DE4432612A1 - Maschine in Gestalt eines Bearbeitungszentrums für plattenförmige Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine in Gestalt eines Bearbeitungszentrums zum spangebenden Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken aus Holz und/oder Holzaustausch­ stoffen mit unterschiedlichen Werkzeugen bei einem einzigen Spannvorgang auf einem in Richtung einer der Maschinenach­ sen, der X-Achse, länglichen Werkstücktisch sowie mit einem sich quer darüber, in Richtung der Y-Achse, sich erstrecken­ den, in Richtung der X-Achse verfahrbaren Support, an dem ein in der Y-Achse sowie senkrecht zum Werkstücktisch, in Richtung der Z-Achse, verfahrbarer Bearbeitungskopf mit einer mit einer Werkzeugaufnahme versehenen Arbeitsspindel angeordnet ist, und mit einem seitlich am Werkstücktisch befindlichen, im Verfahrbereich des Supports liegenden Werkzeugmagazin, in welchem die einzelnen Werkzeugplätze für den Werkzeugwechsel von der Arbeitsspindel in der Z-Achse von oben her anfahrbar sind.

Bei einer bekannten Maschine der vorgenannten Art ist das Werkzeugmagazin an einer der kürzeren Stirnseiten des läng­ lichen Werkstücktisches in Y-Richtung fest angeordnet, es muß also dort am Ende des Werkstücktisches von dem Support bei jedem Werkzeugwechsel angefahren werden, damit die Arbeitsspindel am Bearbeitungskopf im sogenannten Pick-up-Verfahren das nicht mehr benötigte Werkzeug in dem betreffenden Werkzeugplatz ablegen und das neue Werkzeug von einem anderen Werkzeugplatz im Werkzeugmagazin aufnehmen kann. Damit ist der erhebliche Nachteil langer Verfahrwege beim Werkzeugwechsel verbunden, außerdem muß man bei der Bearbeitung mehrerer Werkstücke nacheinander auf dem Werk­ stücktisch bei einem einzigen Spannvorgang hohe Stillstand­ szeiten in Kauf nehmen, da aus Sicherheitsgründen die be­ reits bearbeiteten Werkstücke wegen der Überfahrung durch den Support beim Werkzeugwechsel solange nicht ausgetauscht werden können, wie nicht die Bearbeitung der gesamten bei einer Aufspannung auf dem Werkstücktisch vorhandenen Werk­ stücke beendet ist. Diese Nachteile hat man bereits dadurch zu vermindern gesucht, daß an der gegenüberliegenden Stirn­ seite des länglichen Werkstücktisches ein weiteres Werkzeug­ magazin vorgesehen wurde, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet, zumal auch die in X-Richtung verlaufende Führung für den Support entsprechend verlängert sein muß.

Des weiteren ist es bekannt bei Maschinen ähnlich denen der gattungsbildenden Art das Werkzeugmagazin am Support mit zu­ führen, in dem die Werkzeuge hier ebenfalls in Y-Richtung hintereinander vornehmlich zu beiden Seiten des Verfahrweges des Bearbeitungskopfes in Y-Richtung angeordnet wurden. Für den Werkzeugwechsel ist es hierbei erforderlich, die Werk­ zeuge in X-Richtung zur Arbeitsspindel des Bearbeitungs­ kopfes hin zu verschieben, was aufwendige Hilfseinrichtungen erfordert. Statt dessen hat man auch schon mit einer Vielzahl von Werkzeugplätzen ausgestattete Drehteller oder umlaufende Ketten beim am Support mitgeführten Werkzeugmagazin vorgese­ hen, um die Kapazität des Werkzeugmagazins zu erhöhen. Der Nachteil dieser vorbekannten Ausführungen liegt in der Ge­ wichtserhöhung des verfahrbaren Supportes und in dem hohen mechanischen Aufwand zur Vorsteuerung der einzelnen Werk­ zeugplätze des Werkzeugmagazins, um die jeweils für den Werkzeugwechsel erforderliche Aufnahmeposition anzufahren.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine besonders einfache und somit wenig aufwendige Anordnung des Werkzeug­ magazins bei kurzen Wegen zwischen dem Bearbeitungskopf am Support und den Werkzeugplätzen des Magazins jeweils im Falle des Werkzeugwechsels vorsieht.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsbildenden Maschine da­ durch gelöst, daß das Werkzeugmagazin an einer der Längs­ seiten des Werkstücktisches in der X-Achse verschiebbar an­ geordnet ist.

Für die erfindungsgemäße Maschine ist wesentlich, das ver­ schiebliche Werkzeugmagazin jeweils auf die X-Position des Supports mit dem Bearbeitungskopf bringen zu können, damit beim Werkzeugwechsel entweder nur der Bearbeitungskopf in Y-Richtung oder ergänzend der Support geringfügig in X-Rich­ tung verfahren werden muß, wonach dann im Pick-up-Verfahren die Arbeitsspindel in Richtung der Z-Achse die betreffenden Werkzeugplätze des Werkzeugmagazins anfahren kann. Zwar muß bei der erfindungsgemäßen Maschine der Support in Richtung der Y-Achse verlängert werden, damit der Bearbeitungskopf mit der Arbeitsspindel bis über das Werkzeugmagazin verfah­ ren werden kann, das wird jedoch durch die verkürzten Ver­ fahrwege beim Werkzeugwechsel und die verringerten Still­ standszeiten bei weitem aufgewogen. Insbesondere bei der sogenannten Mehrteilbearbeitung, bei der entlang des läng­ lichen Werkstücktisches in der X-Richtung mehrere Werkstücke hintereinander aufgespannt und nacheinander bearbeitet wer­ den, kann der Austausch der Werkstücke an demjenigen Ende bzw. an derjenigen Seite in X-Richtung des Werkstücktisches, an der sich der Support mit dem Bearbeitungskopf nicht be­ findet, gefahrlos vorgenommen werden, weil dieser Bereich des Werkstücktisches beim Werkzeugwechsel vom Support dann nicht überfahren werden muß.

In vorteilhafter Ausbildung nach der Erfindung sind die Werkzeugplätze des Werkzeugmagazins in der X-Achse fluchtend hintereinander in zumindest einer Reihe angeordnet, womit die Arbeitsspindel beim Werkzeugwechsel eine exakt definier­ te Y-Position einnehmen kann. Das Werkzeugmagazin kann aber auch die Gestalt eines Tellers mit längs dessen Umfanges angeordneten Werkzeugplätzen haben.

In weiterer zweckmäßiger Ausbildung nach der Erfindung be­ findet sich das Werkzeugmagazin an der Bedienerseite des Werkstücktisches und ist der Support an der gegenüberliegen­ den Seite des Werkstücktisches in der Y-Achse vorkragend ge­ lagert. Man benötigt damit an der Bedienerseite die ledig­ lich einfache Führung für das Werkzeugmagazin und vermeidet dort eine zusätzliche, störende Führung für den Support.

Die Verschiebung des Werkzeugmagazins kann unterschiedlich bewirkt werden. Eine Ausführung nach der Erfindung sieht hierzu vor, das Werkzeugmagazin und den Support mittels ei­ ner Mitnahmevorrichtung miteinander zu kuppeln. Bevorzugt besteht hierbei die Mitnahmevorrichtung aus einem am Support angeordneten Indexbolzen sowie aus zumindest einer am Werk­ zeugmagazin befindlichen Bolzenaufnahme. Sieht man mehrere solcher Bolzenaufnahmen am Werkzeugmagazin in Richtung des­ sen X-Erstreckung hintereinander vor, kann damit der gün­ stigste Verfahrweg für den Werkzeugwechsel voreingestellt werden. Denn bei der Entkupplung von Werkzeugmagazin und Support ist letzterer zweckmäßig in der X-Richtung gegen ein weiteres Verfahren blockiert. Sieht man nur eine einzige Bolzenaufnahme am Werkzeugmagazin vor, ordnet man diese zweckmäßig bezogen auf dessen Erstreckung in der X-Achse mittig an, um die kürzesten Verfahrwege für den Werkzeug­ wechsel zu erzielen.

In anderer vorteilhafter Ausbildung nach der Erfindung kann das Werkzeugmagazin einen Eigenantrieb aufweisen, über den es mit dem Support in der X-Achse mitgeführt wird. Die je­ weils erforderliche X-Position zwischen dem Support und dem Werkzeugmagazin kann durch geeignete Anschläge sicherge­ stellt werden, hierfür kann das Werkzeugmagazin mit einem Antriebsmotor ausgestattet sein, der es in beiden X-Verfahr­ richtungen an einem definierten Anschlag des Supports hält. Zum anderen kann man auch durch geeignete Steuerungsvorrich­ tungen vorsehen, daß im Bereich der Erstreckung des Werk­ zeugmagazins in der X-Achse der Support und das Werkzeug­ magazin in Richtung dieser Achse relativ zueinander verfahr­ bar sind, womit auch bei einem Eigenantrieb des Werkzeug­ magzins der für den Werkzeugwechsel günstigste, kürzeste Verfahrweg des Bearbeitungskopfes eingestellt werden kann.

Des weiteren ist es bei dem erfindungsgemäßen Maschine mög­ lich, mit dem verschieblichen Werkzeugmagazin eine den Ar­ beitsraum des Bearbeitungskopfes am Support überdeckende Haube zu verbinden, durch die im Arbeitsraum entstehender Staub und Lärm zurückgehalten wird. Da das Werkzeugmagazin gegebenenfalls mit bestimmten Wegdifferenzen stets mit der X-Position des Supportes mitgeführt wird, befindet sich so­ mit auch die Haube zum Lärm- und Staubschutz immer an der richtigen Stelle bezogen auf die X-Richtung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an Aus­ führungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht (Fig. 1a) auf eine Maschine mit in Richtung der X-Achse verfahrbarem Support und Werkzeugmagazin sowie deren Stirnansicht (Fig. 1b),

Fig. 2 der Fig. 1 entsprechende Darstellungen der Maschine jedoch mit einem vom Support mitschlepp­ baren Werkzeugmagazin,

Fig. 3 der Fig. 1 entsprechende Darstellungen der Maschine jedoch mit einem mit Eigenantrieb aus­ gestattetem Werkzeugmagazin und

Fig. 4 der Fig. 3 entsprechende Darstellungen der Ma­ schine jedoch mit einer zusätzlich mit dem Werk­ zeugmagazin verbundenen und somit mit dieser zu­ sammen verfahrbaren Haube zur Abdeckung des je­ weiligen Arbeitsraumes.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen in der Draufsicht ein Bearbei­ tungszentrum zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken aus Holz und/oder Holzaustauschstoffen, die vornehmlich in der Möbelindustrie verwendet werden. Es geht hierbei um die Bearbeitung der Kanten dieser plattenförmigen Werkstücke, wozu unterschiedliche Säge- und Fräswerkzeuge benötigt wer­ den. Des weiteren können Bohrungen in bestimmten Lochbildern in die plattenförmigen Werkstücke eingebracht werden, ferner kommt das Einfräsen von Nuten und das Ausfräsen von Ausneh­ mungen zum Einsetzen von Beschlagteilen in Betracht, all diese Arbeiten erfordern den Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge, die entsprechend bereitgehalten werden müssen, um sie in der Aufnahme der Arbeitsspindel austauschen zu kön­ nen.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Werkstücktisch 1 des Bear­ beitungszentrums, der auch als Werkstückauflage zu bezeich­ nen ist, da die Tischfläche durch einzelne Auflagerbalken mit Spannvorrichtungen gebildet sein kann. Der Werkstück­ tisch 1 hat ein längliches, rechteckiges Format, er ist also wesentlich länger als er tief ist, wobei sich seine Längs­ seiten in Richtung einer der Maschinenachsen, der sogenann­ ten X-Achse, erstrecken. In Richtung dieser X-Achse ist über den Werkstücktisch 1 hinweg ein Support 2 verfahrbar ange­ ordnet, der an der rückwärtigen Längsseite des Werkstück­ tisches 1, die von der vorderen Bedienerseite abgekehrt ist, mittels eines aufrechten Ständers 15 über in Richtung der X-Achse verlaufende Führungen 17 am Maschinenbett 16 gela­ gert ist. Am Support 2 ist in senkrechter Richtung zur X-Achse ein Quersupport 3 verfahrbar angeordnet, seine Ver­ fahrrichtung liegt in der zweiten Maschinenachse, der Y-Achse. Am Quersupport 3 ist ein Bearbeitungskopf 5 mit einer schematisch angedeuteten Arbeitsspindel 4 angeordnet, wobei entweder der Bearbeitungskopf 5 am Quersupport 3 oder die Arbeitsspindel 4 am Bearbeitungskopf 5 in Richtung einer vertikal zum Werkstücktisch 1 verlaufenden Achse, der Z-Achse verfahrbar ist. Mithin kann in Richtung der X-Achse und der Y-Achse der Bearbeitungskopf 5 mit der Arbeitsspin­ del 4 über jeden Punkt des Werkstücktisches 1 bewegt werden, wobei die dreidimensionale Verfahrbarkeit durch die Beweg­ lichkeit des Bearbeitungskopfes 5 oder der Arbeitsspindel 4 in Richtung der Z-Achse erzielt ist. Somit kann bei den Be­ arbeitungsvorgängen die Arbeitsspindel 4 beliebige Stellen an einem Werkstück 6 auf dem Werkstücktisch 1 anfahren, wo­ bei anstelle eines einzigen Werkstücks 6 auf dem Werkstück­ tisch 1 in X-Richtung hintereinander auch mehrere Werkstücke angeordnet werden können, die in Richtung der X-Achse hin­ tereinanderliegen und nacheinander je für sich mit verschie­ denen Werkzeugen bearbeitet werden.

An der vorderen Bedienerseite des Werkstücktisches 1 ist ein Werkzeugmagazin 7 verschieblich gelagert, das in Richtung der X-Achse entlang der Längsseite des Werkstücktisches 1 verfahrbar ist. Das Werkzeugmagazin 7 weist zumindest eine in X-Richtung fluchtend hintereinander angeordnete Reihe von Werkzeugplätzen 8 auf, die im wesentlichen in der Ebene des Werkstücktisches 1 liegen. Die Werkstückplätze 8 haben Hal­ terungen zur Aufnahme je eines Bearbeitungswerkzeuges, das darin mit seiner Spannvorrichtung nach oben hin zeigend auf­ genommen werden kann. Die Arbeitsspindel 4 hat eine ent­ sprechende Werkzeugaufnahme und kann durch Verfahren des Supports 2 in der X-Richtung und des Quersupports 3 in der Y-Richtung achsfluchtend über einen der Werkzeugplätze 8 des Werkzeugmagazins 7 verfahren werden, wonach dann durch Ver­ fahren der Arbeitsspindel bzw. des Bearbeitungskopfes 5 in der Z-Richtung im sogenannten Pick-up-Verfahren das betref­ fende Werkzeug in einem der Werkzeugplätze 8 des Werkzeug­ magazins 7 abgelegt oder von dort aufgenommen werden kann.

Entscheidend ist die Verschieblichkeit des Werkzeugmagazins 7 in Richtung der X-Achse, womit das Werkzeugmagazin 7 stets auf Höhe des Supportes 2 bezogen auf die X-Achse gehalten werden kann.

Man erkennt dies unter anderem in Fig. 2, wobei hier das Werkzeugmagazin 7 von dem Support 2 in Richtung der X-Achse mitgeschleppt werden kann. Dazu dient eine Mitnahmevorrich­ tung 9, 10, die aus der Darstellung der Stirnansicht gemäß Fig. 2b hervorgeht. Am Support 2 ist ein ausfahrbarer In­ dexbolzen 9 angeordnet, dem eine Bolzenaufnahme 10 am Werk­ zeugmagazin 7 entspricht, die beim Ausführungsbespiel bezo­ gen auf die X-Richtung mittig am Werkzeugmagazin 7 liegt. Es können auch mehrere solcher Bolzenaufnahmen 10 am Werkzeug­ magazin 7 vorgesehen sein, wobei dann der Indexbolzen 9 je­ weils in Eingriff mit derjenigen Bolzenaufnahme 10 am Werk­ zeugmagazin 7 gebracht wird, in der sich der kürzeste Ver­ fahrweg der Arbeitsspindel 4 für den Werkzeugwechsel ergibt. Es kann für den Werkzeugwechsel ein Verfahren des Supportes 2 in X-Richtung relativ zum Werkzeugmagazin 7 notwendig wer­ den, dazu ist das Werkzeugmagazin 7 bei Entkopplung vom Support 2 gegen ein Verfahren in der X-Richtung gesichert. Außerdem kann die Verschieblichkeit des Werkzeugmagazins 7 in Richtung der X-Achse durch Endanschläge 13 begrenzt sein, die in den Figuren schematisch wiedergegeben sind. Ebenso wie in den anderen Figuren erkennt man auch in Fig. 2b in X-Richtung verlaufende Führungen 18, die zur vorderen Be­ dienerseite hin liegend am Maschinenbett 16 angeordnet sind, woran das verschiebliche Werkzeugmagazin 7 gelagert ist.

Fig. 3, insbesondere Fig. 3a, veranschaulicht ein selbst­ angetriebenes Werkzeugmagazin 7, das entsprechend einen An­ triebsmotor 11 für die Verfahrbarkeit in der X-Richtung auf­ weist. Da die Bewegungen des Arbeitskopfes 5 der Maschine programmgesteuert sind, kann auch die Verfahrbarkeit des Ma­ gazins 7 im Steuerungsprogramm zusätzlich berücksichtigt werden, über das der Antriebsmotor 11 entsprechend ange­ steuert wird. Zum anderen kann mittels geeigneter Anschläge aber auch das Werkzeugmagazin 7 über den Antriebsmotor 11 ständig am Support 2 in einer dazu definierten Position ge­ halten werden, was für beide Verfahrrichtungen entsprechend der X-Achse zutrifft, wobei der Antriebsmotor 11 nur solange aktiviert ist, wie nicht eine relative Verfahrbarkeit des Supportes 2 gegenüber dem Werkzeugmagazin 7 in Richtung der X-Achse für den Werkzeugwechsel erforderlich ist.

Fig. 4 zeigt eine Ergänzung der Maschine in der Ausführung gemäß Fig. 3, die aus einer Haube 12 besteht, die mit dem Werkzeugmagazin so verbunden ist, daß sie dessen Bewegungen in Richtung der X-Achse mitmacht. Die Haube 12 ist so bemes­ sen, daß sie den jeweiligen Arbeitsraum abdeckt, damit von dort nicht Lärm und Staub nach außen dringen können. Der Support 2 ragt von der rückwärtigen Seite der Maschine her in die Haube 12 hinein und kann gegenüber dieser verfahren werden, was nicht nur für den Werkzeugwechsel sondern auch für die meisten Bearbeitungsvorgänge erforderlich ist.

Claims (10)

1. Maschine in Gestalt eines Bearbeitungszentrums zum spangebenden Bearbeiten von plattenförmigen Werk­ stücken aus Holz und/oder Holzaustauschstoffen mit unterschiedlichen Werkzeugen bei einem einzigen Spannvorgang auf einem in Richtung einer der Maschi­ nenachsen, der X-Achse, länglichen Werkstücktisch sowie mit einem sich quer darüber, in Richtung der Y-Achse, sich erstreckenden, in Richtung der X-Achse verfahrbaren Support, an dem ein in der Y-Achse so­ wie senkrecht zum Werkstücktisch, in Richtung der Z-Achse verfahrbarer Bearbeitungskopf mit einer mit einer Werkzeugaufnahme versehenen Arbeitsspindel an­ geordnet ist, und mit einem seitlich am Werkstück­ tisch befindlichen, im Verfahrbereich des Supports liegenden Werkzeugmagazin, in welchem die einzelnen Werkzeugplätze für den Werkzeugwechsel von der Ar­ beitsspindel in der Z-Achse von oben her anfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (7) an einer der Längsseiten des Werkstücktisches (1) in der X-Achse verschiebbar angeordnet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugplätze (8) des Werkzeugmagazins (7) in der X-Achse fluchtend hintereinander in zumindest einer Reihe angeordnet sind.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (7) die Gestalt eines Tellers mit längs dessen Umfanges angeordneten Werkzeugplätzen (8) hat.

4. Maschine nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (7) sich an der Bedienersei­ te des Werkstücktisches (1) befindet und der Support (2) an der gegenüberliegenden Seite des Werkstück­ tisches (1) in der Y-Achse vorkragend gelagert ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (7) und der Support (2) mit­ tels einer Mitnahmevorrichtung (9, 10) miteinander kuppelbar sind.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmevorrichtung (9, 10) aus einem am Support (2) angeordneten Indexbolzen (9) sowie aus zumindest einer am Werkzeugmagazin (7) befindlichen Bolzenaufnahme (10) besteht.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzenaufnahme (10) am Werkzeugmagazin (7) mittig bezogen auf dessen Erstreckung in der X-Achse angeordnet ist.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (7) einen Eigenantrieb (11) hat, über den es mit dem Support (2) in der X-Achse mitgeführt wird.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Erstreckung des Werkzeugmagazins (7) in der X-Achse der Support (2) und das Werkzeugmagazin (7) in der X-Achse relativ zueinander verfahrbar sind.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem verschieblichen Werkzeugmagazin (7) eine den Arbeitsraum des Bearbeitungskopfes (5) am Support (2) überdeckende Haube (12) verbunden ist.