DE102007054268A1

DE102007054268A1 - Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102007054268A1
Application number: DE102007054268A
Authority: DE
Original assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Current assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-05-20
Also published as: CN101434033A; US20090123245A1; US7621029B2; IT1391590B1; ITMI20081894A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine (10a) zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken (11) mit einer Spindelgruppe (13) mit mindestens zwei in einer Spindelreihe (14-16) nebeneinander angeordneten Spindeln (12) zur Aufnahme eines spanabhebenden Werkzeuges (23) und mit einem Werkstückträger (20), an dem mit der geometrischen Anordnung der Spindeln (12) korrelierend mindestens zwei Werkstückhalter (21) zum Halten von Werkstücken (11) für eine gleichzeitige Bearbeitung mittels der Spindeln (12) angeordnet sind, wobei der Werkstückträger (20) einen balkenartigen, die Werkstückhalter (21) aufweisenden Längsträger (22) umfasst und wobei die Spindeln (12) für eine Bewegung zu dem Werkstückträger (20) hin in einer ersten Achsrichtung (30) an einer Spindel-Linearführungsanordnung (34) beweglich geführt sind. Bei der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine (10a) ist vorgesehen, dass der Werkstückträger (20) zur Positionierung der Werkstücke (11) bezüglich der Spindeln (12) an einer Werkstückträger-Linearführungsanordnung (48) in einer zu der ersten Achsrichtung (30) quer verlaufenden zweiten Achsrichtung geführt ist und dass der Werkstückträger (20) an der Werkstückträger-Linearführungsanordnung (48) in einen oberhalb oder unterhalb eines Arbeitsbereichs (57) der Spindeln (12) angeordneten Wartungsbereich (62) verfahrbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken mit einer Spindelgruppe mit mindestens zwei in einer Spindelreihe nebeneinander angeordneten Spindeln zur Aufnahme eines spanabhebenden Werkzeuges und mit einem Werkstückträger, an dem mit der geometrischen Anordnung der Spindeln korrelierend mindestens zwei Werkstückhalter zum Halten von Werkstücken für eine gleichzeitige Bearbeitung mittels der Spindeln angeordnet sind, wobei der Werkstückträger einen balkenartigen, die Werkstückhalter aufweisenden Längsträger umfasst, und wobei die Spindeln für eine Bewegung zu dem Werkstückträger hin in einer ersten Achsrichtung an einer Spindel-Linearführungsanordnung beweglich geführt sind.
Eine derartige Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine ist z. B. aus der europäischen Patentanmeldung 1 695 791 bekannt. Der Werkstückhalter ist in Front der Spindeln angeordnet und kann beispielsweise gedreht werden. Die Spindeln verfahren dann mit Hilfe einer Schlittenanordnung relativ zu dem Werkstückhalter. Allerdings ist in Front der Spindeln ein verhältnismäßig großer Bauraum zur Anordnung des Werkstückträgers notwendig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine platzsparende Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine bereitzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der Werkstückträger zur Positionierung der Werkstücke bezüglich der Spindeln an einer Werkstückträger-Linearführungsanordnung in einer zu der ersten Achsrichtung quer verlaufenden zweiten Achsrichtung geführt ist, und dass der Werkstückträger an der Werkstückträger-Linearführungsanordnung in einen oberhalb oder unterhalb eines Arbeitsbereichs der Spindeln angeordneten Wartungsbereich verfahrbar ist.
Ein Grundgedanke ist, dass der Werkstückträger seinen Wartungsraum oberhalb oder unterhalb des Arbeitsbereichs der Spindeln hat. Somit können dort beispielsweise Werkstücke gewechselt werden. Aber auch zur Wartung der Spindeln, beispielsweise für einen Werkzeugwechsel, ist es vorteilhaft, wenn der Werkstückträger nach oben hin aus dem Spindel-Arbeitsbereichs in den Wartungsbereich verfahrbar ist.
Der Wartungsbereich befindet sich vorzugsweise innerhalb eines Bearbeitungsraums der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine. Der Wartungsbereich ist zweckmäßigerweise innerhalb einer Maschinenabdeckung oder -verkleidung, vorzugsweise innerhalb einer Arbeitskabine, angeordnet.
Der Werkstückträger ist zweckmäßigerweise bezüglich der ersten Achsrichtung ortsfest. Die erste Achsrichtung, die zweckmäßigerweise in horizontaler Richtung verläuft, ist sozusagen die Vorschubrichtung der Spindeln. Die Spindelgruppe ist allerdings der zweiten Achsrichtung, wo der Vorschub durch den Werkstückträger bewerkstelligt wird, zweckmäßigerweise ortsfest. Somit stützt der Werkstückträger die Werkstücke bei der spanabhebenden Bearbeitung durch die Spindeln, die in der ersten Achsrichtung quer zu dem Werkstückträger verfahren werden, stabil ab.
Die Spindelreihe kann, muss aber nicht entlang einer geraden Linie angeordnet sein. Beispielsweise kann sie auch entlang einer bogenförmigen oder gezackten Linie angeordnet sein.
Der Wartungsbereich ist zweckmäßigerweise für einen Werkstückwechsel vorgesehen. Die Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine hat zweckmäßigerweise eine Halterung für eine Werkstück-Wechseleinrichtung, die dem Wartungsbereich zugeordnet ist. Es versteht sich, dass die Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine auch eine Werkstück-Wechseleinrichtung als einen integralen Bestandteil aufweisen kann. Die Werkstück-Wechseleinrichtung enthält beispielsweise einen Roboter oder ein Ladeportal. Die Werkstück-Wechseleinrichtung, z. B. das Ladeportal, braucht nur einen kleinen Ladehub, um die in dem Wartungsbereich bereitstehenden Werkstücke zu wechseln, beispielsweise den Werkstückträger mit unbearbeiteten Werkstücken zu bestücken oder bereits bearbeitete Werkstücke vom Werkstückträger zu entnehmen.
Die Spindelgruppe ist an der Spindel-Linearführungsanordnung zweckmäßigerweise in einen Bewegungsraum des Werkstückträgers hin verfahrbar, wenn der Werkstückträger in den Wartungsbereich verfahren ist. Beispielsweise hat die Spindel-Linearführungsanordnung entsprechend lange Spindel-Linearführungen. Die Spindeln können somit einzeln oder gruppenweise in den Bewegungsraum, der an sich zur Axialbewegung des Werkstückträgers notwendig ist, hinein verfahren werden, wo sie für einen Bediener bequem zugänglich sind. Auch eine Werkzeugwechseleinrichtung, beispielsweise ein Werkzeugwechsel-Roboter kann auf die beispielsweise nach vorn in den Bewegungsraum verfahrenen Spindeln zugreifen.
Der balkenartige Längsträger kann beispielsweise mittig oder nur an einer Seite gelagert sein. Zweckmäßigerweise ist er jedoch an seinen Endbereichen jeweils an einer Werkstückträger-Lagereinrichtung beweglich gehalten. Dies schafft eine hohe mechanische Stabilität.
Die Werkstückträger-Lagereinrichtung enthält zweckmäßigerweise jeweils eine Linear-Führungseinrichtung der Werkstückträger-Linearführungsanordnung, die an einer Werkstückträger-Linearführung in der zweiten Achsrichtung geführt ist.
Der Werkstück-Längsträger ist zweckmäßigerweise um seine Längsachse zwischen einer zur Bearbeitung durch die Spindel vorgesehenen Arbeitsposition und einer für einen Werkstück-Wechsel vorgesehenen Bestückungsposition drehbar gelagert. Beispielsweise enthalten die Werkstück-Lagereinrichtungen an den Längsendbereichen entsprechende Drehlager. Prinzipiell wäre aber auch eine mittige Drehlagerung ohne weiteres möglich.
Die Spindelgruppe weist zweckmäßigerweise mindestens eine in der zweiten Achsrichtung neben der mindestens einen Spindelreihe angeordnete Spindel auf. Diese Spindel kann einen Bestandteil einer zweiten oder weiteren Spindelreihe bilden o der auch eine Einzelspindel sein. Die Spindeln sind zweckmäßigerweise übereinander angeordnet.
Beispielsweise hat die Spindelgruppe mindestens zwei Spindelreihen mit in einer Reihenanordnung nebeneinander angeordneten Spindeln. Die Spindelreihen sind in der zweiten Achsrichtung nebeneinander, beispielsweise übereinander angeordnet.
Die Werkstückträger-Linearführungen sind vorteilhaft an Führungssäulen angeordnet. Die Spindelgruppe oder auch die Einzelspindeln sind zwischen den Führungssäulen vorteilhaft angeordnet. Somit können die Spindeln einzeln oder gruppenweise zwischen der Führungssäulen verfahrbar sein. Die Führungssäulen stehen beispielsweise nach oben vor ein Maschinenbett vor, an dem die mindestens eine Spindel in ihrer Spindel-Linearführungsanordnung zum Führen der Spindeln in der ersten Achsrichtung angeordnet ist. Die Führungssäulen bilden vorzugsweise Bestandteile eines Portals, das eine Durchgangsöffnung für die Spindeln aufweist. Ein oberer Querträger des Portals bildet vorteilhaft eine Basis bzw. Halterung für die Werkstück-Wechseleinrichtung. Ferner schützt der obere Querträger die darunter liegende Spindelgruppe.
Die Werkstückträger-Linearführungen und die Spindelgruppe einerseits und der Werkstückträger mit den Linear- Führungseinrichtungen andererseits sind zweckmäßigerweise aneinander zugewandten Seiten angeordnet. Mithin sind also die Werkstückträger-Linearführungen auf derselben Seite angeordnet wie die Spindelgruppe. Dadurch wird eine kompakte Konstruktion geschaffen. Der Werkstückträger ist sozusagen in Front der Spindelgruppe verfahrbar, wobei die neben der Spindelgruppe angeordneten Werkstückträger-Linearführungen wenig Platz beanspruchen, jedenfalls nicht in der ersten Achsrichtung, das heißt der Vorschubrichtung der Spindeln.
Die Spindeln können einzeln oder gruppenweise in der ersten Richtung verfahrbar sein.
Zweckmäßigerweise sind mehrere der Spindeln, beispielsweise sämtliche Spindeln der Spindelgruppe oder auch mindestens zwei Spindeln, an einem gemeinsamen Spindelträger angeordnet, der als Ganzes in der ersten Achsrichtung verfahrbar ist. Die Spindeln sind fest bzw. unbeweglich an dem Spindelträger angeordnet. Dadurch entsteht eine mechanisch stabile Konstruktion.
Der Spindelträger kann beispielsweise als ein Spindelblock ausgestaltet sein. An diesem Spindelblock sind dann die Werkzeugaufnahmen der Spindeln angeordnet, stehen z. B. vor dessen Vorderseite vor. Der Spindelblock bildet eine verwindungs steife, mechanisch belastbare Basis für die einzelnen Spindeln. Zweckmäßigerweise ist der Spindelblock als Ganzes in der ersten Achsrichtung verfahrbar.
Der Spindelträger, insbesondere der Spindelblock, kann auf einem Schlitten angeordnet sein, der in der ersten Achsrichtung an einer Spindel-Linearführungsanordnung linear geführt ist. Es ist auch möglich, dass der Spindelträger oder der Spindelblock den Schlitten bildet oder eine Baueinheit mit dem Schlitten bildet. z. B. kann der Spindelträger Linearführungselemente zur Führung an der Spindel-Linearführungsanordnung aufweisen.
Die Werkstückträger-Linearführungen verlaufen zweckmäßigerweise seitlich neben der Spindelgruppe. Beispielsweise ist der Spindelblock zwischen den Werkstückträger-Linearführungen verschieblich gelagert.
Die Werkstückträger-Linearführungen umfassen beispielsweise Führungsschienenanordnungen, an denen die Linear-Führungseinrichtungen, beispielsweise Schlittenelemente oder dergleichen, des Werkstückträgers linear geführt sind.
Es ist aber prinzipiell möglich, dass eine oder mehrere der Spindeln separat von den anderen Spindeln in der ersten Achsrichtung geführt ist bzw. sind. So ist es beispielsweise mög lich, dass an dem Spindelblock oder -träger eine der Spindeln separat in der ersten Achsrichtung verfahrbar geführt ist, während andere Spindeln am Spindelträger ortsfest sind.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine schräg von vorn mit einem nach oben, in einen Wartungsbereich verfahrenen Werkstückträger,
2 die Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine gemäß 1, jedoch mit einem nach unten, in einen Arbeitsbereich von Spindeln zur Werkstückbearbeitung verfahrenen Werkstückträger,
3 eine Seitenansicht der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine gemäß 1,
4 eine perspektivische Seitenansicht einer ersten Variante der Bearbeitungsmaschine gemäß 1 mit einem Ladeportal als Werkstück-Wechseleinrichtung für einen Werkstückwechsel, und
5 eine zweite Variante der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine gemäß 1 mit einem Roboter als Werkstück-Wechseleinrichtung.
Eine Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a dient zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken 11, z. B. Pleueln für Verbrennungsmotoren. Die Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a enthält Spindeln 12, die zu einer einzigen Spindelgruppe 13 zusammengefasst sind. Jeweils vier Spindeln 12 sind in einer Spindelreihe 14–17 angeordnet. Insgesamt sind vier Spindelreihen 14–16 mit jeweils vier Spindeln 12, insgesamt also 12 Spindeln 12 vorhanden. Die Spindeln 12 sind in den Spindelreihen 14–16 horizontal entlang jeweils einer geraden Linie nebeneinander angeordnet, wobei auch eine bogenförmige Reihenanordnung, eine Reihenanordnung entlang einer gezackten Linie oder dergleichen ohne weiteres möglich ist. Ferner sind auch mehr oder weniger als 12 Spindeln und mehr oder weniger als drei Spindelreihen möglich.
An den Spindeln 12 sind spanabhebende Werkzeuge 23, beispielsweise Bohr- und Fräswerkzeuge, Drehmeißel oder dergleichen, angeordnet. Mit Hilfe der Spindeln 12 können mehrere Werkstücke 11 gleichzeitig bearbeitet werden. Es ist sogar möglich, dass zwei Spindelreihen 14 und 15 gleichzeitig zur Werkstückbearbeitung aktiv sind. Beispielsweise sind jeweils zwei Spindeln 12 der Spindelreihen 14 und 15 paarweise übereinander gruppiert, so dass ein kleines und ein großes Auge 18, 19 der Werkstücke 11 gleichzeitig gebohrt werden kann. Somit könnte man die Spindelreihen 14 und 15 auch als eine einzige, aneinandergereihte Spindelpaare aufweisende Spindelreihe bezeichnen.
Die Spindelreihen 14, 15 und 16 sind jeweils für unterschiedliche Bearbeitungsschritte vorgesehen, beispielsweise Bohren der beiden Augen 18, 19 der Werkstücke 11, anfasen der jeweiligen Bohrungen der Werkstücke 11 oder dergleichen.
Parallel zu den Spindelreihen 14, 15 und 16, z. B. oberhalb, ist eine Messeinrichtungsreihe 17 mit Messeinrichtungen 29 zum Messen der Werkstücke 11, insbesondere nach und/oder vor einer Bearbeitung durch die Spindeln 12, angeordnet.
Zur Bereitstellung und Positionierung der Werkstücke 11 relativ zu den Spindeln 12 ist ein Werkstückträger 20 mit Werkstückhaltern 21 zum Halten der Werkstücke 11 vorgesehen. Die Werkstückhalter 21 nehmen jeweils ein Werkstück 11 auf und sind mit der geometrischen Anordnung der Spindeln 12 korrelierend an einem balkenartigen Längsträger 22 des Werkstückträgers 20 angeordnet. Der Längsträger 22 verläuft horizontal korrespondierend mit der horizontalen Anordnung der Spindeln 12 in den Spindelreihen 14, 15 und 16. Somit können mehrere von den Werkstückhaltern 21 gehaltene und bereitgestellte Werkstücke 11 jeweils gleichzeitig von den Spindeln 12 der Spindelreihen 14 und 15 sowie 16 bearbeitet werden.
Für eine kompakte Bauweise und für eine mechanische Stabilität der Bearbeitungsmaschine 10a sind die folgenden Maßnahmen vorgesehen.
Zwar wäre es prinzipiell möglich, die Spindeln 12 einzeln linear verfahrbar anzuordnen, so dass sie in Vorschubrichtung zu den bereitgestellten Werkstücken 11 hin einzeln verfahrbar sind. Bei der Bearbeitungsmaschine 10a ist jedoch ein mechanisch verwindungssteifes und somit eine hohe Maßgenauigkeit bei den bearbeiteten Werkstücken 11 gewährleistendes Maschinenkonzept vorgesehen. Sämtliche Spindeln 12 sind gemeinsam an einem Spindelträger 24 ortsfest angeordnet. Der Spindelträger 24 hält somit sämtliche Spindeln 12. Der Spindelträger 24 ist als ein Spindelblock 25 ausgestaltet. Der Spindelblock 25 umfasst beispielsweise eine Art Platte oder ein Quader zum Halten der Spindeln 12.
An einer Vorderseite 26 des Spindelblocks 25 sind Werkzeugaufnahmen 27 für die Werkzeuge 23 angeordnet. Die Spindeln 12 werden beispielsweise durch Spindelantriebe 28 angetrieben, die zweckmäßigerweise an einer Rückseite oder Oberseite des Spindelblocks 25 angeordnet sind. An der Rückseite des Spindelblocks 25 sind die Spindelantriebe 28 vor Umwelteinflüssen, beispielsweise Spänen, Schneidflüssigkeit und dergleichen, geschützt.
Der Spindelblock 25 ist als Ganzes in einer ersten Achsrichtung 30 verfahrbar. Die erste Achsrichtung 30 verläuft vorliegend horizontal, z. B. in Z-Richtung. Der Werkstückträger 20 hingegen ist quer zu der ersten Achsrichtung 30 in einer zweiten, vorliegend vertikalen Achsrichtung 31 verfahrbar, z. B. in Y-Richtung. Wenn der Werkstückträger 20 die Werkstücke 11 in Front einer der Spindelreihen 14–16 positioniert hat, werden die Spindeln 12 in der ersten Achsrichtung 30 verfahren. Nach der jeweiligen Werkstückbearbeitung, beispielsweise einem Bohren oder Fräsen, werden die Spindeln 12 in der ersten, horizontalen Achsrichtung 30 wieder nach hinten verstellt, worauf der Werkstückträger 20 die Werkstücke 11 vertikal bezüglich einer weiteren Spindelreihen 14, 15 oder 16 zur Weiterbearbeitung oder für einen später noch erläuterten Werkstückwechsel oberhalb oder unterhalb (siehe 3) der Spindelgruppe 13 positioniert.
Für die Horizontalpositionierung der Spindelgruppe 13 ist ein Horizontalschlitten 32 vorgesehen, auf dem der Spindelblock 25 angeordnet ist. Alternativ ist es denkbar, dass die Spindelgruppe eine Baueinheit mit einem Horizontalschlitten bildet.
Der Horizontalschlitten 32 ist an Spindel-Linearführungen 33 einer Spindel-Linearführungsanordnung 34 linear entlang der ersten Achsrichtung 30 geführt. Die Spindel-Linearführungen 33 enthalten beispielsweise parallel verlaufende, zueinander beabstandete Schienen 35, auf denen der Horizontalschlitten 32 fährt. Die Schienen 35 sind an einer Oberseite 36 eines Maschinenbetts 37 der Bearbeitungsmaschine 10a angeordnet.
Zwischen den Linearführungen 33 ist am Maschinenbett 37 ein Spanabführraum und/oder Spanauffangraum 38 zur Spanabfuhr von Spänen vorgesehen, die bei der Werkstückbearbeitung durch die Spindeln 12 anfallen. Die Späne können direkt nach unten in den unterhalb der Spindeln 12 angeordneten Spanauffangraum 38 fallen, wo sie von einer nicht dargestellten Spanabfuhreinrichtung, beispielsweise einem Spanabfuhrband oder dergleichen, nach hinten weggefördert werden können. Somit ist auch für die Spanabfuhreinrichtung eine platzsparende Unterbringung möglich.
An der Oberseite 36 des Maschinenbetts 37 ist ein Rahmen 40 eines Maschinengestells 41 angeordnet. Die beiden seitlichen, nach oben vorstehenden Rahmenteile des Rahmens 40 bilden Führungssäulen 42, an denen der Werkstückträger 20 vertikal geführt ist. Die Führungssäulen 42 sind oben durch eine Quertraverse 43 des Rahmens 40 miteinander verbunden, so dass der Rahmen 40 ein Portal 44 bildet. Durch das Portal 44 hindurch ist die Spindelgruppe 13 nach vorn zu den vom Werkstückträger 20 bereitgehaltenen Werkstücken 11 hin horizontal verfahrbar. Die Linearführungen 33 bzw. Schienen 35 verlaufen in eine Durchgangsöffnung 45 des Portals 44 hinein und vorliegend vorteilhaft hindurch.
Die beiden Führungssäulen 42 sind in ihrer Querrichtung, das heißt parallel zur ersten Achsrichtung 30, vorteilhaft mindestens so breit wie der Spindelblock 25 tief ist. Diese Maßnahme sorgt dafür, dass der Rahmen 40 und somit die Vertikalführung des Werkstückträgers 20 eine hohe mechanische Belastbarkeit aufweisen. Dazu trägt auch die Quertraverse 43 bei, die die beiden Führungssäulen 42 miteinander verbindet.
An Vorderseite 46 der Führungssäulen 42 sind Werkstückträger-Linearführungen 47 einer Werkstückträger-Linearführungsanordnung 48 zum Führen des Werkstückträgers 20 in der zweiten Achsrichtung 31 angeordnet. Die Werkstückträger-Linearführungen 47 enthalten beispielsweise Schienen 49, die vertikal verlaufen. Die Vorderseite 46 der Führungssäulen 42 und die Vorderseite 26 des Spindelblocks 25 verlaufen parallel. Den beiden Vorderseiten 26 und 46 gegenüberliegend ist der Werkstückträger 20 angeordnet, der die Werkstücke 11 zur Bearbeitung durch die Spindeln 12 bereitstellt.
Der Längsträger 22 ist an seinen Längsendbereichen 50 jeweils durch eine Werkstück-Lagereinrichtung 51 beweglich gelagert. Durch die Werkstück-Lagereinrichtungen 51 wird der Längsträger 22 jeweils endseitig gehalten, was ihm eine hohe mechanische Stabilität verleiht.
Die Lagereinrichtungen 51 enthalten Linear-Führungseinrichtungen 52, die an den Werkstückträger-Linearführungen 47 linear geführt sind. Die Linearführungseinrichtungen 52 umgreifen beispielsweise die Schienen 49. Somit bildet oder umfasst der Werkstückträger 20 einen Vertikalschlitten 53 zur Positionierung der Werkstücke 11 in der zweiten vertikalen Achsrichtung 31. Der Vertikalschlitten 53 wird durch Schlittenantriebe 54 angetrieben. Hierfür wären beispielsweise Lineardirektantriebe oder Zahnstangenantriebe denkbar. Beim Ausführungsbeispiel umfassen die Schlittenantriebe 54 jedoch Drehantriebe 55, die über Getriebe 56, beispielsweise Kugelumlaufgetriebe, den Vertikalschlitten 53 vertikal antreiben. Die Drehantriebe 55 sind zweckmäßigerweise im oberen Bereich der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a angeordnet, beispielsweise an Vorsprüngen der Quertraverse 43, so dass sie außerhalb eines Arbeitsbereiches 57 der Spindeln 12 angeordnet sind.
Der Längsträger 22 ist ferner an den Werkstückträger-Lagereinrichtungen 51 mittels Drehlagern 58 um seine Längsachse 63 drehbar gelagert. Somit kann der Längsträger 22 in eine Arbeitsposition 59 gedreht werden, in der die Werkstücke 11 den Spindeln 12 für eine spanabhebende Bearbeitung gegenüberstehen, oder in eine in den 1 und 2 angedeutete Bestückungsposition 60 gedreht werden, bei der Werkstücke 11 vom Werkstückträger 20 entnommen bzw. an diesem wieder angeordnet werden können.
Es ist möglich, dass der Längsträger 22 um 180 oder 360 Grad drehbar gelagert ist. Eine Drehung um einen Teilumfang, beispielsweise um nur 90 Grad, z. B. nach oben und zu den Spindeln 12 hin, wäre auch ausreichend, wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen gemäß 4 und 5 noch deutlich wird.
Die Drehlager 58 ermöglichen auch eine Drehung des Längsträger 22 bzw. der Werkstücke 11 bei oder zwischen spanabhebenden Bearbeitungsschritten. So können beispielsweise durch Wenden oder Drehen der Werkstücke 11 Bohrungen in unter schiedlichen, zueinander winkeligen Achsrichtungen vorgenommen werden.
Zum Drehen des Längsträgers 22 sind Drehantriebe 61 bei den Werkstückträger-Lagereinrichtungen 51 vorgesehen. Prinzipiell genügt auch nur ein einziger Drehantrieb 61 zum Drehen des Längsträgers 22.
Mit Hilfe der Schlittenantriebe 54 und der Werkstückträger-Lagereinrichtung 51 ist der Werkstückträger 20 innerhalb des Arbeitsbereiches 57 zur spanabhebenden Bearbeitung durch die Spindeln 12 vertikal verfahrbar. Die Werkstückträger-Linearführungsanordnung 48 ermöglicht es aber auch, den Werkstückträger 20 aus dem Arbeitsbereich 57 heraus nach oben in einen Wartungsbereich 62 oberhalb der Spindelgruppe 13 zu verfahren. Eine alternativ angedeutete Werkstückträger-Linearführungsanordnung 48' ermöglicht es, den Werkstückträger 20 nach unten (3) in einen Wartungsbereich 62' unterhalb der Spindelgruppe 13 zu verfahren.
Eine Positionierung des Werkstückträgers 20 in den Wartungsbereich 62 ermöglicht zwei vorteilhafte Maßnahmen, nämlich einen bequemen Werkstückwechsel und eine gute Zugänglichkeit der Spindeln 12.
Im Wartungsbereich 62 steht der Werkstückträger 20 für einen Werkstückwechsel der Werkstücke 11 zur Verfügung, beispielsweise für eine Werkstück-Wechseleinrichtung 65. Ferner sind die Werkzeugaufnahmen 27 der Spindeln 12 bequem zugänglich, so dass Wartungsarbeiten, beispielsweise Werkzeugwechsel und dergleichen, leicht möglich sind.
Bei einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine ist es nämlich vorteilhaft, wenn der Werkstückträger, hier der Werkstückträger 20, vollständig aus dem Arbeitsbereich 57 heraus in den Wartungsbereich 62 verfahren werden kann, so dass sämtliche Spindeln 12 von vorn zugänglich sind. Wenn bei einer jeweiligen Bearbeitungsmaschine der Werkstückträger in seiner Wartungsposition ist, bei der Bearbeitungsmaschine 10a beispielsweise im Wartungsbereich 62 positioniert ist, ist er vorzugsweise aus dem jeweiligen Arbeitsbereich der Spindeln vollständig herausbewegt, so dass die Spindeln bequem zugänglich sind, beispielsweise für einen Werkzeugwechsler. Dies ist auch bei der Bearbeitungsmaschine 10a der Fall. In seinem Wartungsposition erstreckt sich der Längsträger 22 oberhalb des Spindelblocks 25, so dass dieser von vorn frei zugänglich ist.
Die Werkstück-Wechseleinrichtung 65 enthält beispielsweise ein Ladeportal 66, das oberhalb einer Bearbeitungsmaschine 10b angeordnet ist. Die Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10b entspricht grundsätzlich der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a, wobei die Werkstück-Wechseleinrichtung 65 zweckmäßigerweise einen Bestandteil der Bearbeitungsmaschine 10b bildet. Das Ladeportal 66 enthält eine Horizontalführung 67 für einen Werkstückaufnehmer 68. Die Horizontalführung 67 verläuft beispielsweise parallel zu den Spindelreihen 14–16 in einer dritten Achsrichtung 69, das heißt quer zu den Achsrichtungen 30, 31. Ferner ist der Werkstückaufnehmer 68 an einer Vertikalführung 70 vertikal verstellbar, um Werkstücke 11 am Werkstückträger 20 anzuordnen bzw. von diesem zu entnehmen.
Die Werkstück-Wechseleinrichtung 65 enthält zweckmäßigerweise einen Werkstückträger 71 zum gleichzeitigen Halten mehrerer Werkstücke 11 korrelierend mit der Anordnung der Werkstückhalter 21 am Längsträger 22, so dass mit dem Werkstückträger 71 gleichzeitig mehrere unbearbeitete Werkstücke 11 am Werkstückträger 20 angeordnet und bearbeitete Werkstücke 11 von diesem entnommen werden können. Dazu sind an einem Längsträger 72 des Werkstückträgers 71 an einander entgegengesetzten Seiten jeweils vier in Reihenrichtung nebeneinander angeordnete Werkstückaufnahmen 73 angeordnet. Der Werkstückträger 71 ist mit Hilfe eines Drehlagers 74 drehbar gelagert, um die Werkstückaufnahmen 73 zu dem Werkstückträger 20 oder davon wegzu drehen.
Der Vertikalhub des Werkstückaufnehmers 68 kann zweckmäßigerweise kurz sein, weil der Wartungsbereich 62 im oberen Bereich der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10b angeordnet ist. Die Werkstück-Wechseleinrichtung 65 muss somit nicht nach unten, beispielsweise in den Bereich der Spindelreihen 14, 15 bewegt werden, um die Werkstücke 11 zu wechseln.
Bei einer Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10c gemäß 5 ist ein Roboter 75 als eine Werkstück-Wechseleinrichtung 65 vorgesehen, der dem Wartungsbereich 62 zugeordnet ist. Im Vergleich zum Ladeportal 66 hat der Roboter 75 mehr Bewegungsfreiheitsgrade. Auch bei dem Roboter 75 ist es vorteilhaft, wenn ähnlich wie beim Ladeportal 66 ein Werkstückträger 71 mit mehreren Werkstückaufnahmen 73 vorgesehen ist, so dass gleichzeitig mehrere Werkstücke 11 von dem Werkstückträger 20 entnommen bzw. an diesem angeordnet werden können. Der Werkstückträger 71 ist drehbar bzw. wendbar an einem Roboterarm 76 angeordnet.
Die obere Quertraverse 43 des Rahmens 40 bildet oder enthält eine Halterung 77 für den Roboter 75.
Die Wartung der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a, b, c ist auch dadurch erleichtert, dass bei in den Wartungsbereich 62 gefahrenem Werkstückträger 20 ein Bewegungsraum 80, der an sich für die spanabhebende Bearbeitung durch die Spindeln 12 vorgesehen ist, frei wird. Die Linearführungsanordnung 34 ist zweckmäßigerweise so beschaffen, dass der Spindelblock 25 in den Bewegungsraum 80 beispielsweise zu Wartungszwecken hinein verfahrbar ist. Dann fluchten die beiden Vorderseiten 26, 46 des Spindelblocks 25 bzw. der Führungssäulen 42. Zumindest ist die Spindelblock-Vorderseite 26 vorteilhaft nahe zu der Führungssäulen-Vorderseite 46 positionierbar. Vorzugsweise ist die Vorderseite 26 vor die Vorderseite 46 der Führungssäulen 42 positionierbar. Ein Bediener oder ein Werkzeugwechsler muss somit nicht in einen Zwischenraum zwischen den beiden Führungssäulen 42 eingreifen, um beispielsweise Werkzeuge 23 zu wechseln.
Die Werkstückträger-Linearführungen 47 erstrecken sich vorteilhaft nach vorn, in Richtung des Werkstückträgers 20 über die Führungssäulen 42 hinaus zu einem vorderen Abschnitt 81 des Maschinenbetts 37 hin.
Eine Tiefe bzw. Längserstreckung in der ersten Achsrichtung 30 des vorderen Abschnitts 81 entspricht in etwa einer Tiefe des Werkstückträgers 20 in der ersten Achsrichtung 30. Mit anderen Worten stehen der Werkstückträger und der vordere, auskragende Abschnitt 81 des Maschinenbetts 37 nur wenig in der ersten Achsrichtung 30 vor die Führungssäulen 42 vor. Da durch bauen die Bearbeitungsmaschinen 10a, 10b, 10c sehr kompakt.
Zur kompakten Bauweise trägt auch bei, dass die Werkstück-Wechseleinrichtung 65 oberhalb der Bearbeitungsmaschinen 10a–10b angeordnet sind. In horizontaler Richtung, d. h. sowohl in der 1. Achsrichtung 30 als auch in der 3. Achsrichtung 69 ist nur wenig Bauraum erforderlich. Die Bearbeitungsmaschinen 10a–10b benötigen nur wenig Stellfläche.
Wenn bei einer nicht detailliert dargestellten Bauform einer erfindungsgemäßen Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine unterhalb der jeweiligen Spindelgruppe Platz ist, z. B. dort, wo bei der Bearbeitungsmaschine 10a der auskragende Abschnitt 81 ist, kann dort auch ein Wartungsraum für den Werkstückträger vorgesehen sein, z. B. in einem in 3 dargestellten Bereich 62'. Das Maschinenbett kann dann z. B. kürzer sein oder einen Aufnahmeraum aufweisen, während Werkstückträger-Linearführungen 47' beispielsweise in den Wartungsraum 62' hinein verlängert sind.
Der Wartungsbereich 62 ist vorteilhaft innerhalb einer angedeuteten Maschinenabdeckung 82 angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1695791 [0002]

Claims

Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken (11) mit einer Spindelgruppe (13) mit mindestens zwei in einer Spindelreihe (14–16) nebeneinander angeordneten Spindeln (12) zur Aufnahme eines spanabhebenden Werkzeuges (23) und mit einem Werkstückträger (20), an dem mit der geometrischen Anordnung der Spindeln (12) korrelierend mindestens zwei Werkstückhalter (21) zum Halten von Werkstücken (11) für eine gleichzeitige Bearbeitung mittels der Spindeln (12) angeordnet sind, wobei der Werkstückträger (20) einen balkenartigen, die Werkstückhalter (21) aufweisenden Längsträger (22) umfasst, und wobei die Spindeln (12) für eine Bewegung zu dem Werkstückträger (20) hin in einer ersten Achsrichtung (30) an einer Spindel-Linearführungsanordnung (34) beweglich geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (20) zur Positionierung der Werkstücke (11) bezüglich der Spindeln (12) an einer Werkstückträger-Linearführungsanordnung (48; 48') in einer zu der ersten Achsrichtung (30) quer verlaufenden zweiten Achsrichtung (31) geführt ist, und dass der Werkstückträger (20) an der Werk stückträger-Linearführungsanordnung (48; 48') in einen oberhalb oder unterhalb eines Arbeitsbereichs (57) der Spindeln (12) angeordneten Wartungsbereich (62; 62') verfahrbar ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wartungsbereich (62; 62') für einen Werkstückwechsel vorgesehen ist, und die Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine (10a; 10b; 10c) dem Wartungsbereich (62; 62') zugeordnet eine Halterung (77) für eine Werkstück-Wechseleinrichtung (65) und/oder eine Werkstück-Wechseleinrichtung (65) aufweist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelgruppe (13) an der Spindel-Linearführungsanordnung (34) in einen Bewegungsraum (80) des Werkstückträgers (20) hinein verfahrbar ist, wenn der Werkstückträger (20) in den Wartungsbereich (62; 62') verfahren ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der balkenartige Längsträger (22) des Werkstückträgers (20) an seinen Längsendbereichen (50) an jeweils einer Werkstückträger-Lagereinrichtung (51) beweglich gehalten ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger-Lagereinrichtung (51) an den Längsendbereichen (50) des Längsträgers (22) jeweils eine Linear-Führungseinrichtung (52) der Werkstückträger-Linearführungsanordnung (48; 48') umfasst, die an einer Werkstückträger-Linearführung (47; 47') in der zweiten Achsrichtung (31) geführt ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger-Linearführungen (47; 47') und die Spindelgruppe (13) einerseits und der Werkstückträger (20) mit den Linear-Führungseinrichtungen (52) andererseits an einander zugewandten Seiten angeordnet sind.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger-Linearführungen (47; 47') seitlich neben der Spindelgruppe (13) verlaufen.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger-Linearführungen (47; 47') an Führungssäulen (42) angeordnet sind.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelgruppe (13) zwischen den Führungssäulen (42) angeordnet ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäulen (42) nach oben vor ein Maschinenbett (37) vorstehen, an dem die Spindel-Linearführungsanordnung (34) zum Führen der Spindeln (12) in der ersten Achsrichtung (30) angeordnet ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäulen (42) Bestandteile eines Portals (44) bilden, das eine Durchgangsöffnung (45) für die Spindeln (12) aufweist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstück-Längsträger (22) um seine Längsachse (63) zwischen einer zur Bearbeitung durch die Spindeln (12) vorgesehenen Arbeitsposition (59) und einer für einen Werkstückwechsel vorgesehenen Bestückungsposition (60) drehbar gelagert ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelgruppe (13) mindestens eine in der zweiten Achsrichtung (31) neben der mindestens einen Spindelreihe (14–16) angeordnete Spindel (12) aufweist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Spindelreihen (14–16) mit in einer Reihenanordnung nebeneinander angeordneten Spindeln (12) aufweist, und dass die mindestens zwei Spindelreihen (14–16) in der zweiten Achsrichtung (31) nebeneinander angeordnet sind.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (12) einzeln oder gruppenweise in der ersten Achsrichtung (30) verfahrbar sind.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Spindeln (12) separat von den anderen Spindeln (12) in der ersten Achsrichtung (30) geführt ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Spindeln (12), insbesondere sämtliche Spindeln (12) der Spindelgruppe (13), an einem Spindelträger (24) angeordnet sind, der als Ganzes in der ersten Achsrichtung (30) verfahrbar ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelträger (24) als ein Spindelblock (25) ausgestaltet ist.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achsrichtung (30) horizontal und die zweite Achsrichtung vertikal verlaufen.
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wartungsbereich ist innerhalb einer Maschinenabdeckung (82) angeordnet ist.