DE19702673C2 - Vorrichtung für das Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Die Vorrichtung ist überall dort anwendbar, wo große Platten, die mit einer mittigen Öffnung versehen sind, an ihrer Ober- und an ihrer Unterseite bearbeitet werden müssen. Unter großen Platten sollen Platten verstanden werden, deren Abmessungen beispielsweise <10 m sein können. So sind beispielsweise bei der Erstellung von mit Supraleitern bestückten Platten Platten zu bearbeiten, die in Fusionsreaktoren eingesetzt werden, die die Form des Buchstaben D aufweisen, deren Abmessungen über 10 m und deren Gewicht über 22 t beträgt. Diese Platten müssen beidseitig spanabhebend bearbeitet, gepreßt und geschweißt werden. Insgesamt müssen im aufgeführten Fall 167,3 km Nuten hergestellt werden, was bei zwei Bearbeitungsdurchläufen eine Länge von 334,6 km ergibt. Weiter müssen diese Nuten nach der Bestückung mit einer Preß-Schweißung verschlossen werden. Um eine Bearbeitung auf herkömmlichen Maschinen zu realisieren, müßten kleinere Teile hergestellt werden, die weniger als 10 t wiegen, deren Bearbeitung auf konventionellen Maschinen nur mit viel Aufwand möglich ist. Nach der Bearbeitung auf diesen Maschinen müßten die Teile zusammengeschweißt werden. Bei diesem Zusammenschweißen kommt es zum Verformen der Einzelteile gegeneinander, so daß ein Richten des Gesamtteiles, welches ausgesprochen aufwendig ist, erfolgen müßte.

Aus EP 0 747 165 A1 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken bekannt, die ein den Arbeitsbereich überspannendes Portal aufweist, das auf Fahrbahnen verfahrbar ist. Große Platten mit Abmessungen <10 m sind damit beidseitig, allerdings nur mit Problemen oder gar nicht, bearbeitbar.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der es möglich ist, große Platten, die mit einer Öffnung versehen sind, universell an ihrer Ober- und Unterseite schnell, hinreichend genau und wirtschaftlich zu bearbeiten.

Diese Aufgabe wird duch eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Unteransprüche geben Merkmale für die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wieder.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß die zu bearbeitende, mit einer Öffnung versehene Platte auf eine dafür notwendige Anzahl von Spann- und Stützelementen gelegt und eingespannt wird, wobei die Spann- und Stützelemente die Platte entweder von ihrer Außen- oder von ihrer Innenseite umfassen. Beidseitig der Platte, die auf den Spann- und Stützelementen liegt und von diesen gehalten wird, befinden sich Fahrbahnen, auf denen ein die Platte überspannendes Portal verfahren kann. An einem, auf dem Portal verfahrenden Querwagen ist ein die Platte umgreifender Bügel angeordnet, an dem Bearbeitungswerkzeuge angeordnet sind, mit denen die Platte beidseitig und gleichzeitig bearbeitet werden kann. Der die Platte umgreifende Bügel weist vorteilhafterweise eine C-Form auf und ist jeweils gegenüber den Spann- und Stützelementen angeordnet.

Das Portal, der Querwagen sowie die im Einsatz befindlichen Werkzeuge sind vorteilhaft über eine NC-Steuerung zu steuern, wobei die Drehachse des Bügels genau durch die obere und untere Werkzeugachse geht und damit die Stellung des Bügels für die Bearbeitung von untergeordneter Bedeutung ist. Damit ist es möglich, nur über zwei Ordinaten (z. B. x - y) das gesamte Werkstück zu bearbeiten.

Vorteilhaft ist es, den Querwagen des Portales auf aufgesetzten Schienen mit Zahnstangen zu verfahren. Damit ist gewährleistet, daß das eingreifende Werkzeug mit größter Präzision arbeiten kann.

Weiterhin ist es vorteilhaft, auch das Portal mittels Regelmotor und Zahnstangen auf der Fahrbahn zu verfahren.

Als Werkzeug zur Bearbeitung der genannten Platten sind Fräser, Schweißpistolen oder Preßeinrichtungen denkbar. Mit ihnen können auf großen Platten entsprechende Nuten eingefräst, Unebenheiten beseitigt und erforderlichenfalls Teile angeschweißt werden.

Es können je nach Aufgabenstellung unterschiedliche Werkzeuge an Ober- und Unterseite gleichzeitig im Einsatz sein, wobei ein unabhängiges Bewegen der Werkzeuge auf einer begrenzten Fläche mittels Haltekonstruktionen und geeigneter Antriebe möglich ist.

Vorteilhaft ist es, zur vertikalen Lageregelung der Bearbeitungswerkzeuge zur Bearbeitungsfläche der Platte ein Wegemeßsystem anzuordnen. Damit ist es möglich, Verformungen der zu bearbeitenden Platte auszugleichen und das Werkzeug zielgenau einzusetzen.

Die Bearbeitung erfolgt dann in der Weise, daß die zu bearbeitende Platte mit einem Kran in den vorbereiteten Auflagesattel der Stützelemente abgelegt und mit den Spannelementen verspannt wird. Danach wird mittels Fahrbahnen das Portal mit dem Querwagen über die Platte verfahren und mittels Verlängerungsteil der die Platte umfassende Bügel gegenüber den Spannelementen an die Platte eingefahren. Gefederte Andrückrollen werden angestellt, um die Höhenabtastung zu aktivieren. Aus Stabilitätsgründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zunächst die Bearbeitung von der Innenseite der Platte aus vorzunehmen und nach Beendigung dieser Arbeiten die Stützelemente so anzuordnen, daß eine Bearbeitung von der Außenseite der Platte her erfolgen kann. Der C-förmige Bügel wird dann in analoger Weise an die Platte herangefahren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß das universelle Bearbeiten von großen, mit einer Öffnung versehenen Platten an ihrer Ober- und Unterseite wirtschaftlich und genau erfolgen kann, ohne daß die Platten in Einzelteilen bearbeitet und danach zusammengefügt werden müssen, wobei auch auf das aufwendige Wenden der Plattenteile in herkömmlichen Bearbeitungsanlagen entfällt.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung an 8 Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 isometrische Darstellung der Gesamtanordnung der erfinderischen Bearbeitungsanlage

Fig. 2 Detailausschnitt des Querschnittes der erfindungsgemäßen Anlage

Fig. 3 detailisometrischer Auszug der Bearbeitungseinrichtung mit Platte

Fig. 4 Draufsicht der erfindungsgemäßen Anlage

Fig. 5 Ansicht der Höhenauflage der erfindungsgemäßen Anlage

Fig. 6 Längsschnitt durch das Portal mit auf den Spann- und Stützelementen liegender, zu bearbeitender Platte

Fig. 7 Detailauszug der Anbauten der Preß- und Schweißanlagen

Fig. 8 Detailauszug der erfindungsgemäßen Anlage aus Vertikalbearbeitungsmaschine

Für das Erstellen von mit Supraleitern ausgestalteten Platten 29 für einen Fusionsreaktor wurden diese mittels Kran auf Spann- und Stützelementen 30 abgelegt (Fig. 1).

Auf parallel auf dem Boden aufgebauten Fahrbahnen 1 mit angebauten Zahnstangen 2 wird über einen Regelmotor 3 und kugelgelagerte Gleitelemente 4 ein Portal 5 bewegt. Auf das Portal 5, bestehend aus den Stützen 6, den Brückenträgern 7, den Verbindungsteilen 8, den aufgesetzten Schienen 9 und der angebauten Zahnstange 10, wird ein Querwagen 11 aufgesetzt.

Der Querwagen 11 (Fig. 2) besteht aus der Wagenkonstruktion 12 mit angebauten kugelgelagerten Gleitelementen 13, dem Regelmotor 14, den im Querwagen 11 eingesetzten, auf einem Drehlager 15 lagernden Drehteil 16 mit Antrieb und dem außermittig angebauten Verlängerungsteil 17 für den mit Verbindungsmittel 18 angebauten C-Bügel 19.

Am Verlängerungsteil 17 und am C-Bügel 19 werden im dargestellten Fall eine obere Bearbeitungseinrichtung 20 und eine unter Bearbeitungseinrichtung 21 angebaut. Jede Bearbeitungseinrichtung besteht aus dem vertikalen Schlitten 22, dem regelbaren Zustellmotor 23, der motorisch angetriebenen Fräseinheit 24, den Bearbeitungswerkzeugen 25, der Höhenabtastung 26 sowie den gefederten, zur Schwingungsdämpfung angeordneten Andrückrollen 27.

Die Bewegungen der Bearbeitungsanlage werden über eine NC-Steuerung durchgeführt, wobei für die Herstellung, z. B. von Nuten, die vertikale Drehachse genau durch die obere und untere Fräserachse 28 verläuft. Durch diese Anordnung ist es möglich, bei gleichzeitiger Bearbeitung auf der Ober- und Unterseite Nuten in die dargestellte Platte 29 über zwei Freiheitsgrade zu fräsen. Der C-Bügel 19 wird über die Steuerung rechtwinklig zum Werkstückquerschnitt gestellt.

Zur Schaffung eines Freiraumes werden unter der Platte 29 Spann- und Stützelemente 30 einseitig angeordnet.

Die Spann- und Stützelemente 30 bestehen aus einer Bodenplatte 31, einer Stütze 32 mit Aussteifungen 33, der Werkstückgreifeinrichtung 34 mit dem Auflagesattel 35 und dem z. B. hydraulisch betätigten Spannelement 36.

Nach dem Bearbeiten der Platteninnenseite werden die Stützelemente 30 nach innen versetzt und das Verlängerungsteil 17 mit dem angebauten C- Bügel 19 nach außen gedreht.

Zur Erhöhung der Stabilität können bei der Bearbeitung weitere Stützelemente 30 an der gegenüberliegenden Seite angebracht werden, die jedoch bei der C-Bügel-Durchfahrt entfernt werden müssen.

Zu einer weiteren Variante wird die Maschine durch Abbau des C-Bügels 19 als Portalfräsmaschine eingerichtet (Fig. 8). Das erlaubt es, die gesamte Oberfläche zu überarbeiten.

Bei einer Verwendung der Bearbeitungsanlage als Preß- und Schweißanlage wird die Anlage umgerüstet. Anstelle der oberen Bearbeitungseinrichtung 20 und der unteren Bearbeitungseinrichtung 21 wird ein hydraulisch betätigtes Preßsystem 37, bestehend aus einer oberen Preßrolle 38 mit Lagerblock 39 und hydraulischem Zylinder 40 an dem Verlängerungsteil 17 und einer unteren Gegendruckrolle 41 mit Lagerblock 42 an dem C-Bügel 19 angebaut. Des weiteren werden Doppelschweißpistolen 43 über Haltekonstruktionen 44 und Kreuzschlitten 45 an das Verlängerungsteil 17 angebaut.

Die Bearbeitung der Platte 29 erfolgt nach Auflage in den vorbereiteten Auflagesattel 35 der Stützelemente 30 und nach Verspannen mit dem Spannelement 36 in der Weise, daß über die Fahrbahnen 1 das Portal 5 und über die Fahrbahn 10 auf dem Portal der Querwagen 11 mit dem angebrachten Verlängerungsteil 17 und dem C-Bügel 19 von den z. B. Innenseiten 46 in die Platte 29 eingefahren werden. Die gefederten Andrückrollen 27 werden angestellt und die Höhenabtastung 26 aktiviert.

Die Bearbeitung mit den Bearbeitungsanlagen 20 und 21 kann beginnen, wobei aus Stabilitätsgründen zunächst eine Bearbeitung von der Innenseite 46 aus erfolgt.

Nach der Fertigstellung des inneren Bereiches werden die Spann- und Stützelemente 30 von der Außenseite zur Innenseite umgesetzt. Die Bearbeitung der Außenseite kann nun erfolgen.

Bezugszeichenliste

1

Fahrbahn

2

Zahnstangen

3

Regelmotor

4

kugelgelagertes Gleitelement

5

Portal

6

Stützen des Portals

7

Brückenträger

8

Verbindungsteil

9

aufgesetzte Schienen

10

Zahnstangen der aufgesetzten Schienen

11

Querwagen

12

Wagenkonstruktion

13

kugelgelagertes Gleitelement der Wagenkonstruktion

14

Regelmotor der Wagenkonstruktion

15

Drehlager

16

Drehteil

17

Verlängerungsteil

18

Verbindungsmittel

19

Bügel (C-förmig)

20

obere Bearbeitungseinrichtung

21

untere Bearbeitungseinrichtung

22

vertikaler Schlitten

23

regelbarer Zustellmotor

24

motorisch angetriebene Fräseinheit

25

Bearbeitungswerkzeug

26

Höhenabtastung

27

Andruckrollen

28

Fräserachse

29

Platte

30

Spann- und Stützelement

31

Bodenplatte von

30

32

Stütze von

30

33

Aussteifung von

30

34

Werkzeuggreifeinrichtung von

30

35

Auflagesattel von

30

36

hydraulisch befestigbares Spannelement von

30

37

hydraulisch betätigtes Preßsystem

38

Preßrolle

39

Lagerbock

40

hydraulischer Zylinder an

17

41

Gegendruckrolle

42

Lagerblock am C-Bügel

43

Doppelschweißpistole

44

Haltekonstruktion

45

Kreuzschlitten

46

Innenseite der Platte

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, die ein den Arbeitsbereich überspannendes Portal aufweisen, das auf Fahrbahnen verfahrbar ist, gekennzeichnet durch

• 1. Spann- und Stützelemente (30) zur Schaffung eines Freiraumes unter der mit einer Öffnung versehenen Platte (29),
• 2. einen Querwagen (11) des Portals (5), an dem ein die Platte (29) umgreifender Bügel (19) mit Bearbeitungswerkzeugen (25, 38, 43) oberhalb und unterhalb der Platte (29) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Stütz- und Spannelemente (30) die Platte (29) auf der dem Bügel (19) gegenüberliegenden Seite umgreifen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Querwagen (11) des Portals (5) auf aufgesetzten Schienen (9) mit Zahnstangen (10) auf den Gruppenträgern (7) des Portals (5) verfahrbar ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Portal (5) mittels Regelmotor (3) und Zahnstangen (2) an der Fahrbahn (1) verfahrbar ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß als Bearbeitungswerkzeuge Fräser (25), Preßeinrichtungen (38) oder/und Schweißpistolen (43) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge (25, 38, 43) im Eingriff sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß zur vertikalen Lageregelung der Bearbeitungswerkzeuge (25, 38, 43) zur Bearbeitungsfläche der Platte (5) ein Wegemeßsystem angeordnet ist.