Keiner, Jörg (Bei Der Arnau 11, Asslar, 35614, DE)
Spreemann, Günter (Habelstrasse 1, Hofheim-marxheim, 65719, DE)
Keiner, Jörg (Bei Der Arnau 11, Asslar, 35614, DE)
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| 2. | April 2006 P A T E N T AN S P R Ü C H E Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von gehärteten Werkstücken (2) mit einem angetriebenen Werkstückhalter (17), dessen Drehachse (L3) horizontal ausgerichtet ist, und mit mindestens einem Werkzeug (10,13,14,23), das von einem Werkzeugsupport (8,9,22) gehalten ist, der mit einem Stellantrieb zum Verstellen des Werkzeugsupports (8,9,22) aus einer Ruheposition, in der das Werkzeug (10,13,14,23) vom jeweils zu bearbeitenden Werkstück (2) entfernt ist, in eine Arbeitsposition, in der sich das Werkzeug (10,13,14,23) im Eingriff mit dem Werkstück (2) befindet, ausgestattet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sich die zentrale Achse (Ll,L2,L4) des Werkzeugsupports (8,9,22) in der Ruheposition und in der Arbeitsposition des Werkzeugs (10,13,14,23) in derselben Vertikalebene (V) befinden. |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Drehachse (L3) des Werkstückhalters in der derselben gemeinsamen Vertikalebene (V) liegt. |
| 4. | Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die zentrale Achse (Ll, L2) des Werkzeugsupports (8,9) oberhalb der Drehachse (L3) des Werkstückhalters (17) angeordnet ist. |
| 5. | Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die zentrale Achse (Ll, L2) des Werkzeugsupports (8,9) unterhalb der Drehachse (L3) des Werkstückhalters (17) angeordnet ist. |
| 6. | Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Werkzeug (10,23) ein Schleifwerkzeug ist. |
| 7. | Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Werkzeug (13,14) ein Drehwerkzeug ist. |
| 8. | Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Werkzeug ein Fräswerkzeug ist. |
| 9. | Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sie mindestens zwei Werkzeugsupporte (8,9,22) aufweist, von denen einer (8,9) mit seiner zentralen Achse (Ll, L2) oberhalb und eines (22) mit seiner zentralen Achse (L4) unterhalb der Drehachse (L3) des Werkstückhalters (17) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein dritter Werkzeugsupport (8,9,23) vorhanden ist, wobei zwei der Werkzeuge (8,9) mit ihrer zentralen Achse (Ll, L2) oberhalb und ein dritter Werkzeugsupport (23) mit seiner zentralen Achse (L4) unterhalb der Drehachse (L3) des Werkstückhalters angeordnet sind. |
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von gehärteten Werkstücken mit einem angetriebenen Werkstückhalter, dessen Drehachse horizontal ausgerichtet ist, und mit mindestens einem Werkzeug, das von einem Werkzeugsupport gehalten ist, der mit einem Stellantrieb zum Verstellen des Werkzeugsupports aus einer Ruheposition, in der das Werkzeug vom jeweils zu bearbeitenden Werkstück entfernt ist, in eine Arbeitsposition, in der sich das Werkzeug im Eingriff mit dem Werkstück befindet, ausgestattet ist.
Derartige Maschinen werden beispielsweise zum Schleif-, Dreh- oder Fräsbearbeiten von rotationssymmetrischen Bauteilen eingesetzt, die aus einem gehärteten Stahlwerkstoff hergestellt sind. Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen dazu einen Werkstückhalter auf, in den das Werkstück in horizontaler Ausrichtung eingespannt wird. Die zur Bearbeitung des Werkstücks benötigten Werkzeuge werden dann aus seitlicher Richtung auf das Werkstück zugestellt, um die jeweilige Bearbeitungsoperation durchzuführen. Die seitliche Zustellung hat den Vorteil, dass die Zustellung der Werkzeuge mit hoher Präzision und geringen Stellkräften erfolgen kann, da der Einfluss des Gewichts der Werkzeugsupporte mit den zum Antrieb der Werkzeuge ggf. erforderlichen Antriebsaggregaten vernachlässigbar ist. Nachteilig bei dieser Anordnung der
Werkzeuge ist allerdings der relativ große Bauraum, der für die Anordnung der für die Bewegungen der Werkzeuge benötigten Führungsbahnen etc. benötigt wird.
Eine platzsparendere Konstruktion einer Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung ist aus der EP 0 912 284 Bl bekannt. Bei dieser Maschine sind die Achsen der Führungsbahnen, auf denen die Fräswerkzeuge tragende Supporte bewegbar sind, V-förmig derart ausgerichtet, dass sie sich unter einem spitzen Winkel in der Drehachse des Werkstückhalters treffen. Nachteilig an dieser Konstruktion ist allerdings, dass ein massives, großvolumiges Maschinenbett benötigt wird, um eine ausreichend steife Lagerung der Werkzeugsupporte zu gewährleisten.
Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei geringem Bauraumbedarf die zeitoptimierte spanabhebende Bearbeitung von gehärteten Werkstücken ermöglicht.
Diese Aufgabe ist basierend auf einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass sich die zentrale Achse des Werkzeugsupports in der Ruheposition und in der Arbeitsposition des Werkzeugs in derselben Vertikalebene befinden. Unter der "zentralen Achse" des Werkzeugsupports wird in diesem Zusammenhang die Achse verstanden, um bzw. relativ zu der der Werkzeugsupport das Werkzeug bewegt. Im Fall eines drehend angetriebenen Werkzeugs ist dies die Drehachse, um die ein in diesem Fall vom Werkzeugsupport umfasster Drehantrieb das Werkzeug dreht. Handelt es sich dagegen um ein während der Bearbeitung stehendes Werkzeug, wie beispielsweise einen Drehmeißel, so entspricht die zentrale
Achse des Werkzeugsupports der Achse entlang der das Werkzeug bei seiner Bearbeitung auf das Werkstück zugestellt wird. Wesentlich für die Erfindung ist dabei, dass die Anordnung der Werkzeuge und des Werkstücks in den ihnen jeweils zugeordneten Halter so eingerichtet ist, dass die Werkzeuge aus ausschließlich vertikaler Richtung, also nur von oben und unten, auf das mit seiner Längsachse ebenfalls horizontal ausgerichtete Werkstück zugestellt werden kann.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung von Werkstückhalter und Werkzeughalter erhält man nicht nur eine besonders platzsparende, kompakte Maschine, sondern es ist auch besonders einfach möglich, die im Zuge der Bearbeitung anfallenden Späne und Flüssigkeiten abzuführen und zu entsorgen. So erlaubt es die erfindungsgemäße Bauweise einer Werkzeugmaschine, die Späne und Flüssigkeiten frei nach unten in eine geeignete Auffangvorrichtung fallen zu lassen, von wo sie problemlos abgeführt werden können. Besondere Vorkehrungen, die eine ungewollte Ansammlung von Spänen und Flüssigkeiten verhindern, sind dementsprechend bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht erforderlich. Darüber hinaus sind auch die Intervalle, innerhalb der die erfindungsgemäße Vorrichtung gereinigt werden muss, deutlich gegenüber konventionell gebauten Maschinen verlängert .
Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen Maschine besteht darin, dass sie problemlos so gestaltet werden kann, dass die Werkstückaufnahme bei in Ruhestellung befindlichen Werkzeugen frei zugänglich ist. Auf diese Weise können die für die Anlieferung und den Abtransport der Werkstücke erforderlichen Nebenaggregate besonders
einfach ausgebildet werden. Dies führt zu besonders kurzen Wechselzeiten, wenn ein fertig bearbeitetes Werkstück gegen ein neu zu bearbeitendes Werkstück getauscht wird.
Überraschend hat sich dabei herausgestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung gerade beim an sich von der Fachwelt als kritisch angesehenen Bearbeiten von gehärteten Bauteilen Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht, die auch strengsten Anforderungen genügen. So zeigt sich, dass der Einfluss des Gewichts der einzelnen Werkzeuge und der für ihre Bewegung und ihren Antrieb erforderlichen Einrichtungen auf das Bearbeitungsergebnis wesentlich geringer ist als bisher von der Fachwelt angenommen.
Besonders günstige Bearbeitungsbedingungen bei gleichzeitig minimiertem Raumbedarf ergeben sich bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dann, wenn die Drehachse des Werkstückhalters in der gemeinsamen Vertikalebene liegt.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Werkzeugsupporte mit ihren jeweiligen zentralen Achsen unter- und oberhalb des Werkstückhalters angeordnet sein. Der besondere Vorteil der Anordnung des Werkzeugs oberhalb des Werkstücks besteht darin, dass die bei der Bearbeitung anfallenden Späne frei nach unten in einen dafür vorgesehenen Auffangbehälter fallen können. Allerdings kann auch der bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter dem Werkstück vorhandene freie Raum genutzt werden, um dort ein Werkzeug anzuordnen, wenn mehrere Bearbeitungsoperationen gleichzeitig an dem Werkstück durchgeführt werden sollen.
Besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Werkzeugmaschine dann, wenn das Werkzeug ein Schleifwerkzeug ist. Ebenso kann als Werkzeug
jedoch auch ein Dreh- oder ein Fräswerkzeug eingesetzt werden. Dabei können problemlos mindestens zwei Werkzeuge unterschiedlichen Typs vorgesehen sein, von denen eines oberhalb und eines unterhalb des Werkstückhalters angeordnet ist. Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ein drittes Werkzeug umfassen, wobei es in diesem Fall günstig ist, zwei der Werkzeuge mit ihren zentralen Achsen oberhalb und das dritte Werkzeug mit seiner zentralen Achse unterhalb des Werkstückhalters anzuordnen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von im gehärteten Zustand vorliegenden Werkstücken in frontaler Ansicht;
Fig. 2 die Vorrichtung in einer Ansicht von oben;
Fig. 3 die Vorrichtung in einer seitlichen Ansicht.
Die Vorrichtung 1 zum spanabhebenden Bearbeiten von aus gehärtetem Stahl bestehenden Werkstücken 2 weist ein im Vertikalschnitt L-förmiges Maschinenbett 3 auf, das vertikal aufgerichtet auf einer Bodenplatte 4 der Vorrichtung 1 steht.
In seinem nach oben ragenden in der Seitenansicht schmaleren Teil 3a trägt das Maschinenbett 3 eine horizontal ausgerichtete Führungsbahn 5, auf der zwei vertikal ausgerichtete Führungsbahnen 6,7 verschiebbar
gelagert sind. Zum Hin- und Herverschieben der Führungsbahnen 6,7 auf der Führungsbahn 5 sind hier nicht dargestellte Stellmotoren vorgesehen.
Auf jeder der vertikal ausgerichteten Führungsbahnen 6,7 ist jeweils ein Werkzeugsupport 8,9 gelagert. Die Werkzeugsupporte 8,9 können mittels ebenfalls nicht dargestellter Stellantriebe in vertikaler Richtung entlang der Führungsbahnen 6,7 nach oben und unten bewegt werden.
Der erste, in Fig. 1 rechts dargestellte Werkzeugsupport 8 umfasst einen Drehantrieb, in dessen Werkzeugaufnahme als Werkzeug 10 eine Schleifscheibe zum Hartschleifen eingespannt ist. Im Schleifbetrieb dreht das Werkzeug 10 um eine Drehachse Ll, die sich achsparallel zur horizontalen Führungsbahn 5 erstreckt.
Der zweite, in Fig. 1 links dargestellte Werkzeugsupport 9 umfasst demgegenüber einen Stellmotor 11, in dessen Werkzeugaufnahme ein Revolvermagazin 12 eingesetzt ist. Das Revolvermagazin 12 trägt auf seiner Umfangsflache Werkzeuge 13,14, die bezogen auf die Drehachse L2 des Stellmotors 11 in radialer Richtung vorstehen. Bei den Werkzeugen 13,14 kann es sich beispielsweise um Drehmeißel zum Hartdrehen handeln. Anstelle des Revolvermagazins 12 kann in die Werkzeugaufnahme des Stellmotors 11 auch ein hier nicht gezeigtes Fräswerkzeug eingesetzt werden, um eine Fräsbearbeitung an dem jeweiligen Werkstück 2 durchzuführen .
An der Frontseite 15 seines in der Seitenansicht dickeren unteren Teils 3b ist im Bereich der in Fig. 1 linken Seite des Maschinenbetts 3 ein Tisch 16 befestigt, der als Werkstückhalter 17 auf seiner Oberseite einen
drehangetriebenen Spindelstock mit einer Werkstückaufnahme trägt, in die das Werkstück 2 mit seinem einen Ende eingespannt ist. Die Drehachse L3 des Werkstückhalters 17 ist achsparallel zu den Drehachsen Ll des Werkzeugs 10 und L2 des Stellmotors 11 ausgerichtet.
Gegenüberliegend zum Werkstückhalter 17 ist ein zweiter Spindelstock 18 mit einer drehbar gelagerten Werkstückaufnahme angeordnet, in der das andere Ende des jeweiligen Werkstücks 2 eingespannt ist. Der Spindelstock 18 ist auf einem Träger 19 befestigt, der an einer horizontal ausgerichteten Führungsbahn 20 mittels eines nicht dargestellten Stellantriebs hin- und herbewegbar gelagert ist. Die Führungsbahn 20 ist bei der in Fig. 1 gezeigten Darstellung rechts von dem Tisch 16 an der Frontseite 15 des unteren Teils 3b des Maschinenbetts 3 befestigt und erstreckt sich achsparallel zur horizontalen Führungsbahn 5.
Ebenfalls an der Führungsbahn 20 verschiebbar gelagert ist eine weitere vertikal ausgerichtete Führungsbahn 21, die einen weiteren Werkzeugsupport 22 trägt. Zum Verstellen des Werkzeugsupports 22 in vertikaler Richtung entlang der Führungsbahn 21 ist ein nicht gezeigter Stellantrieb vorgesehen. Der Werkzeugsupport 22 umfasst zusätzlich einen Drehantrieb, in dessen Werkstückaufnahme als Werkzeug 23 ebenfalls eine Schleifscheibe für das Hartschleifen eingespannt ist.
Die Drehachse L4 des Werkzeugs 23 ist ebenfalls achsparallel zu den Drehachsen Ll, L2 und L3 ausgerichtet. Gleichzeitig liegen die Drehachsen Ll, L2, L3 und L4 in einer gemeinsamen Vertikalebene V.
Zum Beladen der Vorrichtung 1 werden die Werkzeugsupporte 8,9 in vertikaler Richtung nach oben in ihre Ruhestellung gefahren, in der sie sich in einer vom Werkstückhalter 17 und dem zugeordneten Spindelstock 18 entfernten Position im Bereich des oberen Rands des Maschinenbetts 3 befinden. Gleichzeitig wird der Werkzeugsupport 22 mit dem von ihm getragenen Werkzeug 23 in einer Ruhestellung in vertikaler Richtung nach unten bewegt, in der er sich in einer vom Werkstückhalter 17 entfernten Position nahe dem Boden 4 befindet. Ebenso wird der Spindelstock 18 in horizontaler Richtung in eine Stellung gefahren, in der er entfernt zum Werkstückhalter 17 positioniert ist.
Das zu bearbeitende Werkstück 2 wird nun von einem hier nicht dargestellten Förderer über eine ebenfalls nicht gezeigte, horizontal ausgerichtete Förderbahn in horizontaler Ausrichtung in die Vorrichtung 1 gefördert und mit seinem einen Ende in die Werkstückaufnahme des Werkstückhalters 17 gespannt. Anschließend wird der Spindelstock 18 in horizontaler Richtung in eine Stellung gefahren, in der er mit seiner Werkstückaufnahme das andere Ende des Werkstücks 2 erfasst.
Bei der darauf folgenden Bearbeitung des Werkstücks 2 werden die Werkzeuge 10,13,14,23 in Abhängigkeit vom jeweiligen Bearbeitungsfortschritt zunächst durch Verfahren der vertikalen Führungsbahnen 6,7 bzw. 21 entlang der horizontalen Führungsbahnen 5 bzw. 20 in horizontaler Richtung ausgerichtet und dann von den ihnen jeweils zugeordneten Werkzeugsupporten 8,9,22 in vertikaler Richtung in eine Bearbeitungsposition bewegt, in der sie sich im spanabhebenden Eingriff mit dem Werkstück 2 befinden. Die im Zuge der Bearbeitung anfallenden
Metallspäne und Flüssigkeiten können dabei ungehindert nach unten in ein sich über die Breite des Maschinenbetts 3 erstreckendes, in die Bodenplatte 4 eingeformtes Auffangbecken 24 fallen, aus dem sie in an sich bekannter Weise entsorgt werden.
BEZUGSZEICHEN
1 Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten
2 Werkstück
3 Maschinenbett
3a nach oben ragender Teil des Maschinenbetts
3b unterer vorstehender Teil des Maschinenbetts
4 Bodenplatte
5 horizontale Führungsbahn 6,7 vertikale Führungsbahnen 8,9 Werkzeugsupporte
10 Werkzeug (Schleifscheibe)
11 Stellmotor
12 Revolvermagazin 13,14 Werkzeuge (Drehmeißel)
15 Frontseite des unteren Teils 3b
16 Tisch
17 Werkstückhalter (Spindelstock)
18 Spindelstock
19 Träger
20 horizontale Führungsbahn
21 vertikale Führungsbahn
22 Werkzeugsupport
23 Werkzeug (Schleifscheibe) 24 Auffangbecken
Ll Drehachse des Werkzeugs
L2 Drehachse des Stellmotors 11
L3 Drehachse des Werkstückhalters
L4 Drehachse des Werkzeugs 23
V Vertikalebene, in der die Drehachsen Ll,L2,L3,L4 gemeinsam angeordnet sind
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