DE102006003985A1

DE102006003985A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102006003985A1
Application number: DE102006003985A
Authority: DE
Inventors: Walter Grossmann
Original assignee: Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Current assignee: Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-07-26
Also published as: US20080271304A1; WO2007085365A1; EP1976665A1

Abstract

Um eine Werkzeugmaschine, umfassend ein Maschinengestell mit einem Maschinenbett, an dem Maschinenbett gehaltene Bearbeitungseinheiten von denen mindestens eine eine Werkstückspindel für ein zu bearbeitendes Werkstück und mindestens eine ein Werkzeugträger ist, Verfahreinheiten, mit welchen die mindestens eine Werkstückspindel und der mindestens eine Werkzeugträger zur Bearbeitung des Werkstücks innerhalb eines Arbeitsraums realtiv zueinander bewegbar sind, und eine Handhabungseinrichtung, mit welcher Werkstücke in die Werkstückspindel einsetzbar und aus dieser entnehmbar sind, derart zu verbessern, das die zeitliche Ausnutzung der Werkzeuge im Arbeitsraum und somit die Stückzeiten für die Bearbeitungen der Werkstücke optimiert werden können, wird vorgeschlagen, dass eine den Arbeitsraum begrenzende Wand mit einem Durchbruch versehen ist, das die Handhabungseinrichtung auf einer dem Arbeitsraum abgewandten Seite des Durchbruchs angeordnet ist und dass mit der Handhabungseinrichtung durch den Durchbruch hindurch die Werkstücke in die Werkstückspindel einsetzbar und/oder aus dieser entnehmbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine umfassend ein Maschinengestell mit einem Maschinenbett, an dem Maschinenbett gehaltene Bearbeitungseinheiten, von denen mindestens eine eine Werkstückspindel für ein zu bearbeitendes Werkstück und mindestens eine ein Werkzeugträger ist, Verfahreinheiten, mit welchen die mindestens eine Werkstückspindel und der mindestens eine Werkzeugträger zur Bearbeitung des Werkstücks innerhalb eines Arbeitsraums relativ zueinander bewegbar sind, und eine Handhabungseinrichtung, mit welcher Werkstücke in die Werkstückspindel einsetzbar und aus dieser entnehmbar sind.

Derartige Werkzeugmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen Werkzeugmaschinen erfolgt das Einsetzen und Entnehmen von Werkstücken aus der Werkstückspindel über eine im Arbeitsraum angeordnete Handhabungseinrichtung.

Eine derartige im Arbeitsraum angeordnete Handhabungseinrichtung hat den Nachteil, dass durch die Handhabung der Werkstücke im Arbeitsraum Zeiträume beansprucht werden, die für die Bearbeitung des Werkstücks nicht mehr zur Verfügung stehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass die zeitliche Ausnutzung der Werkzeuge im Arbeitsraum und somit die Stückzeiten für die Bearbeitungen der Werkstücke optimiert werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine den Arbeitsraum begrenzende Wand mit einem Durchbruch versehen ist, dass die Handhabungseinrichtung auf einer dem Arbeitsraum abgewandten Seite des Durchbruchs angeordnet ist und dass mit der Handhabungseinrichtung durch den Durchbruch hindurch Werkstücke in die Werkstückspindel einsetzbar und/oder aus dieser entnehmbar sind.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass durch das Anordnen der Handhabungseinrichtung außerhalb des Arbeitsraums eine günstige Möglichkeit geschaffen wurde, einerseits mit guter Zugriffsmöglichkeit Werkstücke in die Werkstückspindel einzulegen oder aus dieser zu entnehmen und andererseits die gesamte Handhabung außerhalb des Arbeitsraums durchzuführen, um somit die Bearbeitung der Werkstücke im Arbeitsraum möglichst wenig zu behindern, so dass insgesamt die Nebenzeiten verkürzt werden.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Zugänglichkeit des Arbeitsraums der Werkzeugmaschine für Rüst-, Einstell- und Wartungsarbeiten verbessert werden kann.

Eine besonders günstige Lösung sieht dabei vor, dass der Durchbruch auf der Seite der Spindelachse liegt, auf welcher die Basis mindestens einer Bearbeitungseinheit angeordnet ist, mit welcher diese mit dem Maschinenbett verbunden ist.

Eine derartige Lösung hat den Vorteil, dass der Durchbruch auf einer Seite der Spindelachse liegt, auf welcher sich keine Werkzeuge erstrecken und von welcher her auch kein Zugang zum Arbeitsraum erforderlich ist, um Werkzeuge und Bearbeitungseinheiten einzurichten. Das heißt, dass mit dieser Anordnung des Durchbruchs ein Bereich des Arbeitsraums für das Einsetzen oder Entnehmen von Werkstücken genutzt wird, der weder für die Bereitstellung der Werkzeuge noch für das Einstellen der Werkzeuge und den Zugang beim Einstellen der Werkzeuge benötigt wird.

Damit lassen sich insbesondere auch Abläufe, beispielsweise das Einsetzen und Entnehmen von Werkstücken sowie die Fertigungsabläufe in der Werkzeugmaschine gut beobachten.

Besonders günstig ist es, wenn der Durchbruch auf einer Seite der Spindelachse angeordnet ist, auf welcher eine mit dem Maschinenbett verbundene Verfahreinheit für mindestens eine der Bearbeitungseinheiten angeordnet ist.

Alternativ oder ergänzend zu der bislang beschriebenen Lösung wird die eingangs gestellte Aufgabe bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein Handhabungsraum auf einer dem Arbeitsraum abgewandten Seite eines Maschinenbettbereichs angeordnet ist, welcher mindestens eine der Bearbeitungseinheiten trägt.

Der Vorteil dieser Lösung ist die Trennung des Handhabungsraums und des Arbeitsraums durch den Maschinenbettbereich, so dass auch bei dieser Lösung ein Zugriff aus dem Handhabungsraum in den Arbeitsraum in einem Bereich des Arbeitsraums erfolgt, welcher in der Regel weder für Werkzeuge noch für das Einrichten von Werkzeugen und Bearbeitungseinheiten benötigt wird.

Besonders günstig ist es dabei, wenn der Maschinenbettbereich mehrere der Bearbeitungseinheiten trägt.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass mindestens eine der Bearbeitungseinheiten auf einer Verfahreinheit relativ zu dem Maschinenbettbereich bewegbar an diesem gehalten ist.

Damit erfolgt ebenfalls mit der Handhabungseinrichtung ein Zugreifen in einen Bereich des Arbeitsraums, welcher in der Regel weder durch Werkzeuge noch andere Vorrichtungen tangiert ist.

Prinzipiell könnte bei dieser Lösung der Maschinenbettbereich so angeordnet sein, dass die Handhabungseinrichtung seitlich des Maschinenbettbereichs oder um eine Seite des Maschinenbettbereichs herum auf den Arbeitsraum zugreift.

Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn der Maschinenbettbereich mit einem Durchbruch versehen ist, so dass die Handhabungseinrichtung ebenfalls durch den Durchbruch im Maschinenbettbereich hindurchgreifen kann.

Hinsichtlich der Anordnung des Durchbruchs ist es besonders vorteilhaft, wenn der Durchbruch zwischen jeweils unterschiedlichen Basen von Bearbeitungseinheiten liegt.

Alternativ oder ergänzend zu den bislang beschriebenen Lösungen sieht ausgehend von einer Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art eine weitere vorteilhafte Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe vor, dass die Handhabungseinrichtung auf einer einer Frontseite des Arbeitsraums abgewandten Seite der Spindelachse und außerhalb des Arbeitsraums angeordnet ist und dass die Handhabungseinrichtung von dem Handhabungsraum in den Arbeitsraum greift, um Werkstücke W in die Werkstückspindel einzusetzen oder aus dieser zu entnehmen.

Zum Schutz des Handhabungsraums ist zweckmäßigerweise zwischen diesem und dem Arbeitsraum eine Wand mit einem Durchbruch vorgesehen.

Um beim Bearbeiten der Werkstücke im Arbeitsraum eine Ausbreitung von Spänen und Kühlmittel in Richtung der Handhabungseinrichtung zu vermeiden, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Durchbruch mit einer Tür verschließbar ist.

Eine besonders stabile Konstruktion der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist dann gegeben, wenn der Handhabungsraum zumindest teilweise von einem Stabilisierungsrahmen des Maschinengestells umgeben ist. Ein derartiger Stabilisierungsrahmen verleiht einerseits dem Maschinengestell eine erhöhte Stabilität und insbesondere eine erhöhte Steifigkeit und kann beispielsweise dazu ausgenutzt werden, die Handhabungseinrichtung selbst zu tragen und insbesondere auch den Handhabungsraum für die Handhabungseinrichtung in geeigneter Weise platzsparend unterzubringen.

Besonders günstig ist es, wenn der Stabilisierungsrahmen an einem Maschinenbettkörper des Maschinenbetts angreift, um diesem eine erhöhte Steifigkeit zu verleihen.

Ferner ist es günstig, wenn der Stabilisierungsrahmen sich von einem Gestellfuß des Maschinengestells erhebt, so dass eine stabile Verbindung mit dem Gestellfuß gegeben ist.

Ferner ist günstigerweise der Stabilisierungsrahmen so ausgebildet, dass dieser den Handhabungsraum im wesentlichen umschließt, so dass einerseits eine stabile und steife Konstruktion des Maschinengestells möglich ist und andererseits der von dem Stabilisierungsrahmen umschlossene Raum in einfacher und vorteilhafter Weise für die Anordnung des Handhabungsraums ausgenutzt werden kann.

Der Stabilisierungsrahmen und der Maschinenbettkörper können prinzipiell getrennte aber beispielsweise miteinander verbundene Teile sein. Besonders günstig ist es jedoch, wenn der Stabilisierungsrahmen und der Maschinenbettkörper ein einstückiges Teil bilden, so dass in einem derartigen Fall das Maschinenbett den Stabilisierungsrahmen mit umfasst.

Um die Werkstücke möglichst günstig handhaben zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Werkstücke in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse zwischen dem Handhabungsraum und dem Arbeitsraum bewegbar sind, um den Transport der Werkstücke zwischen dem Arbeitsraum und dem Handhabungsraum möglichst schnell und mit möglichst wenig Bewegungen des Werkstücks ausführen zu können.

Besonders günstig ist es hierbei, wenn die Werkstücke in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse durch den Durchbruch hindurch bewegbar sind.

Um auch in dem Handhabungsraum die Werkstücke möglichst einfach handhaben zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Werkstücke von der Handhabungseinrichtung in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse im Handhabungsraum handhabbar sind.

Hier sieht eine günstige Lösung vor, dass die Werkstücke in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse in einem Werkstückmagazin bereitstellbar oder von diesem aufnehmbar sind.

Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Werkstücke in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse in einer Zufuhreinrichtung bereitstellbar oder von dieser aufnehmbar sind.

Um die Stückzeiten für die tatsächliche Bearbeitung des Werkstücks noch optimieren zu können, ist zweckmäßigerweise an dem Maschinengestell eine vorbereitende Bearbeitungsstation vorgesehen.

Diese Bearbeitungsstation kann grundsätzlich am Maschinenbettkörper angeordnet sein. Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, die Bearbeitungsstation an dem Stabilisierungsrahmen anzuordnen, um den erforderlichen Bauraum möglichst zu optimieren.

Zweckmäßigerweise sind die Werkstücke in der vorbereitenden Bearbeitungsstation in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse bearbeitbar.

Insbesondere ist es hierbei bei der Bearbeitung von Wellenteilen günstig, wenn die vorbereitende Bearbeitungsstation eine Zentrier- und Ablängstation ist.

Ferner ist es aus Gründen der räumlichen Anordnung ebenfalls günstig, wenn die vorbereitende Bearbeitungsstation außerhalb eines ersten Maschinenbettkörpers angeordnet ist.

Im einfachsten Fall lässt sich dabei die vorbereitende Bearbeitungsstation an dem Stabilisierungsrahmen anordnen.

Um auch mit der Handhabungseinrichtung die vorbereitende Bearbeitungsstation beschicken zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die vorbereitende Bearbeitungsstation im Aktionsbereich der Handhabungseinrichtung liegt.

Besonders günstig ist es hinsichtlich des auch bei der vorbereitenden Bearbeitungsstation auftretenden Späne- und Kühlschmierstoffanfalls, wenn die vorbereitende Bearbeitungsstation außerhalb des Handhabungsraums angeordnet ist.

In diesem Fall ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die vorbereitende Bearbeitungsstation von dem Handhabungsraum aus zugänglich ist, wobei vorzugsweise die Zugänglichkeit über eine Öffnung oder einen Durchbruch in einem zweiten Maschinenbettkörper für die vorbereitende Bearbeitungsstation vorgesehen ist.

Vorzugsweise ist auch dieser Durchbruch in dem zweiten Maschinenbettkörper so ausgebildet, dass durch diesen die Werkstücke in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse hindurchbewegbar sind.

Der zweite Maschinenbettkörper kann dabei ein selbständiger Körper sein.

Eine günstige Lösung sieht vor, dass der zweite Maschinenbettkörper von dem Stabilisierungsrahmen für den ersten Maschinenbettkörper mit umfasst ist.

Hinsichtlich der Ausbildung der Handhabungseinrichtung wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Handhabungseinrichtung einen Mehrfachgreifer aufweist.

Darüber hinaus sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Handhabungseinrichtung vor, dass diese einen Schwenkarmroboter aufweist.

Der Schwenkarmroboter ist beispielsweise derart ausgebildet, dass dieser einen Fuß, einen gegenüber dem Fuß um eine Achse drehbaren Lagerkopf, und einen an dem Lagerkopf gelagerten Knickarm aufweist. Der Knickarm weist einen um eine erste Schwenkachse am Lagerkopf schwenkbar gelagerten ersten Schwenkarm sowie einen an einem dem Lagerkopf abgewandten Ende angeordneten um eine zweite Achse schwenkbaren zweiten Schwenkarm auf.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

1 eine perspektivische Frontansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

2 eine perspektivische Ansicht von hinten des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in 2;

4 eine perspektivische Ansicht ähnlich 1 beim Auswechseln des Werkstücks durch eine erfindungsgemäße Handhabungseinrichtung;

5 eine Ansicht entsprechend 2 beim Auswechseln des Werkstücks:

6 eine Ansicht entsprechend 3 beim Auswechseln des Werkstücks;

7 eine Ansicht entsprechend 2 bei einer vorbereitende Bearbeitung des Werkstücks;

8 einen Schnitt entsprechend 3 bei der vorbereitende Bearbeitung des Werkstücks;

9 eine Ansicht ähnlich 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

10 eine perspektivische Frontansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

11 eine perspektivische Ansicht von hinten des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

12 einen Schnitt längs Linie 12-12 in 10 und

13 eine Ansicht entsprechend 11 beim Aufnehmen eines Werkstücks durch die Handhabungseinrichtung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine umfasst ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Maschinengestell mit einem Gestellfuß 12, einer Späneaufnahme 14 und einem sich über dem Gestellfuß 12 erhebenden ersten Maschinenbettkörper 16, welcher an einen Arbeitsraum 18 angrenzend angeordnet ist und auf einer dem Arbeitsraum 18 abgewandten Seite über einen Stabilisierungsrahmen 20 mit dem Gestellfuß 12 verbunden ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Maschinenbettkörper 16 und der Stabilisierungsrahmen 20 ein einstückiges Teil und bilden zusammen ein Maschinenbett.
Der Arbeitsraum 18 ist auf seiner dem Maschinenbettkörper 16 gegenüberliegenden Frontseiten 19 zugänglich, vorzugsweise durch eine Tür in einer zeichnerisch nicht dargestellten Arbeitsraumverkleidung.
Vorzugsweise erstreckt sich dabei der erste Maschinenbettkörper 16 ausgehend vom Gestellfuß 12 quer zu einer Standfläche 22 des Maschinengestells 10, und zwar über der Späneaufnahme 14. Dabei kann der erste Maschinenbettkörper 16 gegenüber einer Vertikalen auch um bis zu 45° geneigt sein, wobei es besonders günstig ist, wenn die Neigung des ersten Maschinenbettkörpers 16 gegenüber der Vertikalen möglichst gering, das heißt möglichst geringer als 30°, noch besser geringer als 15° ist.
Der erste Maschinenbettkörper 16 ist im einfachsten Fall plattenähnlich ausgebildet und trägt eine Reihe von Bearbeitungseinheiten auf seiner dem Arbeitsraum 18 zugewandten Seite 24.
Eine der Bearbeitungseinheiten ist beispielsweise eine Werkstückspindel 30, welche in einem Spindelgehäuse 32 durch einen zeichnerisch nicht dargestellten Antrieb drehbar gehalten ist.
Das Spindelgehäuse 32 sitzt bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer Gehäusebasis 34 unmittelbar und stationär auf dem ersten Maschinenbettkörper 16, es ist aber auch denkbar, das Spindelgehäuse 32 mittels eines Schlittensystems relativ zum ersten Maschinenbettkörper 16 bewegbar anzuordnen.
Die Werkstückspindel 30 ist um eine Spindelachse 36, welche ungefähr parallel zum ersten Maschinenbettkörper 16 verläuft, drehbar und bei dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine ist koaxial zur Werkstückspindel 30 als weitere Bearbeitungseinheit ein Reitstock 40 vorgesehen, dessen Reitstockgehäuse 42 mit seiner Gehäusebasis 44 auf einem parallel zur Spindelachse 36 verschiebbaren Z-Schlitten 46 montiert ist, der relativ zum ersten Maschinenbettkörper 16 in Z-Richtung, das heißt parallel zur Spindelachse 36, verfahrbar ist, wobei der Z-Schlitten 46 an Z-Schlittenführungen 48 geführt ist, die unmittelbar auf dem ersten Maschinenbettkörper 16 angeordnet sind.
Ferner sind auf dem ersten Maschinenbettkörper 16 ein erster Werkzeugträger 50 und ein zweiter Werkzeugträger 60 angeordnet, welche beispielsweise als Werkzeugrevolver ausgebildet sind und jeweils ein Revolvergehäuse 52 bzw. 62 umfassen, das mit seiner Revolvergehäusebasis 54 bzw. 64 jeweils auf einem Kreuzschlittensystem 56 bzw. 66 sitzt, das seinerseits mit Schlittenführungen 58 bzw. 68 an dem ersten Maschinenbettkörper 16 geführt ist.
Die Schlittenführungen 58 bzw. 68 sind im Fall der Kreuzschlittensysteme 56 bzw. 66 vorzugsweise in Z-Richtung verlaufende Führungen.
Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, anstelle der Kreuzschlittensysteme 56 bzw. 66 einfache Schlittensysteme vorzusehen, die lediglich eine Bewegung des jeweiligen Werkzeugträgers 50 bzw. 60 in X-Richtung, das heißt quer zur Z-Richtung, erlauben. In diesem Fall sind die dann die entsprechenden Schlittenführungen so auf dem ersten Maschinenbettkörper 16 montiert, dass diese lediglich in X-Richtung verlaufen.
Bei den beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Kreuzschlittensystemen 56, 66 ist dann jeweils noch die Revolvergehäusebasis 54 bzw. 64 auf einem X-Schlitten montiert und gegenüber einem Z-Schlitten 59 bzw. 69 des jeweiligen Kreuzschlittensystems 56 bzw. 66 bewegbar.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist der Maschinenbettkörper 16 in einem Bereich 70, welcher einerseits zwischen den Schlittenführungen 58 und 68 der Kreuzschlittensysteme 56, 66 und andererseits zwischen dem Z-Schlitten 48 für den Reitstock 40 und der Gehäusebasis 34 der Werkstückspindel 30 liegt, mit einem Durchbruch 72 versehen, welcher, wie in 1 und 2 dargestellt, eine Werkstückzufuhr von Seiten eines Handhabungsraums 80 erlaubt, welcher auf einer dem Arbeitsraum 18 abgewandten Seite des ersten Maschinenbettkörpers 16 liegt.
Der Handhabungsraum 80 ist dabei teilweise umschlossen von dem Stabilisierungsrahmen 20, welcher sich im wesentlichen auf einer dem Arbeitsraum 18 abgewandten Rückseite des ersten Maschinenbettkörpers 16 erstreckt und dabei, wie in 1 bis 3 dargestellt, Seitenwangen 82, 84 umfasst, welche sich quer zum ersten Maschinenbettkörper 16 erstrecken und sich ausgehend vom Gestellfuß 12 bis zur oberen Abschlusswange 86 erstrecken, welche einerseits die Seitenwangen 82 und 84 sowie den ersten Maschinenbettkörper 16 jeweils in einem dem Gestellfuß 12 abgewandten oberen Bereich miteinander verbindet.
Vorzugsweise umfasst der Stabilisierungsrahmen 20 auch noch eine die beiden Seitenwangen 82 und 84 im Abstand von dem ersten Maschinenbettkörper 16 verbindende rückseitige Wand 88, welche sich von der oberen Abschlußwange 86 bis zum Gestellfuß 12 erstreckt und außerdem die Seitenwangen 82 und 84 zusätzlich noch miteinander verbindet.
Vorzugsweise ist somit der Handhabungsraum 80 von dem Stabilisierungsrahmen 20 zumindest zum Teil umschlossen, wobei zu einem leichten Zugang zu dem Handhabungsraum 80 sowohl die Seitenwangen 82 und 84 mit Öffnungen 92 und 94 versehen sind und außerdem auch noch die Rückwand 88 mit einer rückseitigen Öffnung 98.
In dem Handhabungsraum 80 ist eine als Ganzes mit 100 bezeichnete Handhabungseinrichtung vorgesehen, welche beispielsweise als Schwenkarmroboter ausgebildet ist. Die Handhabungseinrichtung 100 kann aber auch als jede andere Art von Roboter ausgebildet werden.
In dem beispielhaft dargestellten Fall umfasst die als Schwenkarmroboter ausgebildete Handhabungseinrichtung 100 einen Fuß 102, der stationär an dem Maschinengestell 10, beispielsweise einer am Maschinengestell 10 vorgesehenen Vorrichtungsbasis 104 gehalten ist.
Auf diesem Fuß 102 ist um eine Schwenkachse 106, welche beispielsweise ungefähr vertikal verläuft, drehbar ein Lagerkopf 108 mit einem Knickarm 109 gehalten. Der Knickarm 109 umfasst einen ersten Schwenkarm 110, der um eine quer zur Schwenkachse 106 verlaufende, im wesentlichen horizontale Schwenkachse 112 schwenkbar gelagert ist.
Der erste Schwenkarm 110 trägt an seinem der Schwenkachse 112 gegenüberliegenden Ende einen zweiten Schwenkarm 114, welcher um eine Schwenkachse 116, die vorzugsweise ungefähr parallel zur Schwenkachse 112 verläuft, gegenüber dem ersten Schwenkarm 110 schwenkbar ist.
Ferner ist an dem zweiten Schwenkarm 114 noch eine Greifeinrichtung 120 für die Werkstücke W gehalten, die um eine Schwenkachse 122 relativ zum zweiten Schwenkarm 114 schwenkbar ist, wobei die Schwenkachse 122 beispielsweise ebenfalls ungefähr parallel zur Schwenkachse 116 und zur Schwenkachse 112 verläuft.
Je nach Ausbildung des Schwenkarmroboters 100 kann auch noch ein die Schwenkachse 122 umfassendes Schwenklager 124 um eine Achse 126 schwenkbar sein, die quer zur Schwenkachse 122 und quer zur Schwenkachse 116 verläuft.
Wie in 2 und 3 sowie 4 und 5 dargestellt, besteht die Möglichkeit, mit der Handhabungseinrichtung 100 Werkstücke W aus einem am Maschinengestell 10 vorgesehenen Werkstückmagazin 130 zu entnehmen und zur Bearbeitung in die Werkstückspindel 30 einzusetzen, wobei beispielsweise noch ein Aufnehmen mittels des Reitstocks 40 erfolgt. Gleichzeitig besteht die Möglichkeit, mittels der Greifeinrichtung 120 ein fertig bearbeitetes Werkstück W_F aus der Werkstückspindel 30 zu entnehmen und gegen ein rohes Werkstück W_R zu ersetzen.
Dabei greift die Handhabungseinrichtung 100 durch den Durchbruch 72 im ersten Maschinenbettkörper 16 hindurch, der dabei so angeordnet ist, dass eine senkrechte Projektion der Spindelachse 36 auf den Durchbruch 72 ungefähr mittig desselben liegt.
Alternativ zum Vorsehen eines Werkstückmagazins besteht die Möglichkeit, alle denkbaren Werkstückmagazin- oder Werkstückzufuhr- und Werkstückabfuhreinrichtungen vorzusehen, wie beispielsweise Verkettungsbänder, Palettenregale etc.
Aufgrund der Anordnung des Handhabungsraums 80 auf einer dem Arbeitsraum 18 gegenüberliegenden Seite des ersten Maschinenbettkörpers 16 und aufgrund des Durchbruchs 72 im ersten Maschinenbettkörper 16 besteht in einfacher Weise die Möglichkeit, Werkstücke W für die Bearbeitung in der Werkstückspindel 30 in diese einzusetzen und/oder aus dieser zu entnehmen, ohne dass große Verfahrbewegungen der Werkzeugträger 50 und 60 notwendig wären, um den erforderlichen Raum für das Einsetzen und Entnehmen von Werkstücken W in die Arbeitsspindel 30 bzw. aus der Arbeitsspindel 30 zu schaffen.
Außerdem ist in dem Handhabungsraum 80 ausreichend Raum für ein Ablegen des fertig bearbeiteten Werkstücks W_F und ein Aufnehmen eines rohen Werkstücks W_R vorhanden, der genutzt werden kann, ohne eine weitere Bearbeitung eines in der Werkstückspindel 30 aufgenommenen Werkstücks W zu beeinträchtigen.
Insbesondere ist der Durchbruch 72 zur Bearbeitung des Werkstücks W in der Werkstückspindel 30 mit einer Tür 132 verschließbar, um eine Verunreinigung des Handhabungsraums 80 durch Späne und Kühlmittel zu verhindern.
Insbesondere dann, wenn es sich bei den Werkstücken W um Wellenteile handelt, ist vorzugsweise, wie in 1 dargestellt, noch ein separates Zentrieren und Ablängen derselben außerhalb des ersten Arbeitsraums 18 dadurch möglich, dass ein zweiter Arbeitsraum 138 im Bereich der Seitenwange 84 vorgesehen ist, in welchem zwei einander gegenüberliegende Zentrier- und Ablängeinheiten 140, 142 vorgesehen sind, die auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 94 angeordnet sind, wobei das rohe Werkstück W_R durch die Öffnung 94 mit einer zur Spindelachse 36 parallelen Ausrichtung zwischen die Zentrier- und Ablängeinheiten 140, 142 einsetzbar ist, die dann beide in Richtung auf das rohe Werkstück W_R zu bewegbar sind, um in diesem die Zentrierbohrungen auszuführen und dieses entsprechend abzulängen. Alternativ dazu ist es auch möglich, bei stationären Zentrier- und Ablängeinheiten das Werkstück W_R relativ zu diesen mit der Handhabungseinrichtung 100 zu bewegen.
In diesem Fall stellt die Seitenwange 84 einen zweiten Maschinenbettkörper für eine als Ganzes mit 150 bezeichnete Zentrier- und Ablängstation dar.
Im Fall des Einsatzes der Zentrier- und Ablängstation 150 wird somit ein rohes Werkstück W_R aus dem Werkstückmagazin 30 aufgenommen, zunächst durch die Öffnung 94 in die Zentrier- und Ablängstation 150 eingesetzt, dort mit den Zentrier- und Ablängeinheiten 140 bzw. 142 mit Zentrierbohrungen versehen und auf eine vorgesehene Länge reduziert. Das mit Zentrierbohrungen versehene und abgelängte rohe Werkstück W_R wird anschließend von der Handhabungseinrichtung 100 nach Öffnen der Tür 132 durch den Durchbruch 72 in den ersten Arbeitsraum 18 bewegt und dort nach Entnehmen eines fertig bearbeiteten Werkstücks W_F aus der Werkstückspindel 30 in die Werkstückspindel 30 eingesetzt. Nach dem Einsetzen des rohen Werkstücks W_R wird die Greifeinrichtung 120 wiederum durch den Durchbruch 72 in den Handhabungsraum 80 bewegt und es erfolgt nach Schließen der Tür 132 ein Bearbeiten des Werkstücks W_R in dem ersten Arbeitsraum 18. Während dieser Zeit kann die Handhabungseinrichtung 100 das fertig bearbeitete Werkstück W_F in dem Werkstückmagazin 130 ablegen, danach oder gleichzeitig wiederum ein rohes Werkstück W_R greifen und dieses in die Zentrier- und Ablängstation 150 einsetzen, um wiederum bei dem neuen rohen Werkstück W_R die Zentrierbohrungen einzuarbeiten und dieses entsprechend Abzulängen.
Nach dem Zentrieren und Ablängen des rohen Werkstücks W_R kann dieses zum Einsetzen in den ersten Arbeitsraum 18 bereit gehalten werden und nach Fertigbearbeitung des in der Werkstückspindel 30 aufgenommenen Werkstücks W gegen dieses ausgetauscht werden.
Bei dem ersten in 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Spindelachse 36 im wesentlichen vertikal und auch die rohen Werkstücke W_R sind in der Zentrier- und Ablängstation 150 ebenfalls im wesentlichen vertikal ausgerichtet und außerdem wird die vertikale Ausrichtung der Werkstücke W auch in dem Werkstückmagazin 130 beibehalten, so dass insgesamt die Ausrichtung der Werkstücke W bei allen Handhabungsvorgängen durch die Handhabungseinrichtung 100 beibehalten bleibt.
Im Gegensatz zu den ersten, in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen sind bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 9, anstelle einer Werkstückspindel 30 und eines Reitstocks 40 zwei Werkstückspindeln 30₁ und 30₂ sowie zwei Reitstöcke 40₁ und 40₂ vorgesehen, so dass gleichzeitig zwei Werkstücke W bearbeitet werden können, wobei der Werkzeugträger 50 der Werkstückspindel 30₁ und dem Reitstock 40₁ zugeordnet ist, während der Werkzeugträger 60 der Werkstückspindel 30₂ und dem Reitstock 40₂ zugeordnet ist, so dass in diesem Fall an jedem der Werkstücke W in einer der Werkstückspindeln 30₁ und 30₂ nur die Werkzeuge jeweils eines der Werkzeugträger 50 bzw. 60 einsetzbar sind.
In diesem Fall hat der Durchbruch 72' eine Ausdehnung über im wesentlichen den gesamten Zwischenraum zwischen den Schlittenführungen 58 und 68, so dass in einfacher Weise ein Zugriff der Greifeinrichtung 120 auf beiden Werkstückspindeln 30₁ und 30₂ möglich ist, um in beide Werkstücke W einzusetzen oder aus diesen zu entnehmen.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, dargestellt in den 10 bis 13 sind diejenigen Teile, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass vollinhaltlich auf die Ausführungen zu diesen Ausführungsbeispielen Bezug genommen werden kann.
Im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen sind bei dem dritten Ausführungsbeispiel nicht eine Werkstückspindel 30 und ein Reitstock 40 vorgesehen, sondern zwei einander gegenüberliegende Werkstückspindeln 30'a und 30'b, die koaxial zueinander und auch somit koaxial zur Spindelachse 36 ausgerichtet sind, wobei die Spindelachse 36 bei diesem Ausführungsbeispiel ungefähr horizontal ausgerichtet ist.
Beiderseits der Spindelachse 36 sind Schlittenführungen 58 bzw. 68 vorgesehen, wobei auf den Schlittenführungen 58 zwei erste Werkzeugträger 50a und 50b vorgesehen sind, während auf den Schlittenführungen 68 zwei zweite Werkzeugträger 60a und 60b vorgesehen sind, wobei bei den auf denselben Schlittenführungen 58, 68 angeordneten Werkzeugträgern 50a und 50b bzw. 60a und 60b die Revolvergehäuse 52a und 52b bzw. 62a und 62b Revolver 53a und 53b bzw. 63a und 63b tragen, die aufeinander zugewandten Seiten der Revolvergehäuse 52a und 52b bzw. 62a und 62b angeordnet sind.
Damit besteht die Möglichkeit, die Werkzeuge der jeweils zwei einsetzbaren Werkzeugrevolver 53a und 53b bzw. 63a und 63b gleichzeitig an dem Werkstück W, welches durch die beiden Werkstückspindeln 30'a bzw. 30'b gehalten ist, einzusetzen.
Wie insbesondere in 12 dargestellt, liegt der Durchbruch 72' ebenfalls zwischen den Schlittenführungen 58 und 68 um einen optimalen Zugriff zum Arbeitsraum 18 aus dem Handhabungsraum 80 zu erhalten.
In dem Handhabungsraum 80 ist in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit den voranstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, die Handhabungseinrichtung 100 vorgesehen, welche beispielhaft ebenfalls als Schwenkarmroboter dargestellt ist und in der Lage ist, die Werkstücke W', wie insbesondere in 13 dargestellt, von einer Zufuhreinrichtung 160 in im wesentlichen horizontaler Ausrichtung aufzunehmen und über den Durchbruch 72' von dem Handhabungsraum 80 in den Arbeitsraum 18 einzuführen, um diese Werkstücke W' dann in die beiden Werkstückspindeln 30'a und 30'b zur Bearbeitung einzusetzen.
Gleichzeitig besteht mit der Greifeinrichtung 120 die Möglichkeit, ein fertig bearbeitetes Werkstück zuerst aus den Werkstückspindeln 30'a und 30'b zu entnehmen und dann ohne wieder zurück in den Handhabungsraum 80 fahren zu müssen, ein rohes Werkstück W'_R in die Werkstückspindeln 30'a und 30'b einzusetzen. Erst nach diesem Einsetzen des rohen Werkstücks W'_R zwischen die Werkstückspindeln 30'a und 30'b bewegt die Handhabungseinrichtung 100 die Werkstückgreifeinrichtung 120 zurück in den Handhabungsraum 80, um in diesem das fertig bearbeitete Werkstück W'_F ebenfalls auf der Zufuhreinrichtung 160 abzulegen, die dann auch gleichzeitig die Abfuhr des fertig bearbeiteten Werkstücks W'_F ausführt.

Claims

Werkzeugmaschine umfassend ein Maschinengestell (10) mit einem Maschinenbett (16), an dem Maschinenbett (16) gehaltene Bearbeitungseinheiten von denen mindestens eine eine Werkstückspindel (30) für ein zu bearbeitendes Werkstück (W) und mindestens eine ein Werkzeugträger (50, 60) ist, Verfahreinheiten (46, 56, 66), mit welchen die mindestens eine Werkstückspindel (30) und der mindestens eine Werkzeugträger (50, 60) zur Bearbeitung des Werkstücks (W) innerhalb eines Arbeitsraums (18) relativ zueinander bewegbar sind, und eine Handhabungseinrichtung (100), mit welcher Werkstücke (W) in die Werkstückspindel (30) einsetzbar und aus dieser entnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Arbeitsraum (18) begrenzende Wand (16) mit einem Durchbruch (72) versehen ist, dass die Handhabungseinrichtung (100) auf einer dem Arbeitsraum (16) abgewandten Seite des Durchbruchs (72) angeordnet ist und dass mit der Handhabungseinrichtung (100) durch den Durchbruch (72) hindurch die Werkstücke (W) in die Werkstückspindel (30) einsetzbar und/oder aus dieser entnehmbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (72) auf der Seite der Spindelachse (36) liegt, auf welcher die Basis (34, 44, 54, 64) mindestens einer Bearbeitungseinheit (30, 40, 50, 60) angeordnet ist, mit welcher diese mit dem Maschinenbett (16) verbunden ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (72) auf der Seite der Spindelachse (36) angeordnet ist, auf welcher eine mit dem Maschinenbett (16) verbundene Verfahreinheit (46, 56, 66) für mindestens eine der Bearbeitungseinheiten (30, 40, 50, 60) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Handhabungsraum (80) auf einer dem Arbeitsraum (18) abgewandten Seite eines Maschinenbettbereichs (16) angeordnet ist, welcher mindestens eine der Bearbeitungseinheiten (30, 40, 50, 60) trägt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenbettbereich (16) mehrere der Bearbeitungseinheiten (30, 40, 50, 60) trägt.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Bearbeitungseinheiten (30, 40, 50, 60) mit einer Verfahreinheit (46, 56, 66) relativ zu dem Maschinenbettbereich (16) bewegbar an diesem gehalten ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenbettbereich (16) mit einem Durchbruch (72) versehen ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (72) zwischen jeweils unterschiedlichen Basen (34, 44, 54, 64) von Bearbeitungseinheiten (30, 40, 50, 60) liegt.
Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (100) auf einer einer Frontseite (19) des Arbeitsraums (18) abgewandten Seite der Spindelachse und außerhalb des Arbeitsraums (18) angeordnet ist und dass die Handhabungseinrichtung (100) von dem Handhabungsraum (80) in den Arbeitsraum (18) greift, um Werkstücke (W) in die Werkstückspindel (30) einzusetzen oder aus dieser zu entnehmen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Handhabungsraum (80) und dem Arbeitsraum (18) eine Wand (16) mit einem Durchbruch (72) vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (72) mit einer Tür (132) verschließbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsraum (80) zumindest teilweise von einem Stabilisierungsrahmen (20) des Maschinengestells (10) umgeben ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungsrahmen (20) an einem Maschinenbettkörper (16) des Maschinenbetts angreift.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungsrahmen (20) den Handhabungsraum (100) im wesentlichen umschließt.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (W) in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse (36) zwischen dem Handhabungsraum (80) und dem Arbeitsraum (18) bewegbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (W) in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse (36) durch den Durchbruch (72) hindurchbewegbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (W) von der Handhabungseinrichtung (100) in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse (36) im Handhabungsraum (80) handhabbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (W) in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse (36) in einem Werkstückmagazin (130) bereitstellbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (W) in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse (36) in einer Zufuhreinrichtung (160) bereitstellbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Maschinengestell (10) eine vorbereitende Bearbeitungsstation (150) vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (W) in der vorbereitenden Bearbeitungsstation (150) in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse (36) bewegbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbereitende Bearbeitungsstation eine Zentrier- und Ablängstation (150) ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbereitende Bearbeitungsstation (150) außerhalb eines ersten Maschinenbettkörpers (16) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbereitende Bearbeitungsstation (150) an dem Stabilisierungsrahmen (20) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbereitende Bearbeitungsstation (150) im Aktionsbereich der Handhabungseinrichtung (100) liegt.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbereitende Bearbeitungsstation (150) außerhalb des Handhabungsraums (80) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbereitende Bearbeitungsstation (150) von dem Handhabungsraum (100) aus zugänglich ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine für die vorbereitende Bearbeitungsstation (150) vorgesehener Maschinenbettkörper (10) einen Durchbruch (94) aufweist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (W) in ungefähr paralleler Ausrichtung zur Spindelachse (36) durch den Durchbruch (94) hindurch bewegbar sind.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinrichtung (100) einen Mehrfachgreifer (12) aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungsvorrichtung (100) einen Schwenkarmroboter aufweist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarmroboter einen Fuß (102), einen gegenüber dem Fuß (102) um eine Achse (106) drehbaren Lagerkopf (108), einen an dem Lagerkopf (108) gelagerten Knickarm (109) aufweist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Knickarm (109) gegenüber dem Lagerkopf (108) einen um eine erste Schwenkachse (112) schwenkbar gelagerten ersten Schwenkarm (110) sowie einen an einem dem Lagerkopf (108) abgewandten Ende angeordneten, um eine zweite Schwenkachse (110) schwenkbaren zweiten Schwenkarm (114) aufweist.