ENGL, Josef (Roither Str. 73, Ebensee, A-4802, AT)
STADLMAYR, Klaus (Dorf 7, Gschwandt, A-4816, AT)
ENGL, Josef (Roither Str. 73, Ebensee, A-4802, AT)
| P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Mobile Bearbeitungsmaschine (1) zur Bearbeitung von einem Werkstück (2) vor Ort, mit einem, insbesondere begehbaren, Ausleger (6), an dem zumindest ein Werkzeug (3) angeordnet ist, wobei der Ausleger (6) auf einem ersten Schwerlastdrehtisch (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwerlastdrehtisch (14) außermittig auf oder in einem zweiten Schwerlastdrehtisch (29) angeordnet ist. 2. Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schwerlastdrehtisch (29) einen für die Drehbewegung größeren wirksamen Durchmesser (31) aufweist als der erste Schwerlastdrehtisch (14). 3. Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des zweiten Schwerlastdrehtisches (14) oder diesen umgebend zumindest teil- weise ein weiterer Schwerlastdrehtisch angeordnet ist. 4. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem ersten Schwerlastdrehtisch (14) oder zwischen zumindest einem der Schwerlastdrehtische (14, 29) eine Linearverstelleinrichtung (44) angeordnet ist oder das zu- mindest einer der Schwerlastdrehtische (14, 29) als Drehverschiebetisch ausgeführt ist. 5. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils unmittelbar unterhalb eines Schwerlastdrehtisches (14, 29) angeordnete (weitere) Schwerlastdrehtisch (29) einen für die Drehbewegung wirksamen Durch- messer (31) aufweist, der um zumindest 100 % größer ist als der entsprechende für die Drehbewegung wirksame Durchmesser des jeweils unmittelbar auf diesem angeordneten Schwerlastdrehtisches (14). 6. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass der jeweils unmittelbar unterhalb eines Schwerlastdrehtisches (14, 29) angeordnete (weitere) Schwerlastdrehtisch (29) einen für die Drehbewegung wirksamen Durchmesser aufweist, der maximal um 500 % größer ist als der entsprechende für die Drehbewe- gung wirksame Durchmesser des jeweils unmittelbar auf diesem angeordneten Schwerlastdrehtisches (14). 7. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Schwerlastdrehtische (14, 29) jeweils einen für die Drehbewegung wirksamen Durchmesser aufweisen, der jeweils um einen konstanten relativen Wert größer ist als der entsprechende für die Drehbewegung wirksame Durchmesser des jeweils unmittelbar darüber angeordneten Schwerlastdrehtisches (14). 8. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (3) einen linearen Verstellbereich in horizontaler Richtung zwischen 2 m und 30 m aufweist. 9. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass zumindest einer der Schwerlastdrehtische (14, 29) als Drehlager eine mehrreihige Rollendrehverbindung (37) mit zumindest einem Stirnzahnrad zur Verdrehung eines damit in Wirkverbindung stehenden Drehtellers (25) aufweist. 10. Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnzahnrad eine Duplex- Verzahnung aufweist. 11. Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnzahnrad eine Gerad- Verzahnung aufweist, wobei das Stirnzahnrad aus zumindest zwei übereinander angeordneten Teilzahnrädern (42, 43) besteht, die gegeneinander verdrehbar sind. 12. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Schwerlastdrehtische (14, 29) zumindest einen Servomotor (27, 28) oder einen Linearmotor oder einen Torquemotor als Antrieb für die Drehbewegung aufweist. 13. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Schwerlastdrehtische (14, 29) zumindest zwei Servomoto- ren (27, 28) als Antrieb für die Drehbewegung aufweist, wobei die Servomotoren (17, 28) ein Getriebe aufweisen, die im Master Slave Betrieb elektronisch gegeneinander vorgespannt sind. 14. Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Servomotor(en) (27, 28) ein Antriebsmoment von zumindest 90 Nm aufweist oder aufweisen. 15. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass pro Wert eines Winkelbereiches des Drehbereichs des Drehtellers (25) ausgewählt aus einem Bereich von 45 ° bis 180 0 zumindest ein Antriebselement angeordnet ist. 16. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausleger (6) zumindest eine Abstützvorrichtung (32) zur Abstützung auf dem Werkstück (2) angeordnet ist. 17. Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abstützvorrichtung (32) zumindest ein(e) mit einem Elastomer versehene(s) oder aus diesem bestehende(s) Rolle oder Abstützteller aufweist. 18. Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der oder den Abstützvorrichtung(en) (32) zumindest ein Elektromagnet zugeordnet ist. 19. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch ge- kennzeichnet, dass die zumindest eine Abstützvorrichtung (32) kraft-und/oder positionsgeregelt betreibbar ist. 20. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine 3D-Koordianten bestimmende Messeinrichtung angeordnet ist. 21. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Winkelmesseinrichtung angeordnet ist. 22. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Absolutwertes des Verstellweges der Drehbewegung zumindest eines der Schwerlastdrehtische (14, 29) zumindest ein externer und zumindest ein interner Drehgeber in einem Servomotor (27, 28) angeordnet ist. 23. Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schwerlastdrehtisch (29) oder der den größten Durchmesseraufweisende weitere Schwerlastdrehtisch einen maximalen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser des zu bearbeitenden Werkstückes (2). 24. Verfahren zur mechanischen, insbesondere spanenden, Bearbeitung von, insbesondere metallischen, Werkstücken (2) mit einem Durchmesser zwischen 2 m und 30 m mit einem Werkzeug (3), das an einer mobilen Bearbeitungsmaschine(l) angeordnet ist, wobei die mobile Bearbeitungsmaschine (1) einen, insbesondere begehbaren, Ausleger (6) aufweist, der auf einem ersten Schwerlastdrehtisch (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass neben oder innerhalb des Werkstückes (2) oder auf dem Werkstück (2) ein zweiter Schwerlastdrehtisch (29) angeordnet wird, auf dem außermittig der erste Schwerlastdrehtisch (14) angeordnet wird, und dass durch die Drehbewegung zumindest eines der Schwerlastdrehtische (14, 29) das Werkzeug auf der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstückes (2) in radialer Richtung positioniert wird. 25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Position des Werkzeuges (3) zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstückes (2) während der Bearbeitung durch Messung von dreidimensionalen Koordinaten laufend oder in Intervallen be- stimmt wird und gegebenenfalls basierend auf diesen Daten automatisch nachjustiert wird. 26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) während der Bearbeitung stillsteht. 27. Verwendung einer mobile Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur spanenden Bearbeitung von metallischen Werkstücken (2) mit einem Außendurchmesser zwischen 2 m und 30 m. 28. Verwendung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) ein Flansch ist. |
Die Erfindung betrifft eine mobile Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung von einem Werk- stück vor Ort, mit einem, insbesondere begehbaren, Ausleger, an dem zumindest ein Werkzeug angeordnet ist, wobei der Ausleger auf einem ersten Schwerlastdrehtisch angeordnet ist, ein Verfahren zur mechanischen, insbesondere spanenden Bearbeitung von, insbesondere metallischen, Werkstücken mit einem Durchmesser zwischen 2m und 30m mit einem Werkzeug, das an einer mobilen Bearbeitungsmaschine angeordnet ist, wobei die mobile Bearbeitungs- maschine einen begehbaren Ausleger aufweist, der auf einem ersten Schwerlastdrehtisch angeordnet ist, sowie die Verwendung der mobilen Bearbeitungsmaschine.
Die spanende Oberflächenbearbeitung von Werkstücken mit mehreren Metern Durchmessern mit hoher Präzision erfordert in der Regel den Einsatz von Sondermaschinen. Für die Positio- nierung des Werkzeuges bzw. Werkzeugkopfes auf der Oberfläche des Werkstückes ist es bekannt, das Werkzeug auf einem horizontal verstellbaren Schlitten anzuordnen. Um zusätzlich eine Drehbewegung des Werkzeuges in der horizontalen Ebene zu ermöglichen ist es weiters bekannt, dass dieser linear verstellbare Schlitten auf einem Drehtisch angeordnet ist. Es ist damit eine Verstellbarkeit, d.h. Positionierbarkeit, des Werkzeuges innerhalb gewisser Grenzen möglich, wobei insbesondere die Zustellung des Werkzeuges an die zu bearbeitende Oberfläche durch den Verfahrweg des Schlittens begrenzt wird. Liegen die Abmessungen der zu bearbeitenden Werkstücke außerhalb dieser Verstellgrenzen, ist es erforderlich, dass entweder eine weitere Sondermaschine, die diesen Abmessungsbereich abdeckt, zum Einsatz kommt, oder aber, dass das Schlittenelement durch ein anderes Schlittenelement ersetzt wird, welches diesen Abmessungsbereich abdeckt.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine mobile Bearbeitungsmaschine zu schaffen, die variabler einsetzbar ist. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die eingangs genannte mobile Bearbeitungsmaschine gelöst, bei der der erste Schwerlastdrehtisch außermittig auf oder in einem zweiten Schwerlastdrehtisch angeordnet ist, unabhängig hiervon durch das voran stehend genannte Verfahren nach dem neben dem oder innerhalb des Werkstückes oder auf dem Werkstück ein zweiter Schwerlastdrehtisch angeordnet wird, auf dem außermittig der erste Schwerlastdrehtisch angeordnet wird und nach dem durch die Drehbewegung zumindest eines der Schwerlastdrehtische das Werkzeug auf der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstückes in radialer Richtung positioniert wird, sowie unabhängig davon durch die erfindungsgemäße Verwen- dung.
Die Anordnung eines zweiten Schwerlastdrehtisches an der mobilen Bearbeitungsmaschine hat den Vorteil, dass die Grundeinheit der mobilen Bearbeitungsmaschine unverändert bleibt, sodass also keinerlei Umbauarbeiten, wie beispielsweise bei der Verlängerung einer Linear- Verstellung, d.h. des voran stehend zitierten Schlittens, nicht erforderlich ist. Es wird damit eine einfache Möglichkeit geschaffen, bereits bestehende mobile Bearbeitungsmaschinen hinsichtlich ihrer Verstellbarkeit nachzurüsten. Zudem hat die Anordnung eines zweiten Schwerlastdrehtisches den Vorteil, dass der Ausleger der Bearbeitungsmaschine ebenfalls unverändert bleibt und damit, nachdem die spanende Bearbeitung mit großen Kräften bzw. Momenten verbunden ist, keinerlei zusätzliche Maßnahmen im Bezug auf die Verwindung von Werkzeugaufnahmen bzw. Linearverstellelementen erforderlich sind. Es bleibt damit die Stabilität der Bearbeitungsmaschine unverändert, was insbesondere im Hinblick auf Präzisionsbearbeitung von Oberflächen großer Werkstücke mit einem Durchmesser von mehreren Metern vorteilhaft ist, wenn die Abweichungen der Oberflächengenauigkeit im Zehntel- Millimeterbereich liegen sollen.
Neben der Vergrößerung des Arbeitsradius des Werkzeuges besteht damit aber auch die Möglichkeit, die Ausladung des Auslegers zu reduzieren, sodass die auf das Werkzeug einwirkenden Kräfte und Momente besser von der Bearbeitungsmaschine aufgenommen werden können und damit die Bearbeitung des Werkstückes hinsichtlich der Präzision der Oberflächengenauigkeit verbessert werden kann.
Vorteilhafterweise weist der zweite Schwerlastdrehtisch einen größeren Durchmesser auf als der erste Schwerlastdrehtisch, womit nicht nur der Arbeitsradius des Werkzeuges an sich ver- größert werden kann sondern damit auch eine höhere Stabilität der mobilen Bearbeitungsmaschine insgesamt erreicht werden kann, indem diese eine größere Standfläche aufweist. Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass unterhalb des zweiten Schwerlastdrehtisches oder diesen umgebend zumindest ein weiterer Schwerlastdrehtisch angeordnet ist, wodurch die mobile Bearbeitungsmaschine hinsichtlich der Arbeitsradien für das Werkzeug eine höhere Flexibilität erreicht, bzw. die Abstufungen der Durchmesser zwischen den einzel- nen Schwerlastdrehtische geringer bemessen werden kann.
Zur Vergrößerung des Arbeitsradius des Werkzeuges kann aber auch vorgesehen sein, dass auf dem ersten Schwerlastdrehtisch oder zwischen zumindest einem der Schwerlastdrehtische eine Linearverstelleinrichtung angeordnet ist, oder dass der erste oder zumindest einer der Schwerlastdrehtische als Drehverschiebetisch ausgeführt ist.
Hinsichtlich der Belastung der jeweils unter einem Schwerlastdrehtisch angeordneten Schwerlastdrehtische) ist es von Vorteil, wenn der jeweils unmittelbar unterhalb eines Schwerlastdrehtisches angeordnete (weitere) Schwerlastdrehtisch einen für die Drehbewegung wirksa- men Durchmesser aufweist bzw. aufweist, der um zumindest 100 %, insbesondere zumindest 150 %, vorzugsweise zumindest 180 %, größer ist, als der entsprechende für die Drehbewegung wirksame Durchmesser des jeweils unmittelbar auf diesem angeordneten Schwerlastdrehtisches. Andererseits ist es aber von Vorteil, wenn der jeweils unmittelbar unterhalb eines Schwerlastdrehtisches angeordnete (weitere) Schwerlastdrehtisch einen für die Drehbewegung wirksamen Durchmesser aufweist, der maximal um 500 % größer ist als der entsprechende für die Drehbewegung wirksame Durchmesser des jeweils unmittelbar auf diesem angeordneten Schwerlastdrehtisches. Es konnte nämlich beobachtet werden, dass bei größeren Durchmes- sern des jeweils unter einem Schwerlastdrehtisch angeordneten Schwerlastdrehtisches die mechanische Belastung der Bearbeitungsmaschine im Bereich des Auslegers während der Drehbewegung überproportional steigt.
Hinsichtlich der Modularität der Bearbeitungsmaschine ist es von Vorteil, wenn der jeweils unterhalb eines Schwerlastdrehtisches angeordnete Schwerlastdrehtisch jeweils einen für die Drehbewegung wirksamen Durchmesser aufweist, der um einen konstanten relativen Wert, beispielsweise um 200 , größer ist, als der entsprechende für die Drehbewegung wirksame Durchmesser des jeweils darüber angeordneten Schwerlastdrehtisches. Vorzugsweise weist das Werkzeug einen linearen Verstellbereich in horizontaler Richtung, d.h. des Bearbeitungsdurchmessers, zwischen 2 m und 30 m, insbesondere zwischen 2 m und 20 m, vorzugsweise zwischen 3 m und 16 m auf, sodass damit also ein breiter Bereich an wirksamen Arbeitsradien des Werkzeuges zur Verfügung gestellt wird, insbesondere bei einer Ausführungsvariante mit lediglich zwei übereinander bzw. ineinander angeordneten Schwerlastdrehtischen mit unterschiedlichen Durchmessern. Es können also mit der verwendungsgemäßen Bearbeitungsmaschine sowohl„kleinere" Werkstück als auch„sehr große" Werkstücke bearbeitet werden. Für die Präzisionsbewegung der Schwerlastdrehtische bzw. zumindest eines der Schwerlastdrehtische, insbesondere des Schwerlastdrehtisches, der unmittelbar unterhalb des Auslegers angeordnet ist, ist es von Vorteil, wenn als Drehlager eine mehrreihige Rollendrehverbindung mit zumindest einem Stirnzahnrad zur Verdrehung eines damit in Wirkverbindung stehenden Drehtellers aufweist. Von Vorteil ist es aber auch, wenn sämtliche derartige Schwerlastdrehti- sehe ein derartiges Drehlager aufweisen, da damit die Zustellung des Werkzeuges mit höherer Präzision erfolgen kann.
Im Hinblick auf die erreichbare Präzision der Zustellung bzw. einer Präzisionsbewegung während der Bearbeitung trotz des großen Arbeitsradius ist es von Vorteil, wenn das Stirnzahnrad eine Duplex-Verzahnung aufweist.
Andererseits ist es auch möglich, dass das Stirnzahnrad eine Gerad-Verzahnung aufweist, wobei das Stirnzahnrad aus zumindest zwei übereinander angeordneten Teilzahnrädern besteht, die gegeneinander verdrehbar sind, um damit das Zahnflankenspiel zwischen dem Stirnzahnrad und dem mit diesem kämmenden Zahnrad eines Antriebes für die Drehbewegung zu reduzieren, insbesondere auf Null einzustellen, wobei dadurch zusätzlich der Vorteil erreicht werden kann, dass dieses Zahnflankenspiel nachjustierbar ist, wenn sich das Zahn- flankenspiel in Folge von Abnutzungserscheinungen an der Verzahnung vergrößert. Im Hinblick auf die Präzisionsbewegung der mobilen Bearbeitungsmaschine, insbesondere im Hinblick auf die großen Durchmesser der Schwerlastdrehtische bzw. den großen Arbeitsradius des Werkzeuges, ist es von Vorteil, wenn zumindest einer der Schwerlastdrehtische einen Servomotor als Antrieb für die Drehbewegung aufweist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn zumindest einer der Schwerlastdrehtische zumindest zwei Servomotoren als Antrieb für die Drehbewegung aufweist, beispielsweise der erste und/oder der zweite Schwerlastrehtisch, wobei die Servomotoren Getriebe aufweisen, die im Master-Slave-Betrieb elektronisch gegeneinander vorgespannt sind. Es wird damit eine„stei- fere" Bewegung des Schwerlastdrehtisches ohne ruckartige Anlauf- bzw. Abstellphasen erreicht, sodass wiederum die Präzision der Bearbeitung einer Oberfläche des Werkstückes, insbesondere der spanenden Bearbeitung, verbessert werden kann.
Aus demselben Grund ist es von Vorteil, wenn ein Servomotor verwendet wird oder wenn Servomotoren verwendet werden, der oder die ein Antriebsmoment von zumindest 90 Nm aufweist oder aufweisen.
Andererseits ist es möglich, dass pro Wert eines Winkelbereiches des Drehbereichs des Drehtellers ausgewählt aus einem Bereich von 45° bis 180° zumindest ein Antriebselement ange- ordnet ist um ebenfalls die Präzision der Drehbewegung zu verbessern bzw. zu erhöhen.
Für die Abstützung des Werkzeuges am Werkstück, insbesondere während der Bearbeitung, und damit zur Erhöhung der Präzision der Bearbeitung auch bei derart großen Arbeitsradien, ist es von Vorteil, wenn zumindest eine Abstützvorrichtung am Ausleger angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsvariante dazu ist vorgesehen, dass die zumindest eine Abstützvorrichtung zumindest ein(e), mit einem Elastomer oder einem Kunststoff oder aus letzteren bestehende Rolle oder Abstützteller aufweist, wodurch die Abstützung beispielsweise auch bei Fräsarbeiten auf der Werkzeugoberfläche ermöglicht wird, ohne dass damit die Oberfläche des Werkstückes beschädigt wird, wodurch letztendlich wiederum die hohe Präzision der Ebenheit der bearbeiteten Oberfläche auch bei sehr großen Arbeitsradien des Werkzeuges, beispielsweise 14 m bis 16 m, ermöglicht wird.
Diese Abstützvorrichtung kann dazu kraft- und/oder positionsgeregelt betreibbar sein, wodurch der Vorteil erreicht wird dass diese automatisch nur bei Bedarf aktiviert wird um damit einer möglichen Beschädigung der bearbeiteten Oberfläche besser entgegen treten zu können bzw. um wiederum die Ebenheit der Oberfläche, d.h. die Oberflächengenauigkeit, zu verbessern. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der oder den Abstützvorrichtung(en) zumindest ein Elektromagnet zugeordnet ist, sodass also diese Abstützvorrichtung nicht nur die primäre Funktion der Abstützung erfüllen kann sondern diese Abstützvorrichtung auch zum Festhalten am Werkstück eingesetzt werden kann, beispielsweise wenn als Werkzeug ein Bohrer einge- setzt wird, um damit hochpräzise Bohrlöcher herzustellen.
Bei den mit der Erfindung möglichen großen Arbeitsradien des Werkzeuges ist es ebenfalls zur Präzisionserhöhung der Bearbeitung der Oberfläche des Werkstückes von Vorteil, wenn zumindest eine 3D-Koordinaten bestimmende Messeinrichtung angeordnet ist, sodass die relative Position zwischen Werkstück und Werkzeug während der Bearbeitung laufend oder in Intervallen bestimmbar ist und basierend auf diesen Daten die relative Lage der Oberfläche des Werkstückes zum Werkzeug automatisch nachjustiert werden kann.
Um gerade bei derart großen Arbeitsradien Verkantungen des Werkzeuges besser vermeiden zu können, kann auch vorgesehen sein, dass zumindest eine Winkelkorrektureinrichtung angeordnet ist, die den Anstellwinkel des Werkzeuges, insbesondere bei Bohrern als Werkzeug, misst und gegebenenfalls korrigiert.
Es ist andererseits auch möglich eine Winkelmesseinrichtung anzuordnen, um den jeweiligen Drehwinkel des Schwerlastdrehtisches bzw. der Schwerlastdrehtische feststellen zu können.
Weiters kann es von Vorteil sein, im Hinblick auf die Präzisionsbearbeitung der Oberfläche von Werkstücken mit sehr großen Durchmessern, wenn zur Messung des Absolutwertes des Verstellweges der Drehbewegung zumindest eines der Schwerlastdrehtische, insbesondere jenes, welcher während der Bearbeitung des Werkstückes drehbewegt wird, zumindest ein externer und zumindest ein interner Drehgeber in einem Servomotor angeordnet sind.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn der zweite Schwerlastdrehtisch bzw. jener Schwerlastdrehtisch der Gesamtheit der angeordneten Schwerlastdrehtische, welcher den größten Durchmesser aufweist, einen maximalen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser des zu bearbeitenden Werkstückes, sodass also die mobile Bearbeitungsmaschine innerhalb des Werkstückes platziert werden kann, und damit die Zustellwege ver- kürzt werden können bzw. andererseits der Bewegungsablauf während der Zustellung und während der Bearbeitung des Werkstückes vereinfacht werden kann.
Aufgrund der Größe der zu bearbeitenden Werkstücke ist es von Vorteil, wenn das Werkstück während der Bearbeitung selbst still steht.
Bevorzugt wird die mobile Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines Flansches als Werkstück verwendet.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 bis Fig. 6 unterschiedliche Ansichten einer mobilen Bearbeitungsmaschine;
Fig. 7 ein Detail der Bearbeitungsmaschine im Bereich eines Schwerlastdrehtisches in Schrägansicht;
Fig. 8 eine Ausführungsvariante von zwei übereinander angeordneten Schwerlastdrehtischen in Seitenansicht;
Fig. 9 eine mehrreihige Rollendrehverbindung in Seitenansicht geschnitten;
Fig. 10 ein Detail eines Schwerlastdrehtisches im Bereich des Zahnkranzes mit zwei übereinander angeordneten Teilzahnrädern in Draufsicht;
Fig. 11 eine Seitenansicht einer Abstützvorrichtung der Bearbeitungsmaschine;
Fig. 12 eine Ausführungsvariante der Erfindung mit einer zwischen zwei Schwerlastdrehtischen angeordneten Linearverstelleinrichtung. Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Die Figuren 1 bis 6 zeigen eine mobile Bearbeitungsmaschine 1 zur Bearbeitung von einem Werkstück 2 vor Ort in unterschiedlichen Darstellungen, wobei die Figuren 1 bis 3 die Bearbeitungsmaschine 1 in der Stellung mit großem Bearbeitungsdurchmesser eines Werkzeuges 3 und die Figuren 4 bis 6 die Bearbeitung des Werkstückes 2 bei einem kleineren Bearbeitungsdurchmesser des Werkzeuges 3 darstellen. Mit dem Ausdruck„Bearbeitung vor Ort" ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass das Werkstück 2 am Ort der Verwendung des Werkstückes 2 bearbeitet wird, wobei die Bearbeitung am bereits eingebauten Werkstück 2 oder aber vorab vor dessen Einbau in eine größere Vorrichtung erfolgen kann. Demzufolge wird die Bearbeitungsmaschine 1 bei Bedarf an diesen jeweiligen Bearbeitungsort verbracht.
Die Bearbeitung des Werkstückes 2 erfolgt insbesondere spanend, wozu das Werkzeug 3 beispielsweise durch einen Bohrer, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, oder durch einen Fräskopf gebildet sein kann. Dazu kann diese Bearbeitungsmaschine 1 über eine Werkzeugaufnahme 4 verfügen, sodass das Werkzeug 3 auswechselbar an der Bearbeitungsmaschine 1 angeordnet ist und es damit möglich wird, unterschiedlichste Werkzeuge 3 an der Bearbeitungsmaschine 1 zu montieren und damit unterschiedliche Bearbeitungen zu ermöglichen.
Anstelle der spanenden Bearbeitung von Werkstücken 2 kann die mobile Bearbeitungsmaschine 1 aber auch für andere Bearbeitungen verwendet werden, beispielsweise für Schleifar- beiten, für Verbindungsverfahren, wie z.B. schweißen, löten, nieten, etc.. Letztendlich ist dies eine Frage des eingesetzten Werkzeuges 3, das nicht Gegenstand der Erfindung ist, insbesondere da dies auswechselbar an der Bearbeitungsmaschine 1 befestigt ist. Das Werkstück 2 ist in den dargestellten Figuren als Flansch ausgebildet, insbesondere als Flansch für den Aufbau eines Turms eines Krans. Selbstverständlich können aber auch andere Werkstücke 2 bearbeitet werden, insbesondere Großbauteile, wobei - wie dies im Nachstehenden noch dargelegt wird - es mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine 1 auch möglich ist, Bauteile mit geringeren Durchmessern von 2 m bis 3 m zu bearbeiten.
Die mobile Bearbeitungsmaschine 1 kann direkt auf den zu bearbeitenden Bauteil bzw. das zu bearbeitende Werkstück 2 (die Begriffe„Bauteil" und„Werkstück" werden in dieser Beschreibung synonym verwendet) oder, wie in den Figuren 1 bis 6 dargestellt, auf einen separa- ten Unterbau 5 aufgesetzt werden, der selbstverständlich den statischen und dynamischen Anforderungen für die Belastungen während der Bearbeitung des Werkstückes 2 genügen muss.
Die mobile Bearbeitungsmaschine 1 umfasst bei der dargestellten Ausführungsvariante einen Ausleger 6. Dieser Ausleger 6 kann beispielsweise aus zwei miteinander verschraubten Schweißkonstruktionen aufgebaut sein. Selbstverständlich können auch beliebige andere Konstruktionen für den Ausleger 6 verwendet werden.
Der Ausleger 6 ist Träger diverser Aggregate der Bearbeitungsmaschine 1, wie beispielsweise eines elektrischen Schaltschrankes 7, einem Hydraulikaggregat 8, einem Ölkühler 9 sowie weiterer für die Bearbeitung des Werkstückes 2 benötigter Nebenaggregate. Diese Aggregate sind im hinteren Teil des Auslegers angeordnet. Im vorderen Bereich des Auslegers 6 umfasst dieser zumindest einen, vorzugsweise zwei oder mehrere Auslegerarme 10, die insbesondere aus einem Metall bzw. Metalllegierung bestehen um damit die während der Bearbeitung des Werkstückes 2 auftretenden Kräfte aufnehmen zu können, ohne dass dabei Verwindungen oder Biegungen, etc. auftreten. Die Auslegerarme 10 bilden die Basis für die Verstellbarkeit in der X-Achse, also die Verstellbarkeit des Werkzeuges 3 in horizontaler, linearer Richtung. Dazu können diese Auslegerarme 10 mit vorgespannten Rollenumlaufeinheiten geführt und über Kugelgewindespindel mit zumindest einem Servomotor angetrieben sein. Es können aber auch andere Antriebseinheiten verwendet werden, beispielsweise die aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsmotoren aus dem Großmaschinenbau, insbesondere ein Tor- quemotor, ein Linearmotor, oder ein hydraulischer Antrieb. Des Weiteren ist es möglich, dass die Auslegerarme aus ineinander teleskopartig verschiebbaren Auslegerarmteilen bestehen, um damit eine entsprechende Verlängerung der Verstellbarkeit der X-Achse zu erreichen.
Die Positionsüberwachung, d.h. die relative Stellung des Werkzeuges 3 in X-Richtung, bezogen auf das Werkstück 2, kann beispielsweise über einen entsprechenden Geber Servomotor erreicht werden.
Die Verstellbarkeit, d.h. der Verstellweg in X-Richtung, also die lineare Verstellbarkeit in einer Ebene kann dabei im Bereich zwischen 0-4m, beispielsweise 3,4m, betragen.
Es ist weiters möglich, dass das Werkzeug 3 auch höhenverstellbar ausgebildet ist (Verstellbarkeit in Z-Richtung). Dazu kann der bewegte Schlittenteil der X-Achse den Unterbau für die Z-Achse bilden. Diese kann ebenfalls mit vorgespannten Rollenumlaufeinheiten geführt und über Kugelgewindespindel mit einem Servomotor angetrieben werden, wobei auch hier wiederum die Möglichkeit besteht, dass die Positionsüberwachung über einen Geber im Servomotor erfolgt. Für die Veränderung der Höhenlage des Werkzeuges 3 kann am Ausleger 6 ein Höhenverstellschlitten 11 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Höhenverstellung im Bereich zwischen 0 und Im, beispielsweise bis zu 65cm, betragen.
Am Höhenverstellschlitten 11 der Z-Achse ist eine Bearbeitungsspindel 12 montiert. Diese kann wälzgelagert ausgeführt sein. Angetrieben kann die Bearbeitungsspindel 12 beispielsweise über einen Zahnriemen und ein Schaltgetriebe von einem Hauptspindelmotor sein. Dieser Hauptspindelmotor kann beispielsweise eine Leistung von 40 kW aufweisen. Die Bearbeitungsspindel 12 kann fettlebensdauergeschmiert ausgeführt sein und kann je nach Schaltstufe des Getriebes eine Drehzahl im Bereich zwischen 0-2000 U/min erreichen.
Die voranstehend in der Beschreibung der Figuren wiedergegebenen Zahlenwerte sind lediglich beispielhafter Natur und können bei Bedarf auch andere Kennwerte für die Bearbeitungsmaschine 1 gewählt werden, beispielsweise eine höhere oder geringerer Leistung des Hauptspindelmotors, oder eine höhere oder geringere Drehzahl. Anstelle der Wälzlagerung der Bearbeitungsspindel besteht auch die Möglichkeit einer Gleitlagerung. Aufgrund der Größe der Bearbeitungsmaschine 1 ist der Ausleger 6 begehbar ausgeführt. Da die Bearbeitungsmaschine 1 auch auf höheren Werkstücken 2 aufgebaut werden kann, beispielsweise auf Türmen von Kränen, kann dazu ein Rundgang 13, vorzugsweise mit einem Geländer, vorgesehen werden.
Des Weiteren ist es möglich, dass im äußeren Bereich, falls erforderlich, eine zusätzliche Kabine (nicht dargestellt) angebaut werden kann, insbesondere an der Unterseite des Auslegers 6. Insbesondere ist diese derart angeordnet, dass sie den seitlichen Zugang, bzw. die seitliche Einsicht zum Werkzeug 3 ermöglicht. Bei Werkstücken mit einer Höhe von unter 2,5m ist in der Regel eine derartige Kabine nicht erforderlich, speziell wenn das Werkstück 3 am Boden bearbeitet wird. Sollte eine derartige Kabine vorhanden sein, kann diese beispielsweise über den Rundgang 13 mit Hilfe einer Leiter erreichbar sein. Es wird mithilfe der Kabine also auch bei einem höher gelegenen Aufstellungsort der Bearbeitungsmaschine 1 ein sicherer Werkzeugwechsel durch das Bedienpersonal im Bereich der Bearbeitungsspindel 12 ermöglicht.
Der Ausleger 6 ist auf einem ersten Schwerlastdrehtisch 14 angeordnet, insbesondere direkt mit diesem verbunden. Über diesen ersten Schwerlastdrehtisch 14 wird eine Drehbewegung der Bearbeitungsmaschine 1, d.h. des Auslegers 6 und damit des Werkzeuges 3, in der horizontalen Ebene ermöglicht (C-Achse). Dieser erste Schwerlastdrehtisch 14 ist im Detail in Fig. 7 näher dargestellt.
Mit dem Begriff„Schwerlastdrehtisch" soll zum Ausdruck gebracht werden, dass dieser Drehtisch dazu vorgesehen ist, Lasten von einigen tausend kg zu tragen. Die Bearbeitungsmaschine 1 kann beispielsweise inklusive dieses ersten Schwerlastdrehtisches 14 ein Gesamtge- wicht von 35t aufweisen.
Zur Aufnahme des Auslegers 6 weist der erste Schwerlastdrehtisch 14 zwei Halteelemente 15, 16 auf. Selbstverständlich kann nur ein Halteelement 15 oder können mehrere Halteelemente 15, 16 angeordnet werden. Diese Halteelemente 15, 16 bei der dargestellten Ausführungsvari- ante sind im Querschnitt winkelförmig ausgebildet mit einem Horizontalelement 17, 18, auf das der Ausleger 6 direkt aufgelegt und damit verbunden werden kann, sowie zumindest annähernd im rechten Winkel davon nach unten abstehende Vertikalelemente 19, 20. Um eine genügende hohe Steifigkeit zu erreichen, können zwischen diesen Versteifungselemente 21, 22 angeordnet sein. Diese Versteifungselemente 21, 22 können an einem Halteelementauf- nahmelement 23, 24 angeordnet, insbesondere mit diesem verbunden, beispielsweise verschweißt, sein. Diese Halteelementaufnahmeelemente 23, 24 können dabei gesonderte Teile sein oder mit einem Drehteller 25 des Schwerlastdrehtisches 14 einstückig ausgebildet sein. Generell muss dieser Drehteller 25 nicht unbedingt einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen sondern kann dieser davon abweichende Geometrien aufweisen. Der Drehteller 25 kann über eine Rollendrehverbindung mit einer Außenverzahnung 26 im Schwerlastdrehtisch 14 drehbeweglich gelagert sein. Als Antrieb für die Drehbewegung werden bei der dargestellten Ausführungsvariante zwei Servomotoren 27, 28 verwendet, die entweder ein mit der Außenverzahnung kämmendes Zahnrad oder eine Drehspindel zur Übertragung der Drehbewegung auf die Außenverzahnung 26 und damit den Drehteller 25 aufweisen.
Die beiden Servomotoren 27, 28 sind bei der dargestellten Ausführungsvariante in einer Ausnehmung der Horizontalelemente 17, 18 der Halteelemente 15, 16 platziert, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist. Insbesondere sind diese beiden Servomotoren 27, 28 einander gegenüberliegend an der Außenverzahnung 26 angeordnet. Vorzugsweise weisen die Servomotoren 27, 28 ein Getriebe im so genannten Master-Slave-Betrieb auf und sind elektronisch gegeneinander verspannt um damit eine höhere Synchronität des Antriebes zu erreichen und um die Struktur des Antriebs zu vereinfachen.
Für die Feststellung der relativen Position kann bzw. können diese beiden Servomotoren 27, 28 wiederum über einen Geber verfügen, wobei zusätzlich auch ein externer Geber bzw. externes Messsystem zur Überwachung der aktuellen Position (Drehstellung) vorhanden sein kann.
Anstelle von Servomotoren 27, 28 besteht auch die Möglichkeit, wenngleich nicht bevorzugt, andere Antriebsaggregate als Antriebselemente zu verwenden, wie dies voranstehend schon kurz angesprochen wurde. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass nur ein derartiger Servomotor angeordnet ist bzw. dass mehr als zwei Servomotoren 27, 28 bzw. Antriebselemente über den Umfang der Außenverzahnung 26 verteilt angeordnet werden, wobei in letzterem Fall es ebenfalls wieder bevorzugt ist, wenn diese im Master-Slave-Betrieb betrieben werden. Insbesondere kann pro Winkelbereich des Drehbereichs des Drehtellers 25 ausgewählt aus einem Bereich von 45° bis 180° zumindest ein derartiges Antriebselement angeordnet werden. Es besteht also die Möglichkeit, dass insbesondere gleich verteilt drei, vier, sechs oder mehr derartige Antriebselemente angeordnet werden, wobei diese Antriebselemente um 120° bzw. 90° bzw. bzw. 60 °, etc. gegeneinander versetzt sind.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass unterhalb dieses ersten Schwerlastdrehtisches 14 ein zweiter Schwerlastdrehtisch 29 angeordnet ist, wie dies aus den Figuren 1-6 ersichtlich ist. Dabei ist der erste Schwerlastdrehtisch 14 nicht koaxial zum zweiten Schwerlastdrehtisch 29 angeordnet, sondern außermittig zu diesem, wie dies insbesondere aus den Darstellungen der Figuren 1-6 ersichtlich ist. Der erste Schwerlastdrehtisch 14 kann dabei unmittelbar mit einem Drehteller 30 des zweiten Schwerlastdrehtisches 29 verbunden sein.
Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, dass der erste Schwerlastdrehtisch 14 nicht auf den zweiten Schwerlastdrehtisch 29 aufgesetzt ist sondern vielmehr in einer Ausnehmung des zweiten Schwerlastdrehtisches 29 angeordnet wird, um damit eine geringere Bauhöhe der
Bearbeitungsmaschine 1 zu erreichen. Diese Ausnehmung im zweiten Schwerlastdrehtisch 29 kann dabei derart ausgebildet sein, dass der erste Schwerlastdrehtisch 14 nur über einen Teil seiner Höhe in den Schwerlastdrehtisch 29 hineinreicht bzw. besteht auch die Möglichkeit, dass dieser so weit im zweiten Schwerlastdrehtisch 29 angeordnet ist, dass jedenfalls noch eine ungestörte Drehbewegung des Auslegers 6 ermöglicht ist.
Bei den Ausführungsvarianten nach den Figuren 1-6 weist der zweite Schwerlastdrehtisch 29 einen größeren wirksamen Durchmesser 31 für die Drehbewegung auf als der erste Schwerlastdrehtisch 14. Insbesondere weist der zweite Schwerlastdrehtisch 29 einen für die Drehbe- wegung wirksamen Durchmesser auf, der um zumindest 100 % bzw. zumindest 150 % bzw. zumindest 180 % größer ist als der entsprechende für die Drehbewegung wirksame Durchmesser des ersten Schwerlastdrehtisches 14. Mit dem Ausdruck„wirksamer Durchmesser für die Drehbewegung" ist dabei jener Durchmesser an der Außenverzahnung 26 gemeint.
Vorzugsweise ist jedoch dieser wirksame Durchmesser auf einen Wert beschränkt, der maxi- mal um 500 % bzw. um maximal 250 % größer ist, als der entsprechende für die Drehbewegung wirksame Durchmesser des ersten Schwerlastdrehtisches 14.
Mit Ausnahme der Halteelemente 15, 16 für den Ausleger 6 ist der zweite Schwerlastdrehtisch 29 funktionell im Wesentlichen vorzugsweise gleich ausgebaut wie der erste Schwerlast- träger 14, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die voranstehenden und nachfolgenden Ausführungen dazu verwiesen sei. Insbesondere weist der zweite Schwerlastdrehtisch 29 zumindest ein eigenes Antriebselement, vorzugsweise einen oder mehrere Servomotoren auf, um einen voneinander unabhängigen Antrieb der beiden Schwerlastdrehtische 14, 29 zu ermöglichen. Es ist aber auch möglich, dass diese mit dem oder den Servomotor(en) 27, 28 gegebenenfalls mit einer gemeinsamen Regel- und/oder Steuereinheit betrieben werden können, um die Bewegungsabläufe der beiden Schwerlastdrehtische 14, 29 aufeinander abzustimmen.
Der oder die Servomotoren 27, 28 weisen insbesondere ein Antriebsmoment von zumindest 90 Nm auf. Die Antriebselemente, insbesondere die Servomotoren, für den zweiten Schwerlastdrehtisch 29 weisen hingegen vorzugsweise ein Antriebsmoment von zumindest 100 Nm auf.
Zur Verbindung der beiden Schwerlastdrehtische 14, 29 kann der erste Schwerlastdrehtisch 14 über entsprechende Laschen bzw. Ausnehmungen an einem Flansch mit dem Drehteller des zweiten Schwerlastdrehtisches 29 verschraubt sein bzw. besteht auch die Möglichkeit, dass die beiden Schwerlastdrehtische miteinander verschweißt werden oder aber auch auf andere Art und Weise miteinander verbunden werden. Durch die Anordnung des zweiten Schwerlastdrehtisches 29 an der Bearbeitungsmaschine 1 wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad zu den oben beschriebenen drei Freiheitsgraden (X-, Z- und C-Achse) zur Verstellung des Werkzeuges 3 erreicht. Es wird damit ein Verstellbereich des Werkzeuges 3 ermöglicht, der in horizontaler Richtung zwischen 2 m und 30 m, insbe- sondere zwischen 2 m und 20 m, vorzugsweise zwischen 3 m und 16 m, betragen kann. Dazu ist in den Figuren 1-3 ein großer Bearbeitungsdurchmesser für das Werkzeug 2 dargestellt, in den Figuren 4-6 hingegen ein kleinerer Bearbeitungsdurchmesser. Es wird also mit der Erfindung durch die Anordnung des zweiten Schwerlastdrehtisches 29 ermöglicht, ohne prinzipiel- le Änderung der Bearbeitungsmaschine 1 im Vergleich zu einer Ausführung mit nur einem
Schwerlastdrehtisch 14 eine größere Spannweite bzw. ein größerer Bearbeitungsdurchmesser zur Verfügung zu stellen, wobei aufgrund der azentrischen Anordnung des ersten Schwerlastdrehtisches 14 auf dem zweiten Schwerlastdrehtisch 29 unterschiedliche Bearbeitungsradien für das Werkzeug 3 zusätzlich zur Linearverstellung in X-Richtung ermöglicht werden. Zu- dem wird damit gleichzeitig erreicht, dass der Ausleger 6, insbesondere die Auslegerarme 10, unverändert bleiben kann bzw. können, sodass keine Beeinträchtigung der mechanischen Stabilität, insbesondere im Hinblick auf die aufzunehmenden Kräfte bzw. Momente während der Bearbeitung vorhanden sind, die zu Berücksichtigen wären, beispielsweise durch eine massivere Ausführung derselben. Zudem kann durch diese Anordnung erreicht werden, dass nicht nur kreisrunde Werkstücke 2, insbesondere Flansche, wie dies in den Figuren 1-6 dargestellt ist, bearbeitet werden können, sondern dass auch ovale Werkstücke 2 mit größeren Durchmessern durch die zusätzliche Möglichkeit der Verstellung in X-Richtung des Werkzeuges 2, neben der Verstellung über das Linearverstellelement am Ausleger 6 an dem das Werkzeug angeordnet ist, insbesondere die Auslegerarme 10, einfacher bearbeitet werden können.
Während der Bearbeitung des Werkstückes 2, insbesondere der mechanischen, beispielsweise spanenden, Bearbeitung des Werkstückes 2, wird dieses insbesondere nicht gedreht sondern werden ausschließlich die entsprechenden Bauteile der Bearbeitungsmaschine 1 bewegt, insbesondere das Werkzeug 3 über die vier Freiheitsgrade, welche durch die Bearbeitungsma- schine 1 zur Verfügung gestellt werden. D.h. mit anderen Worten, das Werkzeug 2 befindet sich selbst nicht auf einem Drehtisch. Es wird damit eine höhere Präzision der Bearbeitung des Werkstückes 2 ermöglicht, da dieses vor der Bearbeitung selbst genau justiert werden kann und während der Bearbeitung keinerlei Störungen durch Antriebe oder dgl. vorhanden sind. Nach der Einstellung des erforderlichen bzw. gewünschten Bearbeitungsdurchmessers des Werkzeuges 3 kann sich bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1-6 ausschließlich die Rollendrehverbindung mit der Außenverzahnung 26 des zweiten Schwerlastdrehtisches 29, d.h. dessen Drehteller, drehen. Wie bereits erwähnt kann jedoch eine kombinierte Bewegung aus den beiden Schwerlastdrehtischen 14, 29 unter Umständen von Vorteil sein, wozu es möglich ist, dass über eine entsprechende Steuerung die Antriebe, d.h. die Antriebselemente des ersten Schwerlastdrehtisches 14, also beispielsweise die Servomotoren 27, 28, mit den entsprechenden Antriebselementen des zweiten Schwerlastdrehtisches 29 kommunizieren bzw. aufeinander abgestimmt werden.
Es besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass nicht nur zwei derartige Schwerlastdrehtische 14, 29 übereinander angeordnet werden, sondern beispielsweise drei, vier, etc. um damit einen größeren Verstellbereich des Werkzeuges 3 zu erreichen, d.h. einen größeren Bearbeitungsradius. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die einzelnen Schwerlastdrehti- sehe 14, 29 zueinander hinsichtlich ihres wirksamen Durchmessers für die Drehbewegung, d.h. im Bereich der Außenverzahnung 26, modular aufeinander abgestimmt sind. Beispielsweise kann ein Schwerlastdrehtisch jeweils einen für die Drehbewegung wirksamen Durchmesser aufweisen, der um einen konstanten relativen Wert, z.B. 200 %, größer ist als der entsprechende für die Drehbewegung wirksame Durchmesser des jeweils darüber angeordneten Schwerlastdrehtisches.
Zur Erhöhung der Präzision der Bearbeitung des Werkstückes 2 kann, nachdem mitunter sehr hohe Ausladungen zur Erreichung des Bearbeitungsdurchmessers für das Werkzeug 3 vorhanden sind, an der Unterseite des Auslegers 6 zumindest eine Abstützvorrichtung 32, insbe- sondere eine hydraulisch arbeitende Abstützeinheit, vorgesehen sein, wobei vorzugsweise links und rechts des Auslegers 6 gelegen jeweils eine derartige Abstützvorrichtung 32 angeordnet ist. Über diese Abstützvorrichtung(en) 32 ist es möglich, dass sich die Bearbeitungsmaschine 1 während der Bearbeitung des Werkstückes 2 auf diesem abstützt. Dabei ist es von Vorteil, wenn die direkt auf dem Werkstück aufliegende Oberfläche der Abstützvorrich- tung(en) 32 mit einem Elastomer oder einem Kunststoff mit dazu vergleichbaren Eigenschaften versehen sind, sodass durch das Abstützen auf der Oberfläche des Werkstückes 2 keine Beschädigungen auftreten. Diese Abstützvorrichtung 32 ist vereinfacht in Fig. 11 wiedergegeben. Insbesondere umfasst diese einen Hydraulikzylinder 33, dessen Kolben auf ein Abstützelement 34 wirkt. Die Abstützvorrichtung 32, insbesondere das Abstützelement 34, kann als Abstützteller ausgebildet sein, wozu an der Unterseite tellerförmig das angesprochene
Elastomer bzw. Kunststoffelement, das hinsichtlich seiner Härte vergleichbare Eigenschaften zum Elastomer aufweist, angeordnet ist. Andererseits besteht neben der Tellerabstützung auch die Möglichkeit, dass anstelle dieses Abstütztellers eine Abstützrolle (Fig. 11 nicht darge- stellt) vorhanden ist, deren Oberfläche gummiert ist bzw. mit dem Elastomer oder dem Weichkunststoff versehen ist, um damit auch eine Abstützung während der Drehbewegung des Werkzeuges 3 (C-Achse) zu ermöglichen. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann, wie in Fig. 11 strichliert angedeutet, die Abstützvorrichtung 32 zumindest einen Elektromagneten 35 aufweisen, mit dessen Hilfe es bedarfsweise möglich ist, dass sich die Bearbeitungsmaschine 1 am Bauteil, d.h. am Werkstück 2, festhält, beispielsweise während der Einbringung von Vertiefungen oder Ausnehmungen in die Oberfläche des Werkstückes 2, wie beispielsweise die Ausbildung von Boh- rangen.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante besteht die Möglichkeit, dass für das Festhalten der Bearbeitungsmaschine 1 am Werkstück 2 die Elektromagnete erst bei Bedarf in der Abstützvorrichtung 32 angeordnet werden, beispielsweise durch das Ersetzen der gummierten Rollen bzw. des Abstütztellers.
Diese Abstützvorrichtung 32 kann kraft- und/oder positionsgeregelt betreibbar ausgeführt sein. Wie voran stehend ausgeführt, ist bei der in den Figuren 1-6 dargestellten Ausführungsvariante der Bearbeitungsmaschine 1 der zweite Schwerlastdrehtisch 29 mit einem größeren Durchmesser versehen, als der erste Schwerlastdrehtisch 14. Wie nun Fig. 8 zeigt, besteht aber auch die Möglichkeit, dass die beiden Schwerlastdrehtische 14, 29 hinsichtlich ihres Durchmessers gleich sind, bzw. besteht gemäß einer anderen Ausführungsvariante, dass der unterhalb des ersten Schwerlastdrehtisches 14 angeordnete zweite Schwerlastdrehtisch 29 einen kleineren Durchmesser aufweist. Für diese Ausführungsvarianten der Erfindung ist es vorteilhaft, wie dies in Fig. 8 strichliert dargestellt ist, nachdem der erste Schwerlastdrehtisch 14 außermittig auf dem zweiten Schwerlastdrehtisch 29 angeordnet ist und somit über diesen vorragt, wenn der vorragende Teil mit zumindest einem Stützelement 36 zusätzlich neben der Verbindung mit dem zweiten Schwerlastdrehtisch 29 an diesem abgestützt ist.
Neben der einfachen Rollendrehverbindung, wie sie voranstehend beschrieben wurde, bei der nur ein Rollenkranz vorhanden ist mit Rollen als Wälzlager, wird vorzugsweise ein Drehlager mit einer mehrreihigen Rollendrehverbindung eingesetzt. Beispielsweise ist in Fig. 9 eine dreireihige Rollendrehverbindung 37 dargestellt mit 3 Rollenreihen 38, 39, 40, wobei die beiden Rollenreihen 38, 40 mit horizontal angeordneten Wälzkörpern (Rollen) und die Rollenreihe 39 mit vertikal angeordneten Wälzkörpern ausgebildet ist. Durch diese mehrreihige Rol- lendrehverbindung wird eine präzisere Bewegung des Drehtellers 30 mit dem Zahnkranz 41, der die Außenverzahnung 26 aufweist, erreicht.
Anstelle von Rollen als Wälzkörper können im Rahmen der Erfindung generell auch Kugeln als Wälzkörper verwendet werden.
Dieser Zahnkranz 41, d.h. das Stirnzahnrad, kann eine sogenannte Duplex-Verzahnung auf- wesen. Andererseits besteht die Möglichkeit, wie dies in Fig. 10 angedeutet ist, dass das Stirnzahnrad, d.h. der Zahnkranz 41, aus zwei übereinander angeordneten Teilzahnrädern 42, 43 besteht, wobei diese beiden Teilzahnräder 42, 43 gegeneinander verdrehbar sind, wie dies in Fig. 10 angedeutet ist, um damit ein Zahnflankenspiel möglichst auf Null einzustellen.
Um eine höhere Verstellbarkeit des Werkzeuges 3 in X-Richtung zu erreichen, besteht weiters die Möglichkeit, dass wie dies in Fig. 12 dargestellt ist, zwischen dem ersten Schwerlastdrehtisch 14 und dem zweiten Schwerlastdrehtisch 29 bzw. generell zwischen zwei übereinander angeordneten Schwerlastdrehtischen eine Linearverstelleinrichtung 44 angeordnet ist, beispielsweise ein linear verstellbarer Schlitten, wobei auf diesem Schlitten der jeweils obere Schwerlastdrehtisch von zwei übereinander angeordneten Schwerlastdrehtischen befestigt ist.
Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, dass der erste Schwerlastdrehtisch 14 bzw. der jeweils obere Schwerlastdrehtisch von zwei übereinander angeordneten Schwerlastdrehtischen als so genannter Drehverschiebetisch ausgeführt ist. Um bei der Bearbeitung des Werkstückes 2 eine höhere Genauigkeit zu erreichen besteht die Möglichkeit, dass zumindest eine 3D-Koordinaten bestimmende Messeinrichtung am Ausleger 6 angeordnet ist. Diese Messeinrichtung kann beispielsweise durch einen Laser gebildet sein, der mit einem Reflektor zusammenwirkt. Letzterer ist insbesondere auf der Hinterseite der Bearbeitungsspindel 12 montiert, um die Bewegung des Werkzeuges 3 exakt wiederzugeben. Es ist damit eine Online-Erfassung der Position des Werkzeuges 3 möglich. Mit Hilfe der damit umfassten Werte können über eine CNC-Steuerung der Bearbeitungsmaschine 1 jederzeit exakte Korrekturen der Bearbeitung realisiert werden. Zudem ist über diese Messeinrich- tung eine Justierung des Werkzeuges 3 vor der Bearbeitung des Werkstückes 2 möglich. Daneben ist es von Vorteil, wenn am Ausleger 6 der Bearbeitungsmaschine 1 zumindest eine Winkelkorrektureinrichtung angeordnet ist, über die Verkantungen des Werkzeuges 3 im Bezug auf die Oberfläche des Werkstückes 2 erkannt werden können. Mithilfe zumindest einer Winkelmesseinrichtung kann die jeweilige Stellung des bzw. der Schwerlastdrehtische 14, 29 festgestellt werden, d.h. der jeweilige Drehwinkel (C -Achse).
Die Bedienung der Bearbeitungsmaschine selbst kann entweder direkt vom Ausleger 6 aus, das heißt vom Rundgang 13 des Auslegers 6 aus, erfolgen, oder über eine entsprechende Fernbedienung.
Es ist weiters von Vorteil, wenn der Bereich des Werkzeuges 3 während der Bearbeitung des Werkstückes 2 mit einer Kamera gefilmt wird, die ebenfalls am Ausleger 6 angeordnet sein kann. An der Bearbeitungsmaschine 1 können unterschiedliche Werkzeuge 3 eingesetzt werden. Um den Wechsel der schweren Werkzeuge zu erleichtern ist es möglich, dass im äußeren Bereich des Auslegers 6 eine Werkzeugwechselplatte installiert ist. Auf dieser kann das auszubauende Werkzeug von der Bearbeitungsspindel 12 abgelegt werden. Von dort kann es dann durch einen oberhalb des Auslegers aufgebauten Kran 45 (Fig. 3) abgenommen und zur Werkzeug- abläge transportiert werden. Das einzubauende Werkzeug 3 erfährt den umgekehrten Weg.
Für die Bohrbearbeitungen des Werkstückes 2 ist eine Kühlmittelanlage, wie aus dem Stand der Technik bekannt, vorgesehen, wobei diese aber auch extern aufgestellt werden kann und über entsprechende Schlauchleitungen mit der Bearbeitungsmaschine 1 im Bereich des Werk- zeuges 3 verbunden ist. Sämtliche Zuleitungen wie Elektrik, Pneumatik, Hydraulik und Kühlmittel sind im Maschinenunterbau in sogenannten Energieketten, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, verlegt. Dies ermöglicht eine Drehung (C-Achsenbewegung) von ca. 400 Grad. Wie aus den Figuren 1-6 ersichtlich ist, ist es von Vorteil, wenn der zweite Schwerlastdrehtisch einen maximalen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser des zu bearbeitenden Werkstückes 2, sodass also die Bearbeitungsmaschine 1 innerhalb des Werkstückes 2, also beispielsweise eines Flansches, angeordnet werden kann. Die Zustellung des Werkzeuges 3 an einen bestimmten Punkt auf der Oberfläche des Werkstückes 3, d.h. die radiale Positionierung, kann durch eine kombinierte Bewegung der beiden Schwerlastdrehtische 14, 29 bzw. des zumindest einen weiteren Schwerlastdrehtisches und der Verstellung der X-Achse (Auslegerarme 10), gegebenenfalls in Kombination mit einer Verstellung der Höhenlage (Z-Achse) erfolgen.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann die Bearbeitungsmaschine wie in den Fig. 1 bis 6 dargestellt innerhalb des Werkstückes 2 angeordnet werden. Wenn es erforderlich ist kann diese aber auch auf dem Werkstück 2, sofern die Gegebenheiten dies erlauben, angeordnet werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Bearbeitungsmaschine neben dem Werkstück 2 angeordnet wird. In diesem Fall ist es möglich, dass das Werkstück 2 während oder für die Bearbeitung gedreht wird. Es ist in diesem Fall aber auch möglich, dass die einzelnen Positionen am Werkstück 2, die bearbeitet werden sollen, durch eine kombinierte Bewegung der Schwerlastdrehtische 14, 19, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Bewegung der Linearverstelleinrichtung 44 und/oder die lineare Verstellung des Auslegers 6, d.h. der Auslegerarme, erfolgt. Es ist generell im Rahmen der Erfindung möglich, auch bei innerhalb oder auf dem Werkstück 2 angeordneter Bearbeitungsmaschine 1, dass ein derartiger Bewegungsablauf nicht nur für die Zustellung des Werkzeuges 3 durchgeführt wird, sondern auch während der Bearbeitung. Es können also unterschiedliche Kombinationen an Bewegungsläufen während der Bearbeitung durchgeführt werden, also beispielsweise eine Kombi- nation der Drehbewegungen von zumindest einzelnen Schwerlastdrehtischen 14, 29 gegebenenfalls in Kombination mit der Linearverstelleinrichtung 44 und/oder mit der linearen Verstellung des Auslegers 6, d.h. der Auslegerarme. Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Bearbeitungsmaschine 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Bearbeitungsmaschine 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung Bearbeitungsmaschine 41 Zahnkranz
Werkstück 42 Teilzahnrad
Werkzeug 43 Teilzahnrad
Werkzeugaufnahme 44 Linearverstelleinrichtung Unterbau 45 Kran
Ausleger
Schaltschrank
Hydraulikaggregat
Ölkühler
Auslegerarm
Höhenverstellschlitten
Bearbeitungsspindel
Rundgang
Schwerlastdrehtisch
Halteelement
Halteelement
Horizontalelement
Horizontalelement
Vertikalelement
Vertikalelement
Versteifungselement
Versteifungselement
Haltelementaufnahmeelement
Haltelementaufnahmeelement
Drehteller
Außenverzahnung
Servomotor
Servomotor
Schwerlastdrehtisch
Drehteller
Durchmesser
Abstützvorrichtung
Hydraulikzylinder
Abstützelement
Elektromagnet
Stützelement
Rollendrehverbindung
Rollenreihe
Rollenreihe
Rollenreihe
