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Dokumentenidentifikation DE4415153C2 20.11.2003
Titel Werkzeugmaschine
Anmelder StarragHeckert GmbH, 09117 Chemnitz, DE
Erfinder Hansch, Stefan, Dr.-Ing., 09227 Einsiedel, DE;
Flade, Mike, Dipl.-Ing. (FH), 09112 Chemnitz, DE
Vertreter Rumrich, G., Dipl.-Ing. Pat.-Ing., Pat.-Anw., 09116 Chemnitz
DE-Anmeldedatum 02.05.1994
DE-Aktenzeichen 4415153
Offenlegungstag 16.11.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.11.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.11.2003
IPC-Hauptklasse B23Q 39/02
IPC-Nebenklasse B23Q 3/157   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere Fräs- Bearbeitungszentrum, mit einem eine Arbeitsspindel aufnehmenden Ständer, einer zwischen der Arbeitsspindel und einem Werkzeugmagazin Werkzeuge wechselnden Werkzeugwechseleinrichtung und einem auf einem Bett horizontal geführten waagerechten Werkstücktisch, dessen Führungen auf unterschiedlichen Höhen eines unter dem Werkstücktisch angeordneten geneigten ersten Bettabschnitts ausgebildet sind.

Die Betten traditioneller Maschinen weisen in ihren Querschnitten die gleichen geschlossenen Rechteckformen auf. Sie garantieren eine hohe Steife, lassen aber kaum Raum für eine effektive Entsorgung. Die Späne verbleiben auf den im wesentlichen waagerechten Führungsbahnabdeckungen oder werden, bei langen Achsen, durch beidseitig des Tisches angeordnete Spänepaddel innerhalb des Arbeitsraumes transportiert. Ein Aufheizen der Maschine und Störungen des automatischen Betriebs sind die Folgen.

Lösungen, die eine effektive Entsorgung durch seitliche Führung vertikaler oder horizontaler Werkstücktische organisieren, sind aufgrund der hohen Kippmomente auf kleine Werkstückgrößen begrenzt.

Bei einem bekannten Bearbeitungszentrum zur Bearbeitung kleiner prismatischer Teile (DD 292 401 A5) sind die Führungen einer über einem Späneraum geführten Werkstückträgerbaugruppe mit vertikaler Tischfläche an einem senkrechten Gestellschenkel angeordnet. Eine andere bekannte Werkzeugmaschine (DE 30 31 317 A1) weist einen Schlitten auf, dessen eine Seite die senkrechten Führungen für einen senkrechten Werkstückträger trägt und dessen gegenüberliegende Seite auf Führungen eines dreieckförmigen Schrägbettes läuft.

Schließlich ist eine Universalwerkzeugmaschine (DE 37 21 610 A1) bekannt, bei der ein senkrechter Rund- und Drehtisch ohne Zwischenschalten senkrechter Führungen auf der führungsabgewandten Seite eines Schlittens angeordnet ist. Die Führung wird hierbei durch die freie Schrägfläche eines im Winkel zwischen Bett und Ständer angeordneten dreieckigen Blockes gebildet. Den zuletzt genannten Lösungen ist außer der seitlichen Führung vertikaler Werkstücktische ein bestückungsseitig ungünstiger Überflur-Werkzeugwechsel gemeinsam.

Die EP 0 369 232 A2 zeigt eine Werkzeugmaschine mit

  • - einem Ständer für ein in der horizontalen z-Achse und in der vertikalen y-Achse verfahrbares Spindelgehäuse mit einer horizontalen Arbeitsspindel,
  • - einem sich vor dem Ständer in x-Richtung erstreckenden Bett, das auf seiner sich vom Ständer weg schräg nach vorn neigenden Oberseite Führungen trägt, die unter dem Werkstücktisch verlaufen und schräg nach vom geneigte Lastaufnahmeflächen aufweisen, und
  • - einer Werkzeugwechseleinrichtung, die, an einem bettparallelen Portal hängend, zwischen der Arbeitsspindel und einem separaten Werkzeugmagazin geführt ist.

Die Werkzeugmaschine besitzt eine geringe Steife. Diese ergibt sich einerseits daraus, daß das Bett nur einen kleinen dreieckigen Querschnitt und eine einachsige Ausdehnung (x) aufweist. Andererseits, sind die Führungen Momenten ausgesetzt, die aus dem Gewicht des beladenen Werkstücktisches und aus den orthogonal angreifenden Bearbeitungskräften resultieren. Der Überflur-Werkzeugwechsel ist konstruktiv aufwendig und erschwert die Bestückung des Werkzeugmagazins.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches zu schaffen, die, unabhängig von der Werkstückgröße, eine hohe Steife mit effektiven Farmen der Entsorgung und des Werkzeugwechsels verbindet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die vom Oberbegriff des Hauptanspruchs ausgehenden kennzeichnenden Merkmale gelöst, dessen Unteransprüche die Erfindung weiter ausbilden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fräs-Bearbeitungszentrums.

Das Bett 1 nimmt auf dem eine geschlossene kubische Form aufweisenden Bettabschnitt 2 den in x-Richtung verfahrbaren Ständer 3 und auf dem geneigten Bettabschnitt 4 den in z-Richtung verfahrbaren Tisch 5 auf. Am Ständer 3 ist ein in y- Richtung verschieblicher Spindelstock 6 mit horizontaler Arbeitsspindel 7 angeordnet. Der Tisch 5 ist auf z-parallelen Führungen 8 und 9 geführt, die im oberen Drittel bzw. am Fuße des geneigten Bettabschnittes 4 angeordnet sind und von der in gleicher Richtung geneigten Führungsbahnabdeckung 10 geschützt werden. Andere Ausbildungen des Bettabschnittes 4 sind erfaßt, sofern die Führungen 8, 9 unterschiedlich hoch sind. Die Führungsbahnabdeckung endet über einer etwa z-parallel angeordneten Transportschnecke 11, die einen schmalen ständerabgewandten Bettabschnitt 12 durchgreift und an einen Späneförderer 13 heranführt.

Die Anordnung von Tischführungen 8 und 9, Führungsbahnabdeckung 10 und Transportschnecke 11 spiegelt sich im Bettprofil dadurch wider, daß sich an den geneigten Bettabschnitt 4 in Reihenfolge ein waagerechter Bettabschnitt 14 ein muldenförmiger Bettabschnitt 15 und ein wieder ansteigender Bettabschnitt 16 anschließen, dem ein schmaler waagerechter Bettabschnitt 17 folgt.

Alle diese Bettabschnitte bilden einen sich unterhalb des Tisches 5 etwa z-parallel erstreckenden Späne-Trichter 18. Durch einen weiteren Bettabschnitt 19 erhält das Bett 1 eine kompakte L-förmige Gestalt. Auf ihm ist eine Werkzeugwechseleinrichtung 20 angeordnet. Sie weist einen auf dem Bettabschnitt 19 x-parallel geführten Schlitten 21, einen auf dem Schlitten 21 z-parallel geführten Schlitten 22 und einen auf dem Schlitten 22 um eine z-parallele Achse drehbar gelagerten Greiferarm 23 auf. Dessen Greifer 24 sind in den Übergabepositionen an der Arbeitsspindel 7 und an dem auf dem Bettabschnitt 25 angeordneten Werkzeugspeicher 26 an nicht dargestellten raumfesten Nocken entriegelbar.

Um das auf dem Tisch 5 angenommene Werkstück zu zerspanen, wird das in der Arbeitsspindel 7 angenommene Werkzeug in den Achsen x und y und der Tisch 5 in der Achse z gesteuert. Die anfallenden Späne gelangen entweder auf die geneigte Führungsbahnabdeckung 10 oder den geneigten Bettabschnitt 16. Von dort rutschen Sie bei einem Neigungswinkel von wenigstens 35 Grad unter dem Einfluß der Schwerkraft auf die in dem muldenförmigen Bettabschnitt 15 angeordnete Transportschnecke 11. Der Spänetransport erfolgt unterhalb des Arbeitsraumes auf nur einem Transportweg. Ein Aufheizen der Maschine und Störungen des automatischen Betriebs durch Späne sind ausgeschlossen.

Eines der Gestaltungselemente für das Erzielen einer hohen Steife des Gesamtsystems Bearbeitungszentrum ist der die Werkzeugwechseleinrichtung 20 aufnehmende Bettabschnittes 19. Der Werkzeugwechsel selbst ist durch die extrem kurzen x-Wege der Arbeitsspindel 7 in Bezug auf die Greifer 24 und die Aushub- und Drehbewegung des Greiferarms 23 bestimmt.


Anspruch[de]
  1. 1. Werkzeugmaschine, insbesondere Fräs-Bearbeitungszentrum, mit

    einem eine Arbeitsspindel (7) aufnehmenden Ständer (3),

    einer zwischen der Arbeitsspindel (7) und einem Werkzeugmagazin (26) Werkzeuge wechselnden Werkzeugwechseleinrichtung (20) und

    einem auf einem Bett (1) horizontal geführten waagerechten Werkstücktisch (5), dessen Führungen (8, 9) auf unterschiedlichen Höhen eines unter dem Werkstücktisch (5) angeordneten geneigten ersten Bettabschnittes (4) ausgebildet sind,

    gekennzeichnet dadurch, dass sich an den geneigten ersten Bettabschnitt (4) ein waagerechter Bettabschnitt (14), unterschiedliche Neigungen aufweisende Bettabschnitte (15, 16) sowie ein waagerechter Bettabschnitt (17) anschließen, deren eine Stirnseite von einem orthogonal verlaufenden Bettabschnitt (2) und deren ständerabgewandte Stirnseite von einem Bettabschnitt (12) abgeschlossen wird.
  2. 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das durch die Bettabschnitte (2, 4, 12, 17) umschlossene Profil nach oben offen ist.
  3. 3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass der orthogonal verlaufende Bettabschnitt (2) den Ständer (3) aufnimmt.
  4. 4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass der Ständer (3) in einer zur Tischbewegung (z) senkrechten Richtung (x) bewegbar ist.
  5. 5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass der geneigte erste Bettabschnitt (4) etwa mittig auf den orthogonal verlaufenden Bettabschnitt (2) stößt.
  6. 6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (8, 9) für den Werkstücktisch (5) durch eine Führungsbahnabdeckung (10), die in gleicher Richtung wie der erste Bettabschnitt (4) geneigt ist, geschützt sind.
  7. 7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass die Neigung des ersten Bettabschnitts (4) zur Waagerechten mindestens 35 Grad beträgt.
  8. 8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich am unteren Ende des geneigten ersten Bettabschnittes (4) ein Spänetransporter (11) erstreckt.
  9. 9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass der Spänetransporter (11) in einem muldenförmigen Bettabschnitt (15) angeordnet ist, über dem die Führungsbahnabdeckung (10) endet und in den ein dem geneigten ersten Bettabschnitt (4) gegenüberliegender gegensinnig geneigter dritter Bettabschnitt (16) mündet.
  10. 10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet dadurch, dass der Spänetransporter (11) als Transportschnecke ausgebildet ist.
  11. 11. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 8 bis 10, gekennzeichnet dadurch, dass der Spänetransporter (11) auf der ständerabgewandten Seite den vierten Bettabschnitt (12) durchgreift und über einem Spänebehälter oder einem Späneförderersystem (13) mündet.
  12. 12. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 11, gekennzeichnet dadurch, dass sich an den ersten Bettabschnitt (4) in x-Richtung ein fünfter Bettabschnitt (19) anschließt, der mit dem orthogonal verlaufenden Bettabschnitt (2) eine L-förmige Deckfläche bildet.
  13. 13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass auf dem fünften Bettabschnitt (19) die Werkzeugwechseleinrichtung (20) angeordnet ist.
  14. 14. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet dadurch, dass sich an den fünften Bettabschnitt (19) in x-Richtung ein sechster Bettabschnitt (25) anschließt, auf dem der Werkzeugspeicher (26) angeordnet ist.
  15. 15. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet dadurch, dass die Werkzeugwechseleinrichtung (20) einen auf dem fünften Bettabschnitt (19) x-parallel geführten ersten Schlitten (21) aufweist, der einen z-parallel geführten zweiten Schlitten (22) trägt, auf dem ein Greiferarm (23), dessen Greifer (24) in den Übergabepositionen an der Arbeitsspindel (7) und am Werkzeugspeicher (26) an raumfesten Nocken entriegelbar sind, um eine z-parallele Achse drehbar lagert.
  16. 16. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche von 1 bis 15, gekennzeichnet dadurch, dass die sich an die geneigten Bettabschnitte (4, 16) direkt oder in Reihenfolge anschließenden Bettabschnitte (2, 12, 17, 19, 25) eine im wesentlichen geschlossene kubische Form aufweisen.






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