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Die
Erfindung betrifft eine Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine zur spanabhebenden
Bearbeitung von Werkstücken mit einer Spindelgruppe mit
mindestens zwei in einer Spindelreihe nebeneinander angeordneten
Spindeln zur Aufnahme eines spanabhebenden Werkzeuges und mit einem
Werkstückträger, an dem mit der geometrischen
Anordnung der Spindeln korrelierend mindestens zwei Werkstückhalter
zum Halten von Werkstücken für eine gleichzeitige
Bearbeitung mittels der Spindeln angeordnet sind, wobei der Werkstückträger
einen balkenartigen, die Werkstückhalter aufweisenden Längsträger
umfasst, der an seinen Längsendbereichen an jeweils einer
Werkstückträger-Lagereinrichtung beweglich gehalten
ist, und wobei die Spindeln für eine Bewegung zu dem Werkstückträger
hin in einer ersten Achsrichtung an einer Spindel-Linearführungsanordnung
beweglich geführt sind.
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Eine
derartige Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine ist z. B. aus der
europäischen Patentanmeldung
1 695 791 bekannt. Der bal kenartige Längsträger
ist an seinen Längsenden drehbar gelagert, so dass er um
seine Längsachse zwischen einer zur Bearbeitung durch die
Spindeln vorgesehenen Arbeitsposition und einer für einen
Werkstückwechsel vorgesehenen Bestückungsposition
drehbar ist. Wenn der Längsträger in seine Arbeitsposition
gedreht ist, werden die Spindeln durch Schlittenanordnungen in X-,
Y- und Z-Richtung positioniert. Der Werkstückträger
bleibt während der spanabhebenden Bearbeitung an Ort und
Stelle.
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Die
Lagerung der Spindeln an mehreren Schlitten ist jedoch aufwändig.
Ferner hat die bekannte Bearbeitungsmaschine einen verhältnismäßig
großen Platzbedarf.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine kompakte, mechanisch belastbare
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine bereitzustellen.
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Zur
Lösung der Aufgabe ist bei einer Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine
der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Werkstückträger-Lagereinrichtung
zur Positionierung der Werkstücke innerhalb eines Arbeitsbereichs
der Spindeln an den Längsendbereichen des Längsträgers
jeweils eine Linear-Führungseinrichtung umfasst, die an
einer Werkstückträger- Linearführung in
einer zu der ersten Achsrichtung quer verlaufenden zweiten Achsrichtung
geführt ist.
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Die
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine baut kompakt. Der seitlich geführte,
balkenartige Werkstückträger ist mechanisch hoch
belastbar, beispielsweise im Vergleich zu einer mittigen Lagerung. Quer
zur Vorschubrichtung der Spindeln, das heißt der ersten
Achsrichtung, ist der Werkstückträger vorzugsweise
nicht beweglich.
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Die
erste und zweite Achsrichtung verlaufen vorteilhafterweise horizontal
und vertikal.
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Die
erfindungsgemäße Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine
eignet sich zweckmäßigerweise zur mehrspindligen
Bearbeitung mehrerer, gleichartiger Werkstücke, beispielsweise
Pleuelstangen.
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Vorzugsweise
ist außer der Beweglichkeit der ersten und der zweiten
Achsrichtung keine lineare Beweglichkeit des Werkstückträgers
oder der Spindeln vorhanden. Somit ist die Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine
bei einfachem Aufbau mechanisch hoch belastbar.
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Der
Werkstückträger ist somit bezüglich der ersten
Achsrichtung, in der die Spindeln beweglich sind, zweckmäßigerweise
ortsfest. Die Spindelgruppe hingegen ist bezüglich der
zwei ten Achsrichtung, in der der Werkstückträger
beweglich ist, ortsfest. Es ist also vorteilhaft, wenn der Werkstückträger
und die Spindeln jeweils nur einen einzigen Bewegungsfreiheitsgrad
bezüglich einer Maschinenbasis, z. B. eines Maschinenbetts,
der Bearbeitungsmaschine haben. Dadurch ist eine einfache, effektive
Werkstückbearbeitung möglich.
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Die
Anordnung der Spindeln korreliert mit der Anordnung der Werkstückhalter
am Werkstückträger. Beispielsweise kann die Spindelreihe
entlang einer geraden Linie angeordnet sein, was dann auch für die
Werkstückhalter zutrifft. Es versteht sich, dass auch eine
bogenförmigen oder gezackte Reihenlinie bei den Spindeln
möglich ist.
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Die
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine hat zweckmäßigerweise
eine Vielzahl von Spindeln. Die Spindeln sind zweckmäßigerweise
in einer, zwei oder mehreren Spindelreihen angeordnet. Beispielsweise sind
zwei oder mehrere Spindelreihen übereinander sozusagen
gestapelt.
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Die
Spindelreihen sind zweckmäßigerweise entlang der
zweiten Achsrichtung, in der der Werkstückträger
beweglich gelagert ist, nebeneinander angeordnet. Somit kann der
Werkstückträger die Werkstücke für
deren Bearbeitung zwischen den Spindelrei hen verfahren. Vorzugsweise
sind die zwei oder mehr Spindelreihen vertikal übereinander
angeordnet.
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Die
Werkstückträger-Linearführungen sind zweckmäßigerweise
an Führungssäulen angeordnet. Die Spindelgruppe
kann beispielsweise auf die Führungssäulen zu
oder von diesen weg verfahrbar sein. Zweckmäßigerweise
ist die Spindelgruppe jedoch zumindest dann, wenn sie nach vorn
zum Werkstückträger verfahren ist, zwischen den
Führungssäulen angeordnet. Somit sind die Spindeln
zwischen den Führungssäulen verfahrbar positioniert.
Die Führungssäulen stehen beispielsweise nach
oben vor ein Maschinenbett vor, an dem die Spindel-Linearführungsanordnung
zum Führen der Spindeln in der ersten Achsrichtung ebenfalls
angeordnet ist. Dadurch wird eine mechanisch hoch belastbare Konstruktion
geschaffen.
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Die
mechanische Stabilität wird noch vorteilhaft erhöht,
wenn die Führungssäulen Bestandteile eines Portals
bilden, das eine Durchgangsöffnung für die Spindeln
aufweist. Somit sind die Führungssäulen durch
einen oberen Querträger miteinander verbunden. Die Spindeln
bzw. die Spindelgruppe sind durch das Portal hindurch zu dem Werkstückträger hin
verfahrbar.
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Die
Werkstückträger-Linearführungen und die
Spindelgruppe einerseits und der Werkstückträger
mit den Linear- Führungseinrichtungen andererseits sind
zweckmäßigerweise aneinander zugewandten Seiten
angeordnet. Mithin sind also die Werkstückträger-Linearführungen
auf derselben Seite angeordnet wie die Spindelgruppe. Dadurch wird eine
kompakte Konstruktion geschaffen. Der Werkstückträger
ist sozusagen in Front der Spindelgruppe verfahrbar, wobei die neben
der Spindelgruppe angeordneten Werkstückträger-Linearführungen
wenig Platz beanspruchen, jedenfalls nicht in der ersten Achsrichtung,
das heißt der Vorschubrichtung der Spindeln.
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Die
Spindeln können einzeln oder gruppenweise in der ersten
Richtung verfahrbar sein.
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Zweckmäßigerweise
sind mehrere der Spindeln, beispielsweise sämtliche Spindeln
der Spindelgruppe oder auch mindestens zwei Spindeln, an einem gemeinsamen
Spindelträger angeordnet, der als Ganzes in der ersten
Achsrichtung verfahrbar ist. Die Spindeln sind fest bzw. unbeweglich
an dem Spindelträger angeordnet. Dadurch entsteht eine mechanisch
stabile Konstruktion.
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Der
Spindelträger kann beispielsweise als ein Spindelblock
ausgestaltet sein. An diesem Spindelblock sind dann die Werkzeugaufnahmen
der Spindeln angeordnet, stehen z. B. vor dessen Vorderseite vor.
Der Spindelblock bildet eine verwindungs steife, mechanisch belastbare
Basis für die einzelnen Spindeln. Zweckmäßigerweise
ist der Spindelblock als Ganzes in der ersten Achsrichtung verfahrbar.
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Der
Spindelträger, insbesondere der Spindelblock, kann auf
einem Schlitten angeordnet sein, der in der ersten Achsrichtung
an einer Spindel-Linearführungsanordnung linear geführt
ist. Es ist auch möglich, dass der Spindelträger
oder der Spindelblock den Schlitten bildet oder eine Baueinheit
mit dem Schlitten bildet. z. B. kann der Spindelträger
Linearführungselemente zur Führung an der Spindel-Linearführungsanordnung
aufweisen.
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Die
Werkstückträger-Linearführungen verlaufen
zweckmäßigerweise seitlich neben der Spindelgruppe.
Beispielsweise ist der Spindelblock zwischen den Werkstückträger-Linearführungen
verschieblich gelagert.
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Die
Werkstückträger-Linearführungen umfassen
beispielsweise Führungsschienenanordnungen, an denen die
Linear-Führungseinrichtungen, beispielsweise Schlittenelemente
oder dergleichen, des Werkstückträgers linear
geführt sind.
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Es
ist aber prinzipiell möglich, dass eine oder mehrere der
Spindeln separat von den anderen Spindeln in der ersten Achsrichtung
geführt ist bzw. sind. So ist es beispielsweise mög lich,
dass an dem Spindelblock oder -träger eine der Spindeln
separat in der ersten Achsrichtung verfahrbar geführt ist,
während andere Spindeln am Spindelträger ortsfest
sind.
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Die
erfindungsgemäße Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine
baut vorzugsweise einfach. In einer insgesamt bevorzugten Bauform
ist oberhalb eines Maschinenbetts vorteilhaft ein portalartiges
Gestell angeordnet, innerhalb dessen die Spindelgruppe, die zweckmäßigerweise
einen Mehrspindelblock umfasst, horizontal hin- und her verfahrbar
ist. Die Spindelgruppe ist zweckmäßigerweise an
einem Horizontalschlitten angeordnet. Der Werkstückträger hingegen
ist an einem Vertikalschlitten angeordnet oder umfasst einen Vertikalschlitten,
der in Front der Spindeln vertikal verfahrbar ist. Somit ist der
Bewegungsfreiheitsgrad der Spindeln auf die erste, horizontale Achsrichtung
beschränkt, während die Werkstücke relativ
zu den Spindeln durch den Werkstückträger vertikal
bewegt werden. Die Vertikalbewegung beschränkt sich dabei
vorzugsweise auf eine Vertikalbewegung zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten,
innerhalb derer die Spindeln horizontal verfahren werden. Beispielsweise
hält der Werkstückträger die Werkstücke
vor einer jeweiligen Spindelreihe, die gleichzeitig mehrere vorzugsweise
gleichartige Werkstücke bearbeitet.
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Der
Längsträger ist zweckmäßigerweise
an dem Werkstückträger-Lagereinrichtungen um seine Längsachse
zwischen einer zur Bearbeitung durch die Spindeln vorgesehenen Arbeitsposition
und einer Bestückungsposition drehbar gelagert. In der
Bestückungsposition können Werkstücke
gewechselt werden. In der Arbeitsposition ist der Werkstück-Längsträger
zu den Spindeln hin gedreht, so dass diese die spanabhebende Bearbeitung
durchführen können.
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Die
Linearführungen bzw. Linearführungsanordnungen
sind vorzugsweise mit einer größeren Länge
vorgesehen, als an sich zur spanabhebenden Bearbeitung bzw. zur
Bewegung der Werkstücke und der Spindeln relativ zueinander
für die spanabhebende Bearbeitung notwendig wäre:
Vorzugsweise
sind die Werkstückträger-Linearführungen
derart lang, dass der Werkstückträger in einen
neben dem Arbeitsbereich angeordneten Wartungsbereich verfahrbar
ist. Beispielsweise stehen die Werkstückträger-Linearführungen
derart weit vor die Spindelgruppe vor, dass ein Verfahren des Werkstückträgers
in den Wartungsbereich möglich ist. Der Wartungsbereich
eignet sich beispielsweise zu einem Werkstückwechsel. Aber
auch zur Wartung der Spindeln, beispielsweise für einen
Werkzeugwechsel an den Spindeln, ist es vorteilhaft, wenn der Werkstückträger
aus dem Arbeitsbereich heraus in der Wartungsbereich verfahrbar
ist.
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Bei
den Spindeln ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn diese einen zusätzlichen
Verfahrweg aufweisen. Die Spindelgruppe ist an der Spindel-Linearführungsanordnung
zweckmäßigerweise in einen Bewegungsraum des Werkstückträgers
hinein verfahrbar, wenn der Werkstückträger in
den Wartungsbereich verfahren ist. Innerhalb des Bewegungsraums
bewegt sich normalerweise bei der spanabhebenden Bearbeitung der
Werkstückträger. Wenn der Werkstückträger
jedoch in den Wartungsbereich verfahren ist, können die
Spindeln einzeln oder gruppenweise nach vorn in den Bewegungsraum,
der an sich dem Werkstückträger zugeordnet ist,
verfahren werden. Beispielsweise sind ausreichend lange Spindel-Linearführungen
vorhanden. Somit ist ein einfacher, die Spindeln zu warten, beispielsweise
Werkzeuge zu wechseln oder dergleichen.
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Der
Wartungsbereich kann zwar prinzipiell horizontal seitlich neben
der Spindelgruppe vorgesehen sein. Vorzugsweise ist er jedoch oberhalb
oder unterhalb der Spindelgruppe vorgesehen.
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Der
Wartungsbereich befindet sich vorzugsweise innerhalb eines Bearbeitungsraums
der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine. Der Wartungsbereich ist zweckmäßigerweise
innerhalb einer Ma schinenabdeckung oder -verkleidung, vorzugsweise
innerhalb einer Arbeitskabine, angeordnet.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Ansicht einer Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine schräg von
vorn mit einem nach oben, in einen Wartungsbereich verfahrenen Werkstückträger,
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2 die
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine gemäß 1,
jedoch mit einem nach unten, in einen Arbeitsbereich von Spindeln
zur Werkstückbearbeitung verfahrenen Werkstückträger,
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3 eine
Seitenansicht der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine gemäß 1,
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4 eine
perspektivische Seitenansicht einer ersten Variante der Bearbeitungsmaschine
gemäß 1 mit einem Ladeportal als Werkstück-Wechseleinrichtung
für einen Werkstückwechsel, und
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5 eine
zweite Variante der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine gemäß 1 mit
einem Roboter als Werkstück-Wechseleinrichtung.
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Eine
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a dient zur spanabhebenden
Bearbeitung von Werkstücken 11, z. B. Pleueln
für Verbrennungsmotoren. Die Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a enthält
Spindeln 12, die zu einer einzigen Spindelgruppe 13 zusammengefasst
sind. Jeweils vier Spindeln 12 sind in einer Spindelreihe 14–17 angeordnet. Insgesamt
sind vier Spindelreihen 14–16 mit jeweils vier
Spindeln 12, insgesamt also 12 Spindeln 12 vorhanden.
Die Spindeln 12 sind in den Spindelreihen 14–16 horizontal
entlang jeweils einer geraden Linie nebeneinander angeordnet, wobei
auch eine bogenförmige Reihenanordnung, eine Reihenanordnung entlang
einer gezackten Linie oder dergleichen ohne weiteres möglich
ist. Ferner sind auch mehr oder weniger als 12 Spindeln
und mehr oder weniger als drei Spindelreihen möglich.
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An
den Spindeln 12 sind spanabhebende Werkzeuge 23,
beispielsweise Bohr- und Fräswerkzeuge, Drehmeißel
oder dergleichen, angeordnet. Mit Hilfe der Spindeln 12 können
mehrere Werkstücke 11 gleichzeitig bearbeitet
werden. Es ist sogar möglich, dass zwei Spindelreihen 14 und 15 gleichzeitig
zur Werkstückbearbeitung aktiv sind. Beispielsweise sind
jeweils zwei Spindeln 12 der Spindelreihen 14 und 15 paarweise übereinander
gruppiert, so dass ein kleines und ein großes Auge 18, 19 der Werkstücke 11 gleichzeitig
gebohrt werden kann. Somit könnte man die Spindelreihen 14 und 15 auch
als eine einzige, aneinandergereihte Spindelpaare aufweisende Spindelreihe
bezeichnen.
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Die
Spindelreihen 14, 15 und 16 sind jeweils für
unterschiedliche Bearbeitungsschritte vorgesehen, beispielsweise
Bohren der beiden Augen 18, 19 der Werkstücke 11,
anfasen der jeweiligen Bohrungen der Werkstücke 11 oder
dergleichen.
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Parallel
zu den Spindelreihen 14, 15 und 16, z.
B. oberhalb, ist eine Messeinrichtungsreihe 17 mit Messeinrichtungen 29 zum
Messen der Werkstücke 11, insbesondere nach und/oder
vor einer Bearbeitung durch die Spindeln 12, angeordnet.
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Zur
Bereitstellung und Positionierung der Werkstücke 11 relativ
zu den Spindeln 12 ist ein Werkstückträger 20 mit
Werk stückhaltern 21 zum Halten der Werkstücke 11 vorgesehen.
Die Werkstückhalter 21 nehmen jeweils ein Werkstück 11 auf und
sind mit der geometrischen Anordnung der Spindeln 12 korrelierend
an einem balkenartigen Längsträger 22 des
Werkstückträgers 20 angeordnet. Der Längsträger 22 verläuft
horizontal korrespondierend mit der horizontalen Anordnung der Spindeln 12 in den
Spindelreihen 14, 15 und 16. Somit können
mehrere von den Werkstückhaltern 21 gehaltene
und bereitgestellte Werkstücke 11 jeweils gleichzeitig
von den Spindeln 12 der Spindelreihen 14 und 15 sowie 16 bearbeitet
werden.
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Für
eine kompakte Bauweise und für eine mechanische Stabilität
der Bearbeitungsmaschine 10a sind die folgenden Maßnahmen
vorgesehen.
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Zwar
wäre es prinzipiell möglich, die Spindeln 12 einzeln
linear verfahrbar anzuordnen, so dass sie in Vorschubrichtung zu
den bereitgestellten Werkstücken 11 hin einzeln
verfahrbar sind. Bei der Bearbeitungsmaschine 10a ist jedoch
ein mechanisch verwindungssteifes und somit eine hohe Maßgenauigkeit
bei den bearbeiteten Werkstücken 11 gewährleistendes
Maschinenkonzept vorgesehen. Sämtliche Spindeln 12 sind
gemeinsam an einem Spindelträger 24 ortsfest angeordnet.
Der Spindelträger 24 hält somit sämtliche
Spindeln 12. Der Spindelträger 24 ist
als ein Spindelblock 25 ausgestaltet. Der Spindelblock 25 umfasst
beispielsweise eine Art Platte oder ein Quader zum Halten der Spindeln 12.
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An
einer Vorderseite 26 des Spindelblocks 25 sind
Werkzeugaufnahmen 27 für die Werkzeuge 23 angeordnet.
Die Spindeln 12 werden beispielsweise durch Spindelantriebe 28 angetrieben,
die zweckmäßigerweise an einer Rückseite
oder Oberseite des Spindelblocks 25 angeordnet sind. An
der Rückseite des Spindelblocks 25 sind die Spindelantriebe 28 vor Umwelteinflüssen,
beispielsweise Spänen, Schneidflüssigkeit und
dergleichen, geschützt.
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Der
Spindelblock 25 ist als Ganzes in einer ersten Achsrichtung 30 verfahrbar.
Die erste Achsrichtung 30 verläuft vorliegend
horizontal, z. B. in Z-Richtung. Der Werkstückträger 20 hingegen
ist quer zu der ersten Achsrichtung 30 in einer zweiten, vorliegend
vertikalen Achsrichtung 31 verfahrbar, z. B. in Y-Richtung.
Wenn der Werkstückträger 20 die Werkstücke 11 in
Front einer der Spindelreihen 14–16 positioniert
hat, werden die Spindeln 12 in der ersten Achsrichtung 30 verfahren.
Nach der jeweiligen Werkstückbearbeitung, beispielsweise
einem Bohren oder Fräsen, werden die Spindeln 12 in
der ersten, horizontalen Achsrichtung 30 wieder nach hinten
verstellt, worauf der Werkstückträger 20 die Werkstücke 11 vertikal
bezüglich einer weiteren Spindelreihen 14, 15 oder 16 zur
Weiterbearbeitung oder für einen später noch erläuterten
Werkstückwechsel oberhalb oder unterhalb (siehe 3)
der Spindelgruppe 13 positioniert.
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Für
die Horizontalpositionierung der Spindelgruppe 13 ist ein
Horizontalschlitten 32 vorgesehen, auf dem der Spindelblock 25 angeordnet
ist. Alternativ ist es denkbar, dass die Spindelgruppe eine Baueinheit
mit einem Horizontalschlitten bildet.
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Der
Horizontalschlitten 32 ist an Spindel-Linearführungen 33 einer
Spindel-Linearführungsanordnung 34 linear entlang
der ersten Achsrichtung 30 geführt. Die Spindel-Linearführungen 33 enthalten beispielsweise
parallel verlaufende, zueinander beabstandete Schienen 35,
auf denen der Horizontalschlitten 32 fährt. Die
Schienen 35 sind an einer Oberseite 36 eines Maschinenbetts 37 der
Bearbeitungsmaschine 10a angeordnet.
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Zwischen
den Linearführungen 33 ist am Maschinenbett 37 ein
Spanabführraum und/oder Spanauffangraum 38 zur
Spanabfuhr von Spänen vorgesehen, die bei der Werkstückbearbeitung
durch die Spindeln 12 anfallen. Die Späne können
direkt nach unten in den unterhalb der Spindeln 12 angeordneten Spanauffangraum 38 fallen,
wo sie von einer nicht dargestellten Spanabfuhreinrichtung, beispielsweise einem
Spanabfuhrband oder dergleichen, nach hinten weggefördert
werden können. Somit ist auch für die Spanabfuhreinrichtung
eine platzsparende Unterbringung möglich.
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An
der Oberseite 36 des Maschinenbetts 37 ist ein
Rahmen 40 eines Maschinengestells 41 angeordnet.
Die beiden seitlichen, nach oben vorstehenden Rahmenteile des Rahmens 40 bilden
Führungssäulen 42, an denen der Werkstückträger 20 vertikal geführt
ist. Die Führungssäulen 42 sind oben
durch eine Quertraverse 43 des Rahmens 40 miteinander verbunden,
so dass der Rahmen 40 ein Portal 44 bildet. Durch
das Portal 44 hindurch ist die Spindelgruppe 13 nach
vorn zu den vom Werk stückträger 20 bereitgehaltenen
Werkstücken 11 hin horizontal verfahrbar. Die
Linearführungen 33 bzw. Schienen 35 verlaufen
in eine Durchgangsöffnung 45 des Portals 44 hinein
und vorliegend vorteilhaft hindurch.
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Die
beiden Führungssäulen 42 sind in ihrer Querrichtung,
das heißt parallel zur ersten Achsrichtung 30,
vorteilhaft mindestens so breit wie der Spindelblock 25 tief
ist. Diese Maßnahme sorgt dafür, dass der Rahmen 40 und
somit die Vertikalführung des Werkstückträgers 20 eine
hohe mechanische Belastbarkeit aufweisen. Dazu trägt auch
die Quertraverse 43 bei, die die beiden Führungssäulen 42 miteinander
verbindet.
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An
Vorderseite 46 der Führungssäulen 42 sind
Werkstückträger-Linearführungen 47 einer Werkstückträger-Linearführungsanordnung 48 zum Führen
des Werkstückträgers 20 in der zweiten Achsrichtung 31 angeordnet.
Die Werkstückträger-Linearführungen 47 enthalten
beispielsweise Schienen 49, die vertikal verlaufen. Die
Vorderseite 46 der Führungssäulen 42 und
die Vorderseite 26 des Spindelblocks 25 verlaufen
parallel. Den beiden Vorderseiten 26 und 46 gegenüberliegend
ist der Werkstückträger 20 angeordnet,
der die Werkstücke 11 zur Bearbeitung durch die
Spindeln 12 bereitstellt.
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Der
Längsträger 22 ist an seinen Längsendbereichen 50 jeweils
durch eine Werkstück-Lagereinrichtung 51 beweglich
gelagert. Durch die Werkstück-Lagereinrichtungen 51 wird
der Längsträger 22 jeweils endseitig
gehalten, was ihm eine hohe mechanische Stabilität verleiht.
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Die
Lagereinrichtungen 51 enthalten Linear-Führungseinrichtungen 52,
die an den Werkstückträger-Linearführungen 47 linear
geführt sind. Die Linearführungseinrichtungen 52 umgreifen
beispielsweise die Schienen 49. Somit bildet oder umfasst
der Werkstückträger 20 einen Vertikalschlitten 53 zur
Positionierung der Werkstücke 11 in der zweiten
vertikalen Achsrichtung 31. Der Vertikalschlitten 53 wird durch
Schlittenantriebe 54 angetrieben. Hierfür wären
beispielsweise Lineardirektantriebe oder Zahnstangenantriebe denkbar.
Beim Ausführungsbeispiel umfassen die Schlittenantriebe 54 jedoch
Drehantriebe 55, die über Getriebe 56,
beispielsweise Kugelumlaufgetriebe, den Vertikalschlitten 53 vertikal
antreiben. Die Drehantriebe 55 sind zweckmäßigerweise im
oberen Bereich der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a angeordnet,
beispielsweise an Vorsprüngen der Quertraverse 43,
so dass sie außerhalb eines Arbeitsbereiches 57 der
Spindeln 12 angeordnet sind.
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Der
Längsträger 22 ist ferner an den Werkstückträger-Lagereinrichtungen 51 mittels
Drehlagern 58 um seine Längsachse 63 drehbar
gelagert. Somit kann der Längsträger 22 in
eine Arbeitsposition 59 gedreht werden, in der die Werkstücke 11 den Spindeln 12 für
eine spanabhebende Bearbeitung gegenüberstehen, oder in
eine in den 1 und 2 angedeutete
Bestückungsposition 60 gedreht werden, bei der
Werkstücke 11 vom Werkstückträger 20 entnommen
bzw. an diesem wieder angeordnet werden können.
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Es
ist möglich, dass der Längsträger 22 um 180
oder 360 Grad drehbar gelagert ist. Eine Drehung um einen Teilumfang,
beispielsweise um nur 90 Grad, z. B. nach oben und zu den Spindeln 12 hin, wäre
auch ausreichend, wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen
gemäß 4 und 5 noch deutlich
wird.
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Die
Drehlager 58 ermöglichen auch eine Drehung des
Längsträger 22 bzw. der Werkstücke 11 bei
oder zwischen spanabhebenden Bearbeitungsschritten. So können
beispielsweise durch Wenden oder Drehen der Werkstücke 11 Bohrungen
in unterschiedlichen, zueinander winkeligen Achsrichtungen vorgenommen
werden.
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Zum
Drehen des Längsträgers 22 sind Drehantriebe 61 bei
den Werkstückträger-Lagereinrichtungen 51 vorgesehen.
Prinzipiell genügt auch nur ein einziger Drehantrieb 61 zum
Drehen des Längsträgers 22.
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Mit
Hilfe der Schlittenantriebe 54 und der Werkstückträger-Lagereinrichtung 51 ist
der Werkstückträger 20 innerhalb des
Arbeitsbereiches 57 zur spanabhebenden Bearbeitung durch
die Spindeln 12 vertikal verfahrbar. Die Werkstückträger-Linearführungsanordnung 48 ermöglicht
es aber auch, den Werkstückträger 20 aus
dem Arbeitsbereich 57 heraus nach oben in einen Wartungsbereich 62 oberhalb der
Spindelgruppe 13 zu verfahren. Eine alternativ angedeutete
Werkstückträger-Linearführungsanordnung 48' ermöglicht
es, den Werkstückträger 20 nach unten
(3) in einen Wartungsbereich 62' unterhalb
der Spindelgruppe 13 zu verfahren.
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Eine
Positionierung des Werkstückträgers 20 in
den Wartungsbereich 62 ermöglicht zwei vorteilhafte
Maßnahmen, nämlich einen bequemen Werkstückwechsel
und eine gute Zugänglichkeit der Spindeln 12.
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Im
Wartungsbereich 62 steht der Werkstückträger 20 für
einen Werkstückwechsel der Werkstücke 11 zur
Verfügung, beispielsweise für eine Werkstück-Wechseleinrichtung 65.
Ferner sind die Werkzeugaufnahmen 27 der Spindeln 12 bequem
zugänglich, so dass Wartungsarbeiten, beispielsweise Werkzeugwechsel
und dergleichen, leicht möglich sind.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine ist
es nämlich vorteilhaft, wenn der Werkstückträger,
hier der Werkstückträger 20, vollständig aus
dem Arbeitsbereich 57 heraus in den Wartungsbereich 62 verfahren
werden kann, so dass sämtliche Spindeln 12 von
vorn zugänglich sind. Wenn bei einer jeweiligen Bearbeitungsmaschine
der Werkstückträger in seiner Wartungsposition
ist, bei der Bearbeitungsmaschine 10a beispielsweise im
Wartungsbereich 62 positioniert ist, ist er vorzugsweise aus
dem jeweiligen Arbeitsbereich der Spindeln vollständig
herausbewegt, so dass die Spindeln bequem zugänglich sind,
beispielsweise für einen Werkzeugwechsler. Dies ist auch
bei der Bearbeitungsmaschine 10a der Fall. In seinem Wartungsposition
erstreckt sich der Längsträger 22 oberhalb
des Spindelblocks 25, so dass dieser von vorn frei zugänglich
ist.
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Die
Werkstück-Wechseleinrichtung 65 enthält
beispielsweise ein Ladeportal 66, das oberhalb einer Bearbeitungsmaschine 10b angeordnet
ist. Die Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10b entspricht grundsätzlich
der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a, wobei die Werkstück-Wechseleinrichtung 65 zweckmäßiger weise
einen Bestandteil der Bearbeitungsmaschine 10b bildet.
Das Ladeportal 66 enthält eine Horizontalführung 67 für
einen Werkstückaufnehmer 68. Die Horizontalführung 67 verläuft
beispielsweise parallel zu den Spindelreihen 14–16 in
einer dritten Achsrichtung 69, das heißt quer
zu den Achsrichtungen 30, 31. Ferner ist der Werkstückaufnehmer 68 an
einer Vertikalführung 70 vertikal verstellbar,
um Werkstücke 11 am Werkstückträger 20 anzuordnen
bzw. von diesem zu entnehmen.
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Die
Werkstück-Wechseleinrichtung 65 enthält
zweckmäßigerweise einen Werkstückträger 71 zum
gleichzeitigen Halten mehrerer Werkstücke 11 korrelierend
mit der Anordnung der Werkstückhalter 21 am Längsträger 22,
so dass mit dem Werkstückträger 71 gleichzeitig
mehrere unbearbeitete Werkstücke 11 am Werkstückträger 20 angeordnet
und bearbeitete Werkstücke 11 von diesem entnommen werden
können. Dazu sind an einem Längsträger 72 des
Werkstückträgers 71 an einander entgegengesetzten
Seiten jeweils vier in Reihenrichtung nebeneinander angeordnete
Werkstückaufnahmen 73 angeordnet. Der Werkstückträger 71 ist
mit Hilfe eines Drehlagers 74 drehbar gelagert, um die
Werkstückaufnahmen 73 zu dem Werkstückträger 20 oder
davon wegzu drehen.
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Der
Vertikalhub des Werkstückaufnehmers 68 kann zweckmäßigerweise
kurz sein, weil der Wartungsbereich 62 im oberen Be reich
der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10b angeordnet ist.
Die Werkstück-Wechseleinrichtung 65 muss somit
nicht nach unten, beispielsweise in den Bereich der Spindelreihen 14, 15 bewegt
werden, um die Werkstücke 11 zu wechseln.
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Bei
einer Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10c gemäß 5 ist
ein Roboter 75 als eine Werkstück-Wechseleinrichtung 65 vorgesehen,
der dem Wartungsbereich 62 zugeordnet ist. Im Vergleich
zum Ladeportal 66 hat der Roboter 75 mehr Bewegungsfreiheitsgrade.
Auch bei dem Roboter 75 ist es vorteilhaft, wenn ähnlich
wie beim Ladeportal 66 ein Werkstückträger 71 mit
mehreren Werkstückaufnahmen 73 vorgesehen ist,
so dass gleichzeitig mehrere Werkstücke 11 von
dem Werkstückträger 20 entnommen bzw.
an diesem angeordnet werden können. Der Werkstückträger 71 ist
drehbar bzw. wendbar an einem Roboterarm 76 angeordnet.
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Die
obere Quertraverse 43 des Rahmens 40 bildet oder
enthält eine Halterung 77 für den Roboter 75.
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Die
Wartung der Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine 10a, b, c
ist auch dadurch erleichtert, dass bei in den Wartungsbereich 62 gefahrenem
Werkstückträger 20 ein Bewegungsraum 80,
der an sich für die spanabhebende Bearbeitung durch die
Spindeln 12 vorgesehen ist, frei wird. Die Linearführungsanordnung 34 ist zweckmäßigerweise
so beschaffen, dass der Spindelblock 25 in den Bewegungsraum 80 beispielsweise
zu Wartungszwecken hinein verfahrbar ist. Dann fluchten die beiden
Vorderseiten 26, 46 des Spindelblocks 25 bzw.
der Führungssäulen 42. Zumindest ist
die Spindelblock-Vorderseite 26 vorteilhaft nahe zu der
Führungssäulen-Vorderseite 46 positionierbar.
Vorzugsweise ist die Vorderseite 26 vor die Vorderseite 46 der
Führungssäulen 42 positionierbar. Ein
Bediener oder ein Werkzeugwechsler muss somit nicht in einen Zwischenraum
zwischen den beiden Führungssäulen 42 eingreifen,
um beispielsweise Werkzeuge 23 zu wechseln.
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Die
Werkstückträger-Linearführungen 47 erstrecken
sich vorteilhaft nach vorn, in Richtung des Werkstückträgers 20 über
die Führungssäulen 42 hinaus zu einem
vorderen Abschnitt 81 des Maschinenbetts 37 hin.
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Eine
Tiefe bzw. Längserstreckung in der ersten Achsrichtung 30 des
vorderen Abschnitts 81 entspricht in etwa einer Tiefe des
Werkstückträgers 20 in der ersten Achsrichtung 30.
Mit anderen Worten stehen der Werkstückträger
und der vordere, auskragende Abschnitt 81 des Maschinenbetts 37 nur
wenig in der ersten Achsrichtung 30 vor die Führungssäulen 42 vor.
Dadurch bauen die Bearbeitungsmaschinen 10a, 10b, 10c sehr
kompakt.
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Zur
kompakten Bauweise trägt auch bei, dass die Werkstück-Wechseleinrichtung 65 oberhalb der
Bearbeitungsmaschinen 10a–10b angeordnet sind.
In horizontaler Richtung, d. h. sowohl in der 1. Achsrichtung 30 als
auch in der 3. Achsrichtung 69 ist nur wenig Bauraum erforderlich.
Die Bearbeitungsmaschinen 10a–10b benötigen
nur wenig Stellfläche.
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Wenn
bei einer nicht detailliert dargestellten Bauform einer erfindungsgemäßen
Mehrspindel-Bearbeitungsmaschine unterhalb der jeweiligen Spindelgruppe
Platz ist, z. B. dort, wo bei der Bearbeitungsmaschine 10a der
auskragende Abschnitt 81 ist, kann dort auch ein Wartungsraum
für den Werkstückträger vorgesehen sein,
z. B. in einem in 3 dargestellten Bereich 62'.
Das Maschinenbett kann dann z. B. kürzer sein oder einen
Aufnahmeraum aufweisen, während Werkstückträger-Linearführungen 47' beispielsweise
in den Wartungsraum 62' hinein verlängert sind.
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Der
Wartungsbereich 62 ist vorteilhaft innerhalb einer angedeuteten
Maschinenabdeckung 82 angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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