PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10202970A1 07.08.2003
Titel Bearbeitungszentrum
Anmelder Steinhilber, Hektor, 10783 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 14.01.2002
DE-Aktenzeichen 10202970
Offenlegungstag 07.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.08.2003
IPC-Hauptklasse B23Q 39/02
IPC-Nebenklasse B23Q 3/157   
Zusammenfassung Bearbeitungszentrum mit hängend angeordnetem Werkstückträger und einem aus zwei Halbscheiben bestehenden Werkzeugmagazin. Horizontal ausgerichtete Werkzeuge sind sternförmig um die vertikale Drehachse des Werkstückträgers herum angeordnet. Der externe Tausch von Werkzeugen erfolgt durch Austausch einer Halbscheibe.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungszentrum nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der deutschen Patentanmeldung 100 43 973.0-14 ist eine Universalwerkzeugmaschine bekannt, bei der an der von den Werkstücken abgewandten Seite des Werkstückträgers ein Werkzeugmagazin vorgesehen ist. Bei Fertigung von kleinen Losgrößen soll das Werkzeugmagazin zum Austausch von Werkzeugen gemeinsam mit dem Werkstückträger im Pick-up-Modus ausgewechselt werden. Bei Großserienfertigung verbleibt das Magazin in der Maschine. Häufig werden Bearbeitungszentren aber universell eingesetzt. Zum Beispiel wird gefordert auf der gleichen Maschine zunächst mehrere gleiche wiederkehrende Werkstücke hintereinander zu bearbeiten und anschließend nicht wiederkehrende unterschiedliche Einzelwerkstücke zu bearbeiten. Um unterschiedlichen Anforderung gerecht werden zu können, muß bei der beschriebenen Lösung das Werkzeugmagazin zeitaufwändig umgebaut werden. Außerdem können sich durch die gemeinsame Handhabung von verschmutzten Werkstückträgern und Werkzeugmagazinen Probleme bei der Sauberhaltung der Werkzeugkegel ergeben. Aus der Patentschrift DE 44 22 416 C1, ist ein selbstladendes Bearbeitungszentrum bekannt, bei dem die Werkstückspannvorrichtung als Greifer ausgeführt ist. Das Werkstück ist bei dieser Lösung ebenfalls hängend angeordnet. Die Besonderheiten der Konzeption beziehen sich aber auf die Selbstladefunktion der Maschine. Das Maschinenbett ist sehr aufwändig konstruiert. Auch für das Werkzeugmagazin wird ein separates Gestell und ein Wechsler benötigt.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Trockenbearbeitungszentren bekannt, bei denen mit aufwändigen konstruktiven Mitteln die Späneabfuhr im Arbeitsraum verbessert werden soll.

Der neuen Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, durch den Wegfall bisher benötigter Komponenten bei gleichzeitiger Beibehaltung der Funktionalitäten ein horizontales Low-Cost-Bearbeitungszentrum zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, indem ein zweigeteiltes Werkzeugscheibenmagazin mit der Drehachse eines hängenden Werkstückträgers verbunden wird. Dadurch entfallen ein Magazingestell, ein separater Werkzeugwechsler und eine Steuerachse für den separaten Drehantrieb des Scheibenmagazins.

Die Wechselbarkeit der Halbscheibenmagazine gewährleistet den schnellen externen Austausch der Werkzeuge, zumal sich das Magazin zusammen mit dem Werkstückträger über die vertikale Verfahrachse der Maschine in eine ergonomisch günstige Höhenposition für den Bediener bewegen läßt.

Wenn mehrere Bearbeitungszentren verkettet werden sollen, bietet sich die automatische Handhabung der örtlich sehr nah beieinander angeordneten Werkzeugmagazine und Werkstückträger von der Frontseite der Maschine her an. Im Vergleich zu herkömmlichen flexiblen Fertigungssystemen müssen beim gewählten Maschinenaufbau keine unterschiedlichen Handhabungsgeräte für Werkzeuge und Werkstücke verwendet werden. Ein kostengünstiger Knickarmroboter im Zentrum einer Maschinengruppe aufgestellt, wäre völlig ausreichend.

Mit der hängenden Anordnung des Werkstückträgers wird außerdem die optimale Spanabfuhr sichergestellt und mit dem einteiligen Monoblockbett, an welchem sich alle für die Maschinengenauigkeit relevanten Führungen befinden, wird die Forderung nach kostengünstiger Herstellung der Maschine erfüllt.

Einzelheiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung des Bearbeitungszentrums, wobei die beiden Grundkörper der Halbscheibenmagazine ausgeblendet sind.

Fig. 2 eine Seitenansicht des Bearbeitungszentrums.

Fig. 3 eine Vorderansicht des Bearbeitungszentrums.

Fig. 4 eine Ansicht von oben auf das Bearbeitungszentrum.

Fig. 5 eine dreidimensionale Darstellung von zwei mit Werkzeugen belegten Halbscheibenmagazinen, welche zu einem Vollkreis geschlossen sind.

Fig. 6 eine dreidimensionale Darstellung eines einzelnen Halbscheibenmagazins

Fig. 7 eine Ansicht von oben auf eine flexible Rundtaktmaschine, welche aus drei Bearbeitungszentren zusammengestellt ist.

Am einteiligen, kastenförmigen Maschinenbett (1) sind an der Frontseite Führungen für den Vertikalschlitten (2), der den Werkstückträger (3a, b) und den Werkzeugspeicher hält, angeordnet. Das Maschinenbett (1) wird von zwei Säulen (19) getragen. Eine drehbare Tischplatte (6) ist mit ihrem Lagergehäuse (5) am Vertikalschlitten (2) hängend angeflanscht. Diese Tischplatte (6) weist am Umfang angefräste Flächen (7) zur Befestigung von Halterungen für zwei wechselbare Halbscheibenmagazine (8a, b) auf. Die Halbscheibenmagazine (8a, b) sind mit Kupplungselementen (20) versehen, welche in geeignete Gegenstücke auf den Halterungen der Tischplatte (6) einrasten. In den Halbscheibenmagazinen (8a, b) sind Werkzeuge (9), vorzugsweise in nach unten offenen Kunststoffzangen (10), horizontal ausgerichtet gespeichert. An ihrer Unterseite weist die Tischplatte (6) Kupplungselemente zur Aufnahme eines Werkstückträgers (3a, b) auf Parallel zur Rotationsachse der Arbeitsspindel (13) wird das Gehäuse, in welchem sie aufgenommen ist, auf einem Kreuzschlitten (12) bewegt. Die Längsführungen (11) für diesen Kreuzschlitten (12), sind an der Unterseite des Maschinenbetts (1) angeordnet. Auf diese Weise führt der Kreuzschlitten (12) die Längsbewegung bei der Zerspanung von Werkstücken (14) aus. Die mittige Verfahrposition des Kreuzschlittens (12) ist die Werkzeugwechselposition. Zum Werkzeugwechsel führt die Arbeitspindel (13) auf dem Kreuzschlitten (12) eine Querbewegung in ihre hinterste Position aus. Der Vertikalschlitten (2) verfährt mit dem Werkzeugspeicher und dem Werkstückträger (3a, b) in eine untere Position, wodurch die horizontal ausgerichteten Werkzeuge (9) in den Halbscheibenmagazinen (8a, b) in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel (13) gelangen. Da die Werkzeuge (9) sternförmig, mit nach außen weisenden Aufnahmekegeln (15) um die Drehachse der Tischplatte (6) herum angeordnet sind, können durch Drehung der Tischplatte (6) und der mit ihr verbundenen Halbscheibenmagazine (8a, b) sämtliche Speicherpositionen der Werkzeuge (9) in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel (13) gebracht werden. Durch eine Vorwärtsbewegung der Arbeitsspindel (13) wird der Aufnahmekegel (15) eines Werkzeugs (9) in der Arbeitsspindel (13) aufgenommen und anschließend automatisch gespannt. Indem der Vertikalschlitten (2) dann nach oben fährt, wird das gespannte Werkzeug (9) aus seiner nach unten offenen Kunststoffzange (10) des Halbscheibenmagazins (8a, b) herausgezogen. Die Werkzeugwechselzeit ist hierbei sehr kurz, weil sich der Werkzeugspeicher sehr nah an den auf den Werkstückträgern (3a, b) befestigten Werkstücken (14) befindet.

Der externe Wechsel von Halbscheibenmagazinen (8a, b) erfolgt indem sie aus ihren Kupplungselementen (20) seitlich herausgezogen werden. Dies kann manuell erfolgen. Hierzu sind am Grundkörper der Halbscheibenmagazine (8a, b) Griffe vorzusehen. Der Austausch ist jedoch auch mit einem Handhabungsroboter (21) möglich.

Der Wechsel von Werkstücken (14) erfolgt indem der Vertikalschlitten (2) in eine unterste Position - tiefer als die Werkzeugwechselposition - verfährt und dort einen Mitnehmer (16) am Werkstückträger (3a, b) in Eingriff mit dem Palettenwechsler (17) bringt. An der Mitnehmerfaust (18) des Palettenwechslers (17) wird der Werkstückträger (3a), der noch an der Tischplatte (6) hängt, beispielsweise mit einem Bolzen verriegelt. Anschließend geben die in die Tischplatte (6) integrierten Kupplungselemente den Werkstückträger (3a) frei, der Vertikalschlitten (2) fährt in eine oberste Position und der Palettenwechsler (17) dreht um seine horizontale Achse. Auf diese Weise wird ein neuer Werkstückträger (3b), welcher im Zugriffsbereich des Maschinenbedieners vor der Maschine in nach oben weisender Lage gespeichert war, über Kopf gedreht und in der Maschine unterhalb des Vertikalschlittens (2) bereitgestellt, um dann mit den Kupplungselementen der Tischplatte (6) gespannt zu werden.

Mehrere Bearbeitungszentren ohne Palettenwechsler (17) können kreisförmig aufgestellt und zentral mit einem Handhabungsroboter (21) bedient werden. Der Handhabungsroboter (21) wechselt dann sowohl Werkstückträger (3a, b) als auch Werkzeugmagazine (8a, b) vorzugsweise an der Frontseite der Maschine und stellt sie am Rüstplatz dem Bediener zur Verfügung.

Auch eine Linienaufstellung der Bearbeitungszentren ist denkbar. In diesem Fall müsste der Handhabungsroboter (21) auf Schienen verfahrbar angeordnet sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Bearbeitungszentrum zum Bohren, Fräsen und Gewinde schneiden dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorderseite des einteiligen Maschinenbetts (1) ein in vertikaler Richtung verfahrbarer Werkstückträger (3a, b), an dessen vertikaler Drehachse horizontal ausgerichtete Werkzeuge (9) sternförmig zum Zentrum hin in zwei Halbscheiben (8a, b) gespeichert sind, hängend angeordnet ist und dass an der Unterseite des Maschinenbetts (1) mindestens eine horizontal orientierte Arbeitsspindel (13) in Quer- und Längsrichtungen verfahrbar angeordnet ist.
  2. 2. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Halbscheiben (8a, b) zur Speicherung der Werkzeuge (9) wechselbar ausgeführt sind.
  3. 3. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenbett (1) auf zwei Säulen (19) stehend angeordnet ist.
  4. 4. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein Palettenwechsler (17) mit horizontaler Drehachse und verriegelbarer Mitnehmerfaust (18) im vertikalen Verfahrbereich des Werkstückträgers (3a, b) angeordnet ist.
  5. 5. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein Handhabungsroboter (21) Werkstückträger (3a, b) und Werkzeugmagazine (8a, b) an der Frontseite des Bearbeitungszentrums zuführt und abführt.






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