PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19518965A1 28.11.1996
Titel Bearbeitungszentrum und Bearbeitungsverfahren für Holz- und Kunststoff-Werkstoffe
Anmelder Homag Maschinenbau AG, 72296 Schopfloch, DE
Erfinder Gauss, Achim, 75323 Bad Wildbad, DE;
Kalmbach, Kurt, 72293 Glatten, DE
Vertreter Hoffmann, Eitle & Partner Patent- und Rechtsanwälte, 81925 München
DE-Anmeldedatum 23.05.1995
DE-Aktenzeichen 19518965
Offenlegungstag 28.11.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.11.1996
IPC-Hauptklasse B23Q 39/02
IPC-Nebenklasse B23Q 3/157   B27C 9/00   
Zusammenfassung Bearbeitungszentrum mit einer Spindeleinheit zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen und Bearbeitungsaggregaten für Holz- und Kunststoff-Werkstoffe oder dergleichen, Führungsanordnungen, über die die Spindeleinheit in X-, Y- und Z-Achsenrichtung bewegbar ist, mindestens einem Werkzeugmagazin für ein automatisches Einwechseln von Bearbeitungswerkzeugen und Bearbeitungsaggregaten, und einem Aufspanntisch zur festen Aufspannung der zu bearbeitenden Werkstücke, wobei eine zweite Spindeleinheit zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen und Bearbeitungsaggregaten für Holz- und Kunststoff-Werkstoffe oder dergleichen vorgesehen ist, die mit der ersten Spindeleinheit die Führungsanordnung in der X- oder Y-Achsenrichtung gemeinsam hat und daß zweite Führungsanordnungen in den neben der gemeinsamen X- oder Y-Achsenrichtung verbleibenden Achsenrichtungen zur unabhängigen Bewegung der zweiten Spindeleinheit in diesen Achsenrichtungen vorgesehen sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie Verfahren zur Bearbeitung von fest aufgespannten Werkstücken aus Holz- und Kunststoff-Werkstoffen oder dergleichen in einem Bearbeitungszentrum.

Bei herkömmlichen gattungsgemäßen Bearbeitungszentren werden fest auf einen Aufspanntisch aufgespannte Werkstücke mit Hilfe einer Spindeleinheit bearbeitet, die über entsprechende Führungsanordnungen in X-, Y- und Z-Achsenrichtung bewegbar ist. Für die Durchführung der einzelnen Bearbeitungsschritte werden entsprechende Bearbeitungswerkzeuge und Bearbeitungsaggregate automatisch aus einem Werkzeugmagazin in die Spindeleinheit eingewechselt. Durch diese Einwechselzeiten für Bearbeitungswerkzeuge und Bearbeitungsaggregate wird die für die gesamte Bearbeitung des Werkstücks erforderliche Bearbeitungszeit über die Zeit hinaus, während der die Bearbeitungswerkzeuge und Bearbeitungsaggregate das Werkstück tatsächlich bearbeiten, erheblich verlängert. Die Werkzeugwechselzeiten wirken sich somit entsprechend auf die Produktionskosten aus.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein gattungsgemäßes Bearbeitungszentrum derart weiterzubilden, daß die Wechselzeiten für Bearbeitungswerkzeuge und Bearbeitungsaggregate minimiert werden können und das Bearbeitungszentrum flexibler genutzt werden kann.

Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß von einem Bearbeitungszentrum mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie von den Bearbeitungsverfahren gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen 15, 18 und 19 gelöst.

Das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum ist mit einer zweiten Spindeleinheit zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen und Bearbeitungsaggregaten versehen, die mit der ersten Spindeleinheit die Führungsanordnung in der X- oder Y-Achsenrichtung gemeinsam hat. Weiterhin sind zweite Führungsanordnungen in denjenigen Achsenrichtungen vorgesehen, die neben der gemeinsamen X- oder Y-Achsenrichtung verbleiben, um so die zweite Spindeleinheit in diesen verbleibenden Achsenrichtungen unabhängig von der ersten Spindeleinheit bewegen zu können. Für den Fall, daß die erste und die zweite Spindeleinheit die Führungsanordnung in der X-Achsenrichtung teilen, sind in der Y- und der Z-Achsenrichtung jeweils unabhängige Führungsanordnungen für die beiden Spindeleinheiten vorgesehen. Falls die beiden Spindeleinheiten die Führungsanordnung in Y-Achsenrichtung gemeinsam haben, sind jeweils unabhängige Führungsanordnungen in der X- und der Z-Achsenrichtung für die beiden Spindeleinheiten vorgesehen.

Im ersteren Fall ist das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum z. B. als sogenannte Fahrständer-Anordnung gestaltet, die nachfolgend näher erläutert wird, im letzteren Fall beispielsweise als sogenannte Portal-Anordnung. Bei der Portalanordnung sind die beiden Spindeleinheiten an einem gemeinsamen Träger angeordnet, der in Y-Achsenrichtung verfahrbar ist, wobei jede Spindeleinheit unabhängig von der anderen über entsprechende Führungen am Träger in X- und Z-Achsenrichtung bewegt werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum kann jeweils die eine Spindeleinheit das fest aufgespannte Werkstück bearbeiten, während die andere Spindeleinheit rüstet, d. h. das in der Bearbeitungsabfolge als nächstes erforderliche Bearbeitungswerkzeug und Bearbeitungsaggregat einwechselt. Die andere Spindeleinheit setzt dann die Bearbeitung des Werkstückes fort, so daß wiederum die erste Spindeleinheit rüsten kann. Auf diese Weise werden die Wechselzeiten minimiert, da der Wechselvorgang erfolgt, während gleichzeitig das Werkstück weiter bearbeitet wird. Falls der Einwechselvorgang des als nächstes erforderliches Bearbeitungswerkzeugs oder Bearbeitungsaggregates in die zweite Spindeleinheit vollständig abgeschlossen werden kann, bevor der gerade von der ersten Spindeleinheit ausgeführte Bearbeitungsschritt am Werkzeug beendet ist, wirkt sich die Wechsel zeit praktisch überhaupt nicht auf die Gesamtbearbeitungszeit des Werkstücks aus. Andernfalls addiert sich allenfalls ein Teil der Wechsel zeit zur tatsächlichen Bearbeitungszeit am Werkstück. Somit gehen also die in der Gesamtbearbeitungszeit für das Werkstück enthaltenen Wechselzeiten nahezu gegen Null.

Während bei herkömmlichen Bearbeitungszentren die Werkzeug- Wechselzeiten, die physikalisch nicht mehr beschleunigt werden können, sich voll auf die für das Werkstück erforderliche Gesamtbearbeitungszeit schlagen, so daß lange Wechselzeiten für komplexe Werkzeugaggregate unwirtschaftlich werden, können beim erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum auch lange Wechselzeiten erfordernde Bearbeitungsaggregate wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt werden. Somit eröffnet das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum Einsatzmöglichkeiten wesentlich komplexerer und aufwendigerer Bearbeitungsaggregate, als sie bisher aufgrund der entgegenstehenden hohen Wechselzeiten verwendet werden konnten, wodurch das Einsatzspektrum des Bearbeitungszentrums verbreitert wird.

Das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum läßt sich auch wesentlich flexibler einsetzen, als bisherige Bearbeitungszentren, da mit den beiden Spindeleinheiten zum einen ein fest aufgespanntes Werkstück bei bestimmten Bearbeitungsvorgängen, z. B. beim Bohren von Lochreihen oder beim Vor- und Fertigfräsen, gemeinsam von beiden Spindeleinheiten bearbeitet werden kann, und zum anderen die beide Spindeleinheiten an zwei fest aufgespannten Werkstücken parallel die gleichen Bearbeitungsschritte vornehmen können. Das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum kann so ohne mechanische Umbauarbeiten, lediglich durch Umstellung des entsprechenden Steuerungsprogrammes, von der Bearbeitung eines einzelnen Werkstückes mit minimierten Wechselzeiten auf die gleichzeitige Bearbeitung eines einzelnen Werkstückes mit beiden Spindeleinheiten oder auf eine Parallelbearbeitung zweier Werkstücke mit beiden Spindeleinheiten umgestellt werden. Damit ergibt sich eine breite Anwendungspalette für das gleiche Bearbeitungszentrum.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums mit einer der ersten und der zweiten Spindeleinheit gemeinsamen Führungsanordnung in der X-Achsenrichtung ist diese gemeinsame Führungsanordnung X-Achsenrichtung als Y-Ausleger ausgebildet, der sich im wesentlichen in Y-Achsenrichtung erstreckt und der entlang einer Führung in X-Achsenrichtung verfahrbar ist. Ferner sind die beiden Spindeleinheiten jeweils am Y-Ausleger angeordnet, und an diesem jeweils entlang einer eigenen Führung in Y-Achsenrichtung verfahrbar. Außerdem sind die Spindeleinheiten jeweils entlang einer eigenen Führung in Z-Achsenrichtung verfahrbar. Die beiden Spindeleinheiten werden bei dieser Ausführungsform also in X-Achsenrichtung gemeinsam über den Y-Ausleger, an dem sie angeordnet sind, bewegt. In Y- und Z-Achsenrichtung sind die beiden Spindeleinheiten jedoch völlig unabhängig voneinander steuerbar. Durch diese Ausführungsform wird also eine Fahrständeranordnung realisiert.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Bearbeitungszentrums besteht darin, den Y-Ausleger als L-förmigen Träger auszubilden, dessen einer Arm sich im wesentlichen in Y-Achsenrichtung erstreckt und dessen zweiter Arm in Eingriff mit der Führung in X-Achsenrichtung steht.

Vorzugsweise sind die Spindeleinheiten jeweils als modulare Baukästen ausgebildet. Dabei sind die Führung in Z-Achsenrichtung, der Antrieb in Z-Achsenrichtung und der Antrieb in Y-Achsenrichtung modular aufgebaut, wobei die einzelnen Module bei Bedarf an die Spindeleinheit an- oder abbaubar sind. Weiterhin sind die Spindeleinheiten durch den Baukastenaufbau service-freundlich und können an technische Weiterentwicklungen angepaßt werden.

Vorteilhafterweise sind die beiden Spindeleinheiten im wesentlichen seitlich am Y-Ausleger angeordnet, und zwar jeweils eine Spindeleinheit auf jeder der beiden in X-Achsenrichtung entgegengesetzten Seiten des Y-Auslegers. Bei einer Bearbeitung eines festaufgespannten Werkstückes mit beiden Spindeleinheiten kann so der komplette Arbeitsbereich des Bearbeitungszentrums, d. h. die komplette X-Bettlänge, als maximale Werkstücklänge ausgenutzt werden. Denn am rechten Ende der X-Bettlänge kann noch die rechts am Y-Ausleger angebrachte Spindeleinheit arbeiten, während am linken Ende der X-Bettlänge noch die auf der linken Seite des Y-Auslegers angebrachte zweite Spindeleinheit arbeiten kann.

Bei einer günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums ist ein gemeinsames Werkzeugmagazin für beide Spindeleinheiten am Y-Ausleger angebracht. Insbesondere ist es zweckmäßig, das Werkzeugmagazin am nahe der Führung in X-Achsenrichtung gelegenen Ende des Y-Auslegers zu befestigen, so daß die Masse des Werkzeugmagazins in der Nähe der Führung des Y-Auslegers angeordnet wird und ein unerwünschtes Kippmoment auf den Y-Ausleger vermieden wird. Vorzugsweise ist das Werkzeugmagazin als Kettenwechsler ausgebildet, es kann aber auch als Tellerwechsler, Schieberegister oder dergleichen ausgeführt sein. Beide Spindeleinheiten bedienen sich aus dem gleichen Werkzeugmagazin, so daß sämtliche für den Bearbeitungsvorgang erforderlichen Bearbeitungswerkzeuge und Bearbeitungsaggregate nur einmal im Werkzeugmagazin vorhanden sein müssen. Eine entsprechende Steuerungssoftware stellt sicher, daß das jeweils benötigte Bearbeitungswerkzeug oder Bearbeitungsaggregat vom gemeinsamen Werkzeugmagazin jeweils an derjenigen Stelle bereitgehalten wird, an der es entweder die erste oder die zweite Bearbeitungsspindel übernimmt.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums besteht darin, daß für jede Spindeleinheit ein eigenes Werkzeugmagazin am Y-Ausleger angebracht ist. Insbesondere ist es zweckmäßig, die beiden Werkzeugmagazine am nahe der Führung in Y-Achsenrichtung gelegenen Ende des Y-Auslegers anzubringen, und zwar, in X-Achsenrichtung gesehen, beidseitig des Y-Auslegers. Vorzugsweise sind die Werkzeugmagazine jeweils als Tellerwechsler ausgebildet. Bei der Anordnung der beiden Werkzeugmagazine nahe der Führung in X-Achsenrichtung wird wie ebenso wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ein unerwünschtes Kippmoment auf den Y-Ausleger vermieden. Jedes Werkzeugmagazin bedient eine Spindeleinheit. Entsprechend ist bei der Programmierung des Bearbeitungszentrums und bei der Bestückung der beiden Werkzeugmagazine zu berücksichtigen, welche Spindeleinheit im Laufe des Bearbeitungsvorganges welche Werkzeuge benötigt.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein Werkzeugmagazin vorgesehen, das mit der Führung in X-Achsenrichtung in Eingriff steht und mechanisch mit dem Y-Ausleger verbunden ist. Auf diese Weise wird die Masse des Werkzeugmagazins an der Führung in X-Achsenrichtung abgestützt, so daß der Y-Ausleger selbst leichter gestaltet werden kann und vollkommen frei von Kippmomenten des Werkzeugmagazins bleibt. Vorzugsweise ist die mechanische Verbindung zwischen dem Werkzeugmagazin und dem Y-Ausleger als teleskopische Verbindung ausgebildet. Da so der Abstand zwischen dem Werkzeugmagazin und dem Y-Ausleger entlang der Führung in X-Achsenrichtung verändert werden kann, kann der Y-Ausleger verfahren werden, ohne stets das Werkzeugmagazin mit führen zu müssen. So läßt sich die bewegte Masse, die in X-Achsenrichtung verfahren werden muß, gering halten. Andererseits ist durch die mechanische Verbindung sichergestellt, daß das Werkzeugmagazin bei Bedarf am Y-Ausleger bereitsteht, um Bearbeitungswerkzeuge oder Bearbeitungsaggregate in eine der beiden Spindeleinheiten einzuwechseln. Vorzugsweise ist die teleskopische Verbindung als Pneumatik-Kolben-Zylinder-System ausgebildet. Dieses Kolben-Zylinder-System kann Abstandsänderungen in X-Achsenrichtung ausgleichen, die z. B. dann entstehen, wenn das Werkzeugmagazin in einer bestimmten Phase der Werkstückbearbeitung nicht benötigt wird und seine Position in X-Achsenrichtung beibehält, während der Y-Ausleger für die Werkstückbearbeitung verfahren wird, soweit dies im Rahmen der teleskopischen Verbindung möglich ist.

Um die Masse des Werkzeugmagazins vollkommen vom Y-Ausleger abzukoppeln, ist bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums ein Werkzeugmagazin vorgesehen, das mit der Führung in X-Achsenrichtung in Eingriff steht, und über einen eigenen Antrieb und eine eigene Steuerung entlang der X-Achsenrichtung verfahrbar ist. Auf diese Weise wird die bewegte Masse des Y-Auslegers minimiert, und trotzdem steht aber das Werkzeugmagazin bei Bedarf immer zur Verfügung, indem es dem Y-Ausleger selbständig hinterherfährt.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums sind entlang der Führung in X-Achsenrichtung ein oder mehrere Pick-up-Werkzeugmagazine nahe der Führung angeordnet. Diese Pick-up-Werkzeugmagazine sind in der Regel zusätzlich zu weiteren Werkzeugmagazinen, wie sie vorangehend erläutert wurden, vorgesehen.

Vorzugsweise sind die beiden Spindeleinheiten des Bearbeitungszentrums jeweils mit einer Einrichtung zur Drehung von Bearbeitungswerkzeugen oder Bearbeitungsaggregaten um eine C-Achse versehen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bearbeitung von fest aufgespannten Werkstücken aus Holz- und Kunststoff-Werkstoffen oder dergleichen in einem Bearbeitungszentrum gemäß der Erfindung besteht darin, daß, während eine Spindeleinheit ein aufgespanntes Werkstück bearbeitet, die jeweils andere Spindeleinheit das im Bearbeitungsablauf als nächstes benötigte Bearbeitungswerkzeug oder Bearbeitungsaggregat einwechselt, um dann damit die Bearbeitung am aufgespannten Werkstück fortzuführen. Durch dieses wechselweise Bearbeiten des aufgespannten Werkstückes mit beiden Spindeleinheiten, wobei immer die jeweils freie Spindeleinheit das nächst folgende Bearbeitungswerkzeug oder Bearbeitungsaggregat einwechselt, können die sich auf die gesamte Bearbeitungszeit des Werkstückes niederschlagenden Wechselzeiten minimiert werden. In vielen Anwendungsfällen gehen die zu Buche schlagenden Wechselzeiten gegen Null, so daß sich die Gesamtbearbeitungszeit für das Werkstück praktisch nur noch aus den tatsächlichen Werkzeug-Arbeitszeiten zusammensetzt.

Bei einer günstigen Ausgestaltung des vorangehend beschriebenen Verfahrens wird ein Sauger oder Greifer in die Spindeleinheit eingewechselt, um Rest- oder Abfallstücke des zu bearbeitenden Werkstückes aufzugreifen und aus dem Arbeitsbereich um das aufgespannte Werkstück herum zu entfernen. Ein derartiges Handling von Rest- oder Abfallstücken wird dadurch wirtschaftlich sinnvoll, daß mit dem vorangehend beschriebenen Verfahren die Einwechselzeiten für den Sauger oder Greifer praktisch nicht ins Gewicht fallen. Ferner kann mit einem eingewechselten Sauger oder Greifer auch das Werkstück selbst gehandhabt werden, z. B. um es aus dem Aufspannbereich zu entfernen und ein neues zu bearbeitendes Werkstück aufspannen zu können. Auch dieses Aufspannen des neuen Werkstückes kann mit Hilfe von Saugern oder Greifern erfolgen, die an die Spindeleinheiten eingewechselt worden sind.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können mit in die Spindeleinheit eingewechselten Greifer die Führungen eines Vakuum-Aufspannsystems für das zu bearbeitende Werkstück und/oder die in diesen Führungen verschiebbaren Vakuum-Sauger derart umpositioniert, d. h. verschoben werden, daß das Vakuum-Aufspannsystem für die Aufspannung eines anderen Werkstückes vorbereitet ist.

Auch durch ein derartiges automatisches Handling von Abfall- oder Reststücken bzw. von Werkstücken sowie durch ein automatisches Umstellen der Vakuum-Aufspanneinrichtung können die Bearbeitungs- und Handlingzeiten minimiert werden.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Bearbeitung von festaufgespannten Werkstücken aus Holz- und Kunststoff- Werkstoffen oder dergleichen in einem Bearbeitungszentrum gemäß der Erfindung besteht darin, daß die beiden Spindeleinheiten ein aufgespanntes Werkstück jeweils gleichzeitig oder taktweise nacheinander in einer Bearbeitungsrichtung bearbeiten. Dadurch läßt sich die Bearbeitungszeit des Werkstückes merklich senken. Bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum, bei dem sich die beiden Spindeleinheiten eine gemeinsame Führungsanordnung in X-Achsenrichtung teilen, können beispielsweise in X-Achsenrichtung von beiden Spindeleinheiten jeweils gleichzeitig oder taktweise versetzt parallele Lochreihen gebohrt werden. Auch in Y-Achsenrichtung können bei gleichbleibendem, festen X-Abstand zwischen den Spindelachsen der beiden Spindeleinheiten z. B. parallele Lochreihen von beiden Spindeleinheiten gesetzt werden. Weiterhin kann in der gemeinsamen X-Achsenrichtung die eine Spindeleinheit eine Vorbearbeitung, z. B. ein Vorfräsen, durchführen, während die zweite Spindeleinheit eine Fertigbearbeitung, z. B. ein Fertigfräsen, im Nachgang zur ersten Spindeleinheit durchführt. Die beiden Spindeleinheiten können in der X-Achsenrichtung, in der sie die gemeinsame Führungsanordnung teilen, entweder hintereinander entlang dieser Achsenrichtung arbeiten oder quer zu dieser Achsenrichtung versetzt nebeneinander entlang dieser Achsenrichtung arbeiten.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Bearbeitung von zwei fest aufgespannten Stücken aus Holz- und Kunststoff- Werkstoffen oder dergleichen in einem Bearbeitungszentrum gemäß der Erfindung besteht darin, daß an den beiden Werkstücken die gleichen Bearbeitungsschritte gleichzeitig ausgeführt werden, wobei die eine Spindeleinheit das eine Werkstück und die andere Spindeleinheit das andere Werkstück bearbeitet. Mit anderen Worten können die beiden Spindeleinheiten beispielsweise zwei identische Werkstücke parallel mit den gleichen Bearbeitungsschritten bearbeiten oder auch zwei identische Bearbeitungsabfolgen an zwei verschiedenen Werkstücken ausführen. Auf diese Weise kann das Bearbeitungszentrum besser ausgelastet werden.

Nachdem die beiden Spindeleinheiten in ihren sämtlichen Achsenrichtungen, die neben der Achsenrichtung, in der sie sich die gemeinsame Führungsanordnung teilen, verbleiben, völlig unabhängig voneinander steuerbar sind, kann das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum durch eine entsprechende Anweisung an das elektronische Steuerungsprogramm von einem Bearbeitungsverfahren auf das andere umgestellt werden, ohne daß hierzu mechanische Umbauarbeiten erforderlich wären. Durch diese Vielzahl verschiedener Einsatzmöglichkeiten ist das erfindungsgemäße Bearbeitungszentrum sehr flexibel einsetzbar.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums in einer schematisierten Draufsicht;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums in einer schematisierten Draufsicht;

Fig. 3 eine weitere schematisierte Draufsicht des Bearbeitungszentrums gemäß Fig. 2 mit einem langen aufgespannten Werkstück;

Fig. 4 eine schematisierte Draufsicht auf einen Aufspanntisch mit aufgespanntem Werkstück;

Fig. 5 eine schematisierte weitere Draufsicht auf das Bearbeitungszentrum gemäß Fig. 2 mit vier aufgespannten Werkstücken;

Fig. 6 eine schematisierte Draufsicht auf einen Aufspanntisch mit zwei aufgespannten Werkstücken.

Das in Fig. 1 gezeigte Bearbeitungszentrum umfaßt eine (nicht gezeigte) Führung in der mit X gekennzeichneten X-Achsenrichtung. Entlang dieser Führung verfahrbar ist ein Y-Ausleger 3 angeordnet, der sich in Y-Achsenrichtung erstreckt, die mit Y gekennzeichnet ist. Entlang der beiden sich in Y-Richtung erstreckenden Seiten des Y-Auslegers 3 ist jeweils eine Führung 8 und 9 angeordnet. Mit der Führung 9 steht eine erste Spindeleinheit 1 in Eingriff, die entlang dieser Führung in Y-Achsenrichtung bewegbar ist. Über eine Führung 10 ist die Spindeleinheit 1 unabhängig von der Bewegungsmöglichkeit in Y-Achsenrichtung auch in Z-Achsenrichtung, d. h. in Richtung senkrecht zur Zeichenebene bewegbar. An der Spindeleinheit 1 ist ein Bearbeitungsaggregat 6 eingewechselt und die Spindeleinheit 1 verfügt über eine Einrichtung zur Drehung des Bearbeitungsaggregates um eine C-Achse, die parallel zur Z-Achse verläuft.

In analoger Weise zur Spindeleinheit 1 ist eine Spindeleinheit 2 vorgesehen, die über die Führung 8 in Y-Achsenrichtung bewegbar ist. Über eine Führung 11 ist die Spindeleinheit 2 in Z-Achsenrichtung bewegbar. Auch in die Spindeleinheit 2 ist in der Darstellung ein Bearbeitungsaggregat 6 eingewechselt und auch die Spindeleinheit 2 verfügt über eine Einrichtung zur Drehung des Bearbeitungsaggregates um eine C-Achse parallel zur Z-Achsenrichtung.

Der Y-Ausleger überdeckt in Y-Achsenrichtung einen Aufspanntisch 4, auf den in der Darstellung in Fig. 1 zwei Werkstücke 12 und 13 fest aufgespannt sind. Während sich das eine, freie Ende des Y-Auslegers 3 über dem Aufspanntisch 4 befindet, ist das andere Ende des Y-Auslegers 3, welches in Eingriff mit der (nicht gezeigten) Führung in X-Achsenrichtung steht, mit einem Werkzeugmagazin 5 versehen, das als Kettenwechsler ausgebildet ist. Der Kettenwechsler 5 ist fest am Y-Ausleger 3 angebracht und wird zusammen mit diesem in X-Achsenrichtung verfahren. Der Kettenwechsler 5 erstreckt sich in X-Achsenrichtung so weit auf beide Seiten des Y-Auslegers 3, daß sowohl die erste Spindeleinheit 1 als auch die zweite Spindeleinheit 2 mit Bearbeitungswerkzeugen oder Bearbeitungsaggregaten 6 beschickt werden kann. Hierfür sind zusätzlich Umsetzer 7 beidseitig des Y-Auslegers 3 vorgesehen.

Während sich die beiden Spindeleinheiten 1 und 2 in X-Achsenrichtung stets gemeinsam mit dem Y-Ausleger 3 bewegen und in X-Achsenrichtung stets den gleichen Abstand zwischen ihren beiden Spindelachsen beibehalten, sind die beiden Spindeleinheiten 1 und 2 in Y-Achsenrichtung und Z-Achsenrichtung völlig unabhängig voneinander verfahrbar. Weiterhin sind auch die in die Spindeleinheiten eingewechselten Bearbeitungswerkzeuge oder Bearbeitungsaggregate 6 in jeder Spindeleinheit unabhängig um die C-Achse drehbar.

Während nun die eine Spindeleinheit ein fest aufgespanntes Werkstück bearbeitet, kann zwischenzeitlich die zweite Spindeleinheit aus dem Kettenwechsler 5 mit einem anderen Bearbeitungswerkzeug oder Bearbeitungsaggregat 6 bestückt werden und dann die Bearbeitung dieses gleichen Werkstückes fortsetzen, während wiederum die erste Spindeleinheit ein anderes Werkzeug aus dem Kettenwechsler 5 rüstet.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 lediglich durch die Ausgestaltung der Einrichtung zum Werkzeugwechsel. Daher wird hinsichtlich derjenigen Komponenten des Bearbeitungszentrums, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 übereinstimmen und die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, auf die dortigen Ausführungen verwiesen.

Beim in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind anstelle des Kettenwechslers zwei separate Tellerwechsler 14 und 15 vorgesehen, von denen der Tellerwechsler 14 auf der Seite der Spindeleinheit 1 und der Tellerwechsler 15 auf der Seite der Spindeleinheit 2 jeweils am dem freien Ende des Y-Auslegers 3 entgegengesetzten Ende angebracht sind. Die beiden Tellerwechsler 14 und 15 sind fest mit dem Y-Ausleger 3verbunden und werden entsprechend zusammen mit diesem in X-Achsenrichtung entlang einer (nicht gezeigten) Führung verfahren. Während die eine Spindeleinheit ein fest aufgespanntes Werkstück bearbeitet, kann zwischenzeitlich die zweite Spindeleinheit an dem ihr zugeordneten Tellerwechsler mit einem anderen Bearbeitungswerkzeug oder Bearbeitungsaggregat 6 bestückt werden und dann die Bearbeitung dieses gleichen aufgespannten Werkstück übernehmen. Dann wiederum kann die erste Spindeleinheit an dem ihr zugeordneten Tellerwechsler ein anderes Werkzeug rüsten.

Bei den nachfolgenden Fig. 3 bis 6 sind die gleichen Komponenten wie bei den beiden zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es wird auf die vorangehenden Ausführungen verwiesen.

Wie in Fig. 3 veranschaulicht, steht der Spindeleinheit 1 ein Arbeitsbereich in X-Achsenrichtung mit der Länge L&sub1; zur Verfügung. Entsprechend steht der Spindeleinheit 2 ein Arbeitsbereich in X-Achsenrichtung mit der Länge L&sub2; zur Verfügung. Jeder dieser Arbeitsbereiche L&sub1; und L&sub2; entspricht dem Arbeitsbereich, der einem herkömmlichen Bearbeitungszentrum mit nur einer Spindeleinheit zur Verfügung stünde. Ein aufgespanntes Werkstück 16 mit der Länge L könnte also ohne ein Umspannen des Werkstückes von einem herkömmlichen Bearbeitungszentrum mit nur einer Spindeleinheit nicht über die gesamte Werkstücklänge bearbeitet werden. Hingegen kann mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrum, wie Fig. 3 veranschaulicht, ein fest aufgespanntes Werkstück 16 mit der Länge L auf seiner ganzen Länge bearbeitet werden, da sich die Arbeitsbereiche L&sub1; und L&sub2; derart ergänzen, daß der gesamte Arbeitsbereich L zur Verfügung steht.

Fig. 4 veranschaulicht ein Bearbeitungsverfahren, bei dem die beiden Spindeleinheiten 1 und 2 des erfindungsgemäßen Bearbeitungszentrums ein Werkstück 16, das fest auf den Aufspanntisch 4 aufgespannt ist, in X-Achsenrichtung, in der die beiden Spindeleinheiten 1 und 2 über eine gemeinsame Führungsanordnung bewegt werden, hintereinander bearbeiten. Wie in Fig. 4 angedeutet, kann die Spindel 2 in X-Achsenrichtung das Werkstück 16 entlang der Kante vorfräsen, während die Spindeleinheit 1, die im festen Abstand hinterherläuft, die Kante fertigfräst. Weiterhin kann, anders als bei der in Fig. 4 gezeigten Situation, bei der die Spindeleinheit 1 der Spindeleinheit 2 auf&min; der gleichen Y-Koordinate folgt, die eine Spindeleinheit zur anderen in Y-Richtung zueinander versetzt sein, um beispielsweise parallele Lochreihen in X-Achsenrichtung zu bohren.

Fig. 5 veranschaulicht die Aufspannung von zwei gleichen zu bearbeitenden Werkstücken 17 und 18 auf dem Aufspanntisch 4 (rechte Bildhälfte). Die Werkstücke sind so aufgespannt, daß die sich entsprechenden, jeweils in Y-Achsenrichtung verlaufenden Kanten der Werkstücke in einem Abstand S angeordnet sind, der dem Spindelabstand entspricht, d. h. dem Abstand der Spindelachse der Spindeleinheit 1 zur Spindelachse der Spindeleinheit 2 in X-Achsenrichtung. Wie in Fig. 6 dargestellt, können dann die gleichen Bearbeitungsschritte gleichzeitig von den beiden Spindeleinheiten 1 und 2 an den fest aufgespannten Werkstücken 17 und 18 ausgeführt werden. In der Zwischenzeit kann auf dem Aufspanntisch die Aufspannung zweier neuer, parallel zu bearbeitender Werkstücke oder aber eines anderen zu bearbeitenden Werkstückes erfolgen (siehe linke Bildhälfte in Fig. 5).


Anspruch[de]
  1. 1. Bearbeitungszentrum mit
    1. - einer Spindeleinheit zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen und Bearbeitungsaggregaten für Holz- und Kunststoff-Werkstoffe oder dergleichen,
    2. - Führungsanordnungen, über die die Spindeleinheit in X-, Y- und Z-Achsenrichtung bewegbar ist,
    3. - mindestens einem Werkzeugmagazin für ein automatisches Einwechseln von Bearbeitungswerkzeugen und Bearbeitungsaggregaten und
    4. - einem Aufspanntisch zur festen Aufspannung der zu bearbeitenden Werkstücke,
  2. dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß eine zweite Spindeleinheit zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen und Bearbeitungsaggregaten für Holz- und Kunststoff-Werkstoffe oder dergleichen vorgesehen ist, die mit der ersten Spindeleinheit die Führungsanordnung in der X- oder Y-Achsenrichtung gemeinsam hat und
    2. - daß zweite Führungsanordnungen in den neben der gemeinsamen X- oder Y-Achsenrichtung verbleibenden Achsenrichtungen zur unabhängigen Bewegung der zweiten Spindeleinheit in diesen Achsenrichtungen vorgesehen sind.
  3. 2. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1, mit einer der ersten und der zweiten Spindeleinheit gemeinsamen Führungsanordnung in der X-Achsenrichtung, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß die gemeinsame Führungsanordnung in X-Achsenrichtung als Y-Ausleger (3) ausgebildet ist, der sich im wesentlichen in Y-Achsenrichtung erstreckt und der entlang einer Führung in X-Achsenrichtung verfahrbar ist,
    2. - daß die beiden Spindeleinheiten (1, 2) jeweils am Y-Ausleger (3) angeordnet sind und an diesem jeweils entlang einer eigenen Führung (8, 9) in Y-Achsenrichtung verfahrbar sind und
    3. - daß die Spindeleinheiten (1, 2) jeweils entlang einer eigenen Führung (10, 11) in Z-Achsenrichtung verfahrbar sind.
  4. 3. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeleinheiten (1, 2) jeweils als modulare Baukästen ausgebildet sind.
  5. 4. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeleinheiten (1, 2) im wesentlichen seitlich am Y-Ausleger (3) angeordnet sind, und zwar jeweils eine Spindeleinheit auf jeder der beiden in X-Achsenrichtung entgegengesetzten Seiten.
  6. 5. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß entweder ein gemeinsames Werkzeugmagazin (5) für beide Spindeleinheiten (1, 2) oder für jede Spindeleinheit (1, 2) ein eigenes Werkzeugmagazin (14, 15) am Y-Ausleger (3) angebracht ist.
  7. 6. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (5) oder die Werkzeugmagazine (14, 15) am Y-Ausleger (3) in der Nähe der Führung in X-Achsenrichtung befestigt sind.
  8. 7. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 6 mit zwei Werkzeugmagazinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugmagazine in X-Achsenrichtung gesehen beidseitig des Y-Auslegers (3) angeordnet sind.
  9. 8. Bearbeitungsmagazin nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugmagazine als Kettenwechsler (5) oder Tellerwechsler (14, 15) ausgebildet sind.
  10. 9. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugmagazin vorgesehen ist, das mit der Führung in X-Achsenrichtung in Eingriff steht und mechanisch mit dem Y-Ausleger (3) verbunden ist.
  11. 10. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung als teleskopische Verbindung ausgebildet ist.
  12. 11. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopische Verbindung als Pneumatik-Kolben- Zylinder-System ausgeführt ist.
  13. 12. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugmagazin vorgesehen ist, das mit der Führung in X-Achsenrichtung in Eingriff steht und über einen eigenen Antrieb und eine eigene Steuerung entlang der X-Achsenrichtung verfahrbar ist.
  14. 13. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Führung in X-Achsenrichtung ein oder mehrere Pick-up-Werkzeugmagazine nahe der Führung angeordnet sind.
  15. 14. Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeleinheiten (1, 2) jeweils mit einer Einrichtung zur Drehung von Bearbeitungswerkzeugen oder Bearbeitungsaggregaten (6) um eine C-Achse versehen sind.
  16. 15. Verfahren zur Bearbeitung von fest aufgespannten Werkstücken aus Holz- und Kunststoff-Werkstoffen oder dergleichen in einem Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß, während eine Spindeleinheit ein aufgespanntes Werkstück bearbeitet, die jeweils andere Spindeleinheit das im Bearbeitungsablauf als nächstes benötigte Bearbeitungswerkzeug oder Bearbeitungsaggregat einwechselt, um dann damit die Bearbeitung am aufgespannten Werkstück fortzuführen.
  17. 16. Verfahren nach Anspruch 15, mit einem als Bearbeitungsaggregat eingewechselten Greifer oder Sauger, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Greifer oder Sauger Rest- oder Abfallstücke des zu bearbeitenden Werkstückes aufgegriffen und aus dem Arbeitsbereich entfernt werden oder das Werkstück selbst gehandhabt wird.
  18. 17. Verfahren nach Anspruch 15, mit einem als Bearbeitungsaggregat eingewechselten Greifer sowie einer Vakuum- Aufspanneinrichtung für das Werkstück, deren Saugeinrichtungen entlang ihrer Führungen und deren Führungen selbst verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Greifer Sauger und/oder Führungen der Vakuum- Aufspanneinrichtung auf dem Aufspanntisch verschoben werden, um die Vakuum-Aufspanneinrichtung für eine andere Werkstückaufspannung vorzubereiten.
  19. 18. Verfahren zur Bearbeitung von fest aufgespannten Werkstücken aus Holz- und Kunststoff-Werkstoffen oder dergleichen in einem Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spindeleinheiten (1, 2) ein aufgespanntes Werkstück (16) jeweils gleichzeitig oder taktweise nacheinander in einer Bearbeitungsrichtung bearbeiten.
  20. 19. Verfahren zur Bearbeitung von zwei fest aufgespannten Werkstücken aus Holz- und Kunststoff-Werkstoffen oder dergleichen in einem Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Werkstücken (17, 18) die gleichen Bearbeitungsschritte gleichzeitig ausgeführt werden, wobei die eine Spindeleinheit (1) das eine Werkstück (17) und die andere Spindeleinheit (2) das andere Werkstück (18) bearbeitet.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com