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Dokumentenidentifikation DE4322918C1 02.02.1995
Titel Aus Baugruppen zusammengesetztes Bearbeitungszentrum
Anmelder Emag-Maschinen Vertriebs- und Service GmbH, 73084 Salach, DE
Vertreter Beyer, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 40883 Ratingen
DE-Anmeldedatum 09.07.1993
DE-Aktenzeichen 4322918
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.02.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.02.1995
IPC-Hauptklasse B23Q 39/02
IPC-Nebenklasse B23Q 11/02   B23Q 1/01   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein aus Baugruppen zusammengesetztes Bearbeitungszentrum, bei dem an der nach dem Pick-up-Verfahren arbeitenden Spindel ein Reitstock oder ein Spannstock koaxial fliegend befestigt ist. Auf diese Weise macht der Reit- bzw. Spannstock die Bewegungen der Motorspindel mit.

Beschreibung[de]
Gattung

Die Erfindung betrifft ein aus Baugruppen zusammengesetztes Bearbeitungszentrum, mit einem Maschinengrundkörper, auf dem mittels Führungen über einen Kreuzschlitten eine in mehreren Achsen verstellbare motorgetriebene Hauptspindel angeordnet ist, wobei am Maschinengrundkörper Einrichtungen zum Sammeln von Spänen und Kühlmittel vorgesehen sind, und dem Maschinengrundkörper eine Arbeitsraum-Verkleidung zugeordnet ist, wobei die Verkleidung als Steuerungselemente und Energieversorgung aufnehmender und als Baueinheit auf dem Maschinengrundkörper aufsetzbarer Container ausgebildet ist, und im Maschinengrundkörper zwischen den den Kreuzschlitten mit der als Motorspindel ausgebildeten und nach dem Pick-up-Verfahren arbeitenden spindeltragenden Führungen Aussparungen zum Sammeln und Abführen der Späne vorgesehen sind, und der Maschinengrundkörper mit weiteren Aussparungen für eine Speicher- und Transporteinheit versehen ist, und daß ein in die Maschinensteuerung einbezogener Meßtaster zur Überprüfung der bearbeiteten Werkstücke vorgesehen ist, sowie mit einer Blechabdeckung, die an dem Kreuzschlitten befestigt ist, welche die Motorspindel mit einem Spindelvorsatz abgedichtet in vertikaler Richtung durchgreift.

Ältere Patentanmeldungen

Ein aus Baugruppen zusammengesetztes Bearbeitungszentrum der gattungsgemäß vorausgesetzten Art ist aus der auf die Anmelderin zurückgehenden, nicht vorveröffentlichten DE 42 12 175 A1 und aus der gleichfalls auf die Anmelderin zurückgehende, ebenfalls nicht vorveröffentlichten EP 568 798 zu entnehmen.

Stand der Technik

Bei bekannten Drehmaschinen ist der Reitstock entweder auf einem Bett verschiebbar und feststellbar angeordnet, dessen Führungsbahnen achsparallel zur Hauptspindel verlaufen, oder er ist ortsfest mit dem Spindelkasten oder dem Bett verbunden.

Drehmaschinen für kurze wellenförmige Werkstücke weisen üblicherweise einen feststehenden Reitstock auf, der zum Zweck der automatisierten Be- und Entladung der Hauptspindeln auch mit einer parallel zur Hauptspindel liegenden Schwenkachse ausgestattet werden kann (Prospekt "CNC Two Spindle Turning Machines From EMAG - MSC 12; Prospekt der Firma EMAG "USC 1 + 2 - CNC-Universal-Schrägbett-Drehmaschinen Standard: Die individuellen Lösungen für Futter- und Wellenteile"; Prospekt der Firma EMAG "VSC: Wir stellen das Drehen auf den Kopf - Automatisieren, Drehen und Messen auf kleinstem Raum").

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungszentrum der gattungsgemäß vorausgesetzten Art dahingehend zu verbessern, daß sich der Aufwand beim automatischen Be- und Entladen erheblich verringert.

Lösung

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Dadurch, daß bei der Erfindung der Reitstock fest mit der Vorsatzspindeleinheit, im weiteren als Vorsatzspindel bezeichnet, der Hauptspindel verbunden ist, kann der Reitstock in den zur Bearbeitung notwendigen Vorschubachsen mit verfahren werden.

Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die bisher zum automatisierten Be- und Entladen des Bearbeitungszentrums erforderliche Linearbewegung der Ladeeinrichtung parallel zur Spindelachse zum Ein- und Ausfuttern des Werkstückes von einer Vorschubachse der Drehmaschine erfolgt und weiterhin eine Schwenkachse des Reitstockes entfallen kann, wodurch die Automation der Drehmaschinen in vergleichsweise einfacher Weise erfolgt.

Weitere erfinderische Ausgestaltungen

In Patentanspruch 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Dadurch ist der Reitstock leicht austauschbar.

Gemäß Patentanspruch 3 ist die Aufnahme für die Zentrierspitze in der Pinole drehbar gelagert.

Patentanspruch 4 beschreibt eine Ausführungsform, bei der eigengelagerte Zentrierspitzen zur Anwendung gelangen, also keine Spindeln in der Pinole angeordnet sind.

Vorteilhafterweise ist gemäß Patentanspruch 5 die axiale Spannkraft für das Werkstück über den Hydraulikdruck einstellbar.

Gemäß Patentanspruch 6 ist der Pinolenhub programmierbar, so daß eine direkte Wegmessung möglich ist.

Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 7 ist eine Kontrolle der Werkstücklänge (Teilelänge) möglich, da Spanndruck und Spannweg korrelieren müssen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich aus Patentanspruch 8, bei welcher die Energiezuführung (Hydrauliköl und Elektrik) intern in der Hauptspindel und im Reitstockgehäuse angeordnet sind und von außen unsichtbar verlaufen. Dadurch sind etwaige Leitungen und Kabel geschützt angeordnet und können nicht beschädigt werden oder verschmutzen.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums mit Reitstock;

Fig. 2 eine Vorderansicht zu Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere Seitenansicht zu Fig. 1, wobei die Hauptspindel sich mit dem Reitstock in der Be- und Entladeposition befindet;

Fig. 4 eine Reitstockanordnung teils im Längsschnitt; teils in der Seitenansicht, teils abgebrochen dargestellt, in größerem Maßstab.

In der Zeichnung ist ein aus einem erfindungsgemäßen Bausatz aufgebautes, CNC-gesteuertes Bearbeitungszentrum 1 veranschaulicht. Dieser Bausatz besteht im wesentlichen aus einem Energiecontainer 4, einer Motorspindel 5 mit angeflanschtem Reitstock 8, einer nicht näher bezeichneten Blechabdeckung, einem Kreuzschlitten 2 und einem Maschinengrundkörper 3. Die Spindelachse ist mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet.

Der Energiecontainer 4 ist als freitragende Blechkonstruktion ausgebildet, die vollständig vormontiert auf die fertig montierte Grundmaschine aufgesetzt und mit wenigen Schrauben befestigt wird. Der Energiecontainer 4 enthält den vollständig installierten Schaltschrank mit herausgeführten, vorkonfektionierten Anschlüssen für Verbraucher. Die einzelnen Kabel sowie die hydraulischen und/oder Luftversorgungsleitungen werden in Pritschen verlegt und hängen in Schlaufen herunter (nicht dargestellt), so daß sie den Bewegungen der Motorspindel 5 und des Kreuzschlittens 2 zu folgen vermögen. Die Kabel sind mit den einzelnen Verbrauchern über Stecker verbunden, so daß die Kupplungen sehr schnell lösbar, aber auch wieder herzustellen sind.

Auf dem Schaltschrank ist ein nicht näher dargestelltes Kühlaggregat zur Spindel- und Schaltschrankkühlung vorgesehen, während sich unter dem Schaltschrank die Hydraulik- und Luftversorgung befindet (nicht dargestellt).

Die Wasser-, Hydraulik- oder Luftschläuche (ebenfalls nicht dargestellt) werden wie die Elektrokabel in Schlaufen zu den Verbrauchern geführt wie dies im Zusammenhang mit den Kabeln oben beschrieben wurde.

Der Energiecontainer 4 wird am Schluß der Montage wie eine Karosserie beim Auto mit der Grundmaschine verbunden, so daß sich das aus Fig. 1 bis 3 ersichtliche Äußere ergibt. Danach werden die Verbraucher angeschlossen und die Maschine ist praktisch betriebsbereit. Dies ergibt ein sehr zeitsparendes, preiswertes Verfahren mit minimalem Materialverbrauch um ein Arbeitszentrum hoher Leistungsfähigkeit herzustellen.

Die Motorspindel 5 besteht aus einem im einzelnen nicht dargestellten, die Spindelachse 6 und damit die Spindel konzentrisch umgebenden Motor, der bei der dargestellten Ausführungsform ein hochdynamischer, frequenzgeregelter, wartungsfreier Drehstrom-Spindelmotor ist. Die Motorspindel 5 wird in dem Kreuzschlitten 2 mittels einer Längsführung in der bevorzugten Ausführungsform als hydrostatische Führung 9 ausgebildet, in vertikaler Richtung geführt.

Bei der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform ist die Spindelstockeinheit, bestehend aus Motorspindel 5 und Kreuzschlitten 2 zweiachsig ausgeführt. Das bedeutet, daß der Kreuzschlitten 2 in horizontaler Ebene - in Richtung der Achse X-X - und die Motorspindel 5 in vertikaler Ebene - in Richtung der Z-Z-Achse - CNC-gesteuert verstellbar ist. Kurze Nebenzeiten beim Werkstückwechsel und beim Anfahren des Meßtasters werden auch hier durch eine hohe Eilganggeschwindigkeit erreicht. Der Vorschubantrieb für die Z-Achse ist mit dem Bezugszeichen 10 und der Vorschubmotor für die Z-Achse mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet, während der Vorschubantrieb für die X-Achse mit 12 und der Vorschubmotor 13 bezeichnet ist.

Durch den thermosymmetrischen Aufbau der Spindelstockeinheit 2, 5 und durch ein Kühlsystem ergibt sich eine konstante Genauigkeit.

Der Kreuzschlitten 2 wird durch einen reaktionsschnellen frequenzgeregelten, wartungsfreien Drehstrommotor angetrieben. Dieser Antrieb treibt den Kreuzschlitten 2 über hochpräzise geschliffene Kugelrollspindeln an. In der X-Achse kann ein gekapseltes Linear- in der Z-Achse ein Rotativ-Meßsystem eingebaut sein. Beide Führungssysteme sind außerhalb des Arbeitsraumes angeordnet. Darauf wird weiter unten noch näher eingegangen.

Der Kreuzschlitten 2 ist auf jeder Seite mit beabstandeten, Führungsschuhen 15 versehen, die z. B. mit dem Körper des Kreuzschlittens 2 durch Schrauben oder dergleichen einstückig, aber lösbar, verbunden sind. Die Führungsschuhe sind auf parallel und mit Abstand zueinander angeordnete Führungsschienen 14 geführt. Sowohl diese Führungen für den Kreuzschlitten 2 als auch die Führungen für Trägereinheit mit Motorspindel 5 können mit hochpräzisen, vorgespannten Linear-Rollenführungen versehen sein, um hohe Drehpräzisionen und hohe Dynamik zu gewährleisten.

Motorspindel 5 und der Kreuzschlitten 2 sind in beiden Achsen mit hängend angeordneten Energiezuführungen ausgerüstet. Sie sind einfach aufgebaut, wartungsfrei und außerhalb des Spänebereichs angeordnet.

Der Grundkörper 3 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus Reaktionsharzbeton. Zwischen den Seitenwänden sitzen die Befestigungsbasen für das Werkzeugsystem und den Meßtaster.

Der Grundkörper 3 steht auf vier Maschinenfüßen, die in den Eckbereichen des Grundkörpers 3 angeordnet und die z. B. für den Transport der Maschine mit einem Gabelstapler oder dergleichen in niedrigen Werkshallen und durch Tore abschraubbar sind.

Die Aussparungen, vor allem im Späne- und Kühlmittelbereich, sind durch ein Formblech, das als verlorene Form in den Reaktionsharzbeton des Grundkörpers 3 eingegossen ist, geschützt (im einzelnen nicht bezeichnet).

Zwei weitere Ladeöffnungen 30 sind für einen Querförderer 33 vorgesehen, der für das Heranfördern der zu bearbeitenden und das Abfördern der bearbeiteten Werkstücke 18 dient.

Ein Arbeitsraum 22 mit Ladezone 23 wird von den Seitenwänden des Grundkörpers 3 von dem die Seitenwände materialmäßig einstückig verbindenden, den Boden zugekehrten Steg sowie einer Tür 24 umschlossen. Dadurch ist der durch den Grundkörper 3 gebildete Arbeitsraum 22 nur nach oben, nach vorn und im Bereich des Querförderers 33 zugänglich. Nach oben wird dieser Raum durch den Kreuzschlitten 2 mit der Blechabdeckung abgedeckt, während an der Vorderseite bei der dargestellten Ausführungsform eine Revolver 16 mit Werkzeug 17 angeordnet ist. Die Achse des Revolvers 16 ist bei der dargestellten Ausführungsform zum Boden hin unter einem spitzen Winkel geneigt verlaufend angeordnet, um den Flugkreis des Werkzeuges so einzurichten, daß keine Kollision eintritt.

Der Grundkörper 3 dient mithin auch zur Lagerung des Revolvers 16 und dessen Antrieb. Selbstverständlich können auch andere Werkzeuge hier angeordnet werden, z. B. eine multifunktionale Arbeitseinheit oder Doppelrevolver in den Seitenwänden des Grundkörpers 3. Damit ergibt sich eine einfache Arbeitsraumabdeckung bei geringem Platzbedarf in Abhängigkeit von den maximal zu bearbeitenden Werkstückabmessungen.

Der Grundkörper 3 kann in einem orthogonal zu dessen Längsachse geführten Schnitt z. B. H- oder L-förmig ausgestattet sein, wobei die Führungsschienen des Kreuzschlittens 2 an der Oberseite der Seitenwände des Grundkörpers 3 angeordnet sind. Die Maschinenabdeckung besteht aus einer festen Blechabdeckung, die unten am Kreuzschlitten 2 befestigt ist und den gut geschlossenen Arbeitsraum 22 nach oben abschließt.

Ein eingegossenes Formblech schützt den Maschinengrundkörper im Späne- und Kühlmittelbereich.

Die Späne fallen nach unten in einen im einzelnen nicht bezeichneten Späneförderer, von wo aus sie in einem Spänewagen (nicht dargestellt) abtransportiert werden.

Mit dem Bezugszeichen 7 ist eine Vorsatzspindel bezeichnet, die mit der Motorspindel 5 verbunden ist. An der Vorsatzspindel 7 ist ein Reitstock 8 koaxial angeflanscht, so daß der Reitstock 8 alle Bewegungen der Motorspindel in Z- und X-Richtung mitmacht.

Selbstverständlich ist es auch möglich, der Motorspindel 5 und damit auch dem Reitstock 8 weitere Achsen, z. B. eine Y- und eine C-Achse, zuzuordnen. Die Steuerung des Reitstockes 8 ist mit in die Maschinensteuerung für die Motorspindel einbezogen. Damit können auch die Bewegungen des Werkzeuges bzw. Werkstückes und auch der Be- und Entladevorgang und ggf. ein Meßvorgang ebenfalls mit in die Maschinensteuerung einbezogen sein. Der Reitstock 8 und damit die Motorspindel, die nach dem Pick-up-Verfahren arbeitet, kann dadurch mit hoher Präzision alle Bewegungen ausführen.

19 bezeichnet einen Reitstockflansch, während 20 eine Spannvorrichtung und 21 eine Spitze darstellen. Mit dem Bezugszeichen 24 ist eine in die Maschinensteuerung einbezogene Tür bezeichnet, die in horizontaler Richtung auf- und zusteuerbar ist und den Arbeitsraum von der Be- und Entladezone trennt.

Das Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Reitstockpinole, 26 eine Traverse und 27 ein Wegmeßsystem. Mit 28 ist ein Kabel bezeichnet, durch das die elektrische Versorgung des Wegmeßsystem 27 erfolgt. 29 ist eine Spindel, 31 ein Schenkel und 32 eine Druckölversorgung für die axiale Spannung des Werkstückes 18.

Deutlich ist aus der Zeichnung zu erkennen, daß der fliegend angeordnete Reitstock 8 mit dem Reitstockflansch 19 an der Vorsatzspindel 7 angeflanscht ist, wodurch der Reitstock in den zur Bearbeitung notwendigen Vorschubachsen verfahrbar ist. Die Aufnahme für die Zentrierspitze ist entweder in einer Pinole gelagert, oder aber es ist auch der Einsatz von eingelagerten Zentrierspitzen möglich, so daß keine Spindel in einer Pinole Verwendung findet.

Die axiale Spannkraft für das Werkstück 18 ist über den Hydraulikdruck einstellbar.

Der Pinolenhub kann in die CNC-Steuerung der Maschine einbezogen und programmierbar sein, so daß eine direkte Wegmessung gegeben ist.

Durch das Wegmeßsystem 27 ist eine Kontrolle der Teillänge möglich, da der Spanndruck und der Spannweg korrelieren müssen.

Die Energiezuführung für das Hydrauliköl und die Elektrik sind intern in die Spindeln und im Reitstockgehäuse verlegt angeordnet, so daß keine nach außen hervorragenden Schläuche oder Leitungen vorhanden sind und nicht beschädigt oder verschmutzen können.

Der Reitstock 8 kann somit in die Be- und Entladeposition fahren, so daß eine einfache Automation möglich ist.

Der Erfindungsgedanke läßt sich auch auf einen Spannstock anwenden, wobei das Werkstück dann drehfest geklemmt wird.

Die Werkstücke können im gespannten Zustand vermessen werden.

Bezugszeichenliste

1 Drehmaschine

2 Kreuzschlitten

3 Grundkörper

4 Energiecontainer

5 Motorspindel

6 Spindelachse

7 Vorsatzspindel

8 Reitstock

9 Führung

10 Vorschubantrieb Z

11 Vorschubmotor Z

12 Vorschubantrieb X

13 Vorschubmotor X

14 Führungsschiene

15 Führungsschuh

16 Revolver

17 Werkzeug

18 Werkstück

19 Reitstockflansch

20 Spannvorrichtung

21 Spitze

22 Arbeitsraum

23 Ladezone

24 Tür

25 Reitstockpinole

26 Traverse

27 Wegmeßsystem

28 Kabel

29 Spindel

30 Ladeöffnung

31 Schenkel

32 Druckölversorgung

33 Querförderer

C Achse

Y Achse

X Achse

Z Achse

Literaturverzeichnis

Nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung der Anmelderin P 42 12 175.2-14;

nicht vorveröffentliche europäische Patentanmeldung der Anmelderin 93 104 144.6;

Prospekt VSC: "Wir stellen das Drehen auf den Kopf Automatisieren, Drehen und Messen auf kleinstem Raum" der Firma Emag Maschinenfabrik GmbH, Austraße 24, D-75084 Salach;

Prospekt "USC 1+2 CNC-Universal-Schrägbrett- Drehmaschinen Standard: Die individuellen Lösungen für Futter- und Wellenteile" Der Emag Maschinenfabrik GmbH;

Prospekt CNC - "Zweispindel-Drehautomaten von EMAG MSC 12! MSC 22 Frontbediente Querbett-Drehautomaten" der Emag Maschinenfabrik GmbH.


Anspruch[de]
  1. 1. Aus Baugruppen zusammengesetztes Bearbeitungszentrum, mit einem Maschinengrundkörper, auf dem mittels Führungen über einen Kreuzschlitten eine in mehreren Achsen verstellbare motorgetriebene Hauptspindel angeordnet ist, wobei am Maschinengrundkörper Einrichtungen zum Sammeln von Spänen und Kühlmittel vorgesehen sind, und dem Maschinengrundkörper eine Arbeitsraum-Verkleidung zugeordnet ist, wobei die Verkleidung als Steuerungselemente und Energieversorgung aufnehmender und als Baueinheit auf dem Maschinengrundkörper aufsetzbarer Container ausgebildet ist, und im Maschinengrundkörper zwischen den, den Kreuzschlitten mit der als Motorspindel ausgebildeten und nach dem Pick-up-Verfahren arbeitenden, spindeltragenden Führungen Aussparungen zum Sammeln und Abführen der Späne vorgesehen sind, und der Maschinengrundkörper mit weiteren Aussparungen für eine Speicher- und Transporteinheit versehen ist, und daß ein in die Maschinensteuerung einbezogener Meßtaster zur Überprüfung der bearbeiteten Werkstücke vorgesehen ist, sowie mit einer Blechabdeckung, die an dem Kreuzschlitten befestigt ist, wobei die Motorspindel mit einem Spindelvorsatz die Blechabdeckung abgedichtet in vertikaler Richtung durchgreift, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorsatzspindel (7) der Motorspindel (5) ein Reitstock (8) auf der dem Reitstock (8) abgewandten Seite koaxial befestigt ist.
  2. 2. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reitstock (8) an der Vorsatzspindel (7) angeflanscht ist.
  3. 3. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufnahme für eine Zentrierspitze (21) in einer Pinole drehbar gelagert ist.
  4. 4. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reitstock (8) eine eigengelagerte Zentrierspitze zugeordnet ist.
  5. 5. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Spannkraft für das Werkstück (18) über Hydraulikdruck einstellbar ist.
  6. 6. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pinolenhub programmierbar und damit eine direkte Wegmessung vornehmbar ist.
  7. 7. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Kontrolle der Teilelänge über den Spanndruck und den Spannweg.
  8. 8. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Energiezuführung für den Reitstock (8) intern durch die Motorspindel (5), den Spindelvorsatz (7) und Reitstockgehäuse nach außen verdeckt angeordnet ist.






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