DE19800034C2 - Werkzeugmaschine für Bearbeitungswerkzeuge aus der Gruppe Schleifkörper und Fräser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Durch die DE 30 05 606 C2 und die ihr entsprechende US 4 417 422 ist eine Schleifmaschine der obigen Gattung bekannt, bei der zwei Werkzeug­ träger, dort als Schleifspindelstöcke bezeichnet, mittels ihrer vertikalen ortsfesten Linearführungen und Linearantriebe lediglich in vertikalen Richtun­ gen unabhängig voneinander beweglich sind. Lediglich ein Werkstückhalter ist um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert. Damit ist es nicht mög­ lich, mittels der Werkzeugträger Schleifvorgänge an schräg im Raum stehen­ den und/oder hinterschnittenen Werkstückoberflächen und/oder zusätzliche Operationen außerhalb des vertikalen Bewegungsbereichs der Schleifschei­ ben auszuführen.

Durch die DE 40 15 554 A1 ist ferner eine Schleifmaschine mit einer Schleif­ einheit bekannt, die auf einem Maschinenbett um eine erste senkrechte Achse drehbar ist und mehrere Schleifspindeln mit unterschiedlichen Schleif­ scheiben besitzt, die durch Drehen und/oder Verschieben alternierend an einem Werkstück zum Einsatz gebracht werden können. Die Schleifeinheit besitzt weiterhin mindestens eine Werkstücklade- und -entladeeinrichtung, wobei bei mehreren Werkstücklade- und -entladeeinrichtungen diese an einem Drehtisch angeordnet sein können, der um eine zweite, zur ersten Achse parallele Achse drehbar ist. Damit ist nach Auswahl einer der Schleif­ scheiben an ein und demselben Werkstück immer nur eine Schleifoperation durchführbar, so daß sich bei komplexen Werkstücken und/oder Bearbei­ tungsvorgängen ein größerer Zeitaufwand ergibt. Es ist auch die erklärte Aufgabe der bekannten Lösung, daß die ohnehin vorhandene Beweglichkeit der Maschinenelemente und die vorhandenen Antriebsmittel auch unmittelbar für einen Werkstückwechsel eingesetzt werden können.

Durch die DE 43 26 595 A1 ist eine Universal-Schleifstation mit einem L-förmi­ gen Schleiftisch, einer Schleifspindel und einer Schleifkopfsäule bekannt, die um eine vertikale Achse (Z-Achse) drehbar und entlang der X- und Y-Koordi­ naten verfahrbar ist. Zusätzlich ist die Schleifspindel an der Schleifkopfsäule um eine X2-Achse drehbar und entlang einer Y2-Achse verschiebbar. Eine zweite Schleifkopfsäule und/oder ein Werkstückwechsler sind nicht vorgese­ hen, und es ißt auch die erklärte Aufgabe der bekannten Lösung, eine Univer­ sal-Schleifstation in räumlich kompakter Bauweise zu schaffen, die zwar aus­ baubar ist, jedoch keine übermäßige Fläche beansprucht etc. Auch mit dieser bekannten Lösung ist an ein und demselben Werkstück immer nur eine Schleifoperation durchführbar, so daß sich bei komplexen Werkstücken und/oder Bearbeitungsvorgängen ein größerer Zeitaufwand ergibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs angegebenen Gattung dahingehend weiter zu entwickeln, daß mittels mindestens zweier Werkzeugträger Bearbeitungs-, insbesondere Schleifvorgänge, an schräg im Raum stehenden und/oder hinterschnittenen Werkstückoberflächen und/oder zusätzliche Operationen außerhalb des vertikalen Bewegungsbereichs des mindestens einen Bearbeitungswerk­ zeugs ausgeführt werden können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs angegebenen Werkzeugmaschine erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Durch diese Bauweise wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange zufrie­ denstellend gelöst, d. h. es ist dadurch möglich, mittels mindestens eines Werkzeugträgers Bearbeitungs-, insbesondere Schleifvorgänge, an schräg im Raum stehenden und/oder hinterschnittenen Werkstückoberflächen und/oder zusätzliche Operationen außerhalb des vertikalen Bewegungs­ bereichs des mindestens einen Bearbeitungswerkzeugs auszuführen.

Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes - entweder einzeln oder in Kombination - besonders vorteilhaft, wenn:

• - mindestens einem der Zustellschlitten ein Manipulator und ein Werkzeugmagazin für einen Werkzeugwechsel zugeordnet ist,
• - der am drehbaren Werkzeugträger angeordnete Linearantrieb für das Bearbeitungswerkzeug in Verbindung mit einem gegenüber dem Maschinengestell entlang einer Horizontalführung beweglichen Zustell­ schlitten zum Ausführen von Werkzeugwechsel-Bewegungen im Zusam­ menwirken mit dem Werkzeugmagazin einsetzbar ist,
• - an mindestens einem der drehbaren Werkzeugträger mindestens eine Meßeinrichtung aus der Gruppe Meßtaster, Temperatursensoren und Positionierhilfen angeordnet ist, die mit dem Werkstück in Berührung bringbar ist, und/oder, wenn
• - mindestens einer der Werkzeugträger Mittel für einen Gewichtsausgleich besitzt.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Werkzeug­ maschine nach Fig. 2,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Werkzeug- bzw. Schleifmaschine mit zwei Zustellschlitten, zwei Werkzeugträgern und einem Werk­ zeugmagazin und

Fig. 3 einen Schnitt durch den Gegenstandes nach Fig. 2 entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt den rechten Teil eines Maschinengestells 4, das sich aus einem Rückenständer 4a und einem Vorderständer 4b zusammensetzt. Auf dem Rückenständer 4a ist ein Horizontalantrieb 8 mit einer Horizontalführung 8a angeordnet, die die Zustellrichtung (Pfeil 9a) für die Horizontalbewegung eines Zustellschlittens 9 vorgibt, in dem eine waagrechte Drehachse DA-DA für einen Werkzeugträger 5 gelagert ist. Der Antriebsmotor für eine stufen­ lose Drehung des Werkzeugträgers 5, die Lager sowie eine stufenlose Arretiervorrichtung für die Arretierung in einer vorgebbaren Winkelstellung des Werkzeugträgers 5 sind nicht dargestellt, weil - für sich genommen - bekannt.

So besteht beispielsweis die Arretiervorrichtung aus einer Scheibe, die auf ihrem Umfang von Hydraulikzylindern umgeben ist, deren Kolben aufgrund einer gemeinsamen Ringleitung für die Hydraulikflüssigkeit relativ zur Scheibe schwimmend angeordnet sind. Dadurch ist die Arretiereinrichtung in bezug auf die Drehachse (DA-DA) frei von Reaktionskräften der Arretier­ einrichtung. Die Drehbewegung ist durch den gebogenen Doppelpfeil 5a angedeutet, durch den eine senkrechte (auch zur Drehachse DA-DA) Ebene aufgespannt wird.

Es sollen nun zunächst der Werkzeugträger und seine Bewegungsmöglich­ keiten näher erläutert werden: Der Werkzeugträger 5 trägt zwei Rotations­ antriebe 1 und 2 mit Spindeln 1a und 2a, deren Rotationsachsen AR1 und AR2 senkrecht zueinander und zur Drehachse DA-DA für den gesamten Werkzeugträger 5 stehen. Die Spindeln 1a und 2a tragen je ein Bearbei­ tungswerkzeug 3a und 3b, das im vorliegenden Falle jeweils ein Schleif­ körper ist. Der Werkzeugträger 5 trägt weiterhin einen Linearantrieb 7 sowie eine zugeordnete Linearführung 7a, die mit dem Werkzeugträger 5 um die Drehachse DA-DA stufenlos in einem Winkelbereich bis zu 300° drehbar sind, so daß damit auch die Bearbeitungswerkzeuge 3a und 3b jede Raumlage einnehmen können, die durch die Drehachse DA-DA vorgegeben ist. Dies gilt auch für eine Meßeinrichtung 11 und für einen Manipulator 13 für einen Werk­ stückwechsel, der dadurch stattfindet daß dieser Manipulator 13 alternierend mit einer Werkstück-Zufuhreinrichtung, mit einer Werkstückaufspannvorrich­ tung und mit einer Werkstück-Abfuhreinrichtung zusammenwirkt, die - für sich genommen - bekannt und der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Weitere mögliche Ausgestaltungen werden anhand der Fig. 2 und 3 weiter unten erläutert.

Die beschriebenen Linearführungen und Linearantriebe für die verschiedenen Relativbewegungen zwischen den Bearbeitungswerkzeugen 3a und 3b und einem Werkstück 6 führen zu folgenden Möglichkeiten:

Der Linearantrieb 7 mit der Vertikalführung 7a dient auch als Zustellantrieb für das Werkzeug 3a zum Planen und/oder als Oszillations-Antrieb für das Werkzeug 3b zum Pendelschleifen. Der Horizontalantrieb 8 mit der Horizon­ talführung 8a dient auch als Oszillations-Antrieb für das Werkzeug 3a zum Pendelschleifenn und/oder als Zustellantrieb für das Werkzeug 3b zum Innen- und/oder Außenschleifen. Auch die Meßeinrichtung 11, die aus der Gruppe Meßtaster, Temperatursensoren und Positionierhilfen ausgewählt sein kann, kann auf diese Weise mit dem Werkstück 6 in Berührung gebracht werden.

Weiterhin kann der am drehbaren Werkzeugträger 5 angeordnete Linear­ antrieb 7 für das Bearbeitungswerkzeug 3b in Verbindung mit dem gegen­ über dem Maschinengestell 4 entlang der Horizontalführung 8a beweglichen Zustellschlitten 9 zum Ausführen von Einstechvorgängen am Werkstück 6 verwendet werden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen nun im Prinzip eine in etwa spiegelsymmetrische Anordnung zweier Zustellschlitten 12a und 12b mit zwei unterschiedlich bestückten Werkzeugträgern 5a und 5b mit Drehachsen DA1 und DA2. An dem linken Werkzeugträger 5a ist eine Meßeinrichtung 11 angeordnet, an dem rechten Werkzeugträger 5b ein weiterer Rotationsantrieb 15 mit einer Spindel 15a und einem weiteren Bearbeitungswerkzeug 3a, daß als Topf­ scheibe ausgebildet ist. Einzelheiten des Werkzeugträgers 5 der Fig. 1 sind auch auf die Werkzeugträger 5a und 5b nach den Fig. 2 und 3 übertragbar.

Beide Zustellschlitten 12a und 12b sind (hinter einer Verkleidungswand 17) mittels zweier unabhängiger Horizontalantriebe 16a und 16b auf einer gemeinsamen Horizontalführung 16 angeordnet, von der nur zwei Ausschnit­ te gezeigt sind. In bezug auf den linken Werkzeugträger 5a sind zwei der durch die Drehachse DA1 möglichen Raumlagen in gestrichelten Linien angedeutet. Auch die extreme Lage links außen des linken Zustellschlittens 12a ist gestrichelt angedeutet.

Diese Position dient dazu, das (linke) Bearbeitungswerkzeug 3 in Verbindung mit dem gegenüber dem Maschinengestell 4 entlang der Horizontalführung 16 beweglichen Zustellschlitten 12a und dem Werkzeugträger 5a zum Werk­ zeugwechsel im Zusammenwirken mit einem Werkzeugmagazin 10 einzuset­ zen, das - in an sich bekannter Weise - als Revolver mit senkrechter Dreh­ achse 10a ausgeführt ist. Parallel hierzu ist ein Manipulator 14 mit einer Hubachse 14a angeordnet. Die Schleifspindel 18 besitzt zu diesem Zweck an ihrem unteren Ende eine nicht dargestellte Greifeinrichtung, die gleichfalls die Funktion eines Manipulators hat und mit der ein Bearbeitungswerkzeug in eine freie Öffnung des Werkzeugmagazins 10 abgesenkt und - nach Drehung des Revolvers - ein anderes Werkzeug aus einer anderen Öffnung des Werkzeugmagazins 10 entnommen werden kann.

Der Hinterständer 4a ist über die gesamte Breite der Anordnung durchge­ hend ausgebildet, desgleichen die Horizontalführung 16. Der Vorderständer 4b mit dem Werkstück 6 ist etwa mittig unterhalb der Werkzeugträger 5a und 5b angeordnet.

Nicht dargestellt ist auch, daß die Werkzeugträger 5, 5a und 5b Mittel für einen Gewichtsausgleich besitzen.

Die Vorrichtung nach den Fig. 2 und 3 kann an den Werkzeugträgern 5a und 5b Manipulatoren für einen Werkstückwechsel besitzen, von denen mindestens einer in eine Austauschposition mit einer nicht gezeigten Trans­ porteinrichtung für Werkstücke 6 bringbar ist.

Claims (5)

1. Werkzeugmaschine mit mindesten zwei, je eine Rotationsachse (AR1, AR2) und einen Rotationsantrieb (1, 2) aufweisenden Bearbeitungswerk­ zeugen (3, 3a) aus der Gruppe Schleifkörper und Fräser, mit mindestens einem Maschinengestell (4) und zwei Werkzeugträgern (5a, 5b) sowie mit Linearführungen und Linearantrieben für Relativbewegungen zwischen den Bearbeitungswerkzeugen (3, 3a, 3b, 3c) und dem Werkstück (6) in mindestens einer Richtung, wobei die Werkzeugträger (5a, 5b) mit ihren Linearführungen, den zugehörigen Linearantrieben und den Rotations­ antrieben (1, 2) für die betreffenden Bearbeitungswerkzeuge (3, 3a, 3b, 3c) mit diesen relativ zum Maschinengestell (4) und zum Werkstück (6) beweglich und in einer wählbaren Einstellposition arretierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Maschinengestell (4) horizontal und unabhängig voneinander verfahrbar zwei Zustellschlitten (12a, 12b) angeordnet sind und daß die Werkzeugträger (5a, 5b) unabhängig voneinander um je eine Drehachse (DA1, DA2) drehbar an den Zustell­ schlitten (12a, 12b) gelagert sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem der Zustellschlitten (12a, 12b) ein Manipulator (14) und ein Werkzeugmagazin (10) für einen Werkzeugwechsel zugeordnet ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am drehbaren Werkzeugträger (5a, 5b) angeordnete Linearantrieb für das Bearbeitungswerkzeug (3, 3a) in Verbindung mit einem gegenüber dem Maschinengestell (4) entlang einer Horizontalführung (16) beweg­ lichen Zustellschlitten (12a, 12b) zum Ausführen von Werkzeugwech­ sel-Bewegungen im Zusammenwirken mit dem Werkzeugmagazin (10) einsetzbar ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem der drehbaren Werkzeugträger (5a, 5b) mindestens eine Meßeinrichtung (11) aus der Gruppe Meßtaster, Temperatursen­ soren und Positionierhilfen angeordnet ist, die mit dem Werkstück (6) in Berührung bringbar ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Werkzeugträger (5a, 5b) Mittel für einen Gewichtsausgleich besitzt.