DE19528341C1 - Werkzeugmaschine mit mehreren an einem Maschinengestell angeordneten Werkzeugträgern und mehreren im Wechsel an den Werkzeugträgern positionierbaren Bearbeitungsstationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit mehreren an einem Maschinengestell angeordneten Werkzeugträgern und mehreren im Wechsel an den Werkzeugträgern positionierbaren Bearbeitungsstationen, wobei die Bearbeitungsstationen Ar­ beitsspindeln zur Halterung von Werkstücken aufweisen, die durch Antriebe um ihre Längsachse drehbar und in wenigstens einer Vorschubrichtung translatorisch verstellbar sind.

Derartige Maschinen mit taktenden Bearbeitungsstationen wer­ den verwendet, um automatisch an einem Werkstück unterschied­ liche Bearbeitungsvorgänge nacheinander in einer Einspannung vorzunehmen und dabei gleichzeitig mehrere Werkstücke zu bearbeiten.

In erster Linie werden in der Praxis sogenannte Rundtakt-Ma­ schinen bzw. Mehrspindeldrehautomaten verwendet, bei denen mehrere Bearbeitungsstationen, an deren Arbeitsspindeln jeweils ein Werkstück gehalten ist, gleichmäßig am Umfang eines drehbaren Führungsturms angeordnet sind und nacheinan­ der an den am Maschinengestell stationär vorgesehenen Werk­ zeugträgern positioniert werden, um das Werkstück durch ge­ steuerte Dreh- und Vorschubbewegungen der Arbeitsspindel mit dem am Werkzeugträger gehaltenen Werkzeug zu bearbeiten.

Maschinen mit taktenden Bearbeitungsstationen erfordern be­ wegliche Leitungsverbindungen für die Energiezuführung und den Datentransfer, wobei die beweglichen Leitungsverbindung üblicherweise mit Schleifringverteilern bzw. Drehverteilern verwirklicht werden.

Datenleitungen, wie sie beispielsweise zur Übertragung von Meßwerten von Meßeinrichtungen erforderlich sind, werden über Drehverteiler realisiert. Die Datenübertragung über Drehverteiler ist jedoch mit einem großen Aufwand verbunden und außerdem relativ störanfällig, weshalb eine sichere Übertragung von Daten insbesondere bei einem rauhen Werkstatteinsatz nicht sicher gewährleistet werden kann. Aus diesem Grund sind Drehverteiler nur schlecht geeignet zur kontinuierlichen Übertragung größerer Datenmengen, wie sie beispielsweise für eine CNC-Steuerung von Achsantrieben erforderlich ist.

In der DE-PS 30 25 638 wird weiterhin vorgeschlagen, die Werkzeugträger an einem drehbaren Schalttisch anzuordnen und die Antriebsmotoren für die Arbeitsspindeln über flexible, von oben oder unten kommende und um die Achse des Schalt­ tischs verbindbare Versorgungsleitungen zu speisen, wobei der Schalttisch nach einer bestimmten Folge von Dreh­ schritten jeweils zurückgedreht wird, um ein Verdrillen der Versorgungsleitungen zu vermeiden.

Zur Durchführung von Bearbeitungsvorgängen, bei denen die Bewegungen mehrerer Achsen unabhängig voneinander erfolgen und miteinander synchronisiert werden müssen, wie dies bei­ spielsweise beim Schlagwälzen von Zahnrädern der Fall ist, werden daher Werkzeugmaschinen mit taktenden Bearbeitungssta­ tionen nicht eingesetzt, sondern die einzelnen Arbeitsgänge werden nacheinander an unterschiedliche NC-Maschinen ausge­ führt. Dies ist jedoch sehr zeit- und kostenaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine der ein­ gangs genannten Art so auszubilden, daß sie auch Arbeitsgän­ ge ausführen kann, bei denen mehrere Bewegungen unabhängig voneinander durchgeführt und miteinander synchronisiert werden müssen.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß wenigstens einem Werkzeugträger eine CNC-Steuerung zur Synchronisierung der Antriebe der jeweils an dem Werkzeugträger positionierten Bearbeitungsstation zugeordnet ist und Steuersignale von der CNC-Steuerung an die Antriebe der an dem Werkzeugträger positionierten Bearbeitungsstation durch eine berührungslose Signalübertragungseinrichtung übertragen werden, und daß die berührungslose Signalübertragungseinrichtung einen mit der CNC-Steuerung verbundenen stationären Signalgeber sowie an jeder Bearbeitungsstation einen dem Signalgeber zugeordneten, sich mit der Bearbeitungsstation bewegenden und mit den Antrieben der Bearbeitungsstation verbundenen Empfänger aufweist, wobei der Signalgebers jeweils mit dem Empfänger der an dem Werkzeugträger positionierten Bearbeitungsstation zur Datenübertragung zusammenwirkt.

Erfindungsgemäß ist an wenigstens einem Werkzeugträger eine dezentrale CNC-Steuerung vorgesehen, durch welche die Antrie­ be der jeweils an dem Werkzeugträger positionierten takten­ den Bearbeitungsstation unabhängig voneinander angesteuert und damit synchronisiert werden können.

Zur Übertragung der erforderlichen Steuersignale von der CNC-Steuerung an die Antriebe der Bearbeitungsstation ist er­ findungsgemäß eine berührungslose Signalübertragungseinrichtung mit einem stationären Signalgeber und mehreren den Bearbeitungsstationen zugeordneten und mit den Bearbeitungsstationen taktenden Empfängern, von denen jeweils einer mit dem Signalgeber zur Datenübertragung zusammenwirkt, vorgesehen. Es hat sich gezeigt, daß berührungslose Signalübertragungseinrichtungen sich gut für die Übertragung der Steuersignale einer CNC-Steuerung an die Antriebe einer Bearbeitungsstation eig­ nen und auch bei einem rauhen Werkstatteinsatz wenig störan­ fällig sind.

Mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist es somit mög­ lich, Maschinen mit taktenden Bearbeitungsstationen mit unabhängigen NC-Achsen auf dem taktenden Teil zu betreiben, so daß auch komplizierte Werkstücke wie beispielsweise Zahn­ räder mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine komplett automatisch bearbeitet werden können.

Es bietet sich an, die berührungslose Signalübertragungsein­ richtung als optische Signalübertragungseinrichtung auszubil­ den, da die Datenleitungen von der CNC-Steuerung zu den zu steuernden Antrieben in der Regel ohnehin aus Lichtleitern bestehen.

Alternativ können jedoch auch andere Systeme wie induktive Signalübertragungseinrichtungen oder Funk-Signalübertragungs­ einrichtungen verwendet werden.

Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsge­ mäßen Werkzeugmaschine wird auf die Unteransprüche sowie auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Vorderansicht und

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Werkzeugmaschine in Draufsicht.

Die in den Figuren dargestellte Werkzeugmaschine umfaßt ein stationäres Maschinengestell 1, an dessen Umfang versetzt mehrere Werkzeugträger 2 angeordnet sind. Die Werkzeugträger 2 sind jeweils an einem Werkzeugschlitten 3 in vertikaler Richtung gegenüber dem Maschinengestell 1 bewegbar geführt und durch einen Antrieb 4 verstellbar.

An der Oberseite des Maschinengestells 1 ist ein Führungs­ turm 5 vorgesehen und mit dem Maschinengestell 1 durch eine Dreheinheit 6 verbunden, durch welche der Führungsturm 5 gegenüber dem Maschinengestell 1 um die Gestellängsachse A drehbar ist.

Der Führungsturm 5 trägt an seinem Umfang mehrere Bearbei­ tungsstationen 7, die durch eine Drehung des Führungsturms 5 gegenüber dem Maschinengestell 1 nacheinander an den am Ma­ schinengestell 1 vorgesehenen Werkzeugträgern 2 positio­ nierbar sind. Die Bearbeitungsstationen 7 umfassen jeweils eine um ihre vertikale Längsachse drehbare und durch einen Motor 8 antreibbare Arbeitsspindel 9′ die zur Ausführung einer Vorschubbewegung in vertikaler Richtung an dem Führungsturm 5 durch einen Schlitten 10 geführt und durch einen Vorschubantrieb 11 verstellbar ist.

An den Arbeitsspindeln 9 sind jeweils Mittel wie beispiels­ weise Spannfutter vorgesehen, um ein zu bearbeitendes Werk­ stück an den Arbeitsspindeln 9 zu fixieren.

Die elektrische und hydraulische Versorgung der Bearbeitungs­ stationen 7 erfolgt über einen zentralen Drehverteiler 12, der an der Oberseite des Führungsturms 5 angebracht und mit einer elektrischen Energiequelle 13 verbunden ist.

Zu der Werkzeugmaschine gehört weiterhin eine CNC-Steuerung 14, um den Motor 8 und den Vorschubantrieb 11 jeweils derje­ nigen Bearbeitungsstation 7, welche an dem in Fig. 1 linken Werkzeugträger 2 positioniert ist, unabhängig voneinander an­ steuern zu können. Zur Übertragung von Steuersignalen der CNC-Steuerung 14 an die Stelleinrichtungen des Motors 8 und des Vorschubantriebs 11 für die Arbeitsspindel 9 der jewei­ ligen Bearbeitungsstation 7 ist eine berührungslose Signalübertragungseinrichtung 15 vorgesehen. Diese umfaßt einen stationären, mit der CNC-Steuerung 14 über Leitungen 16 verbundenen Signalgeber 17 sowie eine der Anzahl von Bearbei­ tungsstationen 7 entsprechende Anzahl von Empfängern 18, die je­ weils mit den Antrieben 8, 11 einer Bearbeitungsstation 7 verbunden und an dem Führungsturm 5 angebracht sind.

Die Empfänger 18 sind an der Oberseite des Führungsturms 5 und der Signalgeber 17 ist oberhalb der Empfänger 18 auf einem konzentrisch zu der Längsachse A des Maschinengestells 1 liegenden Kreis angeordnet, so daß die Empfänger 18 bei einer Drehung des Füh­ rungsturms 5 nacheinander dem Signalgeber 17 gegenüberliegend posi­ tioniert werden, um mit dem Signalgeber 17 zur Übertragung von Steuersignalen von der CNC-Steuerung 9 an die mit dem Nehmer 18 verbundenen Antriebe 8, 11 zusammenzuwirken.

An den anderen Werkzeugträgern 2 können weitere CNC-Steue­ rungen mit berührungslosen Signalübertragungseinrichtungen vorgesehen sein, wobei die Signalgeber dieser CNC-Steuerungen dann vorzugsweise ebenfalls mit den an der Oberseite des Führungs­ turms angeordneten Empfänger 18 zusammenwirken.

Als berührungslose Signalübertragungseinrichtung 15 wird eine optische Signalübertragungseinrichtung verwendet, da die Verbindungsleitungen 16 optische Lichtfasern sind. Alternativ können jedoch auch induktive Signalübertragungs­ einrichtungen oder Funk-Signalübertragungseinrichtungen ver­ wendet werden.

Im Betrieb werden die Bearbeitungsstationen 7 durch Drehung des Führungsturms 5 nacheinander an den am Maschinengestell 1 vorgesehenen Werkzeugträgern 2 positioniert, wo die an den Arbeitsspindeln 9 der Bearbeitungsstationen 7 gehaltenen Werkstücke durch die an den Werkzeugträgern 2 vorgesehenen Werkzeuge bearbeitet werden. Hierbei führen die Arbeitsspin­ deln 9 die Arbeits- und Vorschubbewegungen aus, während die Werkzeuge stillstehen.

Claims (6)

1. Werkzeugmaschine mit mehreren an einem Maschinengestell (1) angeordneten Werkzeugträgern (2) und mehreren im Wechsel an den Werkzeugträgern (2) positionierbaren Bear­ beitungsstationen (7), wobei die Bearbeitungsstationen (7) Arbeitsspindeln (9) zur Halterung von Werkstücken aufweisen, die durch Antriebe (8, 11) um ihre Längsachse drehbar und in wenigstens einer Vorschubrichtung transla­ torisch verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem Werkzeugträger (2) eine CNC-Steue­ rung zur Synchronisierung der Antriebe (8, 11) der je­ weils an dem Werkzeugträger (2) positionierten Bearbei­ tungsstation (7) zugeordnet ist und Steuersignale von der CNC-Steuerung (14) an die Antriebe (8, 11) der an dem Werkzeugträger (2) positionierten Bearbeitungssta­ tion (7) durch eine berührungslose Signalübertragungsein­ richtung (15) übertragen werden, und daß die berührungs­ lose Signalübertragungseinrichtung (15) einen mit der CNC-Steuerung (14) verbundenen stationären Signalgeber (17) sowie an jeder Bearbeitungsstation (7) einen dem Signalgeber (17) zugeordneten, sich mit der Bearbeitungs­ station (7) bewegenden und mit den Antrieben (8, 11) der Bearbeitungsstation (7) verbundenen Empfänger (18) aufweist, wobei der Signalgeber (17) jeweils mit dem Empfänger (18) der an dem Werkzeugträger (2) positionier­ ten Bearbeitungsstation (7) zur Datenübertragung zusam­ menwirkt.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die berührungslose Signalübertragungseinrichtung (15) eine optische Signalübertragungseinrichtung ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die berührungslose Signalübertragungseinrichtung (15) eine induktive Signalübertragungseinrichtung ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die berührungslose Signalübertragungseinrichtung (15) eine Funk-Signalübertragungseinrichtung ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren Werkzeugträgern je eine CNC-Steuerung zur Steuerung der Antriebe der an den Werkzeugträgern positionierten Bearbeitungsstationen vorgesehen sind.

6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträger (2) am Umfang des Maschinenge­ stells (1) und die Bearbeitungsstationen (7) am Umfang eines gegenüber dem Maschinengestell (1) um die Gestell­ längsachse (A) drehbaren Führungsturms (5) angeordnet sind und der bzw. die Signalgeber (17) und die Empfänger (18) auf einem zu der Gestellängsachse (A) konzen­ trischen Kreis angeordnet sind.