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Title:
MACHINE TOOL WITH A PLURALITY OF SPINDLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/026891
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a machine tool comprising a plurality of spindles which are disposed parallel to one another and preferably vertically for the transport of the workpieces or tools to and from the machining point and for the simultaneous or different, separate machining of a plurality of workpieces. The spindles, which can be driven about their axes of rotation and displaced in their axial direction, can be displaced on horizontal guide tracks together or relative to one another. According to the invention, all the spindles (10, 11) can be displaced such that they are supported independently of one another, in each case with a separate carriage (3, 4) on guide tracks (2) disposed at different levels and on one side on a securing plane. The carriages (3, 4) are imbricated in one another such that the outer carriage(s) (3) surrounds (surround) the inner carriage(s) (4) in frame-like manner.

Inventors:
HORN WOLFGANG (DE)
FRANK WALTER (DE)
KELLERT HANS-DIETER (DE)
Application Number:
PCT/EP1997/006458
Publication Date:
June 25, 1998
Filing Date:
November 19, 1997
Export Citation:
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Assignee:
HUELLER HILLE GMBH (DE)
HORN WOLFGANG (DE)
FRANK WALTER (DE)
KELLERT HANS DIETER (DE)
International Classes:
B23C1/08; B23Q1/60; B23Q39/00; B23Q39/04; (IPC1-7): B23C1/08; B23Q39/00
Foreign References:
JPS6165710A1986-04-04
DE4414844A11994-11-17
DE4020997A11992-01-09
US5336025A1994-08-09
Attorney, Agent or Firm:
Dahlkamp, Heinrich L. (Am Thyssenhaus 1, Essen, DE)
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Claims:
Patentanspruche :
1. Werkzeugmaschine mit mehreren parallel zueinander, vorzugsweise senkrecht angeordneten Spindeln fur den Transport der Werkstucke oder der Werkzeuge zur Bearbeitungsstelle und zurück und fur die gleichzeitige oder unterschiedliche, getrennte Bearbeitung mehrerer Werkstucke, wobei die um ihre Drehachsen antreibbaren und in ihrer Achsrichtung verfahrbaren Spindeln an horizontalen Fuhrungsbahnen gemeinsam oder relativ zueinander verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass alle Spindeln (10, 11) mit jeweils einem eigenen Schlitten (3, 4) auf in unterschiedlichen Hohen, einseitig an einer Befestigungsebene angeordneten Fuhrungsbahnen (2) unabhangig voneinander abgestutzt verfahrbar sind und die Schiitten (3, 4) in der Weise ineinander verschachtelt sind, dass der oder die auReren Schlitten (3) den oder die inneren Schlitten (4) rahmenartig umschließen.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindein (10, 11) in ihrer Grundstellung in einer Ebene senkrecht zu den Führungsbahnen (2) angeordnet sind.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spindel (10, 11) an einem Schlitten (3, 4) in senkrechten Fuhrungen (24, 25) verfahrbar ist.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeln (10, 11) mittig in ihren Schlitten (3, 4) angeordnet und auf jeder Fiihrungsbahn (2) vor und hinter den Spindeln (10, 11) gefuhrt sind.
5. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ineinander verschachtelten Schlitten (3, 4) einen gemeinsamen Antrieb (14) fur das Verfahren auf den Führungsbahnen (2) besitzen.
6. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spindeln (10, 11) einen gemeinsamen oder mehrere Antriebe (15) fur das Verfahren in vertikaler Richtung besitzen.
7. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spindel (10, 11) ein ringförmiger Werkzeugund/oder Werkstückträger (30, 31) mit radial nach auflen gerichteten Werkzeugen (6, 7) und/oder Werkstücken (8, 9) zugeordnet ist und dass alle Werkzeugund/oder Werkstückträger (30, 31) eine gemeinsame, waagerechte, senkrecht zur Führungsbahn (2) angeordnete Drehachse (17) besitzen.
8. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (6, 7) und/oder Werkstucke (8, 9) auf einer waagerechten Scheibe mit senkrechter zentraler Drehachse auf konzentrischen der Anzahl der Spindeln (10, 11) entsprechenden Kreisbahnen angeordnet sind.
9. Werkzeugmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (6, 7) und/oder Werkstucke (8, 9) auf geraden, parallel zu den Fuhrungsbahnen (2) angeordneten Werkzeugund/oder Werkstucktragern (33, 34) angeordnet sind.
10. Anordnung von mehreren Werkzeugmaschinen nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Befestigungsebene fur die Fuhrungsbahnen (2) zweier baugleicher Werkzeugmaschinen mit ineinander verschachtelten Schlitten (3, 4) und darin angeordneten Spindeln (10, 11)"Rücken an Rucken"angeordnet sind.
11. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei"Rucken an Rucken"miteinander verbundene Werkzeugmaschinen gemeinsame Versorgungseinrichtungen besitzen.
Description:
Werkzeugmaschine mit mehreren Spindeln Beschreibung : Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit mehreren parallel zueinander, vorzugsweise senkrecht angeordneten Spindeln gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 195 14 058 A1 ist eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine mit mehreren Spindeln fur die gleichzeitige oder unterschiedliche, getrennte Bearbeitung mehrerer Werkstücke bekannt, wobei die um ihre Drehachse antreibbaren und in ihre Achsrichtung verfahrbaren Spindeln in unmittelbar gegeneinander abgestutzten, in einer senkrecht zur Verfahrrichtung der Spindeln stehenden Richtung gemeinsam oder relativ zueinander verfahrbaren, einen Gesamtschlitten bildenden Teilschlitten aufgenommen sind und nur der Gesamtschlitten auf zwei nebeneinander liegenden Schienen auf dem Maschinengrundkörper geführt ist. Die Spindeln sind dabei in einer Ebene quer zu den Schienen zwischen den beiden Stutzwanden fur die Schienen angeordnet. NaturgemaR befindet sich dabei auch die Bearbeitungsstation zwischen den beiden Stutzwanden und der gesamte Arbeitsraum ist im wesentlichen nur von den beiden offenen Stirnseiten zugänglich. Von der einen Seite werden die Werkzeuge und von der anderen Seite die Werkstucke zu-und abgefuhrt. Das Problem bei dieser Anordnung liegt darin, dass der Raum fur die Bearbeitung und fur den Transport der Werkstücke für den Wartungs-und Bedienungsmann nur sehr schwer zugänglich ist.

Insbesondere kann der Bedienungsmann nicht oder nur schwer von einer Position aus gleichzeitig die Bearbeitungsstelle und das Transportband fur die Werkstücke uberwachen und bedienen. Au#erem ist die Konstruktion zur Verfahrbarkeit der Spindeln mit einem Gesamtschlitten und zwei gegeneinander abgestützten Teilschlitten sehr aufwendig.

In der DE 34 16 660 C2 ist daruber hinaus eine Drehmaschine mit einer vertikal im Spindelstock angeordneten Arbeitsspindel, mit auf dem Spindelstock angebrachtem Antriebsmotor, mit am unteren Ende der Arbeitsspindel angeordnetem Werkstückspannfutter und mit unterhalb der Arbeitsspindel angeordnetem Werkzeugtrager beschrieben, wobei der Spindelstock einseitig an einer senkrechten Befestigungsebene angeordnet und in vertikaler und horizontaler Richtung verfahrbar ist.

Dabei entspricht der vertikale und horizontale Bewegungshub einerseits dem Vorschub fur die Drehbearbeitung und dient andererseits zur Bewegung des Spannfutters zu einem seitlich angeordneten Werkstücktransportband. Durch die Verwendung nur einer Arbeitsspindel kann hierbei nur eine begrenzte Anzahl von Werkstücken bearbeitet werden. Zur Erhöhung der Leistungsfahigkeit ist hierzu auch bereits vorgeschlagen worden, mehrere baugleiche Drehmaschinen in Längsrichtung des Werkstucktransportbandes in"Reihe zu schalten", wobei allerdings eine Bedienung ebenfalls nur von der dem Werkstucktransportband abgekehrten Stirnseite moglich ist.

Aus einem Prospekt der Gebruder Brinkmann GmbH ist schlie (Ilich eine Doppelspindelvertikaldrehmaschine fur die simultane Bearbeitung von zwei Werkstucken bekannt, wobei beide Spindeln fest auf einem gemeinsamen Schlitten angeordnet sind und mit diesem einseitig an einer senkrechten Befestigungswand in vertikaler und horizontaler Richtung verfahrbar sind. Die beiden Spindeln können weder in horizontaler noch in vertikaler Richtung relativ zueinander bewegt werden, sodass z. B.

Maflungenauigkeiten an den zu bearbeitenden Werkstücken hierdurch nicht ausgeglichen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Werkzeugmaschine mit mehreren Spindeln der gaftungsgemtiren Art vorzuschlagen, bei der die

zum Stand der Technik aufgefuhrten Probleme nicht bestehen und insbesondere bei hoher Leistungsfahigkeit auch eine bedienungsfreundliche Konstruktion erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 11 enthalten sinnvolle Ausführungsformen dazu.

Bei der erfindungsgemaRen Konstruktion ist fur den gleichzeitigen Betrieb von zwei oder mehreren Spindeln vorgesehen, dass alle Spindeln für die horizontale Verfahrbarkeit vom Transportband zur Bearbeitungsstelle und zuruck (X-Richtung) mit einem eigenen Schlitten auf denselben in unterschiedlichen Höhen an einer vorzugsweise senkrechten oder im wesentlichen senkrechten Befestigungsebene angeordneten Führungsbahnen unabhangig voneinander abgestützt verfahrbar sind. Die Schlitten sind dabei in der Weise ineinander verschachtelt, dass der oder die äußeren Schlitten den oder die nachsten inneren Schlitten rahmenartig umschließen. Wichtig ist hierbei, dass jeder einzelne Schlitten fur sich auf seinen beiden Führungsbahnen gefuhrt ist und auch zur Korrektur der Ungenauigkeiten an den Werkstücken eine Relativbewegung der einzelnen Schlitten gegeneinander möglich ist.

Jeder einzelne Schlitten ist dabei fur sich an den Führungsbahnen abgestutzt, sodass auch bei unterschiedlichen mechanischen Beanspruchungen es nicht zu einer gegenseitigen Positionsbeeinflussung kommt.

Es können erfindungsgemä# zwei oder auch mehrere Spindeln in ihrer Grundstellung in einer Ebene senkrecht zu den Führungsbahnen angeordnet werden. Fur den Werkstuck-oder Werkzeugwechsel werden diese Spindeln dann gemeinsam in X-Richtung bis zu dem möglichst nahe neben dem Bearbeitungsraum liegenden Transportband verfahren.

Dieses Transportband ist zweckmäßigerweise senkrecht zur

Führungsbahn angeordnet, sodass alle Spindeln gleichzeitig ihre Werkstücke oder Werkzeuge auf der einen Seite des Transportbandes hintereinander ablegen konnen und anschließend auf der parallel danebenliegenden anderen Seite des Transportbandes wiederum gleichzeitig neue Werkstucke oder Werkzeuge aufnehmen können. Durch die einseitige Anordnung der Führungsbahnen an einer senkrechten Befestigungsebene sind samtliche Bearbeitungsstellen fur den Bedienungsmann zumindest von zwei Seiten gut zugänglich und auflerdem liegt auch die Be-und Entladestelle des Transportbandes direkt im Blickbereich des Bedienungsmannes.

Jede Spindel kann erfindungsgemaR am Schlitten in senkrechten Führungen verfahrbar sein und ist dabei insbesondere an vier Punkten auf den Fuhrungsbahnen abgestutzt, wobei in X-Richtung vor und hinter den Spindeln jeweils ein Trager an der oberen und der unteren Fuhrungsbahn geführt ist.

Die erfindungsgemäß ineinander verschachtelten Schlitten besitzen zweckmäßigerweise einen gemeinsamen Antrieb fur das Verfahren auf den waagerechten Führungsbahnen in X-Richtung. Zur Relativbewegung zwischen den einzelnen Spindeln in diesen beiden Richtungen können dann einfache zusätzliche Verschiebeeinrichtungen vorgesehen werden.

Es hat sich als gunstig erwiesen, jeder Spindel einen ringförmigen Werkzeug-und/oder Werkstucktrager mit radial nach außen gerichteten Werkzeugen und/oder Werkstucken zuzuordnen, wobei alle Werkzeug- und/oder Werkstucktrager eine gemeinsame, waagerechte, senkrecht zur Führungsbahn angeordnete Drehachse besitzen sollten. Wenn jeder dieser Trager fur sich alleine drehbar ist, kann auf einfache Weise z. B. bei Ausfall eines Werkzeuges bzw. Werkstückes durch Drehen dieses einen

Tragers das nachste Werkzeug bzw. Werkstück zur Verfügung gestellt werden.

Die Werkzeuge bzw. Werkstücke können erfindungsgemäß auch auf einer waagerechten Scheibe mit senkrechter zentraler Drehachse angeordnet sein, wobei jeweils die zu einer Spindel gehorigen Werkzeuge bzw.

Werkstucke auf einer eigenen Kreisbahn angeordnet sind und jeweils die Anzahl der Kreise der Anzahl der Spindeln entspricht. Samtliche Werkstucke bzw. Werkzeuge fur die Spindeln sind dann auf einer Linie in radialer Richtung angeordnet, sodass ein Werkzeug-bzw.

Werkstuckwechsel nach Drehung der Scheibe möglich ist.

Alternativ können die Werkzeuge bzw. Werkstücke auch auf geraden, parallel zu den Führungsbahnen angeordneten Werkzeug-und/oder Werkstucktragern angeordnet sein. Diese bestehen zweckmäßigerweise aus fest angeordneten, d. h. nicht verfahrbaren Blockleisten. Durch Verfahren der Spindeln können dann die Werkzeuge bzw. Werkstucke aus diesen festen Positionen in den Blockleisten entnommen bzw. in diesen Positionen abgelegt werden.

Im Hinblick auf eine Vervielfachung des Durchsatzes können ohne weiteres mehrere baugleiche Werkzeugmaschinen an einem Transportband in der Weise positioniert werden, dass zwei mit ihren Befestigungsebenen Rucken an Rücken bzw. spiegelbildlich angeordnet sind. Das ist eine besonders platzsparende Bauweise. Au#erdem können die miteinander verbundenen Werkzeugmaschinen möglichst viele gemeinsame Versorgungs-und Steuereinrichtungen besitzen.

Die Erfindung wird anhand der beigefugten Figuren 1 bis 7 beispielsweise naher erlautert. Es zeigen

Fig. 1 eine Frontansicht, Fig. 2 eine Draufsicht und Fig. 3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit zwei Spindeln.

Fig. 4 ist eine vergrbrerte Darstellung der ineinander verschachtelten Schlitte.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in der Draufsicht und Seitenansicht zwei erfindungsgemäße Werkzeugmaschinen in der"Rucken an Rucken"-Anordnung.

Fig. 7 ist eine Variante zur Draufsicht nach Fig. 2.

Die erfindungsgemä#e Werkzeugmaschine besteht aus einem Grundrahmen oder Maschinenbett 1 und einer vorzugsweise senkrechten Befestigungsebene, an der in unterschiedlichen Hohen zwei in X-Richtung verlaufende Führungsbahnen 2 angeordnet sind. Auf diesen Führungsbahnen 2 werden sowohl der äußere X-Schlitten 3 als auch der innere X-Schlitten 4 in horizontaler Richtung von der Bearbeitungsstation bis zum Transportband 5 verfahren. An dem äußeren Schlitten 3 ist in senkrechter Richtung (Z-Richtung) die tiuflere Spindel 11 verfahrbar angeordnet. Parallel zu dieser Spindel 11 ist an dem inneren Schlitten 4 die Spindel 10 angeordnet.

Die Spindeln 10, 11 besitzen an ihrem unteren Ende Einrichtungen zum Einspannen der Werkstücke 8, 9 oder der Werkzeuge 6, 7, fur die Bearbeitung und fur den Transport vom Transportband 5 zur Bearbeitungsstelle. In den Figuren ist die bevorzugte Ausfuhrung dargestellt, wobei von den Spindeln 10, 11 jeweils die Werkstücke 8, 9 aufgenommen und transportiert werden und die Werkzeuge 6, 7 bei der Bearbeitung fest am Werkzeugtrager 30, 31, angeordnet sind. Bei der Bearbeitung werden also die Werkstücke 8, 9 mit Hilfe der Spindeln 10, 11 gedreht sowie in X-und Z-Richtung bewegt, wahrend die Werkzeuge 6, 7

fest sind. Prinzipiell kann dieses aber auch umgekehrt sein, sodass die Werkstücke unten festgehalten werden und die Werkzeuge mit Hilfe der Spindeln bewegt werden. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur die erste Ausführungsvariante beschrieben. An der Bearbeitungsstelle werden durch Absenken der sich drehenden Spindeln 10, 11 auf die Werkzeuge 6, 7 die Werkstücke 8, 9 gleichzeitig bearbeitet. Samtliche einer Spindel 10, 11 zugeordneten Werkzeuge 6, 7 sind auf einem Werkzeugtrager 30, 31 radial nach aullen gerichtet angeordnet. Durch Drehen dieser Werkzeugtrager 30, 31 um die waagerechte Drehachse 17 kann ein neues Werkzeug in Arbeitsposition gebracht werden. Den beiden Spindeln 10, 11 ist jeweils ein Spannzylinder bzw. Werkzeugspanner 12, 13 zugeordnet. Die beiden X-Schlitten 3, 4 besitzen jeweils einen Rahmen, an dem mit Hilfe von senkrechten Führungen 24, 25 die dazwischen liegenden Spindeln 10, 11 in senkrechter Richtung verfahrbar sind. Hierfür können die beiden Spindeln 10, 11 entweder eine gemeinsame oder je eine getrennte Antriebsspindel 15 besitzen. Den Antriebsspindeln 15 sind Motoren 23 und 32 zugeordnet. Die senkrechten Rahmen 26, 27 sind etwa im Bereich der vier Ecken mit waagerechten Quertragern 28, 29 verbunden, deren freie Enden an den Führungsbahnen 2 verfahrbar gelagert sind.

In der Fig. 4 ist im vergr6Berten Maflstab die Anordnung der Spindel 11 am Rahmen 26-29 dargestellt. Innerhalb dieses Rahmens bzw. dahinter befindet sich der innere X-Schlitten 4. Mit Hilfe der Antriebsspindel 14, die die beiden Lager 21, eine feste Mutter 19 und eine angetriebene Mutter 20 besitzt, können beide X-Schlitten 3, 4 mit den daran befestigten Spindeln 10, 11 in horizontaler Richtung verfahren werden. In der Fig. 4 ist in der linken Halte die Endposition des Rahmens 26 gestrichelt dargestellt. Fur die Relativbewegung der beiden Schlitten 3, 4 bzw. der Spindeln 10, 11 gegeneinander dient eine fest am Rahmen 27

angeordnete Verstelleinrichtung 22. In den Seitenansichten der Figuren 3 und 6 ist zusätzlich der Antrieb 16 fur die Antriebsspindel 14 dargestellt.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine besonders günstige Anordnung von jeweils zwei erfindungsgemä#en Werkzeugmaschinen in der"Rucken an Rucken"-Anordnung an einem gemeinsamen Transportband 5. Hierdurch ist ein besonders gunstiger modularer Aufbau der Maschinen gezeigt.

Gegenüber einer einfachen Einspindeldrehmaschine kann hierdurch der Durchsatz z. B. vervierfacht werden.

In Fig. 7 sind erganzend zu der Darstellung nach Fig. 2 den beiden Spindeln 10, 11 zugeordnete Werkzeugtrager 33, 34 dargestellt. Diese bestehen aus in X-Richtung angeordneten geraden, stationaren Blockleisten mit Aufnahmen zur senkrechten Anordnung der Werkzeuge 6, 7. Die im Patentanspruch 8 beschriebene Scheibe zur Aufnahme von Werkzeugen bzw. Werkstücken ist in den Figuren nicht dargestellt.

Bezugszeichenliste : 1 Maschinenbett 2 Fuhrungsbahn in X-Richtung <BR> <BR> 3 äu#erer X-Schlitten<BR> <BR> 4 innerer X-Schlitten 5 Transportband für Werkstücke und/oder Werkzeuge 6, 7 Werkzeug 8, 9 Werkstück 10, 11 Spindel 12, 13 Spannzylinder bzw. Werkzeugspanner 14 Antriebsspindel für 3 bzw. 4 15 Antriebsspindel fur 10 bzw. 11 16 Antrieb für 14 17 Drehachse von 30, 31 18 Schaltschrank u. a. fur Energieversorgung und Steuerung 19 feste Mutter 20 angetriebene Mutter 21 Lager von 14 22 Verstelleinrichtung für 4 gegenüber 3 23 Motor fur 15 24 senkrechte Führung von 11 in 3 25 senkrechte Führung von 10 in 4 26, 27 Rahmen von 3 28, 29 waagerechte Querträger von 3 30, 33 Werkzeug-und/oder Werkstückträger von 11 31, 34 Werkzeug-und/oder Werkstucktrager von 10 32 Motor




 
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