DE102018118031A1 - Processing device and method for processing - Google Patents
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Abstract
Eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken weist wenigstens ein erstes Vorrichtungsteil und wenigstens ein davon separat angeordnetes zweites Vorrichtungsteil auf. Die Bearbeitungsvorrichtung weist, insbesondere nur fünf, ansteuerbare Bearbeitungsachsen, nämlich vier Drehachsen und eine Translationsachse, auf. Dabei weist der erste Vorrichtungsteil eine Werkstückaufnahme auf und der zweite Vorrichtungsteil eine Werkzeugaufnahme. Der erste Vorrichtungsteil und der zweite Vorrichtungsteil weisen jeweils eine erste Drehachse auf, um welche der jeweilige Vorrichtungsteil drehbar ist. Die Werkzeugaufnahme und die Werkstückaufnahme sind gegenüber dem jeweiligen Vorrichtungsteil um eine zweite Drehachse drehbar. Die Werkzeugaufnahme und/oder die Werkstückaufnahme ist/sind gegenüber dem jeweiligen Vorrichtungsteil verschieblich ausgebildet. A processing device for processing workpieces has at least a first device part and at least one second device part arranged separately therefrom. The processing device has, in particular only five, controllable processing axes, namely four axes of rotation and a translation axis on. In this case, the first device part on a workpiece holder and the second device part a tool holder. The first device part and the second device part each have a first axis of rotation about which the respective device part is rotatable. The tool holder and the workpiece holder are rotatable relative to the respective device part about a second axis of rotation. The tool holder and / or the workpiece holder is / are designed to be displaceable relative to the respective device part.
Description
Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken und ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks.The invention relates to a machining device for machining workpieces and to a method for machining a workpiece.
Bei der Werkstückbearbeitung kommt es zum einen darauf an, ein Werkstück möglichst präzise bearbeiten zu können. Zum anderen spielt beim Bearbeitungsprozess natürlich auch die Bearbeitungsgeschwindigkeit eine Rolle. Kritisch ist in diesem Zusammenhang, dass natürlich das Werkstück mittels eines Werkzeugs, zum Beispiel ein Bohrer, ein Fräser oder eine Säge, zu bearbeiten ist, was bedeutet, dass dieses Werkzeug dem Werkstück zugestellt werden muss. Gleichzeitig müssen Werkstück und Werkzeug bei vorgegebener Bearbeitung relativ zueinander bewegt werden. In der Regel geschieht dies dadurch, dass das Werkstück und das Werkzeug relativ zueinander entlang linearer Achsen verfahren werden. Je nach Ausgestaltung der Bearbeitungsvorrichtung sind dabei natürlich Werkstückaufnahmen und Werkzeugaufnahmen vorhanden, die möglicherweise auch auf einem Schlitten oder Maschinenbett gelagert sein müssen. Bei den translatorischen Bewegungen kommt es so vor, dass mitunter große Massen über weite Wege bewegt werden müssen, um den Bearbeitungsprozess durchzuführen.When machining a workpiece, it is important to be able to machine a workpiece as precisely as possible. On the other hand, of course, the machining speed also plays a role in the machining process. In this context it is critical that, of course, the workpiece is to be machined by means of a tool, for example a drill, a milling cutter or a saw, which means that this tool must be delivered to the workpiece. At the same time workpiece and tool must be moved relative to each other for a given machining. As a rule, this is done by moving the workpiece and the tool relative to one another along linear axes. Depending on the configuration of the processing device of course workpiece holders and tool holders are present, which may also be stored on a carriage or machine bed. In the case of translational movements, it sometimes happens that large masses have to be moved over long distances in order to carry out the machining process.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Bearbeitungsprozess bei einer eingangs genannten Bearbeitungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass die Bewegungswege der beteiligten Komponenten gering ausfallen können, sodass große Massen entsprechend nur geringfügig verfahren werden müssen.The object of the invention is therefore to improve the machining process in an aforementioned processing device to the effect that the paths of movement of the components involved may be low, so that large masses must be moved only slightly accordingly.
Gelöst wird diese Aufgabe zum einen durch eine Bearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.This object is achieved on the one hand by a processing apparatus having the features of claim 1 and a method having the features of claim 9. Advantageous embodiments can be found in the respective subclaims.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, lange Verfahrwege dadurch zu vermeiden, dass ansonsten übliche translatorische Bewegungen über Drehachsen abgebildet werden. Werkstückaufnahme und Werkzeugaufnahme werden so relativ zueinander um Drehachsen rotiert und ersetzen somit eine aufwändige und langreichweitige translatorische Bewegung von zum Teil großen Massen.The present invention is based on the idea of avoiding long travel distances by otherwise imaging conventional translatory movements via rotary axes. Workpiece holder and tool holder are rotated relative to each other about axes of rotation and thus replace a complex and langreichweitige translational movement of some large masses.
Dazu ist eine Bearbeitungsvorrichtung vorgesehen, welche wenigstens einen ersten Vorrichtungsteil und wenigstens einen davon separat angeordneten zweiten Vorrichtungsteil aufweist. Dabei umfasst der erste Vorrichtungsteil die Werkstückaufnahme und der zweite Vorrichtungsteil die Werkzeugaufnahme.For this purpose, a processing device is provided which has at least one first device part and at least one second device part arranged separately therefrom. In this case, the first device part comprises the workpiece holder and the second device part comprises the tool holder.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind nun der erste Vorrichtungsteil und der zweite Vorrichtungsteil jeweils mit einer ersten Drehachse versehen, um welche der jeweilige Vorrichtungsteil drehbar ist. Weiterhin sind die Werkzeugaufnahme und die Werkstückaufnahme gegenüber dem jeweiligen Vorrichtungsteil zudem um jeweils eine zweite Drehachse drehbar ausgebildet. Auf diese Weise kann über eine entsprechende Maschinensteuerung und entsprechend eines vorgegebenen Bearbeitungsschemas eine relative Verstellung von Werkstück und Werkzeug über überlagerte Drehbewegungen erzielt werden. Natürlich muss eine Zustellung des Werkzeugs an das Werkstück erfolgen. Dazu ist vorgesehen, dass die Werkzeugaufnahme und/ oder die Werkstückaufnahme gegenüber dem jeweiligen Vorrichtungsteil verschieblich ausgebildet ist. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich somit die relativen Verstellbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug während des Bearbeitungsvorgangs abbilden. Die Bearbeitungsvorrichtung weist demnach, insbesondere nur fünf, ansteuerbare Bearbeitungsachsen, nämlich vier Drehachsen und eine Translationsachse, auf. Dadurch wird es möglich, die beim Bearbeitungsprozess üblicherweise vorgesehene translatorische Bewegung zwischen Werkstück und Werkzeug durch Drehbewegungen um die Achsen
Ergänzend hierzu sind nach einer bevorzugten Ausführungsform die Werkzeugaufnahme und/oder die Werkstückaufnahme über einen Drehteller drehbar ausgebildet. Hierbei kann der Drehteller über einen entsprechenden Motor positionsgenau verstellt werden. Außerdem ermöglicht der Drehteller auch eine große Variabilität hinsichtlich der verwendeten Werkzeugträger oder Werkstücke.In addition, according to a preferred embodiment, the tool holder and / or the workpiece holder are rotatably formed via a turntable. In this case, the turntable can be adjusted by a corresponding motor positionally accurate. In addition, the turntable also allows a large variability in terms of the tool carriers or workpieces used.
Nach einer besonderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die zweite Drehachse des jeweiligen Vorrichtungsteils nicht parallel, insbesondere senkrecht, zur jeweiligen ersten Drehachse des jeweiligen Vorrichtungsteils verläuft. Auch hiermit lassen sich insbesondere bei der senkrechten Ausführung die Ansteuerung und die dafür erforderliche Steuersoftware besonders vorteilhaft gestalten und Rechenaufwand minimieren.According to a particular embodiment, it may be provided that the second axis of rotation of the respective device part is not parallel, in particular perpendicular, to the respective first axis of rotation of the respective device part. Hereby, the control and the required control software can be made particularly advantageous and minimize computational effort, especially in the vertical design.
Aus ähnlichen Gründen kann zudem oder alternativ vorgesehen sein, dass die ersten Drehachsen zueinander parallel verlaufen und/oder die zweiten Drehachsen zueinander parallel verlaufen. Verlaufen die ersten Drehachsen zueinander parallel, so verringert sich der Rechenaufwand einer Steuerung, die die relative räumliche Positionierung von Werkzeug zum Werkstück steuert erheblich, da die Drehung um die parallelen Drehachsen einer räumlichen Verschiebung zwischen Werkstück und Werkzeug in nur einer Richtung, senkrecht zur Achsenrichtung erfolgt.For similar reasons, it can also or alternatively be provided that the first axes of rotation run parallel to one another and / or the second axes of rotation run parallel to one another. Run the first axes of rotation parallel to each other, so the computational cost of a controller that controls the relative spatial positioning of the tool to the workpiece considerably reduced, since the rotation about the parallel axes of rotation of a spatial Displacement between workpiece and tool in only one direction, perpendicular to the axis direction.
Verlaufen die zweiten Drehachsen parallel zueinander, so werden die relativen Positionen zwischen Werkstück und Werkzeug, insbesondere, wenn die zweiten Drehachsen senkrecht zu den ersten Drehachsen angeordnet sind, in einer Richtung verändert, die senkrecht zur ersten Drehachse und senkrecht zur zweiten Drehachse erfolgt.If the second axes of rotation run parallel to one another, the relative positions between the workpiece and the tool, in particular if the second axes of rotation are perpendicular to the first axes of rotation, are changed in a direction which is perpendicular to the first axis of rotation and perpendicular to the second axis of rotation.
Alternativ oder ergänzend kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass zusätzlich die einzelnen Vorrichtungsteile auch translatorische Achsen aufweisen können, um gegebenenfalls eine Positionierung des Werkzeugs relativ zum Werkstück zu erleichtern. Insbesondere können hierbei der erste Vorrichtungsteil und der zweite Vorrichtungsteil jeweils entlang einer oder einer Mehrzahl Translationsachse(n) translatorisch bewegbar sein. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn beispielsweise eine Mehrzahl Werkstücke oder Werkzeuge auf dem jeweiligen Vorrichtungsteil vorhanden ist. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass der erste Vorrichtungsteil und der zweite Vorrichtungsteil jeweils entlang dreier zueinander senkrechter Translationsachsen translatorisch bewegbar sind.Alternatively or additionally, it can be provided according to an advantageous embodiment, that in addition the individual device parts can also have translational axes in order to possibly facilitate positioning of the tool relative to the workpiece. In particular, the first device part and the second device part can each be translationally movable along one or a plurality of translation axes. This is particularly advantageous if, for example, a plurality of workpieces or tools is present on the respective device part. In addition, it can be provided that the first device part and the second device part are each translationally movable along three mutually perpendicular translation axes.
Dabei verläuft/verlaufen bevorzugt eine oder beide der ersten Drehachsen parallel zu einer der Translationsachsen der jeweiligen Vorrichtungsteile. Auf diese Weise kann die Ansteuerung vereinfacht werden.In this case, preferably one or both of the first axes of rotation run / run parallel to one of the axes of translation of the respective device parts. In this way, the control can be simplified.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks wird mittels der oben beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung durchgeführt. Dabei werden folgende Schritte ausgeführt:
- - Anordnen des Werkstücks an einer Werkstückaufnahme,
- - Anordnen eines Werkzeugs an einer Werkzeugaufnahme,
- - Bearbeiten des Werkstücks (
30 ), wobei die relative Position zwischen Werkstück (30 ) und Werkzeug (41 ) durch Drehen des Werkstücks (30 ) um die zugehörige erste und/oder die zugehörige zweite Drehachse (A1D1) und/oder Drehen des Werkzeugs (41 ) um die zugehörige erste Drehachse (A2 ) und/oder die zugehörige zweite Drehachse (D2 ) eingestellt wird und wobei die Werkstückaufnahme und/oder die Werkzeugaufnahme (40 ) gegenüber den jeweiligen Vorrichtungsteil (10 ,20 ) entsprechend der Arbeitsposition über die translatorische Achse verschoben wird/werden.
- Arranging the workpiece on a workpiece holder,
- Arranging a tool on a tool holder,
- - machining the workpiece (
30 ), whereby the relative position between workpiece (30 ) and tools (41 ) by turning the workpiece (30 ) about the associated first and / or the associated second axis of rotation (A1D1) and / or rotation of the tool (41 ) about the associated first axis of rotation (A2 ) and / or the associated second axis of rotation (D2 ) and wherein the workpiece holder and / or the tool holder (40 ) relative to the respective device part (10 .20 ) is moved according to the working position on the translational axis / are.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the figure.
Das Ausführungsbeispiel ist in der Figur lediglich schematisch abgebildet.The embodiment is shown only schematically in the figure.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens zwei, im gezeigten Beispiel blockartige, Vorrichtungsteile
Schließlich ist im gezeigten Beispiel vorgesehen, dass der Werkzeugträger
Bereits mit dieser Konfiguration lassen sich Werkzeug
Natürlich können die einzelnen Vorrichtungsteile
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher möglich, die insbesondere massiv ausgebildeten Vorrichtungsteile
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