Derartige Werkzeugmaschinen sind aus dem Stand der Technik all- gemein bekannt.

Der Spindelkopf ist bei den bekannten Werkzeugmaschinen an zu- einander rechtwinklig angeordneten Linearführungen angeordnet, auf denen durch z. B. Kugelrollspindeln angetriebene Schlitten laufen. Auf diese Weise kann der Spindelkopf bzw. ein von ihm getragenes Werkzeug innerhalb des Arbeitsraumes der bekannten Werkzeugmaschine an jeden beliebigen Punkt zur Bearbeitung eines Werkstückes gefahren werden.

Während die Schlittenführung für die vertikale Z-Achse in der Regel hinter dem Spindelkopf liegt, befinden sich die Schlit- tenführungen für die X-sowie die Y-Achse in der Regel unter dem Spindelkopf, also hinter, neben oder unter dem Werkstück- tisch.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit in die Spindel einge- spannten Werkzeugen wird zum Zwecke der Kühlung sowie zur Ab- fuhr der entstehenden Späne mit großen Mengen an Kühlmittel ge- arbeitet, durch das die entstehenden Späne auf die unteren Linearführungen transportiert werden können. Deshalb ist es er- forderlich, die Führungen abzudecken, wozu Teleskopabdeckungen etc. verwendet werden.

Diese Abdeckungen sind in der Regel nicht völlig dicht, so daß die Linearführungen ständig gewartet und gereinigt werden mus- sen, wobei eingetragene Späne dazu führen können, daß die Füh- rungen beschädigt und damit ungenau werden. Ein weiterer Nach- teil besteht darin, daß die Teleskopabdeckungen eine merkliche Masse aufweisen, die beim Verfahren des Spindelkopfes mit be- wegt werden muß. Die Schlitten selbst weisen ebenfalls eine erhebliche Masse auf. Beim Verfahren in X-Richtung müssen dann der X-Schlitten, die darauf angeordnete Y-Führung mit dem Y- Schlitten, sowie der darauf angeordnete Ständer mit der Z- Führung, dem Z-Schlitten und dem Spindelkopf bewegt werden.

Mit diesen großen, zu bewegenden Massen geht ein weiterer Nach- teil der bekannten Werkzeugmaschinen einher, der Spindelkopf kann nämlich wegen der Trägheit der Massen nicht beliebig schnell bewegt werden. Nun ist es aber gerade ein Bestreben der modernen Werkzeugindustrie, Werkzeugmaschinen bereitzustellen, bei denen die Span-zu-Span-Zeit immer kürzer wird, der Spindel- kopf also immer schneller bewegt werden kann.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß verglichen mit der Restmasse der Werkzeugmaschine die bewegte Masse so groß ist, daß die Werkzeugmaschine beim schnellen Anfahren und Abbremsen auf dem Untergrund"wandert", ihre Position in der X/Y-Ebene also verändert. Dies führt unter anderem zu unkontrollierten Verlagerungen in der Werkzeugmaschine, die wiederum die Be- arbeitungsgenauigkeit negativ beeinflussen.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin- dung, die Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die oben genannten Nachteile vermieden wer- den. Insbesondere sollen ohne Verlust an Steifigkeit geringere Span-zu-Span-Zeiten und eine größere Standfestigkeit erreicht werden, wobei zusätzlich die Störanfälligkeit verringert werden soll.

Bei der eingangs genannten Werkzeugmaschine wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch zwei im Abstand zueinander jeweils um eine vertikale Achse gegenüber dem Maschinengestell schwenk- bar gelagerte, längenveränderliche Konstruktionen, die zuein- ander um eine weitere vertikale Achse schwenkbar an dem Spin- delkopf gelagert sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Der Erfinder der vorliegenden Anmel- dung hat nämlich ein völlig neues Maschinenkonzept geschaffen, bei dem der Antrieb des Spindelkopfes in der X/Y-Ebene nicht mehr durch zwei zueinander orthogonal angeordnete Linear- führungen erfolgt, sondern bei dem z. B. zwei Linearantriebe an ihrem einen Ende um zwei vertikale Achsen schwenkbar an dem Maschinengestell gelagert sind, während sie an ihrem anderen Ende mit dem Spindelkopf verbunden sind. Der Spindelkopf kann dabei sozusagen"hangend"direkt von den Linearantrieben getra- gen werden, was bei einer größeren Masse des Spindelkopfes je- doch nicht praktisch ist. Es ist daher z. B. möglich, den Spin- delkopf frei verfahrbar an einem Gestell aufzuhängen, das als Zugentlastung dient, um also die Linearantriebe von Querkräften zu entlasten.

Durch beliebige Längenveränderung der beiden Linearantriebe kann der Spindelkopf nun jeden Punkt in der X/Y-Ebene des Ar- beitsraumes anfahren. Wenn z. B. die Lange eines Linearantrie- bes, also der Abstand des Spindelkopfes zu der einen vertikalen Achse, konstant gehalten wird, so verschwenkt der Spindelkopf um diese Achse, wenn die Lange des anderen Linearantriebes verändert wird. Durch gleichzeitiges Verändern der Lange beider Linearantriebe lassen sich beliebige Ortskurven im Arbeitsraum abfahren.

Bei dem"hängenden Spindelkopf"ist von Vorteil, daß in dem Be- reich der Werkzeugmaschine, wo die meisten Späne und Kühlwasser anfallen, keine Führungen mehr angeordnet werden müssen, die vor Verschmutzung zu schützen sind. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die zu bewegenden Massen deutlich reduziert werden, so daß schnellere Antriebe und damit kürzere Span-zu-Span- Zeiten erreichbar sind. Die ggf. verglichen mit zwei orthogona- len Schlittenführungen kompliziertere Ansteuerung der Werkzeug- maschine ist bei dem heutigen Stand der Mikroelektronik kein Problem mehr, es müssen lediglich die entsprechenden Ortskurven programmiert werden, aus denen dann die jeweiligen Befehle zum Ausfahren der Linearantriebe abgeleitet werden können.

Dabei ist es bevorzugt, wenn die Konstruktionen an einer Trä- gerplatte gelagert sind, die vertikal an dem Maschinengestell verfahrbar ist.

Hier ist von Vorteil, daß die gesamte Masse von Trägerplatte sowie Konstruktionen nur in Z-Richtung bewegt werden muß, wäh- rend bei Bewegungen in X-oder Y-Richtung die Trägerplatte fest bleibt und im wesentlichen nur der Spindelkopf verfahren werden muß. Bei hohen Achsbeschleunigungen in X-und Y-Richtung werden damit deutlich geringere Reaktionskräfte als beim Stand der Technik erzeugt, so daß die Standfestigkeit der neuen Werkzeugmaschine deutlich erhöht wird. Reaktionskräfte in Z- Richtung führen nicht zu einer Veränderung der Aufstellung der Werkzeugmaschine, die Reaktionskräfte bewirken hier lediglich vorübergehend eine stärkere oder geringere Belastung des Untergrundes.

In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, wenn zumindest eine der beiden Konstruktionen ein Hebelgetriebe umfaßt, dessen erster Hebelarm gelenkig an dem Maschinengestell gelagert und dessen zweiter Hebelarm mit dem Spindelkopf verbunden ist.

Hier ist von Vorteil, daß der Spindelkopf jetzt über das Hebel- getriebe getragen werden kann, so daß auf das zuvor erwähnte, zur Zugentlastung verwendete Gestell verzichtet werden kann.

Das Hebelgetriebe hält den Spindelkopf jetzt in Z-Richtung, wo- bei das Gelenk des Hebelgetriebes um eine weitere vertikale Achse schwenkbar ist.

Dabei ist es bevorzugt, wenn beide Hebelarme durch Platten ge- bildet sind, deren Abmaße in vertikaler Richtung etwa denen des Spindelkopfes entsprechen.

Diese Maßnahme ist aus Gründen der Steifigkeit von Vorteil, die beiden durch hohe Platten entsprechender Dicke gebildeten Hebelarme halten den Spindelkopf in Z-Richtung unabhängig von der Ausladung des Hebelgetriebes mit hinreichender Steifigkeit, so daß eine entsprechende Arbeitsgenauigkeit auch in Z-Richtung erreichbar ist.

In diesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt, wenn beide Kon- struktionen ein Hebelgetriebe umfassen.

Hier ist von Vorteil, daß die Steifigkeit noch weiter erhöht wird, was nicht nur durch das zusätzliche Hebelgetriebe, son- dern auch durch die nun möglich gewordene symmetrische Anord- nung der Hebelgetriebe, bewirkt wird. Allgemein ist es bevorzugt, wenn jedes Hebelgetriebe in seinem Öffnungswinkel durch einen eigenen Antrieb veränderbar ist.

Hier ist von Vorteil, daß die Konstruktionen, die den Spindel- kopf tragen und bewegen, sehr einfach aufgebaut sein können. Der Abstand zwischen der vertikalen Achse am Maschinengestell und der Befestigung des Hebelgetriebes an dem Spindelkopf kann dabei z. B. durch einen Drehantrieb im Gelenk des Hebelgetriebes verändert werden. Bei dem Drehantrieb ist von Vorteil, daß er von einfachster Bauart sein kann, so daß der Konstruktions- aufwand gering wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der- artige Drehantriebe sehr leicht ausgelegt werden können, so daß auch hierdurch noch einmal die zu bewegende Masse reduziert wird.

Andererseits ist es jedoch bevorzugt, wenn jedes Hebelgetriebe einen Linearantrieb aufweist, der zwischen seinen beiden Hebel- armen wirkt.

Hier ist von Vorteil, daß ein sehr schnell wirkender, preis- werter und leichter Antrieb wie z. B. ein Elektrolinearantrieb oder eine Kolben-Zylinder-Einheit, eingesetzt werden können.

Durch diese Maßnahme kann zum einen die Größe der zu bewegenden Massen weiter reduziert und zum anderen ein sehr schnell an- sprechender Antrieb verwendet werden, so daß sich die Span-zu- Span-Zeit weiter reduzieren läßt.

Allgemein ist es bevorzugt, wenn eine Konstruktion um die weitere vertikale Achse schwenkbar und die andere Konstruktion fest mit dem Spindelkopf verbunden ist. Hier ist von Vorteil, daß die winkelmäßige Lage des Spindel- kopfes im Arbeitsraum eindeutig festgelegt wird, da der Spin- delkopf eine feste Winkellage zu der zweiten Konstruktion auf- weist.

Weiter ist es bevorzugt, wenn der Spindelkopf drehbar in einem Lagerring gehalten ist, die eine Konstruktion fest mit dem Lagerring und die andere Konstruktion fest mit dem Spindelkopf verbunden ist.

Diese Maßnahme ist an sich überraschend, sie sorgt nämlich da- für, daß die weitere vertikale Achse, um die die beiden Kon- struktionen zueinander am Spindelkopf verdrehbar sind, zen- trisch zu dem Spindelkopf liegt. Damit sind symmetrische Ver- hältnisse hergestellt, die Hebelarme können alle gleich lang sein, was sowohl von der Massenverteilung als auch von der Steifigkeit her weitere Vorteile bietet, da nämlich keine unterschiedlichen Hebelwirkungen auf den Spindelkopf ausgeübt werden, die ihn zum Verkanten bringen könnten.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der bei- gefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach- stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine ausschnittsweise, schematische Draufsicht auf die Spindel und die diese an dem Maschinengestell lagernden Konstruktionen in einem ersten Aus- führungsbeispiel ; Fig. 2 in einer Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Ausfüh- rungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine ; Fig. 3 in einer Darstellung wie Fig. 1 ein drittes Ausfüh- rungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine ; Fig. 4 in einer Darstellung wie Fig. 1 ein viertes Ausfüh- rungsbeispiel der neuen Werkzeugmaschine ; und Fig. 5 eine ausschnittsweise, perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4.

In Fig. 1 ist in einer Draufsicht schematisch eine Werkzeug- maschine 10 gezeigt, die eine in noch zu beschreibender Weise an einem Maschinengestell geführte Trägerplatte 11 aufweist, an der ein vertikal ausgerichteter Spindelkopf 12 über zwei Kon- struktionen 14,15 gelagert ist.

Die Konstruktionen 14,15 sind an zueinander beabstandeten, vertikalen Achsen 16,17 an der Trägerplatte 11 gelagert und in Richtung von Pfeilen 18,19 schwenkbar.

Beide Konstruktionen 14,15 sind längenveränderlich, was durch Pfeile 20,21 angedeutet ist. An ihren von den vertikalen Achsen 16,17 abgelegenen Enden sind die Konstruktionen 14,15 an dem Spindelkopf 12 so befestigt, daß sie in Richtung eines Pfeiles 22 um eine weitere vertikale Achse 23 zueinander ver- schwenkbar sind.

Durch gezielte Längenveränderungen der Konstruktionen 14,15 kann der Spindelkopf 12 jetzt zu jedem beliebigen Punkt in der X/Y-Ebene gefahren werden, die in Fig. 1 durch die Zeichenebene aufgespannt wird. Wird bspw. die Lange der Konstruktion 14 kon- stant gehalten, so bewirkt eine Längenveränderung der Konstruk- tion 15, daß der Spindelkopf 12 um die vertikale Achse 16 ver- schwenkt wird, also in der X/Y-Ebene eine Kreisbahn vollführt.

Werden beide Konstruktionen 14,15 gleichmäßig verlängert oder verkürzt, so beschreibt der Spindelkopf 12 eine Gerade, die in Fig. 1 senkrecht nach unten bzw. nach oben verläuft. Bei dieser Bewegung wird im wesentlichen der Spindelkopf 12 bewegt, so daß die bewegte Masse verglichen mit der Masse der ganzen Werkzeugmaschine gering ist.

Die beiden Konstruktionen 14,15 können einerseits selbst den Spindelkopf 12 senkrecht zur Zeichenebene, also in Z-Richtung, halten, der Spindelkopf kann andererseits aber auch durch ein geeignetes Gestell gehalten werden, so daß die Konstruktionen 14,15 lediglich das Verfahren des Spindelkopfes 12 bewirken müssen.

In Fig. 2 ist in einer Darstellung wie Fig. 1 ein zweites Aus- führungsbeispiel gezeigt, bei dem die Konstruktion 15 ein Hebelgetriebe 25 umfaßt, das den Spindelkopf 12 in Z-Richtung trägt. Das Hebelgetriebe 25 umfaßt einen ersten Hebelarm 26, der um die Achse 17 schwenkbar an der Trägerplatte 11 gelagert ist. Ein zweiter Hebelarm 27 des Hebelgetriebes 25 ist einen Endes gelenkig mit dem ersten Hebelarm 26 und anderen Endes um die weitere vertikale Achse 23 schwenkbar an dem Spindelkopf 12 befestigt.

Die Längenveränderung der Konstruktion 15, also die Änderung des Abstandes des Spindelkopfes 12 von der vertikalen Achse 17, erfolgt durch einen Linearantrieb 28, der in dem gezeigten Aus- führungsbeispiel eine Kolben-Zylinder-Einheit 29 ist. Die Kol- ben-Zylinder-Einheit 29 ist gelenkig sowohl mit dem ersten Hebelarm 26 als auch mit dem zweiten Hebelarm 27 verbunden, so daß der Öffnungswinkel a sich vergrößert oder verkleinert, das Hebelgetriebe 25 sich also streckt oder zusammenzieht, wenn die Kolben-Zylinder-Einheit 29 in Richtung eines Pfeiles 31 aus- oder eingefahren wird.

Die Konstruktion 15 gemäß Fig. 2 erfüllt zum einen die Aufgabe wie in Fig. 1, sie sorgt nämlich für eine Abstandsänderung zwischen der vertikalen Achse 17 und dem Spindelkopf 12, trägt aber andererseits den Spindelkopf 12, sorgt also für eine ent- sprechende Steifigkeit der neuen Werkzeugmaschine 10.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist auch die Kon- struktion 14 ein Hebelgetriebe 32 mit erstem Hebelarm 33, zweitem Hebelarm 34 sowie Linearantriebe 35 auf, dessen Längen- veränderung in Richtung eines Pfeiles 36 dazu führt, daß der Abstand zwischen Spindelkopf 12 und vertikaler Achse 16 ver- ändert wird.

Es sei noch bemerkt, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 2 und 3 lediglich der zweite Hebelarm 27 des Hebel- getriebes 25 gelenkig mit dem Spindelkopf 12 verbunden ist, die Konstruktion 14 bzw. der zweite Hebelarm 34 sind fest mit dem Spindelkopf 12 verbunden. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß die winkelmäßige Orientierung des Spindelkopfes 12 in der X/Y-Ebene durch die Neigung der Konstruktion 15 um die Achse 16 eindeutig definiert wird.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die weitere vertikale Achse 23 durch eine Lagerkonstruktion er- setzt ist. Der Spindelkopf 12 ist hier durch Rippen 38 an einem Innenring 39 befestigt, der gegenüber einem ihn umgebenden Lagerring 41 verdrehbar ist, wozu zwischen den beiden Ringen 38,41 ein Kugellager 42 vorgesehen ist. Der Hebelarm 27 ist fest mit dem Lagerring 41 und der Hebelarm 34 fest mit dem Innenring 39 verbunden. Durch die gewählte Konstruktion fällt die weitere, vertikale Achse 23 jetzt in die Drehachse des Kugellagers 42, liegt also zentrisch zum Spindelkopf 12.

Die beiden Hebelgetriebe 25,32 weisen jeweils ein Gelenk 44, 45 auf, das jeweils in Richtung eines Pfeiles 46 bzw. 47 zu öffnen und zu schließen ist. Hierfür ist bei dem Ausführungs- beispiel gemäß Fig. 4 jeweils ein Drehantrieb 48,49 vor- gesehen, der unmittelbar auf das Gelenk 44 bzw. 45 wirkt und <BR> <BR> <BR> den Öffnungswinkel a verändert. Selbstverständlich ist es auch möglich, wieder Linearantriebe zu verwenden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Abschließend sei noch bemerkt, daß die Hebelarme 26,27,33,34 jeweils die gleiche Länge haben, so daß sich wegen des Zu- sammenfallens der vertikalen Achse 23 mit dem Zentrum des Spin- delkopfes 12 absolut symmetrische Verhältnisse ergeben, wodurch Verkantungen etc. vermieden werden können.

In Fig. 5 ist schematisch die Werkzeugmaschine 10 aus Fig. 4 perspektivisch von der Seite gezeigt, wobei eine Verkleidung 50 der Werkzeugmaschine 10 lediglich angedeutet ist. An dem Spin- delkopf 12 sind eine Reihe von schematisch angedeuteten Werk- zeugwechslern 41 zu erkennen, die jeweils ein Werkzeug tragen, von denen bei 52 ein im Einsatz befindliches Werkzeug ange- deutet ist. Über das Werkzeug 52 wird ein auf einem Werk- stücktisch 53 aufgespanntes Werkstück 54 bearbeitet, wozu das Werkzeug 52 in Richtung eines bei 55 angedeuteten Koordinaten- systems verfahrbar ist.

Hinten an einem Maschinengestell 59 sind zwei Linearführungen 57,58 vorgesehen, an denen die Trägerplatte 11 in Z-Richtung verfahrbar ist. Über diese Trägerplatte 11 ist der Spindelkopf 12 durch die beiden Konstruktionen 14,15 aus Fig. 4 an dem Maschinengestell 59 gelagert. Die Hebelarme 26,27,33,34 werden hier durch Platten 61,62,63,64 gebildet, die in Z- Richtung etwa die Abmaße des Spindelkopfes 12 aufweisen und eine entsprechende Stärke haben, so daß sie ingesamt sehr steif sind. Die Platten 61 und 64 sind durch Gelenke an der Träger- platte 11 so angeordnet, daß sie um die vertikalen Achsen 16, 17 schwenkbar sind. Über die Gelenke 44,45 sind die Platten 62 bzw. 63 mit den Platten 61 bzw. 64 gelenkig verbunden, wobei die Platten 62 und 63 zueinander um die weitere vertikale Achse 23 schwenkbar sind und dort auch den Spindelkopf 12 so tragen, wie dies in der Draufsicht aus Fig. 4 gezeigt ist.

Die größte Masse wird bei der neuen Werkzeugmaschine 10 jetzt in Z-Richtung bewegt, hier muß die Trägerplatte 11 zusammen mit t den Platten 61,62,63,64 und dem Spindelkopf 12 verfahren werden. Auch schnelles Anfahren und Bremsen in Z-Richtung führt jedoch nicht zu Lageveränderungen der Werkzeugmaschine in der X/Y-Ebene.