STENGELE GERALD (DE)
CORBEAN IOAN-MIRCEA (DE)
STENGELE GERALD (DE)
US5933933A | 1999-08-10 | |||
DE10119175A1 | 2002-10-17 | |||
DE20118456U1 | 2002-01-31 | |||
EP1212169A1 | 2002-06-12 |
1. | DoppelspindelWerkzeugmaschine, mit einem rahmenartigen Ständer (1 ; 1 ; 1), mit mindestens einem am Ständer (1 ; 1 ; 1") in einer xRichtung verschiebbar geführten xSchlitten (10 ; 10 ; 71,72), mit mindestens einem am mindestens einen xSchlitten (10 ; 10' ; 71,72) in einer yRichtung verschiebbaren ySchlitten (15 ; 62,63), mit zwei auf dem mindestens einen ySchlitten (15 ; 62,63) in einer zRichtung unverschiebbar angeordneten Werkzeugspindeln (20, 21) zur Aufnahme von Werkzeugen (26) zur Bearbeitung von in einem Arbeitsraum (7) befindlichen Werkstücken (41,42 ; 59,60), mit mindestens einem im Arbeitsraum (7) befindlichen in zRichtung verschiebbaren zSchlitten (28 ; 44,45) und mit zwei auf dem mindestens einen zSchlitten (28 ; 44,45) ange ordneten WerkstückTrägern (39,40 ; 57,58) zur Aufnahme der Werkstücke (41,42 ; 59,60). |
2. | DoppelspindelWerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die WerkstückTräger (39,40 ; 57,58) jeweils auf einem Dreh tisch (33,34 ; 51,52) angeordnet sind, die auf dem mindestens einen zSchlitten (28 ; 44,45) angeordnet sind. |
3. | DoppelspindelWerkzeugmaschine nach Anspruch 1 und gegebenen falls Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein zSchlitten (28) vorgesehen ist, und dass die gegebenenfalls vorhandenen Drehtische (33,34) jeweils um eine yDrehachse (37,38) drehbar sind. |
4. | DoppelspindelWerkzeugmaschine nach Anspruch 1 und gegebenen falls Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zSchlitten (44,45) vorgesehen sind und dass die gegebenenfalls vorhandenen Drehtische (51,52) jeweils um eine xDrehachse (55,56) drehantreibbar sind. |
5. | DoppelspindelWerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass nur ein xSchlitten (10, 10') vorgesehen ist. |
6. | DoppelspindelWerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass nur ein ySchlitten (15) vorgesehen ist. |
7. | DoppelspindelWerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass zwei ySchlitten (62,63) vorgesehen sind. |
8. | DoppelspindelWerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass zwei xSchlitten (71,72) vorgesehen sind und dass auf jedem xSchlitten (71,72) ein ySchlitten (62,63) angeordnet ist. |
9. | DoppelspindelWerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens ein Schlitten (10 ; 15 ; 28 ; 44,45) über eine Kugelrollspindel (14 ; 19 ; 32 ; 50) antreibbar ist. |
10. | DoppelspindelWerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens ein Schlitten (62,63 ; 71,72) mittels mindestens eines LinearMotors (64,65 ; 73,74) antreibbar ist. |
Aus der DE 101 19 175 AI ist eine derartige Werkzeugmaschine bekannt, mittels derer zwei Werkstücke parallel bearbeitet werden können. Dieser Werkzeugmaschine weist einen Ständer auf, auf dem ein x-Schlitten hori- zontal angeordnet ist, auf dem wiederum zwei vertikal verfahrbare y-Schlitten angeordnet sind. Auf den y-Schlitten ist jeweils eine in z-Richtung verschiebbare Werkzeugspindel angeordnet. Im Arbeitsraum sind ortsfest zwei Werkstück-Träger vorgesehen, an denen zu bearbeitende Werkstücke aufgespannt werden. Bei langen Arbeitswegen in z-Richtung führt dies zu einem Durchhang der Werkzeugspindeln. Die negativen Auswirkungen dieses Durchhanges auf die Präzision des Bearbeitungsvor- ganges lassen sich nur durch komplizierte Kompensationsverfahren aus- gleichen. Für Werkzeugmaschinen mit nur einer Werkzeugspindel ist es daher zur hochgenauen Bearbeitung insbesondere tiefer Bohrungen, die eine besonders genaue Bewegung in z-Richtung erfordern, bekannt gewor- den, die das Werkstück tragende Werkstückträger in z-Richtung verschieb- bar auszugestalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Doppelspindel-Werkzeug- maschine so auszugestalten, dass eine hochgenaue Bearbeitung möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, dass eine hochpräzise Verschiebung des Werkstücks in z-Richtung erreicht wird, wohingegen die die spanende Bearbeitung ausführenden Werkzeuge in z-Richtung unverschiebbar sind. Durch die Weiterbildung nach An-
spruch 2 wird erreicht, dass eine Dreh-beziehungsweise Schwenkbewe- gung des Werkstücks hochpräzise ausgeführt werden kann und eventuell notwendige Kompensationen leicht durchführbar sind.
Wenn gemäß Anspruch 4 zwei z-Schlitten vorgesehen sind, können even- tuell notwendige Kompensationsbewegungen in dieser Richtung ebenfalls sehr leicht ausgeführt werden. Entsprechendes gilt, wenn entsprechend An- spruch 7 zwei y-Schlitten vorgesehen sind. Wenn schließlich auch noch entsprechend Anspruch 8 zwei x-Schlitten vorgesehen sind, können auch Kompensationen in dieser Richtung sehr einfach durchgeführt werden.
Die Ansprüche 9 und 10 geben bevorzugte Antriebe wieder.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt Fig. 1 eine Seiten-Längs-Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Doppelspindel-Werkzeugmaschine, Fig. 2 eine Stirnansicht der Werkzeugmaschine entsprechend dem Sichtpfeil II in Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine gemäß dem Sichtpfeil III in Fig. 1, Fig. 4 eine Seiten-Längs-Ansicht eines zweiten Ausführungsbei- spiels einer Doppelspindel-Werkzeugmaschine,
Fig. 5 eine Stirnansicht der Werkzeugmaschine entsprechend dem Sichtpfeil V in Fig. 4, Fig. 6 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine gemäß dem Sichtpfeil VI in Fig. 4, Fig. 7 eine Stirnansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Doppelspindel-Werkzeugmaschine, Fig. 8 eine Teil-Draufsicht auf die Werkzeugmaschine gemäß dem Sichtpfeil VIII in Fig. 7, Fig. 9 eine Stirnansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer Doppelspindel-Werkzeugmaschine, Fig. 10 eine Teil-Draufsicht auf die Werkzeugmaschine gemäß dem Sichtpfeil X in Fig. 9, Fig. 11 eine Stirnansicht der Werkzeugmaschine entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer abgewandelten Anwen- dungsvariante und Fig. 12 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine gemäß dem Sichtpfeil XII in Fig. 11.
Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Dop- pelspindel-Werkzeugmaschine weist einen-in der horizontalen z-Richtung gesehen-rechteckigen, und zwar etwa quadratischen, durch einen Rahmen gebildeten Ständer 1 auf, der durch sich in y-Richtung erstreckende verti-
kale Seiten-Stützen 2,3 und jeweils einen diese verbindenden horizontalen, sich in x-Richtung erstreckenden oberen Quer-Holm 4 beziehungsweise einen unteren Quer-Holm 5 gebildet ist. Die Seiten-Stützen 2,3 und die Quer-Holme 4,5 sind durch Hohlprofile gebildet und umschließen einen Innenraum 6, der beidseitig offen ist, und zwar insbesondere zum Arbeits- raum 7 hin. Der Ständer 1 ist über ein Untergestell 8 auf dem Fundament 9 beziehungsweise einer Fundament-Platte 9 abgestützt.
An der dem Arbeitsraum 7 zugewandten Stirnseite des Ständers 1 ist ein ebenfalls rahmenartig ausgebildeter x-Schlitten 10 in x-Richtung ver- schiebbar angeordnet. Hierzu sind an den Quer-Holmen 4,5 jeweils eine x-Führungsschiene 11 angebracht, auf denen der x-Schlitten 10 mittels x-Führungs-Schuhen 12 geführt ist. Der Antrieb des x-Schlittens 10 erfolgt mittels eines auf dem x-Schlitten 10 angebrachten x-Motors 13 über eine sich in x-Richtung erstreckende, in den Seiten-Stützen 2,3 des Ständers 1 drehfest gelagerte x-Kugelrollspindel 14.
Auf der dem Arbeitsraum 7 zugewandten Stirnseite des x-Schlittens 10 ist ein in y-Richtung, also vertikal, verschiebbarer y-Schlitten 15 verschiebbar geführt. Hierzu sind an den Seitenbereichen des rahmenartigen x-Schlittens 10 jeweils eine y-Führungsschiene 16 angebracht, auf denen der y-Schlit- ten 15 mittels y-Führungs-Schuhen 17 verschiebbar geführt ist. Der An- trieb des y-Schlittens 15 erfolgt mittels eines ebenfalls auf dem x-Schlitten 10 angebrachten y-Motors 18 über eine y-Kugelrollspindel 19.
Auf dem y-Schlitten 15 befinden sich im Abstand voneinander zwei Werk- zeugspindeln 20,21, die sich in z-Richtung erstrecken und nach vorn zum Arbeitsraum 7 hin und nach hinten durch den inneren Freiraum 22 des x-Schlittens 10 in den Innenraum 6 des Ständers 1 hineinragen. Die Werk-
zeugspindeln 20,21 sind jeweils um eine sich in z-Richtung erstreckende Achse 23,24 mittels eines Antriebsmotors 25 antreibbar. Die z-Drehachsen 23,24 weisen einen Abstand in x-Richtung auf. An ihrer dem Arbeitsraum 7 zugewandten Seite können sie jeweils ein spanendes Werkzeug 26 auf- nehmen. Die Werkzeugspindeln 20,21 sind in x-und y-Richtung relativ zueinander ortsfest auf dem y-Schlitten 15 angebracht, in z-Richtung je- doch unverschiebbar ausgebildet.
Im Arbeitsraum 7 ist vor dem Ständer 1 auf dem Fundament beziehungs- weise der Fundament-Platte 9 ein Werkstück-Träger-Bett 27 gelagert, auf dem ein z-Schlitten 28 in z-Richtung verschiebbar gelagert ist. Hierzu sind auf dem Bett 27 z-Führungsschienen 29 angebracht, auf denen der z-Schlitten mittels z-Führungs-Schuhen 30 verschiebbar abgestützt ist. Der Antrieb erfolgt mittels eines am Werkstück-Träger-Bett 27 angebrachten z-Motors 31 über eine z-Kugelrollspindel 32.
Auf dem z-Schlitten 28 sind zwei y-Drehtische 33,34 angebracht, die je- weils mittels eines am z-Schlitten 28 angebrachten Dreh-Antriebsmotors 35,36 um eine vertikale, also in y-Richtung verlaufende, Drehachse 37,38 drehantreibbar sind. Die y-Drehachsen 37,38 haben ebenfalls einen Ab- stand voneinander.
Auf den y-Drehtischen 33,34 ist jeweils ein Werkstück-Träger 39,40 an- gebracht, der ein zu bearbeitendes Werkstück 41,42 aufnehmen kann.
Die gleichzeitige Bearbeitung der grundsätzlich identischen Werkstücke 41,42 mittels eines Werkzeugs 26 erfolgt in der Weise, dass die identi- schen Bewegungen der Werkzeugspindeln 20,21 in x-und y-Richtung mit- tels des x-Schlittens 10 und des y-Schlittens 15 ausgeführt werden. Die
insoweit ebenfalls identischen Bewegungen der Werkstücke 41,42 in z-Richtung werden mittels des z-Schlittens 28 ausgeführt. Lediglich die Bewegungen der Werkstücke 41,42 um die vertikalen y-Drehachsen 37, 38 werden zwar in der Praxis grundsätzlich auch identisch sein, können aber zumindest theoretisch aufgrund des eigenständigen Drehantriebs der Werkstück-Träger 39,40 um die y-Drehachsen 37,38 unterschiedlich sein.
Das in den Fig. 4 bis 6 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer Dop- pelspindel-Werkzeugmaschine ist mit dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 insoweit identisch, als es sich um den Ständer 1 mit dem x-Schlitten 10 und dem y-Schlitten 15 und den Werkzeugspindeln 20,21 handelt. Insofern wird insgesamt auf die obige Beschreibung verwiesen.
Auf dem Fundament beziehungsweise der Fundament-Platte 9 ist ein Werkstück-Träger-Bett 43 angeordnet, auf dem zwei-bezogen auf eine y-z-Mittelebene-spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete z-Schlitten 44,45 angeordnet sind. Hierzu ist auf dem Bett 43 jeweils ein Paar von z-Führungs-Schienen 46 angebracht, auf denen jeder z-Schlitten 44 bezie- hungsweise 45 mittels z-Führungs-Schuhen 47 in z-Richtung verschiebbar geführt ist. Der Antrieb jedes z-Schlittens 44,45 erfolgt mittels jeweils ei- nes am Bett 43 angebrachten z-Motors 48,49 über eine z-Kugelrollspindel 50.
An die z-Schlitten 44,45 ist auf der dem jeweils anderen z-Schlitten 45 beziehungsweise 44 zugewandten Seite ein x-Drehtisch 51 beziehungswei- se 52 angebracht, der mittels eines x-Drehantriebs-Motors 53 beziehungs- weise 54 um eine in x-Richtung verlaufende x-Drehachse 55 beziehungs- weise 56 drehantreibbar ist. Der jeweilige Drehantriebs-Motor 53 bezie- hungsweise 54 ist auf dem zugeordneten z-Schlitten 44 beziehungsweise
45 angebracht. Auf jedem x-Drehtisch 51,52 ist ein Werkstück-Träger 57, 58 angebracht, die-wie die Zeichnung erkennen lässt-aufeinander zu ge- richtet sind. Sie können jeweils ein Werkstück 59,60 aufnehmen.
Für die Bearbeitung jedes Werkstücks 59 gilt wiederum, dass die Bewe- gungen der Werkzeuge 26 in x-und y-Richtung ausschließlich auf der Sei- te des Ständers 1 erfolgen, wie es oben bereits geschildert wurde. Die Be- wegungen der Werkstücke 59,60 in z-Richtung könnten grundsätzlich un- abhängig voneinander erfolgen. Gleiches gilt für die Dreh-beziehungswei- se Schwenkbewegung um die x-Drehachsen 55,56. In der Praxis ist dies regelmäßig aber nicht erwünscht, da üblicherweise gleiche Werkstücke auf gleiche Weise bearbeitet werden.
Das in den Fig. 7 und 8 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel unterschei- det sich von den zuvor geschilderten Ausführungsbeispielen in der Ausge- staltung des Ständers mit den x-und y-Schlitten. Die Gesamtanordnung und-ausgestaltung des z-Schlittens 28 entspricht der des ersten Ausfüh- rungsbeispiels nach den Fig. 1 bis 3. In gleicher Weise könnten selbstver- ständlich auch die z-Schlitten 44,45 nach dem zweiten Ausführungsbei- spiel gemäß den Fig. 4 bis 6 eingesetzt werden. Soweit bei dem Ausfüh- rungsbeispiel einer Doppelspindel-Werkzeugmaschine nach den Fig. 7 und 8 mit den vorherigen Ausführungsbeispielen identische Teile vorhanden sind, werden die selben Bezugsziffern verwendet. Soweit funktionell glei- che und konstruktiv nur geringfügig abweichende Teile vorgesehen sind, werden die selben Bezugsziffern mit einem hochgesetzten Strich verwen- det, ohne dass es jeweils einer gesonderten erneuten Beschreibung bedürf- te.
Der am Ständer l'angeordnete x-Schlitten 10"weist mittig einen vertika- len Zwischensteg 61 auf, so dass nebeneinander zwei Paare von y-Führungs-Schienen 16 an der der Arbeitsseite 7 zugeordneten Stirnseite des x-Schlittens 10'angebracht werden können. Auf diesen y-Führungs- Schienen 16 sind zwei y-Schlitten 62,63 mittels y-Führungs-Schuhen 17 verschiebbar angeordnet. Der Antrieb der y-Schlitten 62,63 in y-Richtung erfolgt mittels y-Linear-Motoren 64,65, deren durch Spulen gebildete Pri- märteile 66 an den y-Schlitten 62,63 angebracht sind, während die durch Permanentmagnete gebildeten Sekundärteile 67 am x-Schlitten angebracht sind.
Der Antrieb des x-Schlittens 10'erfolgt mittels oberer und unterer x-Linear-Motoren 68, deren durch Spulen gebildete Primärteile 69 am x-Schlitten 10'und deren durch Permanentmagnete gebildete Sekundärteile 70 am Ständer 1'angebracht sind. Auf jedem y-Schlitten 62,63 ist eine der Werkzeugspindeln 20,21 angeordnet.
Hinsichtlich der Arbeitsweise ist gegenüber den ersten und zweiten Aus- führungsbeispielen aus den Fig. 1 bis 3 beziehungsweise 4 bis 6 nur zu er- gänzen, dass aufgrund der voneinander unabhängigen Verfahrbarkeit der y-Schlitten 62,63 und damit der von ihnen getragenen Werkzeuge 26 in y-Richtung auch die Bearbeitungsbewegungen in y-Richtung voneinander unabhängig sind.
Das vierte Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 und 10 unterscheidet sich von dem nach den Fig. 7 und 8 dadurch, dass auch zwei voneinander unab- hängige x-Schlitten 71,72 am Ständer 1"angebracht sind. Der Antrieb der x-Schlitten 71,72 erfolgt mittels voneinander unabhängiger x-Linear- Motoren 73,74, deren durch Spulen gebildete Primärteile 75,76 jeweils
am x-Schlitten 71 beziehungsweise 72 angebracht sind, während die durch Permanentmagnete gebildeten Sekundärteile 77,78 an der Stirnseite des Ständers 1"angebracht sind. Ansonsten wird auf die vorangehende Be- schreibung verwiesen.
Bezüglich der Arbeitsweise kommt nunmehr noch hinzu, dass die Werk- zeugspindeln 20,21 auch in x-Richtung unabhängig voneinander antreib- bar sind.
Die Fig. 11 und 12 entsprechen den Fig. 5 und 6 des zweiten Ausführungs- beispiels. Zwischen den Drehtischen 51,52 ist allerdings eine Trag-Brücke 79 angeordnet, die von beiden Drehtischen 51,52 gemeinsam mittels der entsprechend angesteuerten x-Drehantriebs-Motoren 53,54 um die dann miteinander fluchtenden x-Drehachsen 55,56 antreibbar ist. Auf der Trag- Brücke 79 sind Werkstück-Träger angeordnet, die den Werkstück-Trägern 39,40 aus dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 entspre- chen. Aus diesem Grunde sind in den Fig. 11 und 12 auch die entsprechen- den Bezugsziffern verwendet worden. Diese Werkstück-Träger 39,40 tra- gen zur gemeinsamen und gleichzeitigen Bearbeitung Werkstücke 41,42.
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