegungen und Verstellungen entlang der und um die genannten Achsen X, Y, Z, S1, S2, D1, D2, D, T werden durch eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) bewerkstelligt. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, mit einem Bearbeitungsprogramm das Werkstück mit dem Bearbeitungswerkzeug entsprechend anzufahren.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten bei der Bearbeitung. Insbesondere lässt sich auf einfache Weise ohne Änderung der Werkstückaufspannung eine Hobelbearbeitung mit anderen Bearbeitungsmöglichkeiten, zum Beispiel Fräsen, Drehen usw. kombinieren.

Claims

Werkzeugmaschine (1), mit einem Werkstückaufnahmebereich (2) zur Aufnahme eines Werkstücks, mit einer ersten Schnittstelle (3) zur Aufnahme einer Bearbeitungseinrichtung (5) , wobei die erste Schnittstelle (3) in einer ersten horizontalen Richtung (X) und einer zweiten horizontalen Richtung (Y) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine (1) eine zweite Schnittstelle (4) zur Aufnahme einer Bearbeitungseinrichtung (5) aufweist, die in der ersten Richtung (X) verfahrbar ist, und dass die Werkzeugmaschine (1) eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Verfahrbewegungen der Schnittstellen (3, 4) aufweist, die darauf eingerichtet ist, zur Ermöglichung der gleichzeitigen Aufnahme einer ersten Bearbeitungseinrichtung (5) an der ersten (3) und der zweiten Schnittstelle (4) die Bewegungen der beiden Schnittstellen (3, 4) aufeinander abzustimmen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schnittstelle (4) in der zweiten Richtung (Y) verfahrbar ist.
Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schnittstelle (3) und/oder die zweite Schnittstelle (4) in vertikaler Richtung (Z) verfahrbar sind.
Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schnittstelle (3) und/oder die zweite Schnittstelle (4) über eine erste vertikale Drehachse (D1; D2) und/oder eine zweite horizontale Drehachse (S1; S2) verfügt, um welche das an der jeweiligen Schnittstelle (3, 4) aufgenommene Bearbeitungsaggregat verschwenkt werden kann.
Bearbeitungssystem, mit einer Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorigen Ansprüche und einer ersten Bearbeitungseinrichtung (5), wobei die erste Bearbeitungseinrichtung (5) derart gestaltet ist, dass sie an der ersten (3) und der zweiten Schnittstelle (4) gleichzeitig aufgenommen werden kann.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bearbeitungseinrichtung (5) einen Linearantrieb (6) zur Erzeugung der Schnittbewegung bei der Bearbeitung des Werkstücks aufweist, insbesondere eine Hobelbearbeitungseinrichtung ist.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungssystem eine zweite Bearbeitungseinrichtung, die wahlweise anstelle der ersten Bearbeitungseinrichtung (5) an einer einzelnen Schnittstelle (3, 4) der Werkzeugmaschine (1), insbesondere an der ersten Schnittstelle (3), aufnehmbar ist, aufweist.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bearbeitungseinrichtung eine Aufnahme für ein zur Erzeugung der Schnittbewegung rotierendes Werkzeug aufweist.
Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere mit einer Werkzeugmaschine (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vornahme unterschiedlicher spanabhebender Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück und/oder an verschiedenen Werkstücken wahlweise entweder eine einzelne Bearbeitungseinrichtung gleichzeitig an zwei unabhängig voneinander bewegbaren Schnittstellen (3, 4) einer Werkzeugmaschine (1) aufgenommen wird und die Bewegungen der Schnittstellen (3, 4) während der Bearbeitung entsprechend aufeinander abgestimmt gesteuert werden oder dass eine Bearbeitungseinrichtung an einer der Schnittstellen (3, 4) aufgenommen wird.