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EP1311362A1 - Machining and control unit for the production of automatic linear transfer and special machines - Google Patents

Machining and control unit for the production of automatic linear transfer and special machines

Info

Publication number
EP1311362A1
EP1311362A1 EP01960015A EP01960015A EP1311362A1 EP 1311362 A1 EP1311362 A1 EP 1311362A1 EP 01960015 A EP01960015 A EP 01960015A EP 01960015 A EP01960015 A EP 01960015A EP 1311362 A1 EP1311362 A1 EP 1311362A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
unit
units
machining
workpiece carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01960015A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Emil Köng
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Emporia Maschinen AG
Original Assignee
Kong Emil
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kong Emil filed Critical Kong Emil
Publication of EP1311362A1 publication Critical patent/EP1311362A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/015—Frames, beds, pillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q37/00—Metal-working machines, or constructional combinations thereof, built-up from units designed so that at least some of the units can form parts of different machines or combinations; Units therefor in so far as the feature of interchangeability is important
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q39/00—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation
    • B23Q39/04—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps
    • B23Q39/048—Metal-working machines incorporating a plurality of sub-assemblies, each capable of performing a metal-working operation the sub-assemblies being arranged to operate simultaneously at different stations, e.g. with an annular work-table moved in steps the work holder of a work station transfers directly its workpiece to the work holder of a following work station
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q41/00—Combinations or associations of metal-working machines not directed to a particular result according to classes B21, B23, or B24

Definitions

  • the invention relates to a production unit for the automatic complete machining and control of workpieces, in particular of short turned parts with high accuracy, which is determined by different series or arrangement of differently equipped individual units for the construction of automatic linear transfer and special machines.
  • the multi-spindle automatic lathe with its classic spindle drum generates a strong heat concentration in addition to harmful vibrations at the high speeds required by practice, and therefore thermal expansions that are difficult to control despite expensive countermeasures, has insufficient flexibility, and can only carry out simple reverse machining, regardless of the occasionally arranged counterspindles not enough cutting tools available due to space constraints and, in addition to poor access to the individual workstations, a significantly impaired chip fall, etc.
  • the eccentrically rotating cutting tools and their carrier elements cause inadmissible deformations of the facing heads with insufficient lubrication, fretting corrosion, jerk sliding or even tight seating of the required speeds and the quadratic centrifugal forces short radial slide due to space; enormous actuating forces with harmful high bearing loads in the deflection mechanism of the axial-radial movement; Unbalance and vibration problems due to large rotating masses; elastic and thermal elongations at the cutting force transmission elements; further deformations that damage the work process, since there is no rigid force flow from the tool to the workpiece; Inadmissible heat build-up with undesirable, position-changing changes in position due to the large lengths of the hydraulic feed drives and their inevitable friction and leakage oil losses. All of the above-mentioned weak points relate to the tool-carrying processing units for the production of turned parts on rotary transfer and longitudinal transfer machines. Both types of machine are also poorly or not at all suitable for processing chuck parts.
  • the disadvantage of the basic clock principle is the number of stations defined as a function of the diameter of the circle, which does not allow flexibility in terms of numerical enlargement or reduction for different needs.
  • it often binds workpiece carriers in excess, since their number of stations can be larger than their number of productive work stations, which causes high costs.
  • Working with rotating tools restricts the use of many tools per work spindle, which means that more work stations and therefore larger dimensions with increasing thermal expansion and correspondingly increasing machine prices are unavoidable.
  • the disadvantage of the longitudinal transfer machine is the additional transport device required for the return of the workpiece carriers. It leads to a doubling of the transport route and thus to an increase in the number of workpiece carriers in circulation, resulting in long changeover times and massively increasing machine prices. Otherwise, the ones already mentioned apply Defects of the working principle of the rotating tools on the stationary workpiece for the machining of turned parts.
  • US Pat. No. 4,612,690 discloses an arrangement with offset processing units on a longitudinal transfer machine, in which the workpieces are passed on in cycles from one station to the next by means of transfer bars.
  • DE 30 35451 A1 shows a machine which, by changing the arrangement of the assemblies, enables machining of a turned part on both sides without a turning and transport device.
  • the use of the same transfer method on a multi-spindle longitudinal transfer machine is explained using DE 33 37 198 C2.
  • the tool changer mentioned here and the clamping tools stored above every second work station and their feed mechanisms impair accessibility to the work rooms, block the arrangement of further cutting tools, entire machining units or measuring and other auxiliary devices.
  • each extra tool handover and indexing movement leads to longer idle times, reduced accuracy and significantly higher construction costs.
  • the invention described here avoids the aforementioned disadvantages. It is based on the task of developing a highly flexible manufacturing facility with electromechanical, preferably numerically controlled workpiece movements for the automatic complete machining and control of workpieces, in particular turned parts with high accuracy, by arranging two or more identical machining and / or control units in a row.
  • Fig. 1 View of an embodiment of the manufacturing unit consisting of a frame module, a tool support unit with indicated cutting tools and in their basic position according to Fig. 2 offset opposite workpiece carrier unit.
  • FIG 3 shows the complete view of a possible embodiment variant of the fastening unit with a built-up milling / drilling unit and indicated type of fastening on an opposite frame module (shown in broken lines)
  • Fig. 4a to 4f some schematically illustrated types of arrangement by differently setting up or assembling individual manufacturing units without or with external supports and simplified meandering loading, working, transfer and removal movement options in the floor plan
  • FIGS. 1 to 4 The explanation of the invention will be explained with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the same components in the illustrated exemplary embodiments are provided with the same reference symbols.
  • 1 shows the solid part of the upper part of the frame module 1 with the fastening surface BF1 on the tool side and the fastening surface BF2 on the workpiece side.
  • fixed cutting tools 2 also according to FIG. 2 or in addition to these, single and / or multi-spindle drilling, milling or other machining units can be placed on a fixed or exchangeable and presettable tool carrier unit on the tool fastening surface.
  • a workpiece carrier unit is built on the mounting surface BF2, the workpiece spindle 11.2 of which can be moved in the X and Z directions.
  • This unit moves directly on the frame module 1, which receives the guides 4 and the linear drive for the X axis 5 (only the center of the threaded spindle is shown).
  • the thermosymmetrical workpiece carrier slide 6.2 moves on the play-free guides 4 with the quill 7, which is designed directly as a Z axis and is secured against rotation by the guide rod 8, on which an axially play-free direct measuring system is provided for highly precise movement steps.
  • the main drive takes place from the motor 9 through the housing 10 onto the workpiece spindle 11.2.
  • the workpiece carrier movements in the X and Z directions are numerically controlled and are effected using known means such as servomotors, pretensioned spindle / nut drives or by linear motors, direct and / or indirect position measuring Systems can be used equally in a closed or open control loop and meet the different accuracy requirements.
  • care was taken consistently that, in addition to the shortest distance between the workpiece holding device and the cutting tool, the distance between the measuring system and the cutting point also corresponds to a minimum, since this distance is not covered by the former and thus additional thermal and elastic deformations to impermissible loss of accuracy being able to lead.
  • FIG. 2 illustrates how a linear transfer machine with any desired number of work stations is built up by the mutually linear stringing together of individual, structurally identical manufacturing units.
  • the meandering track 12 shows the basic workpiece displacement through the machine without depicting the many individual movement steps in the tool area.
  • the take-over spindle 11.2 adjusts itself to the predetermined speed and at the same time drives the workpiece 14 numerically controlled to the fixed cutting tools of a schematically represented tooling 2.
  • the turning process begins with a double external machining on the tool row i, whereby inside and outside operations from the radial direction or from the front end are generally done on both sides and in the axis of rotation with overhead turning or changing the direction of rotation equally and at the same time without restrictions even with the smallest diameters and can also be used with one or more rotating spindles, off-center operations parallel to the workpiece axis of rotation and the addition of speeds in the axis of rotation can be carried out.
  • the workpiece to be machined can be brought up for machining and control in the X - Z plane from three sides to a variety of fixed and / or rotating cutting and / or measuring tools, whereby the individually or simultaneously numerically controlled X and Z - Axes can be used for the workpiece transfer, all necessary feed, feed and retraction movements of the machining process and / or the workpiece control, the further transport to the workpiece transfer position and the automatic handling without the need for a workpiece turning device and / or a separate workpiece transport system, each with intermediate stacking or storage of machined workpieces is avoided.
  • Another essential feature is that an additional work station is available for the complete machining of the more complicated workpiece side of bar and chuck turned parts by arranging an odd number of units to further increase the number of tools and thus to save on units, clamping devices and axis controls.
  • the use of several, assembled individual units to form a longitudinal transfer machine no longer reduces the performance of the machine due to the longest individual operation, which determines the cycle time, because several short operations are carried out at other stations due to the multiple arrangement of tools during the same time, only in Y-, B- or from a slanted direction with the Tools are moved to the workpiece, otherwise the workpiece always moves with the movement axes X, Z and C against the tools.
  • standardized external and internal turning tools as well as center tools can be used or skipped for different workpieces, but can also remain permanently installed.
  • FIG. 3 shows a complete view of the fastening unit, the main and feed drives 10, 13 shown in FIG. 1, each of identical construction, being arranged differently and, in addition, a milling and drilling unit 18 controlled in the Y direction being built directly on the workpiece carrier slide 6 ,
  • the manufacturing unit is fastened via the flange 19 of the frame module 1 to the frame module 1 shown in dash-dotted lines and opposite it and rigidly connected in a known manner.
  • outer supports 20 according to FIGS. 4e, f are provided, which allow the units to rest correctly on the floor surface 21.
  • the tunnel-like recess 22 is used for the installation of a chip conveyor.
  • FIG. 4a to 4f schematically show some assembly and set-up variants with the manufacturing units according to the invention for the automatic complete machining and control of workpieces and of models for the production of individual parts and small series with manual loading and automatic movement in the floor plan.
  • the assembly arrangements are individually and optimally put together according to the respective production needs and can be changed at any time without restrictions or reworking during production changes and can be adapted to the new situation.
  • the supply of the bar sections or individual part blanks, indicated only at 23, and the removal of the completely machined and controlled workpieces, not shown, is carried out using standard automation devices.
  • an automatic bar loading magazine is built in front of the two units arranged on the input side, each with a separating and transfer unit of known type 24, the latter introducing the bar sections deburred on both sides into the clamping tool of the first processing unit (according to FIG. 4a)
  • the transfer unit with the two subsequent workstations can, for example, also be constructed on a common frame module, to which all other units can be attached (not shown).
  • the workpiece clamping points and / or measuring points are placed before each clamping or Measuring process cleaned automatically.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

The invention relates to a fabrication unit, suitable for the production of linear transfer and special machines by means of various arrangements and sequences of differently equipped individual units, which permits the automatic complete machining and checking of workpieces, in particular, of precision short turning pieces. The workpieces (14) to be prepared travel by a number of cutting and/or measuring tools (2) in the X-Z plane from three sides for machining and checking. The numerically controlled X and Z axes are used for work piece transfers, all necessary adjustment, advancing and retracting motions of the production and checking operations, the automatic manipulation, the convoluted onward transport and the workplace transfer to the next unit up until leaving the machine, without the need for a workplace exchange and transport system. In the Y, B and angled directions, additional cutting tools (18) are arranged which carry out partial operations on moving or stationary workpieces (14).

Description

Bearbeitungs- und Koπtrollaggregat zum Bau automatischer Lineartransfer- und SondermaschinenProcessing and control unit for the construction of automatic linear transfer and special machines
Die Erfindung betrifft ein Fertigungsaggregat für die automatische Komplettbearbeitung und Kontrolle von Werkstücken, insbesondere von Kurzdrehteilen hoher Genauigkeit, welches durch unterschiedliches Aneinanderreihen oder Anordnen verschieden ausgerüsteter Einzelaggregate zum Bau automatischer Lineartransfer- und Sondermaschinen bestimmt ist.The invention relates to a production unit for the automatic complete machining and control of workpieces, in particular of short turned parts with high accuracy, which is determined by different series or arrangement of differently equipped individual units for the construction of automatic linear transfer and special machines.
Zur Bearbeitung der obgenannten Teile sind einerseits vorwiegend numerisch gesteuerte ein- und zweispindelige Revolverdrehmaschinen und Einspindeldrehautomaten, anderseits verkettete Standard- und Sondermaschinen, Mehrspindeldrehautomaten sowie Rundtakt- und Längstransfermaschinen im Einsatz. Die Ein- und Zweispindelmaschinen werden bei kleinen bis mittleren Stückzahlen, die mehrspindeligen für mittlere bis grosse Serien von Drehteilen verwendet. Die zu beschreibende Erfindung eignet sich für beide Stückzahlbereiche.To process the above-mentioned parts, on the one hand, numerically controlled single and double-spindle turret lathes and single-spindle automatic lathes, on the other hand, linked standard and special machines, multi-spindle automatic lathes as well as rotary transfer and longitudinal transfer machines are used. The single and double spindle machines are used for small to medium quantities, the multi-spindle machines for medium to large series of turned parts. The invention to be described is suitable for both number ranges.
Die Verkettung von Standard- und Sondermaschinen erfordert eine lange Umrüstzeit von einem Werkstück auf ein anderes, ergibt zu grosse Umspannfehler trotz hohem Bauaufwand der Transferelemente, erhöhte Störanfälligkeit, erheblichen Platzbedarf und hohe Gesamtanschaffungskosten.The interlinking of standard and special machines requires a long changeover time from one workpiece to another, and results in excessive clamping errors despite the high construction costs of the transfer elements, increased susceptibility to faults, considerable space requirements and high total acquisition costs.
Der Mehrspindeldrehautomat mit seiner klassischen Spindeltrommel erzeugt bei den von der Praxis geforderten, hohen Drehzahlen neben schädlichen Schwingungen eine starke Wärmekonzeπtration und deshalb trotz teuren Gegenmassnahmen schwierig zu beherrschende thermische Dehnungen, weist eine ungenügende Flexibilität auf, kann ungeachtet vereinzelt angeordneter Gegenspindeln nur einfache Rückseitenbearbeitungen ausführen, hat aus Platzgründen nicht genügend Schneidwerkeuge zur Verfügung und ausser einer schlechten Zugäπglichkeit zu den einzelnen Arbeitsstationen einen erheblich behinderten Spänefall, usw.The multi-spindle automatic lathe with its classic spindle drum generates a strong heat concentration in addition to harmful vibrations at the high speeds required by practice, and therefore thermal expansions that are difficult to control despite expensive countermeasures, has insufficient flexibility, and can only carry out simple reverse machining, regardless of the occasionally arranged counterspindles not enough cutting tools available due to space constraints and, in addition to poor access to the individual workstations, a significantly impaired chip fall, etc.
Der grösste Anteil der Rundtakt- und Längstransfermaschinen arbeitet in der Weise, dass das zu fertigende Werkstück während des Schneidvorganges festgespannt ist und das rotierende Werkzeug am feststehenden Teil spanabhebende Operationen automatisch ausführt. Dieses Arbeitsprinzip ist bei der Herstellung von Drehteilen hoher Genauigkeit aus physikalischen Gründen nicht weiter entwicklungsfähig. Die aussermittig umlaufenden Schneidwerkzeuge und deren Trägerelemente verursachen bei den geforderten Drehzahlen und den quadratisch ansteigenden Fliehkräften unzulässige Deformationen der Plandrehkopfführungen mit Mangelschmierung, Passungsrost, Ruck-Gleiten oder gar Festsitzen der platzbedingt kurzen Radiaischlitten; enorme Stellkräfte mit schädlich hoher Lagerbelastung im Umlenkmechanismus der Axial-Radialbewegung; Unwucht und Schwingungsprobleme infolge grosser, umlaufender Massen; elastische und thermische Längendehnungen an den Schnittkraftübertragungsorganen; weitere arbeitsprozessschädigende Verformungen, da kein starrer Kraftfluss vom Werkzeug zum Werkstück; unzulässige Wärmeballungen mit unerwünschten, massbeeinflussenden Lageveränderungen infolge grosser Baulängen der hydraulischen Vorschubantriebe und deren unvermeidlichen Reibungs- und Leckölverluste. Alle obgenannten Schwachstellen betreffen die werkzeugtragenden Bearbeitungseinheiten zur Herstellung von Drehteilen auf Rundtakt- und Längstransfermaschinen. Beide Maschinenarten eignen sich auch schlecht bis gar nicht zur Bearbeitung von Futterdrehteilen.Most rotary and longitudinal transfer machines work in such a way that the workpiece to be manufactured is clamped during the cutting process and the rotating tool automatically carries out machining operations on the fixed part. This working principle cannot be further developed for the production of turned parts with high accuracy for physical reasons. The eccentrically rotating cutting tools and their carrier elements cause inadmissible deformations of the facing heads with insufficient lubrication, fretting corrosion, jerk sliding or even tight seating of the required speeds and the quadratic centrifugal forces short radial slide due to space; enormous actuating forces with harmful high bearing loads in the deflection mechanism of the axial-radial movement; Unbalance and vibration problems due to large rotating masses; elastic and thermal elongations at the cutting force transmission elements; further deformations that damage the work process, since there is no rigid force flow from the tool to the workpiece; Inadmissible heat build-up with undesirable, position-changing changes in position due to the large lengths of the hydraulic feed drives and their inevitable friction and leakage oil losses. All of the above-mentioned weak points relate to the tool-carrying processing units for the production of turned parts on rotary transfer and longitudinal transfer machines. Both types of machine are also poorly or not at all suitable for processing chuck parts.
Der Nachteil des Ruπdtaktmaschinenpriπzips ist die in Abhängigkeit des Kreisdurchmessers festgelegte Anzahl Stationen, die keine Flexibilität bezüglich ihrer zahlenmässigen Vergrösserung oder Verkleinerung für unterschiedliche Bedarfsfälle zulässt. Ausserdem bindet sie häufig Werkstückträger in Ueberzahl, da ihre Anzahl Stationen grosser sein kann als ihre Anzahl produktiver Arbeitsstationen, was hohe Kosten verursacht. Die Arbeitsweise mit umlaufenden Werkzeugen schränkt den Einsatz vieler Werkzeuge pro Arbeitsspindel ein, wodurch mehr Arbeitsstationen und daher grössere Abmessungen bei weiter wachsenden Wärmedehnungen und entsprechend stark steigenden Maschinenpreisen unvermeidlich sind. Schon kleinere und mittelgrosse Rundtaktmaschinen, bei denen die Werkstücktransportscheibe zugleich als Werkstückträger während der Bearbeitung dient, verursachen dimensionsbedingt bereits bei geringen Temperaturunterschieden benachbarter Baugruppen zusätzliche Fehler durch Wärmedehnungen. Dazu kommen weitere Genauigkeitsverluste durch Indexierfehler im Teiimechanismus, usw. Durch Verwendung von Maschinenteilen gleicher Ausdehnungskoeffizienten, Invariegierungen, Reduktion bestimmter Abmessungen, bessere Anordnung und Dimensionierung gewisser Bauteile sind zwar graduelle, nicht aber prinzipielle Genauigkeitsverbesserungen der erzeugten Werkstücke erzielbar. Massgenauigkeit, geometrische Formgenauigkeit und Oberflächengüte, Werkzeugstandzeit und Bearbeitungszeit genügen den stets steigenden Anforderungen der Praxis in der Drehbearbeitung nicht mehr.The disadvantage of the basic clock principle is the number of stations defined as a function of the diameter of the circle, which does not allow flexibility in terms of numerical enlargement or reduction for different needs. In addition, it often binds workpiece carriers in excess, since their number of stations can be larger than their number of productive work stations, which causes high costs. Working with rotating tools restricts the use of many tools per work spindle, which means that more work stations and therefore larger dimensions with increasing thermal expansion and correspondingly increasing machine prices are unavoidable. Even small and medium-sized rotary transfer machines, in which the workpiece transport disc also serves as a workpiece carrier during processing, cause additional errors due to thermal expansion due to the dimensions, even with small temperature differences between neighboring assemblies. In addition, there are further losses of accuracy due to indexing errors in the part mechanism, etc. By using machine parts with the same expansion coefficients, invariings, reduction of certain dimensions, better arrangement and dimensioning of certain components, gradual, but not in principle, improvements in accuracy of the workpieces produced can be achieved. Dimensional accuracy, geometric shape accuracy and surface quality, tool life and machining time no longer meet the ever increasing requirements in practice in turning.
Der Nachteil der Längstraπsfermaschine ist die für die Rückführung der Werkstückträger zusätzlich erforderliche Transporteinrichtung. Sie führt zu einer Verdoppelung des Transportweges und damit zu einer zahlenmässigen Vergrösserung der im Umlauf befindlichen Werkstückträger, wodurch hohe Umrüstzeiten und massiv steigende Maschinenpreise entstehen. Im übrigen gelten die bereits erwähnten Mängel des Arbeitsprinzips der umlaufenden Werkzeuge am feststehenden Werkstück für die Bearbeitung von Drehteilen.The disadvantage of the longitudinal transfer machine is the additional transport device required for the return of the workpiece carriers. It leads to a doubling of the transport route and thus to an increase in the number of workpiece carriers in circulation, resulting in long changeover times and massively increasing machine prices. Otherwise, the ones already mentioned apply Defects of the working principle of the rotating tools on the stationary workpiece for the machining of turned parts.
Aus der US 4'612'690 ist eine Aπordung mit versetzt gegenüberliegenden Bearbeitungseinheiten an einer Längstransfermaschine bekannt, bei welcher die taktweise Weitergabe der Werkstücke von einer Station zur nächsten mittels Transferbalken erfolgt.US Pat. No. 4,612,690 discloses an arrangement with offset processing units on a longitudinal transfer machine, in which the workpieces are passed on in cycles from one station to the next by means of transfer bars.
Die beidseitge Drehbearbeitung mit umlaufenden Werkstücken und direkter, automatischer Weitergabe des Werkstückes von der ersten Werkstückspindel an eine koaxial gegenüberliegende zweite Werkstückspindel ohne zusätzliche Transporteinrichtung wurde zuerst mit DE 30 35451 A1 beschrieben. DE 33 20940 A1 zeigt eine Maschine, die durch eine veränderte Anordnung der Baugruppen die beidseitige Bearbeitung eines Drehteiles ohne Wende- und Transportvorrichtung ermöglicht. Die Anwendung der gleichen Transfermethode an einer mehrspindeligen Längstransfermaschine ist anhand DE 33 37 198 C2 erklärt. Der hier genannte Werkzeugwechsler und die über jeder zweiten Arbeitsstation gespeicherten Spannwerkzeuge und deren Zuführmechanismen verschlechtem die Zugängiichkeit zu den Arbeitsräumen, versperren die Anordnung weiterer Schneidwerkzeuge, ganzer Bearbeitungseiπheiten oder Mess- und anderer Hilfsgeräte. Ausserdem führt jede Extrawerkzeugübergabe und Indexierbewegung zu höheren Nebenzeiten, zur Verringerung der Genauigkeit und einem deutlich höheren Bauaufwand.The double-sided turning with rotating workpieces and direct, automatic transfer of the workpiece from the first workpiece spindle to a coaxially opposite second workpiece spindle without additional transport device was first described with DE 30 35451 A1. DE 33 20940 A1 shows a machine which, by changing the arrangement of the assemblies, enables machining of a turned part on both sides without a turning and transport device. The use of the same transfer method on a multi-spindle longitudinal transfer machine is explained using DE 33 37 198 C2. The tool changer mentioned here and the clamping tools stored above every second work station and their feed mechanisms impair accessibility to the work rooms, block the arrangement of further cutting tools, entire machining units or measuring and other auxiliary devices. In addition, each extra tool handover and indexing movement leads to longer idle times, reduced accuracy and significantly higher construction costs.
Mit den vier dargelegten Verfahren ist eine beidseitige Drehbearbeitung von Werkstücken zwar möglich, eine Komplettbearbeitung auch komplexer Präzisionsdrehteile im automatischen Durchlaufbetrieb wird in keinem Fall erreicht.With the four procedures outlined, both-sided turning of workpieces is possible, but complete machining of even complex precision turned parts in automatic continuous operation is never achieved.
Die hier beschriebene Erfindung vermeidet die vorerwähnten Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, durch unterschiedliches Aneinanderreihen oder Anordnen von zwei oder mehr baugleicher Bearbeftungs- und / oder Kontrollaggregate eine hochflexible Fertigungseinrichtung mit elektromechanischen, vorzugsweise numerisch gesteuerten Werkstückbewegungen für die automatische Komplettbearbeitung und Kontrolle von Werkstücken, insbesondere Drehteilen hoher Genauigkeit zu entwickeln.The invention described here avoids the aforementioned disadvantages. It is based on the task of developing a highly flexible manufacturing facility with electromechanical, preferably numerically controlled workpiece movements for the automatic complete machining and control of workpieces, in particular turned parts with high accuracy, by arranging two or more identical machining and / or control units in a row.
Die Lösung dieses Problems erfolgt mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 sowie den abhängigen Patentansprüchen.This problem is solved with the features of independent claim 1 and the dependent claims.
Nachstehend wird der Aufbau, die Anordung und die Funktionsweise der Erfindung an einem konkretenThe structure, arrangement and mode of operation of the invention are described below on a concrete basis
Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen:Embodiment explained with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 Ansicht auf eine Ausführungsform des Fertigungsaggregates bestehend aus einem Gestellmodul, einer Werkzeugtrageinheit mit angedeuteten Schneidwerkzeugen und einer in ihrer Grundstellung gemäss Fig. 2 versetzt gegenüberliegenden Werkstückträgereinheit.Fig. 1 View of an embodiment of the manufacturing unit consisting of a frame module, a tool support unit with indicated cutting tools and in their basic position according to Fig. 2 offset opposite workpiece carrier unit.
Fig. 2 das wechselseitig-lineare Aneinanderreihen einzelner baugleicher Aggregate zu einer Lineartransfermaschine in einer schematisierten Draufsicht (Ausschnitt)2 shows the mutually linear series of individual identical units to a linear transfer machine in a schematic plan view (detail)
Fig. 3 die vollständige Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante des Festigungsaggregates mit aufgebauter Fräs-Bohreinheit und angedeuteter Befestigungsart an einem gegenüberliegenden Gestellmodul (strichpunktiert gezeichnet)3 shows the complete view of a possible embodiment variant of the fastening unit with a built-up milling / drilling unit and indicated type of fastening on an opposite frame module (shown in broken lines)
Fig. 4a bis 4f einige schematisch dargestellte Anordungsarten durch unterschiedliches Aufstellen oder Zusammenbauen einzelner Fertigungsaggregate ohne oder mit Aussenstützen und vereinfacht angedeuteten mäanderförmigen Beschickungs-, Arbeits-, Transfer- und Entnahmebewegungsmöglichkeiten im GrundrissFig. 4a to 4f some schematically illustrated types of arrangement by differently setting up or assembling individual manufacturing units without or with external supports and simplified meandering loading, working, transfer and removal movement options in the floor plan
Die Darlegung der Erfindung sei anhand der Figuren 1 bis 4 erklärt. Die gleichen Komponenten auf den dargestellten Ausführungsbeispielen sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figur 1 zeigt in stärker ausgezogenen Linien das Oberteil des Gestellmoduls 1 mit der Befestigungsfläche BF1 der Werkzeugseite und der Befestigungsfläche BF2 der Werkstückseite. Auf der Werkzeugbefestigungsfläche können anstelle der angedeuteten, feststehenden Schneidwerkzeuge 2 (auch gemäss Figur 2) oder zusätzlich zu diesen ein- und / oder mehrspiπdeiige Bohr-, Fräs- oder andere Bearbeitungseinheiten auf einer festen oder auswechselbaren und voreinstellbaren Werkzeugtrageinheit aufgesetzt werden.The explanation of the invention will be explained with reference to FIGS. 1 to 4. The same components in the illustrated exemplary embodiments are provided with the same reference symbols. 1 shows the solid part of the upper part of the frame module 1 with the fastening surface BF1 on the tool side and the fastening surface BF2 on the workpiece side. Instead of the indicated, fixed cutting tools 2 (also according to FIG. 2) or in addition to these, single and / or multi-spindle drilling, milling or other machining units can be placed on a fixed or exchangeable and presettable tool carrier unit on the tool fastening surface.
Auf der Befestigungsfläche BF2 ist eine Werkstückträgereinheit aufgebaut, deren Werkstückspindel 11.2 in derX- und Z-Richtung verfahren werden kann. Diese Einheit bewegt sich direkt auf dem Gestellmodul 1 , welches die Führungen 4 und den Linearantrieb für die X - Achse 5 aufnimmt (nur Gewindespindelmitte dargestellt). Auf den spielfreien Führungen 4 bewegt sich der thermosymmetrische Werkstückträgerschlitten 6.2 mit der direkt als Z - Achse ausgebildeten Pinole 7, welche durch die Führungsstange 8 gegen Verdrehung gesichert ist, an welcher ein axial spielfreies Direktmess-System für hochgenaue Bewegungsschritte vorgesehen ist. Der Hauptantrieb erfolgt vom Motor 9 aus durch das Gehäuse 10 auf die Werkstückspindel 11.2. Die Werkstückträgerbewegungen in der X- und Z-Richtung sind numerisch gesteuert und werden mit bekannten Mitteln wie Servomotoren, vorgespannte Spindel / Mutter - Antriebe oder durch Linearmotoren bewirkt, wobei direkte und / oder indirekte Wegmess- Systeme im geschlossenen oder offenen Regelkreis gleichermassen einsetzbar sind und den unterschiedlichen Genauigkeitsansprüchen genügen. Beim erfindungsgemässen Fertigungsaggregät wurde konsequent darauf geachtet, dass neben dem kürzesten Abstand zwischen Werkstückaufnahmeeinrichtung und Schneidwerkzeug auch die Distanz zwischen dem Mess-System und der Zerspanstelle einem Minimum entspricht, da diese Strecke vom ersteren nicht erfasst wird und somit zusätzliche thermische und elastische Verformungen zu unzulässigen Genauigkeitsverlusten führen können.A workpiece carrier unit is built on the mounting surface BF2, the workpiece spindle 11.2 of which can be moved in the X and Z directions. This unit moves directly on the frame module 1, which receives the guides 4 and the linear drive for the X axis 5 (only the center of the threaded spindle is shown). The thermosymmetrical workpiece carrier slide 6.2 moves on the play-free guides 4 with the quill 7, which is designed directly as a Z axis and is secured against rotation by the guide rod 8, on which an axially play-free direct measuring system is provided for highly precise movement steps. The main drive takes place from the motor 9 through the housing 10 onto the workpiece spindle 11.2. The workpiece carrier movements in the X and Z directions are numerically controlled and are effected using known means such as servomotors, pretensioned spindle / nut drives or by linear motors, direct and / or indirect position measuring Systems can be used equally in a closed or open control loop and meet the different accuracy requirements. In the manufacturing unit according to the invention, care was taken consistently that, in addition to the shortest distance between the workpiece holding device and the cutting tool, the distance between the measuring system and the cutting point also corresponds to a minimum, since this distance is not covered by the former and thus additional thermal and elastic deformations to impermissible loss of accuracy being able to lead.
Die Figur 2 veranschaulicht, wie durch das wechselseitig-lineare Aneinanderreihen einzelner, baugleicher Fertigungsaggregate eine Lineartransfermaschine mit jeder wünschbaren Anzahl Arbeitsstellen aufgebaut wird. Das stärker gezeichnete Aggregat 1 mit der Gestell-Länge 2A und der Breite B ist beispielsweise zwischen vier baugleichen, ebenfalls mit 1 bezeichneten Aggregaten eingebaut (letztere sind dünn gezeichnet). Zum besseren Verständnis der Funktionsweise zeigt die mäanderförmige Spur 12 die prinzipielle Werkstückverschiebuπg durch die Maschine ohne die vielen einzelnen Bewegungsschritte im Werkzeugbereich darzustellen.FIG. 2 illustrates how a linear transfer machine with any desired number of work stations is built up by the mutually linear stringing together of individual, structurally identical manufacturing units. The more clearly drawn unit 1 with the frame length 2A and the width B is installed, for example, between four identical units, also labeled 1 (the latter are shown thinly). For a better understanding of the mode of operation, the meandering track 12 shows the basic workpiece displacement through the machine without depicting the many individual movement steps in the tool area.
Sobald die in der Werkstückdurchlaufrichtung vorgelagerte Werkstückspindei 11.1 die koaxiale Stellung zur Gegenspindel 11.2 erreicht hat, bewegen sich deren Pinolen 7 in der Z-Achse mittels der Vorschubantriebe 13 aufeinander zu. Nachdem das Werkstück 14 in bekannter Weise übergeben worden ist, verschiebt sich die Übergabespindel 11.1 sofort in ihre Ursprungslage zurück, um dort ein neues Werkstück zur Weiterbearbeitung aufzunehmen.As soon as the workpiece spindle 11.1 upstream in the workpiece throughfeed direction has reached the coaxial position with respect to the counter spindle 11.2, its quills 7 move towards one another in the Z axis by means of the feed drives 13. After the workpiece 14 has been transferred in a known manner, the transfer spindle 11.1 immediately shifts back to its original position in order to pick up a new workpiece there for further processing.
Die Übernahmespindel 11.2 stellt sich auf die vorgegebene Drehzahl ein und fährt gleichzeitig numerisch gesteuert mit dem Werkstück 14 an die feststehenden Schneidwerkzeuge einer schematisch dargestellten Werkzeugbestückung 2 heran. Der Drehprozess beginnt beispielshalber mit einer doppelten Aussenbearbeitung auf der Werkzeugreihe i wobei generell beidseits und in der Drehachse Innen- und Aussenoperatioπen aus radialer Richtung oder von der Stirnseite her mit Überkopfdrehen oder Drehrichtungswechsel gleichermassen und gleichzeitig auch bei kleinsten Durchmessern uneingeschränkt gearbeitet werden kann und zudem mit einer oder mehr rotierenden Spindeln aussermittige Operationen parallel zur Werkstückrotationsachse und zur Addition von Drehzahlen in der Drehachse durchführbar sind. Dann folgen beispielsweise vier stirnseitige Bearbeitungen mit der Werkzeugreihe II, ein Einstich mit dem Werkzeug 15 der Werkzeugreihe III und anschliessend fährt der Werkstückträgerschlitten 6.2 in der X - Richtung in koaxiale Stellung zur gegenüberliegenden Spindel 11.3, worauf sich beide Pinolen 7 in der Z-Achse über die Vorschubaπtriebe 13 wieder aufeinander zu bewegen. Nachher wird die zuvor bearbeitete Seite des Drehteils im Synchronlauf, im gesteuerten oder willkürlichen Spindelstillstand positionsgenau an das Spannmittel der gegenüberliegenden Werkstückspindel 11.3 übergeben. Der Werkstückträgerschlitten 6.2 kehrt schliesslich in seine Ausgansiage zurück um dort ein neues Werkstück zur weiteren Bearbeitung zu übernehmen.The take-over spindle 11.2 adjusts itself to the predetermined speed and at the same time drives the workpiece 14 numerically controlled to the fixed cutting tools of a schematically represented tooling 2. For example, the turning process begins with a double external machining on the tool row i, whereby inside and outside operations from the radial direction or from the front end are generally done on both sides and in the axis of rotation with overhead turning or changing the direction of rotation equally and at the same time without restrictions even with the smallest diameters and can also be used with one or more rotating spindles, off-center operations parallel to the workpiece axis of rotation and the addition of speeds in the axis of rotation can be carried out. This is followed, for example, by four machining operations on the end face with tool row II, a puncture with tool 15 of tool row III and then the workpiece carrier slide 6.2 moves in the X direction in a coaxial position to the opposite spindle 11.3, whereupon both quills 7 overlap in the Z axis to move the feed drives 13 towards each other again. Afterwards the one before Hand over the machined side of the turned part in synchronous operation, in a controlled or arbitrary spindle standstill to the clamping device of the opposite workpiece spindle 11.3. The workpiece carrier slide 6.2 finally returns to its exit in order to take over a new workpiece there for further processing.
Je nach Werkzeugbestückungen kann es zweckmässig sein, das Werkstück vor der Mäanderendstellung zu übergeben. Die Übergabestellung ist deshalb innerhalb der Mäanderüberlappuπgsstrecke Ü frei wählbar. In diesem Überlappungsbereich können die Fertigungsaggregate mit ihren Spindeln bezw. Werkstückaufnahmeeinrichtungen paarweise in Koaxialstellung so zusammenwirken, dass beim Einstechen breiter Nuten oder bei schweren Einstechoperationen weit von der Einspannstelle entfernt das freie Werkstückende gehalten und abgestützt wird, wobei jeder Werkstückträger dafür einsetzbar ist. Ein wesentlicher Erfindungsgedanke besteht auch darin, dass der Werkstückträgerschlitten 6.2 dank der einseitigen Mäanderüberlappung Ü an die beiden Vordrehwerkzeuge des Werkzeugblockes 16 der Werkzeugreihe III der Werkzeugbestückung des vorangegangenen Aggregates anfahren kann. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dass mit Werkzeugen der vorhergehenden Arbeitsstation vorgedreht und auf der zugehörigen Werkzeugstation der Werkzeugreihe I anschliessend direkt Fertigdrehoperationen mit derselben Werkstückspannung ausgeführt werden können.Depending on the tooling, it may be advisable to transfer the workpiece before the end of the meander. The transfer position is therefore freely selectable within the meander overlap distance Ü. In this area of overlap, the production units with their spindles can. Workpiece holder devices work together in pairs in a coaxial position so that when inserting wide grooves or during heavy grooving operations, the free end of the workpiece is held and supported far from the clamping point, whereby each workpiece carrier can be used for this. An essential concept of the invention is also that the workpiece carrier slide 6.2 can move to the two pre-turning tools of the tool block 16 of the tool row III of the tooling of the previous assembly thanks to the one-sided meander overlap Ü. This results in the possibility that pre-turning with tools from the previous work station and subsequent finishing operations with the same workpiece clamping can then be carried out directly on the associated tool station of tool row I.
Das zu fertigende Werkstück kann für die Zerspanung und Kontrolle in der X - Z - Ebene immer von drei Seiten her an eine Vielzahl feststehender und / oder rotierender Schneid- und / öder Messwerkzeuge herangeführt werden, wobei die einzeln oder gleichzeitig numerisch gesteuerten X - und Z - Achsen für die Werkstückübernahme, alle erforderlichen Zustell-, Vorschub- und Rückzugbewegungen des Zerspanungsprozesses und / oder der Werkstückkontrolle, den Weitertransport in die Werkstückübergabeposition und die automatische Handhabung genutzt werden ohne eine Werkstückwendevorrichtung und / oder ein separates Werkstücktransportsystem zu benötigen wobei jedes Zwischenstapeln oder Lagern von teiibearbeiteten Werkstücken vermieden wird. Ein weiteres, wesentliches Merkmal besteht darin, dass für die Komplettbearbeitung der komplizierteren Werkstückseite von Stangen- und Futterdrehteilen durch die Anordnung einer ungeraden Anzahl Aggregate eine zusätzliche Arbeitsstation zur weiteren Erhöhung der Werkzeugzahl und damit zur Einsparung von Aggregaten, Spannmitteln und Achssteuerungen verfügbar ist. Beim. Einsatz mehrerer, zusammengebauter Einzelaggregate zu einer Längstransfermaschine wird die Leistungsfähigkeit der Maschine durch die taktzeitbestimmende, längste Einzeloperation nicht mehr gemindert, weil auf anderen Stationen durch die Vielfachanordnung von Werkzeugen während der gleichen Zeit mehrere kurze Bearbeitungen ausgeführt werden, wobei nur in Y-, B- oder aus windschiefer Richtung mit dem / den Werkzeugen an das Werkstück gefahren wird, sonst fährt immer das Werkstück mit den Bewegungsachsen X, Z und C gegen die Werkzeuge.The workpiece to be machined can be brought up for machining and control in the X - Z plane from three sides to a variety of fixed and / or rotating cutting and / or measuring tools, whereby the individually or simultaneously numerically controlled X and Z - Axes can be used for the workpiece transfer, all necessary feed, feed and retraction movements of the machining process and / or the workpiece control, the further transport to the workpiece transfer position and the automatic handling without the need for a workpiece turning device and / or a separate workpiece transport system, each with intermediate stacking or storage of machined workpieces is avoided. Another essential feature is that an additional work station is available for the complete machining of the more complicated workpiece side of bar and chuck turned parts by arranging an odd number of units to further increase the number of tools and thus to save on units, clamping devices and axis controls. At the. The use of several, assembled individual units to form a longitudinal transfer machine no longer reduces the performance of the machine due to the longest individual operation, which determines the cycle time, because several short operations are carried out at other stations due to the multiple arrangement of tools during the same time, only in Y-, B- or from a slanted direction with the Tools are moved to the workpiece, otherwise the workpiece always moves with the movement axes X, Z and C against the tools.
Je nach Werkzeugbestückung und Werkstückbeschaffenheit können genormte Aussen- und Innendrehwerkzeuge, sowie Zentrumswerkzeuge für unterschiedliche Werkstücke benützt oder übersprungen werden, aber auch fest installiert bleiben.Depending on the tooling and the nature of the workpiece, standardized external and internal turning tools as well as center tools can be used or skipped for different workpieces, but can also remain permanently installed.
Die Figur 3 stellt eine vollständige Ansicht des Festigungsaggregates dar, wobei die in Figur 1 dargestellten, jeweils baugleichen Haupt- und Vorschubantriebe 10, 13 anders angeordnet sind und ausserdem eine in der Y-Richtung gesteuerte Fräs-Bohreinheit 18 direkt auf dem Werkstückträgerschlitten 6 aufgebaut ist. Das Fertigungsaggregat wird über den Flansch 19 des Gestellmoduls 1 am strichpunktiert gezeichneten, gegenüberliegenden Gestellmodul 1 befestigt und auf bekannte Weise starr verbunden. Je nach Art der Aufstellung, des Zusammenbaues oder der Verwendung der Fertigungsaggregate sind anstelle der gegenüberliegenden Gestellmodule Aussenstützen 20 gemäss Figuren 4e, f vorgesehen, welche eine korrekte Dreipunktauflage der Aggregate auf der Bodenfläche 21 ermöglichen. Ausserdem wird die tunnelartige Ausnehmung 22 für den Einbau einer Spänefördereinrichtung genutzt. In den Figuren 4a bis 4f sind einige Zusammenbau- und Aufstellungsvarianten mit den erfindungsgemässen Fertigungsaggregaten für die automatische Komplettbearbeitung und Kontrolle von Werkstücken sowie von Baumustem für die Einzelteil- und Kleinserienfertigung mit Handbeschickung und automatischem Bewegungsablauf im Grundriss schematisch dargestellt. Die Aggregatsanordungen werden den jeweiligen Fertigungsbedürfnissen entsprechend individuell optimal zusammengestellt und sind bei Produktionsänderungen jederzeit ohne Einschränkungen oder Nacharbeiten umstellbar und der neuen Situation anpassbar.FIG. 3 shows a complete view of the fastening unit, the main and feed drives 10, 13 shown in FIG. 1, each of identical construction, being arranged differently and, in addition, a milling and drilling unit 18 controlled in the Y direction being built directly on the workpiece carrier slide 6 , The manufacturing unit is fastened via the flange 19 of the frame module 1 to the frame module 1 shown in dash-dotted lines and opposite it and rigidly connected in a known manner. Depending on the type of installation, the assembly or the use of the production units, instead of the opposite frame modules, outer supports 20 according to FIGS. 4e, f are provided, which allow the units to rest correctly on the floor surface 21. In addition, the tunnel-like recess 22 is used for the installation of a chip conveyor. FIGS. 4a to 4f schematically show some assembly and set-up variants with the manufacturing units according to the invention for the automatic complete machining and control of workpieces and of models for the production of individual parts and small series with manual loading and automatic movement in the floor plan. The assembly arrangements are individually and optimally put together according to the respective production needs and can be changed at any time without restrictions or reworking during production changes and can be adapted to the new situation.
Die mit 23 nur angedeutete Zuführung der Stangenabschnitte oder Einzelteilrohlinge sowie die nicht gezeigte Entnahme der komplett bearbeiteten und kontrollierten Werkstücke erfolgt mit handelsüblichen Automatisierungsgeräten. Beim Verarbeiten von Stangenmaterial wird den beiden eingangsseitig angeordneten Aggregaten lein automatisches Stangenlademagazin mit je einer Trenn- und Traπsfereiπheit bekannter Bauart 24 vorgebaut, wobei letztere die beidseitig entgrateten Stangenabschnitte in das Spannwerkzeug des ersten Bearbeitungsaggregates einführt, (gem. Fig. 4a) Die Trenn- und Transfereinheit kann mit den beiden nachfolgenden Arbeitsstationen beispielsweise auch auf einem gemeinsamen Gestellmodul aufgebaut sein, an welchem sinngemäss alle weiteren Aggregate anbaubar sind (nicht dargestellt). Bei allen, in den Figuren 4a bis 4f beispielhaft dargestellten Ausführungsvarianten werden die Werkstückspannstellen und / oder Mess-Stellen vor jedem Spann- bezw. Messvorgang automatisch gereinigt.The supply of the bar sections or individual part blanks, indicated only at 23, and the removal of the completely machined and controlled workpieces, not shown, is carried out using standard automation devices. When processing bar material, an automatic bar loading magazine is built in front of the two units arranged on the input side, each with a separating and transfer unit of known type 24, the latter introducing the bar sections deburred on both sides into the clamping tool of the first processing unit (according to FIG. 4a) The transfer unit with the two subsequent workstations can, for example, also be constructed on a common frame module, to which all other units can be attached (not shown). In all of the exemplary embodiments shown in FIGS. 4a to 4f, the workpiece clamping points and / or measuring points are placed before each clamping or Measuring process cleaned automatically.
Beim Bau von Lineartransfermaschinen gemäss Figuren 4a und 4b für welche die Aggregate primär entwickelt wurden, sind trotz unterschiedlicher Anzahl Aggregate keine längeπabhängigen Teile wie Maschinensockel, Einheitenträger, Transferbalken, usw. notwendig. Als weitere Besonderheit ist eine Werkstückentnahme aus jeder Zwischenstation möglich und deshalb sind nur sovieie Spannvorrichtungen wie aktive Arbeitsstationen für die jeweilige Komplettbearbeitung erforderlich und ausserdem sind durch das jederzeit mögliche Ein- und Ausschleusen von Werkstücken bei ausreichender Anzahl Aggregate eingangsseitig und ausgangsseitig gleichzeitig auch zwei unterschiedliche Werkstücke herstellbar. Viele Einzelheiten und Einzelteile der dargelegten Erfindung wurden vorstehend nicht beschrieben, da sie Stand der Technik und dem Fachmann bekannt sind. In the construction of linear transfer machines according to FIGS. 4a and 4b, for which the units were primarily developed, no length-dependent parts such as machine bases, unit carriers, transfer bars, etc. are necessary, despite the different number of units. As a further special feature, workpiece removal from each intermediate station is possible and therefore only as many clamping devices as active workstations are required for the respective complete machining and, in addition, due to the fact that workpieces can be moved in and out at any time and with a sufficient number of units, two different workpieces can be produced on the input and output side , Many details and parts of the invention set forth have not been described above since they are known in the art and are known to those skilled in the art.

Claims

Patentansprüche. Claims.
1. Fertigungsaggregat zur automatischen Komplettbearbeitung von Werkstücken, insbesondere auf dem Drehteilefertigungssektor, mit mindestens einem fest angeordneten Gestellmodul (1 ) auf welchem fest oder beweglich mindestens eine Bearbeitungswerkzeugtrageinheit (2) angeordnet ist und auf dem Gestellmodul (1) mindestens eine fest angeordnete oder verfahrbare Werkstückträgereinheit (6) vorgesehen ist wobei das Gestellmodul die Werkzeugtrageinheit und die Werkstückträgereinheit gemeinsam aufnimmt oder die genannten Einheiten jeweils auf einem zugeordneten Gestellmodul angeordnet sind, und wobei die Werkzeugtrageinheit und die die Werkstücke mittels einer Werkstückaufnahmeeinrichtung (11 ) fest oder verfahrbar aufnehmenden Werkstückträgereinheit mit einer numerischen Steuerung zusammenwirken zur Durchführung der automatischen Komplettbearbeitung, wobei die Werkstückträgereinheit mit entsprechenden Bewegungsantrieben alle für die Komplettbearbeitung erforderlichen Werkstückbewegungen ausführt um das Werkstück in den Bearbeitungsphasen an den Werkzeugen der Bearbeitungseinheit(en) der genannten Werkzeugtrageinheit zuzustellen und vorbeizuführen, und wobei die Werkzeugtrageinheit entweder keine Vorschubbewegung oder die Vorschub- und die Zustellbewegungen in allen Richtungen allein oder überlagert zur Werkstückträgereinheit ausführt zur Komplettbearbeitung des Werkstückes, und wobei die Werkzeugtrageinheit fest oder beweglich auf dem bzw. ihrem zugeordneten Gestellmodul angeordnet ist, und mit einem oder mehreren Bearbeitungswerkzeugen (2) ausgerüstet ist, und die Bearbeitungswerkzeuge der Werkzeugtrageinheit als statische Bearbeitungseinheiten (2) und/oder als mit eigenem Antrieb versehene Bearbeitungseinheiten mit oder ohne eigene Achs-Bewegungs-Antriebe ausgebildet sind. und ferner die Werkstückträgereinheit (6) Mittel zur Aufnahme mindestens einer weiteren Bearbeitungseinheit (18) aufweist.1. Production unit for the automatic complete machining of workpieces, in particular in the turned parts manufacturing sector, with at least one fixed frame module (1) on which at least one processing tool support unit (2) is fixedly or movably arranged and on the frame module (1) at least one fixedly arranged or movable workpiece carrier unit (6) is provided in which the frame module receives the tool carrier unit and the workpiece carrier unit together, or the units mentioned are each arranged on an associated frame module, and wherein the tool carrier unit and the workpiece carrier unit which fixes or moves the workpieces by means of a workpiece receiving device (11) with a numerical control cooperate to carry out the automatic complete machining, the workpiece carrier unit with corresponding movement drives all the workpiece movements required for complete machining executes in order to deliver and lead the workpiece in the machining phases to the tools of the processing unit (s) of the mentioned tool carrier unit, and wherein the tool carrier unit either does not perform a feed movement or the feed and infeed movements in all directions alone or superimposed on the workpiece carrier unit for complete machining of the workpiece , and wherein the tool support unit is arranged fixedly or movably on the or its associated frame module, and is equipped with one or more processing tools (2), and the processing tools of the tool support unit as static Machining units (2) and / or as machining units provided with their own drive are designed with or without their own axis movement drives. and further the workpiece carrier unit (6) has means for receiving at least one further processing unit (18).
2. Aggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gestellmodul im Grundriss gesehen im wesentlichen T-förmig oder länglich, insbesondere rechteckförmig oder quadratisch, ausgebildet ist2. Unit according to claim 1, characterized in that the frame module, viewed in plan, is essentially T-shaped or elongated, in particular rectangular or square
3. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestellmodul eine Befestigungsfläche (BF2) für die Aufnahme der Werkstückträgereinheit und eine weitere Befestigungsfläche (BF1 ) für die Aufnahme der Werkzeugtrageinheit mit den Bearbeitungswerkzeugen aufweist.3. Unit according to one of claims 1 to 2, characterized in that the frame module has a fastening surface (BF2) for receiving the workpiece carrier unit and a further fastening surface (BF1) for receiving the tool carrier unit with the machining tools.
4. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Bearbeitungseinheiten ein- oder mehrspindelige Bohr-, Fräs- oder andere Bearbeitungseinheiten sind, welche das zu fertigende Werkstück alleine oder gleichzeitig mit den genannten Vorschubbewegungen der Werkzeugtrageinheit und /oder der Werkstückträgereinheit komplett automatisch bearbeiten können.4. Unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the said processing units are single or multi-spindle drilling, milling or other processing units, which the workpiece to be manufactured alone or simultaneously with the feed movements of the tool support unit and / or the Machining the workpiece carrier unit completely automatically.
5. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträgereinheit allein oder zusätzlich zu den Achsenbewegungen der anderen Einheiten alle jeweils erforderlichen Achsenbewegungen ausführt und die Vorschubantriebe als Linearmotorantriebe und/oder als Servo-Antriebe und/oder als Spindel/Mutter-Antriebe ausgebildet sind. 5. Unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the workpiece carrier unit alone or in addition to the axis movements of the other units performs all the required axis movements and the feed drives as linear motor drives and / or as servo drives and / or as a spindle / nut -Drives are designed.
6. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine bzw. mehrere Längenmessvorrichtungen, insbesondere eine bzw. mehrere direkte oder indirekte Wegmesseinrichtungen in geschlossenem oder offenem Regelkreis vorhanden ist bzw. sind, zur Messung der Vorschub- und/oder Zustellbewegungen in allen Achsenrichtungen insbesondere auch zur Werkstückkontrollmessung.6. Unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that one or more length measuring devices, in particular one or more direct or indirect path measuring devices is or are present in a closed or open control loop, for measuring the feed and / or infeed movements in all axis directions, especially for workpiece control measurement.
7. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträgereinheit mittels Führungsanordnungen auf dem Gestellmodul verschiebbar angeordnet ist, wobei die Führungsanordnungen vorteilhafterweise schütten- und/oder pinolenförmig, insbesondere kreuzschlittenförmig ausgebildet sind.7. Unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the workpiece carrier unit is arranged displaceably on the frame module by means of guide arrangements, the guide arrangements advantageously being shaped like a barrel and / or quill, in particular cross-shaped.
8. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträgereinheit eine Werkstückaufnahmeeinrichtung aufweist die als Spindeleinheit ausgebildet ist und Mittel zum Ausführen von Zustell-und Vorschubbewegungen in Z-Richtung aufweist.8. Unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the workpiece carrier unit has a workpiece receiving device which is designed as a spindle unit and has means for executing infeed and feed movements in the Z direction.
9. Mehrspindelige Lineartransfermaschine zur automatischen Komplettbearbeitung von Werkstücken, insbesondere auf dem Drehteilefertigungssektor, mit mehreren Fertigungsaggregaten gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8,9. Multi-spindle linear transfer machine for the automatic complete machining of workpieces, in particular in the turned parts manufacturing sector, with several manufacturing units according to one of claims 1 to 8,
10. Mehrspindelige Lineartransfermaschine gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Fertigungsaggregate mit ihren Gestellmodulen jeweils in linearer Aufreihung zueinander wechselseitig versetzt gegenüberliegend aufgestellt sind, wobei die Werkstückträgereinheiten mit ihren in festen oder beweglichen Werkstückaufnahmeeinrichtungen derart zueinander positioniert werden können, dass sie sich gegenseitig das Werkstück automatisch übergeben können, wobei die Gestellmodule zur jeweiligen festen oder beweglichen Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugtrageinheiten und zur Aufnahme von festen oder verfahrbaren Werkstückträgereinheiten dienen, und wobei die Werkstückträgereinheiten jeweils seitlich versetzt zur Grundstellung derart zueinander paarweise, im wesentlichen koaxial positioniert werden können, dass sie sich gegenseitig das Werkstück automatisch übergeben können und zur Uebergabe die Werkstückträgereinheiten in der Koaxialstellung die Werkstückübergabe ausführen und wobei die Werkstückträgereinheiten die Bewegung in die Koaxialstellung ausführen , wobei in der Bearbeitungsphase die Werkstückträgereinheiten versetzt zueinander angeordnet sind oder durch seitliches Verfahren sich paarweise ebenfalls mindestens angenähert in Koaxialstellung befinden zur Bearbeitung des Werkstückes des benachbarten Fertigungsaggregates und zur Unterstützung der benachbarten Werkstückträgereinheit zur starren Werkstückhalterung und zur Verminderung bzw. Unterdrückung von Werkstückschwingungen oder von Maschinengestellschwingungen.10. Multi-spindle linear transfer machine according to claim 9, characterized in that said manufacturing units with their frame modules are each set up in mutually mutually offset relationship in a linear arrangement, the workpiece carrier units being positioned with one another in such a way with their fixed or movable workpiece receiving devices can that they can automatically hand over the workpiece to one another, the frame modules being used for the respective fixed or movable mounting of machining tool support units and for receiving fixed or movable workpiece carrier units, and wherein the workpiece carrier units are positioned laterally offset to one another in pairs, essentially coaxially that they can automatically hand over the workpiece to each other and carry out the workpiece transfer in the coaxial position for transfer and the workpiece carrier units carry out the movement in the coaxial position, the workpiece carrier units being arranged offset to one another in the machining phase or in pairs by lateral movement are also at least approximately in the coaxial position for processing the workpiece of the adjacent production unit and for the sub Support of the neighboring workpiece carrier unit for rigid workpiece holder and for reducing or suppressing workpiece vibrations or machine frame vibrations.
11. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestellmodullänge doppelt so gross ist wie der seitliche Abstand der Werkstückaufnahmeeinrichtungen bzw. der. Spindeln der Werkstückträgereinheiten in deren seitlich versetzter Grundstellung.11. Linear transfer machine according to one of claims 9 to 10, characterized in that the frame module length is twice as large as the lateral distance of the workpiece receiving devices or. Spindles of the workpiece carrier units in their laterally offset basic position.
12. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Werzeugtrageinheit und die Werkstückträgereinheit auf dem gleichen Gestellmodul angeordnet sind. 12. Linear transfer machine according to one of claims 9 to 11, characterized in that in each case the tool carrier unit and the workpiece carrier unit are arranged on the same frame module.
13. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung an allen Werkstückspindeln bzw. Werkstückaufnahmeeinrichtungen simultan erfolgt und die Werkstückspindeln bzw. Werkstückaufnahmeeinheiten automatisch in die Uebergabeposition geführt werden.13. Linear transfer machine according to one of claims 9 to 12, characterized in that the machining on all workpiece spindles or workpiece receiving devices is carried out simultaneously and the workpiece spindles or workpiece receiving units are automatically guided into the transfer position.
14. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestellmodule unterschiedliche Grosse aufweisen, insbesondere, dass längere Gestellmodule für grösseren Werkstückträger- Schlittenquerhub paarweise zwischen den übrigen Gestellmodulen angeordnet sind.14. Linear transfer machine according to one of claims 9 to 13, characterized in that the frame modules have different sizes, in particular that longer frame modules for larger workpiece carrier slide cross stroke are arranged in pairs between the other frame modules.
15. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Fertigungsaggregate ungerade ist um Bearbeitungs- Vorgänge auf der Werkstückträgereinheit bzw. Gegenspindel bzw. Werkstückaufnahmeeinheit eines benachbarten Fertigungsaggregates ausführen zu können, oder um eine zusätzliche Arbeitsstelle für jeweils die kompliziertere Werkstückseite verfügbar zu machen.15. Linear transfer machine according to one of claims 9 to 14, characterized in that the number of production units is odd in order to be able to carry out machining operations on the workpiece carrier unit or counter spindle or workpiece holding unit of an adjacent production unit, or to provide an additional work station for each of the more complicated ones To make the workpiece side available.
II
16. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 15 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsaggregate mit ihren Spindeln bzw. Werkstückaufnahmeeinheiten paarweise in Koaxialstellung zusammenwirken, insbesondere um das freie Werkstückende abzustützen und/oder um das zweite Koaxialstellungs-Fertigungsaggregat zur Bearbeitung des zugehörigen Werkstückes des ersten Koaxialstellungs-Fertigungsaggregates simultan mitzubenutzen. 16. Linear transfer machine according to one of claims 9 to 15, characterized in that the manufacturing units cooperate with their spindles or workpiece receiving units in pairs in the coaxial position, in particular to support the free workpiece end and / or to the second coaxial position manufacturing unit for machining the associated workpiece of the first Coaxial position manufacturing unit to be used simultaneously.
17. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Werkstückträgereinheiten mit ihren Werkstückspindeln bzw. mit ihren Werkstückaufnahmeeinrichtungen nach Abschluss eines Bearbeitungszyklusses automatisch in die Uebergabeposition bewegen und nach erfolgter Werkstückübergabe in die Uebernahmestellung bzw. in die Grundstellung zurückfahren oder sich in eine andere vorbestimmte Position bewegen.17. Linear transfer machine according to one of claims 9 to 14, characterized in that the workpiece carrier units with their workpiece spindles or with their workpiece holding devices automatically move to the transfer position after completion of a machining cycle and, after the workpiece transfer has taken place, return to the take-over position or the basic position or move back move to another predetermined position.
18. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolle der Masshaltigkeit insbesondere der Werkstück- Masshaltigkeit durch die Längenmessvorrichtung und/oder durch zusätzliche Messmittel direkt auf den Fertigungsaggregaten durchführbar ist mit Istwert-Sollwert Vergleich und mit manueller oder automatischer Durchführung der daraus sich ergebenden Korrekturen. 18. Linear transfer machine according to one of claims 9 to 17, characterized in that the control of the dimensional accuracy, in particular the workpiece dimensional accuracy by the length measuring device and / or by additional measuring means can be carried out directly on the production units with actual value setpoint comparison and with manual or automatic execution the resulting corrections.
EP01960015A 2000-08-14 2001-08-07 Machining and control unit for the production of automatic linear transfer and special machines Withdrawn EP1311362A1 (en)

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