WO2002014000A1 - Bearbeitungs- und kontrollaggregat zum bau automatischer lineartransfer- und sondermaschinen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a production unit for the automatic complete machining and control of workpieces, in particular of short turned parts with high accuracy, which is determined by different series or arrangement of differently equipped individual units for the construction of automatic linear transfer and special machines.
- the multi-spindle automatic lathe with its classic spindle drum generates a strong heat concentration in addition to harmful vibrations at the high speeds required by practice, and therefore thermal expansions that are difficult to control despite expensive countermeasures, has insufficient flexibility, and can only carry out simple reverse machining, regardless of the occasionally arranged counterspindles not enough cutting tools available due to space constraints and, in addition to poor access to the individual workstations, a significantly impaired chip fall, etc.
- the eccentrically rotating cutting tools and their carrier elements cause inadmissible deformations of the facing heads with insufficient lubrication, fretting corrosion, jerk sliding or even tight seating of the required speeds and the quadratic centrifugal forces short radial slide due to space; enormous actuating forces with harmful high bearing loads in the deflection mechanism of the axial-radial movement; Unbalance and vibration problems due to large rotating masses; elastic and thermal elongations at the cutting force transmission elements; further deformations that damage the work process, since there is no rigid force flow from the tool to the workpiece; Inadmissible heat build-up with undesirable, position-changing changes in position due to the large lengths of the hydraulic feed drives and their inevitable friction and leakage oil losses. All of the above-mentioned weak points relate to the tool-carrying processing units for the production of turned parts on rotary transfer and longitudinal transfer machines. Both types of machine are also poorly or not at all suitable for processing chuck parts.
- the disadvantage of the basic clock principle is the number of stations defined as a function of the diameter of the circle, which does not allow flexibility in terms of numerical enlargement or reduction for different needs.
- it often binds workpiece carriers in excess, since their number of stations can be larger than their number of productive work stations, which causes high costs.
- Working with rotating tools restricts the use of many tools per work spindle, which means that more work stations and therefore larger dimensions with increasing thermal expansion and correspondingly increasing machine prices are unavoidable.
- the disadvantage of the longitudinal transfer machine is the additional transport device required for the return of the workpiece carriers. It leads to a doubling of the transport route and thus to an increase in the number of workpiece carriers in circulation, resulting in long changeover times and massively increasing machine prices. Otherwise, the ones already mentioned apply Defects of the working principle of the rotating tools on the stationary workpiece for the machining of turned parts.
- US Pat. No. 4,612,690 discloses an arrangement with offset processing units on a longitudinal transfer machine, in which the workpieces are passed on in cycles from one station to the next by means of transfer bars.
- DE 30 35451 A1 shows a machine which, by changing the arrangement of the assemblies, enables machining of a turned part on both sides without a turning and transport device.
- the use of the same transfer method on a multi-spindle longitudinal transfer machine is explained using DE 33 37 198 C2.
- the tool changer mentioned here and the clamping tools stored above every second work station and their feed mechanisms impair accessibility to the work rooms, block the arrangement of further cutting tools, entire machining units or measuring and other auxiliary devices.
- each extra tool handover and indexing movement leads to longer idle times, reduced accuracy and significantly higher construction costs.
- the invention described here avoids the aforementioned disadvantages. It is based on the task of developing a highly flexible manufacturing facility with electromechanical, preferably numerically controlled workpiece movements for the automatic complete machining and control of workpieces, in particular turned parts with high accuracy, by arranging two or more identical machining and / or control units in a row.
- Fig. 1 View of an embodiment of the manufacturing unit consisting of a frame module, a tool support unit with indicated cutting tools and in their basic position according to Fig. 2 offset opposite workpiece carrier unit.
- FIG 3 shows the complete view of a possible embodiment variant of the fastening unit with a built-up milling / drilling unit and indicated type of fastening on an opposite frame module (shown in broken lines)
- Fig. 4a to 4f some schematically illustrated types of arrangement by differently setting up or assembling individual manufacturing units without or with external supports and simplified meandering loading, working, transfer and removal movement options in the floor plan
- FIGS. 1 to 4 The explanation of the invention will be explained with reference to FIGS. 1 to 4.
- the same components in the illustrated exemplary embodiments are provided with the same reference symbols.
- 1 shows the solid part of the upper part of the frame module 1 with the fastening surface BF1 on the tool side and the fastening surface BF2 on the workpiece side.
- fixed cutting tools 2 also according to FIG. 2 or in addition to these, single and / or multi-spindle drilling, milling or other machining units can be placed on a fixed or exchangeable and presettable tool carrier unit on the tool fastening surface.
- a workpiece carrier unit is built on the mounting surface BF2, the workpiece spindle 11.2 of which can be moved in the X and Z directions.
- This unit moves directly on the frame module 1, which receives the guides 4 and the linear drive for the X axis 5 (only the center of the threaded spindle is shown).
- the thermosymmetrical workpiece carrier slide 6.2 moves on the play-free guides 4 with the quill 7, which is designed directly as a Z axis and is secured against rotation by the guide rod 8, on which an axially play-free direct measuring system is provided for highly precise movement steps.
- the main drive takes place from the motor 9 through the housing 10 onto the workpiece spindle 11.2.
- the workpiece carrier movements in the X and Z directions are numerically controlled and are effected using known means such as servomotors, pretensioned spindle / nut drives or by linear motors, direct and / or indirect position measuring Systems can be used equally in a closed or open control loop and meet the different accuracy requirements.
- care was taken consistently that, in addition to the shortest distance between the workpiece holding device and the cutting tool, the distance between the measuring system and the cutting point also corresponds to a minimum, since this distance is not covered by the former and thus additional thermal and elastic deformations to impermissible loss of accuracy being able to lead.
- FIG. 2 illustrates how a linear transfer machine with any desired number of work stations is built up by the mutually linear stringing together of individual, structurally identical manufacturing units.
- the meandering track 12 shows the basic workpiece displacement through the machine without depicting the many individual movement steps in the tool area.
- the take-over spindle 11.2 adjusts itself to the predetermined speed and at the same time drives the workpiece 14 numerically controlled to the fixed cutting tools of a schematically represented tooling 2.
- the turning process begins with a double external machining on the tool row i, whereby inside and outside operations from the radial direction or from the front end are generally done on both sides and in the axis of rotation with overhead turning or changing the direction of rotation equally and at the same time without restrictions even with the smallest diameters and can also be used with one or more rotating spindles, off-center operations parallel to the workpiece axis of rotation and the addition of speeds in the axis of rotation can be carried out.
- the workpiece to be machined can be brought up for machining and control in the X - Z plane from three sides to a variety of fixed and / or rotating cutting and / or measuring tools, whereby the individually or simultaneously numerically controlled X and Z - Axes can be used for the workpiece transfer, all necessary feed, feed and retraction movements of the machining process and / or the workpiece control, the further transport to the workpiece transfer position and the automatic handling without the need for a workpiece turning device and / or a separate workpiece transport system, each with intermediate stacking or storage of machined workpieces is avoided.
- Another essential feature is that an additional work station is available for the complete machining of the more complicated workpiece side of bar and chuck turned parts by arranging an odd number of units to further increase the number of tools and thus to save on units, clamping devices and axis controls.
- the use of several, assembled individual units to form a longitudinal transfer machine no longer reduces the performance of the machine due to the longest individual operation, which determines the cycle time, because several short operations are carried out at other stations due to the multiple arrangement of tools during the same time, only in Y-, B- or from a slanted direction with the Tools are moved to the workpiece, otherwise the workpiece always moves with the movement axes X, Z and C against the tools.
- standardized external and internal turning tools as well as center tools can be used or skipped for different workpieces, but can also remain permanently installed.
- FIG. 3 shows a complete view of the fastening unit, the main and feed drives 10, 13 shown in FIG. 1, each of identical construction, being arranged differently and, in addition, a milling and drilling unit 18 controlled in the Y direction being built directly on the workpiece carrier slide 6 ,
- the manufacturing unit is fastened via the flange 19 of the frame module 1 to the frame module 1 shown in dash-dotted lines and opposite it and rigidly connected in a known manner.
- outer supports 20 according to FIGS. 4e, f are provided, which allow the units to rest correctly on the floor surface 21.
- the tunnel-like recess 22 is used for the installation of a chip conveyor.
- FIG. 4a to 4f schematically show some assembly and set-up variants with the manufacturing units according to the invention for the automatic complete machining and control of workpieces and of models for the production of individual parts and small series with manual loading and automatic movement in the floor plan.
- the assembly arrangements are individually and optimally put together according to the respective production needs and can be changed at any time without restrictions or reworking during production changes and can be adapted to the new situation.
- the supply of the bar sections or individual part blanks, indicated only at 23, and the removal of the completely machined and controlled workpieces, not shown, is carried out using standard automation devices.
- an automatic bar loading magazine is built in front of the two units arranged on the input side, each with a separating and transfer unit of known type 24, the latter introducing the bar sections deburred on both sides into the clamping tool of the first processing unit (according to FIG. 4a)
- the transfer unit with the two subsequent workstations can, for example, also be constructed on a common frame module, to which all other units can be attached (not shown).
- the workpiece clamping points and / or measuring points are placed before each clamping or Measuring process cleaned automatically.
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Abstract
Das obengenannte Fertigungsaggregat, welches durch unterschiedliches Aneinanderreihen oder Anordnen verschieden ausgerüsteter Einzelaggregate zum Bau von Lineartransfer- und Sondermaschinen bestimmt ist, ermöglicht die automatische Komplettbearbeitung und Kontrolle von Werkstücken, insbesondere von Präzisionskurzdrehteilen. Die zu fertigenden Werkstücke (14) fahren für die Zerspanung und die Kontrolle in der X-Z-Ebene von drei Seiten her an einer Vielzahl von Schneid- und/oder Messwerkzeugen (2) vorbei. Die numerisch gesteuerten X- und Z-Achsen werden für die Werkstückübernahme, alle erforderlichen Zustell-, Vorschub- und Rückzugbewegungen der Fertigungs- und Kontrolloperationen, die automatische Handhabung, den mäanderförmigen Weitertransport und die Werkstückübergabe an das nächstfolgende Aggregat bis zum Verlassen der Maschine genutzt, ohne ein Werkstückwende- und Transportsystem zu benötigen. In der Y-, B- und aus windschiefer Richtung sind zusätzliche Schneidwerkzeuge (18) vorgesehen, die am bewegten oder feststehenden Werkstück (14) Teiloperationen ausführen.
Description
Bearbeitungs- und Koπtrollaggregat zum Bau automatischer Lineartransfer- und Sondermaschinen
Die Erfindung betrifft ein Fertigungsaggregat für die automatische Komplettbearbeitung und Kontrolle von Werkstücken, insbesondere von Kurzdrehteilen hoher Genauigkeit, welches durch unterschiedliches Aneinanderreihen oder Anordnen verschieden ausgerüsteter Einzelaggregate zum Bau automatischer Lineartransfer- und Sondermaschinen bestimmt ist.
Zur Bearbeitung der obgenannten Teile sind einerseits vorwiegend numerisch gesteuerte ein- und zweispindelige Revolverdrehmaschinen und Einspindeldrehautomaten, anderseits verkettete Standard- und Sondermaschinen, Mehrspindeldrehautomaten sowie Rundtakt- und Längstransfermaschinen im Einsatz. Die Ein- und Zweispindelmaschinen werden bei kleinen bis mittleren Stückzahlen, die mehrspindeligen für mittlere bis grosse Serien von Drehteilen verwendet. Die zu beschreibende Erfindung eignet sich für beide Stückzahlbereiche.
Die Verkettung von Standard- und Sondermaschinen erfordert eine lange Umrüstzeit von einem Werkstück auf ein anderes, ergibt zu grosse Umspannfehler trotz hohem Bauaufwand der Transferelemente, erhöhte Störanfälligkeit, erheblichen Platzbedarf und hohe Gesamtanschaffungskosten.
Der Mehrspindeldrehautomat mit seiner klassischen Spindeltrommel erzeugt bei den von der Praxis geforderten, hohen Drehzahlen neben schädlichen Schwingungen eine starke Wärmekonzeπtration und deshalb trotz teuren Gegenmassnahmen schwierig zu beherrschende thermische Dehnungen, weist eine ungenügende Flexibilität auf, kann ungeachtet vereinzelt angeordneter Gegenspindeln nur einfache Rückseitenbearbeitungen ausführen, hat aus Platzgründen nicht genügend Schneidwerkeuge zur Verfügung und ausser einer schlechten Zugäπglichkeit zu den einzelnen Arbeitsstationen einen erheblich behinderten Spänefall, usw.
Der grösste Anteil der Rundtakt- und Längstransfermaschinen arbeitet in der Weise, dass das zu fertigende Werkstück während des Schneidvorganges festgespannt ist und das rotierende Werkzeug am feststehenden Teil spanabhebende Operationen automatisch ausführt. Dieses Arbeitsprinzip ist bei der Herstellung von Drehteilen hoher Genauigkeit aus physikalischen Gründen nicht weiter entwicklungsfähig. Die aussermittig umlaufenden Schneidwerkzeuge und deren Trägerelemente verursachen bei den geforderten Drehzahlen und den quadratisch ansteigenden Fliehkräften unzulässige Deformationen der Plandrehkopfführungen mit Mangelschmierung, Passungsrost, Ruck-Gleiten oder gar Festsitzen der
platzbedingt kurzen Radiaischlitten; enorme Stellkräfte mit schädlich hoher Lagerbelastung im Umlenkmechanismus der Axial-Radialbewegung; Unwucht und Schwingungsprobleme infolge grosser, umlaufender Massen; elastische und thermische Längendehnungen an den Schnittkraftübertragungsorganen; weitere arbeitsprozessschädigende Verformungen, da kein starrer Kraftfluss vom Werkzeug zum Werkstück; unzulässige Wärmeballungen mit unerwünschten, massbeeinflussenden Lageveränderungen infolge grosser Baulängen der hydraulischen Vorschubantriebe und deren unvermeidlichen Reibungs- und Leckölverluste. Alle obgenannten Schwachstellen betreffen die werkzeugtragenden Bearbeitungseinheiten zur Herstellung von Drehteilen auf Rundtakt- und Längstransfermaschinen. Beide Maschinenarten eignen sich auch schlecht bis gar nicht zur Bearbeitung von Futterdrehteilen.
Der Nachteil des Ruπdtaktmaschinenpriπzips ist die in Abhängigkeit des Kreisdurchmessers festgelegte Anzahl Stationen, die keine Flexibilität bezüglich ihrer zahlenmässigen Vergrösserung oder Verkleinerung für unterschiedliche Bedarfsfälle zulässt. Ausserdem bindet sie häufig Werkstückträger in Ueberzahl, da ihre Anzahl Stationen grosser sein kann als ihre Anzahl produktiver Arbeitsstationen, was hohe Kosten verursacht. Die Arbeitsweise mit umlaufenden Werkzeugen schränkt den Einsatz vieler Werkzeuge pro Arbeitsspindel ein, wodurch mehr Arbeitsstationen und daher grössere Abmessungen bei weiter wachsenden Wärmedehnungen und entsprechend stark steigenden Maschinenpreisen unvermeidlich sind. Schon kleinere und mittelgrosse Rundtaktmaschinen, bei denen die Werkstücktransportscheibe zugleich als Werkstückträger während der Bearbeitung dient, verursachen dimensionsbedingt bereits bei geringen Temperaturunterschieden benachbarter Baugruppen zusätzliche Fehler durch Wärmedehnungen. Dazu kommen weitere Genauigkeitsverluste durch Indexierfehler im Teiimechanismus, usw. Durch Verwendung von Maschinenteilen gleicher Ausdehnungskoeffizienten, Invariegierungen, Reduktion bestimmter Abmessungen, bessere Anordnung und Dimensionierung gewisser Bauteile sind zwar graduelle, nicht aber prinzipielle Genauigkeitsverbesserungen der erzeugten Werkstücke erzielbar. Massgenauigkeit, geometrische Formgenauigkeit und Oberflächengüte, Werkzeugstandzeit und Bearbeitungszeit genügen den stets steigenden Anforderungen der Praxis in der Drehbearbeitung nicht mehr.
Der Nachteil der Längstraπsfermaschine ist die für die Rückführung der Werkstückträger zusätzlich erforderliche Transporteinrichtung. Sie führt zu einer Verdoppelung des Transportweges und damit zu einer zahlenmässigen Vergrösserung der im Umlauf befindlichen Werkstückträger, wodurch hohe Umrüstzeiten und massiv steigende Maschinenpreise entstehen. Im übrigen gelten die bereits erwähnten
Mängel des Arbeitsprinzips der umlaufenden Werkzeuge am feststehenden Werkstück für die Bearbeitung von Drehteilen.
Aus der US 4'612'690 ist eine Aπordung mit versetzt gegenüberliegenden Bearbeitungseinheiten an einer Längstransfermaschine bekannt, bei welcher die taktweise Weitergabe der Werkstücke von einer Station zur nächsten mittels Transferbalken erfolgt.
Die beidseitge Drehbearbeitung mit umlaufenden Werkstücken und direkter, automatischer Weitergabe des Werkstückes von der ersten Werkstückspindel an eine koaxial gegenüberliegende zweite Werkstückspindel ohne zusätzliche Transporteinrichtung wurde zuerst mit DE 30 35451 A1 beschrieben. DE 33 20940 A1 zeigt eine Maschine, die durch eine veränderte Anordnung der Baugruppen die beidseitige Bearbeitung eines Drehteiles ohne Wende- und Transportvorrichtung ermöglicht. Die Anwendung der gleichen Transfermethode an einer mehrspindeligen Längstransfermaschine ist anhand DE 33 37 198 C2 erklärt. Der hier genannte Werkzeugwechsler und die über jeder zweiten Arbeitsstation gespeicherten Spannwerkzeuge und deren Zuführmechanismen verschlechtem die Zugängiichkeit zu den Arbeitsräumen, versperren die Anordnung weiterer Schneidwerkzeuge, ganzer Bearbeitungseiπheiten oder Mess- und anderer Hilfsgeräte. Ausserdem führt jede Extrawerkzeugübergabe und Indexierbewegung zu höheren Nebenzeiten, zur Verringerung der Genauigkeit und einem deutlich höheren Bauaufwand.
Mit den vier dargelegten Verfahren ist eine beidseitige Drehbearbeitung von Werkstücken zwar möglich, eine Komplettbearbeitung auch komplexer Präzisionsdrehteile im automatischen Durchlaufbetrieb wird in keinem Fall erreicht.
Die hier beschriebene Erfindung vermeidet die vorerwähnten Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, durch unterschiedliches Aneinanderreihen oder Anordnen von zwei oder mehr baugleicher Bearbeftungs- und / oder Kontrollaggregate eine hochflexible Fertigungseinrichtung mit elektromechanischen, vorzugsweise numerisch gesteuerten Werkstückbewegungen für die automatische Komplettbearbeitung und Kontrolle von Werkstücken, insbesondere Drehteilen hoher Genauigkeit zu entwickeln.
Die Lösung dieses Problems erfolgt mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 sowie den abhängigen Patentansprüchen.
Nachstehend wird der Aufbau, die Anordung und die Funktionsweise der Erfindung an einem konkreten
Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen:
Fig. 1 Ansicht auf eine Ausführungsform des Fertigungsaggregates bestehend aus einem Gestellmodul, einer Werkzeugtrageinheit mit angedeuteten Schneidwerkzeugen und einer in ihrer Grundstellung gemäss
Fig. 2 versetzt gegenüberliegenden Werkstückträgereinheit.
Fig. 2 das wechselseitig-lineare Aneinanderreihen einzelner baugleicher Aggregate zu einer Lineartransfermaschine in einer schematisierten Draufsicht (Ausschnitt)
Fig. 3 die vollständige Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante des Festigungsaggregates mit aufgebauter Fräs-Bohreinheit und angedeuteter Befestigungsart an einem gegenüberliegenden Gestellmodul (strichpunktiert gezeichnet)
Fig. 4a bis 4f einige schematisch dargestellte Anordungsarten durch unterschiedliches Aufstellen oder Zusammenbauen einzelner Fertigungsaggregate ohne oder mit Aussenstützen und vereinfacht angedeuteten mäanderförmigen Beschickungs-, Arbeits-, Transfer- und Entnahmebewegungsmöglichkeiten im Grundriss
Die Darlegung der Erfindung sei anhand der Figuren 1 bis 4 erklärt. Die gleichen Komponenten auf den dargestellten Ausführungsbeispielen sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figur 1 zeigt in stärker ausgezogenen Linien das Oberteil des Gestellmoduls 1 mit der Befestigungsfläche BF1 der Werkzeugseite und der Befestigungsfläche BF2 der Werkstückseite. Auf der Werkzeugbefestigungsfläche können anstelle der angedeuteten, feststehenden Schneidwerkzeuge 2 (auch gemäss Figur 2) oder zusätzlich zu diesen ein- und / oder mehrspiπdeiige Bohr-, Fräs- oder andere Bearbeitungseinheiten auf einer festen oder auswechselbaren und voreinstellbaren Werkzeugtrageinheit aufgesetzt werden.
Auf der Befestigungsfläche BF2 ist eine Werkstückträgereinheit aufgebaut, deren Werkstückspindel 11.2 in derX- und Z-Richtung verfahren werden kann. Diese Einheit bewegt sich direkt auf dem Gestellmodul 1 , welches die Führungen 4 und den Linearantrieb für die X - Achse 5 aufnimmt (nur Gewindespindelmitte dargestellt). Auf den spielfreien Führungen 4 bewegt sich der thermosymmetrische Werkstückträgerschlitten 6.2 mit der direkt als Z - Achse ausgebildeten Pinole 7, welche durch die Führungsstange 8 gegen Verdrehung gesichert ist, an welcher ein axial spielfreies Direktmess-System für hochgenaue Bewegungsschritte vorgesehen ist. Der Hauptantrieb erfolgt vom Motor 9 aus durch das Gehäuse 10 auf die Werkstückspindel 11.2. Die Werkstückträgerbewegungen in der X- und Z-Richtung sind numerisch gesteuert und werden mit bekannten Mitteln wie Servomotoren, vorgespannte Spindel / Mutter - Antriebe oder durch Linearmotoren bewirkt, wobei direkte und / oder indirekte Wegmess-
Systeme im geschlossenen oder offenen Regelkreis gleichermassen einsetzbar sind und den unterschiedlichen Genauigkeitsansprüchen genügen. Beim erfindungsgemässen Fertigungsaggregät wurde konsequent darauf geachtet, dass neben dem kürzesten Abstand zwischen Werkstückaufnahmeeinrichtung und Schneidwerkzeug auch die Distanz zwischen dem Mess-System und der Zerspanstelle einem Minimum entspricht, da diese Strecke vom ersteren nicht erfasst wird und somit zusätzliche thermische und elastische Verformungen zu unzulässigen Genauigkeitsverlusten führen können.
Die Figur 2 veranschaulicht, wie durch das wechselseitig-lineare Aneinanderreihen einzelner, baugleicher Fertigungsaggregate eine Lineartransfermaschine mit jeder wünschbaren Anzahl Arbeitsstellen aufgebaut wird. Das stärker gezeichnete Aggregat 1 mit der Gestell-Länge 2A und der Breite B ist beispielsweise zwischen vier baugleichen, ebenfalls mit 1 bezeichneten Aggregaten eingebaut (letztere sind dünn gezeichnet). Zum besseren Verständnis der Funktionsweise zeigt die mäanderförmige Spur 12 die prinzipielle Werkstückverschiebuπg durch die Maschine ohne die vielen einzelnen Bewegungsschritte im Werkzeugbereich darzustellen.
Sobald die in der Werkstückdurchlaufrichtung vorgelagerte Werkstückspindei 11.1 die koaxiale Stellung zur Gegenspindel 11.2 erreicht hat, bewegen sich deren Pinolen 7 in der Z-Achse mittels der Vorschubantriebe 13 aufeinander zu. Nachdem das Werkstück 14 in bekannter Weise übergeben worden ist, verschiebt sich die Übergabespindel 11.1 sofort in ihre Ursprungslage zurück, um dort ein neues Werkstück zur Weiterbearbeitung aufzunehmen.
Die Übernahmespindel 11.2 stellt sich auf die vorgegebene Drehzahl ein und fährt gleichzeitig numerisch gesteuert mit dem Werkstück 14 an die feststehenden Schneidwerkzeuge einer schematisch dargestellten Werkzeugbestückung 2 heran. Der Drehprozess beginnt beispielshalber mit einer doppelten Aussenbearbeitung auf der Werkzeugreihe i wobei generell beidseits und in der Drehachse Innen- und Aussenoperatioπen aus radialer Richtung oder von der Stirnseite her mit Überkopfdrehen oder Drehrichtungswechsel gleichermassen und gleichzeitig auch bei kleinsten Durchmessern uneingeschränkt gearbeitet werden kann und zudem mit einer oder mehr rotierenden Spindeln aussermittige Operationen parallel zur Werkstückrotationsachse und zur Addition von Drehzahlen in der Drehachse durchführbar sind. Dann folgen beispielsweise vier stirnseitige Bearbeitungen mit der Werkzeugreihe II, ein Einstich mit dem Werkzeug 15 der Werkzeugreihe III und anschliessend fährt der Werkstückträgerschlitten 6.2 in der X - Richtung in koaxiale Stellung zur gegenüberliegenden Spindel 11.3, worauf sich beide Pinolen 7 in der Z-Achse über die Vorschubaπtriebe 13 wieder aufeinander zu bewegen. Nachher wird die zuvor
bearbeitete Seite des Drehteils im Synchronlauf, im gesteuerten oder willkürlichen Spindelstillstand positionsgenau an das Spannmittel der gegenüberliegenden Werkstückspindel 11.3 übergeben. Der Werkstückträgerschlitten 6.2 kehrt schliesslich in seine Ausgansiage zurück um dort ein neues Werkstück zur weiteren Bearbeitung zu übernehmen.
Je nach Werkzeugbestückungen kann es zweckmässig sein, das Werkstück vor der Mäanderendstellung zu übergeben. Die Übergabestellung ist deshalb innerhalb der Mäanderüberlappuπgsstrecke Ü frei wählbar. In diesem Überlappungsbereich können die Fertigungsaggregate mit ihren Spindeln bezw. Werkstückaufnahmeeinrichtungen paarweise in Koaxialstellung so zusammenwirken, dass beim Einstechen breiter Nuten oder bei schweren Einstechoperationen weit von der Einspannstelle entfernt das freie Werkstückende gehalten und abgestützt wird, wobei jeder Werkstückträger dafür einsetzbar ist. Ein wesentlicher Erfindungsgedanke besteht auch darin, dass der Werkstückträgerschlitten 6.2 dank der einseitigen Mäanderüberlappung Ü an die beiden Vordrehwerkzeuge des Werkzeugblockes 16 der Werkzeugreihe III der Werkzeugbestückung des vorangegangenen Aggregates anfahren kann. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dass mit Werkzeugen der vorhergehenden Arbeitsstation vorgedreht und auf der zugehörigen Werkzeugstation der Werkzeugreihe I anschliessend direkt Fertigdrehoperationen mit derselben Werkstückspannung ausgeführt werden können.
Das zu fertigende Werkstück kann für die Zerspanung und Kontrolle in der X - Z - Ebene immer von drei Seiten her an eine Vielzahl feststehender und / oder rotierender Schneid- und / öder Messwerkzeuge herangeführt werden, wobei die einzeln oder gleichzeitig numerisch gesteuerten X - und Z - Achsen für die Werkstückübernahme, alle erforderlichen Zustell-, Vorschub- und Rückzugbewegungen des Zerspanungsprozesses und / oder der Werkstückkontrolle, den Weitertransport in die Werkstückübergabeposition und die automatische Handhabung genutzt werden ohne eine Werkstückwendevorrichtung und / oder ein separates Werkstücktransportsystem zu benötigen wobei jedes Zwischenstapeln oder Lagern von teiibearbeiteten Werkstücken vermieden wird. Ein weiteres, wesentliches Merkmal besteht darin, dass für die Komplettbearbeitung der komplizierteren Werkstückseite von Stangen- und Futterdrehteilen durch die Anordnung einer ungeraden Anzahl Aggregate eine zusätzliche Arbeitsstation zur weiteren Erhöhung der Werkzeugzahl und damit zur Einsparung von Aggregaten, Spannmitteln und Achssteuerungen verfügbar ist. Beim. Einsatz mehrerer, zusammengebauter Einzelaggregate zu einer Längstransfermaschine wird die Leistungsfähigkeit der Maschine durch die taktzeitbestimmende, längste Einzeloperation nicht mehr gemindert, weil auf anderen Stationen durch die Vielfachanordnung von Werkzeugen während der gleichen Zeit mehrere kurze Bearbeitungen ausgeführt werden, wobei nur in Y-, B- oder aus windschiefer Richtung mit dem / den
Werkzeugen an das Werkstück gefahren wird, sonst fährt immer das Werkstück mit den Bewegungsachsen X, Z und C gegen die Werkzeuge.
Je nach Werkzeugbestückung und Werkstückbeschaffenheit können genormte Aussen- und Innendrehwerkzeuge, sowie Zentrumswerkzeuge für unterschiedliche Werkstücke benützt oder übersprungen werden, aber auch fest installiert bleiben.
Die Figur 3 stellt eine vollständige Ansicht des Festigungsaggregates dar, wobei die in Figur 1 dargestellten, jeweils baugleichen Haupt- und Vorschubantriebe 10, 13 anders angeordnet sind und ausserdem eine in der Y-Richtung gesteuerte Fräs-Bohreinheit 18 direkt auf dem Werkstückträgerschlitten 6 aufgebaut ist. Das Fertigungsaggregat wird über den Flansch 19 des Gestellmoduls 1 am strichpunktiert gezeichneten, gegenüberliegenden Gestellmodul 1 befestigt und auf bekannte Weise starr verbunden. Je nach Art der Aufstellung, des Zusammenbaues oder der Verwendung der Fertigungsaggregate sind anstelle der gegenüberliegenden Gestellmodule Aussenstützen 20 gemäss Figuren 4e, f vorgesehen, welche eine korrekte Dreipunktauflage der Aggregate auf der Bodenfläche 21 ermöglichen. Ausserdem wird die tunnelartige Ausnehmung 22 für den Einbau einer Spänefördereinrichtung genutzt. In den Figuren 4a bis 4f sind einige Zusammenbau- und Aufstellungsvarianten mit den erfindungsgemässen Fertigungsaggregaten für die automatische Komplettbearbeitung und Kontrolle von Werkstücken sowie von Baumustem für die Einzelteil- und Kleinserienfertigung mit Handbeschickung und automatischem Bewegungsablauf im Grundriss schematisch dargestellt. Die Aggregatsanordungen werden den jeweiligen Fertigungsbedürfnissen entsprechend individuell optimal zusammengestellt und sind bei Produktionsänderungen jederzeit ohne Einschränkungen oder Nacharbeiten umstellbar und der neuen Situation anpassbar.
Die mit 23 nur angedeutete Zuführung der Stangenabschnitte oder Einzelteilrohlinge sowie die nicht gezeigte Entnahme der komplett bearbeiteten und kontrollierten Werkstücke erfolgt mit handelsüblichen Automatisierungsgeräten. Beim Verarbeiten von Stangenmaterial wird den beiden eingangsseitig angeordneten Aggregaten lein automatisches Stangenlademagazin mit je einer Trenn- und Traπsfereiπheit bekannter Bauart 24 vorgebaut, wobei letztere die beidseitig entgrateten Stangenabschnitte in das Spannwerkzeug des ersten Bearbeitungsaggregates einführt, (gem. Fig. 4a) Die Trenn- und Transfereinheit kann mit den beiden nachfolgenden Arbeitsstationen beispielsweise auch auf einem gemeinsamen Gestellmodul aufgebaut sein, an welchem sinngemäss alle weiteren Aggregate anbaubar sind (nicht dargestellt).
Bei allen, in den Figuren 4a bis 4f beispielhaft dargestellten Ausführungsvarianten werden die Werkstückspannstellen und / oder Mess-Stellen vor jedem Spann- bezw. Messvorgang automatisch gereinigt.
Beim Bau von Lineartransfermaschinen gemäss Figuren 4a und 4b für welche die Aggregate primär entwickelt wurden, sind trotz unterschiedlicher Anzahl Aggregate keine längeπabhängigen Teile wie Maschinensockel, Einheitenträger, Transferbalken, usw. notwendig. Als weitere Besonderheit ist eine Werkstückentnahme aus jeder Zwischenstation möglich und deshalb sind nur sovieie Spannvorrichtungen wie aktive Arbeitsstationen für die jeweilige Komplettbearbeitung erforderlich und ausserdem sind durch das jederzeit mögliche Ein- und Ausschleusen von Werkstücken bei ausreichender Anzahl Aggregate eingangsseitig und ausgangsseitig gleichzeitig auch zwei unterschiedliche Werkstücke herstellbar. Viele Einzelheiten und Einzelteile der dargelegten Erfindung wurden vorstehend nicht beschrieben, da sie Stand der Technik und dem Fachmann bekannt sind.
Claims
1. Fertigungsaggregat zur automatischen Komplettbearbeitung von Werkstücken, insbesondere auf dem Drehteilefertigungssektor, mit mindestens einem fest angeordneten Gestellmodul (1 ) auf welchem fest oder beweglich mindestens eine Bearbeitungswerkzeugtrageinheit (2) angeordnet ist und auf dem Gestellmodul (1) mindestens eine fest angeordnete oder verfahrbare Werkstückträgereinheit (6) vorgesehen ist wobei das Gestellmodul die Werkzeugtrageinheit und die Werkstückträgereinheit gemeinsam aufnimmt oder die genannten Einheiten jeweils auf einem zugeordneten Gestellmodul angeordnet sind, und wobei die Werkzeugtrageinheit und die die Werkstücke mittels einer Werkstückaufnahmeeinrichtung (11 ) fest oder verfahrbar aufnehmenden Werkstückträgereinheit mit einer numerischen Steuerung zusammenwirken zur Durchführung der automatischen Komplettbearbeitung, wobei die Werkstückträgereinheit mit entsprechenden Bewegungsantrieben alle für die Komplettbearbeitung erforderlichen Werkstückbewegungen ausführt um das Werkstück in den Bearbeitungsphasen an den Werkzeugen der Bearbeitungseinheit(en) der genannten Werkzeugtrageinheit zuzustellen und vorbeizuführen, und wobei die Werkzeugtrageinheit entweder keine Vorschubbewegung oder die Vorschub- und die Zustellbewegungen in allen Richtungen allein oder überlagert zur Werkstückträgereinheit ausführt zur Komplettbearbeitung des Werkstückes, und wobei die Werkzeugtrageinheit fest oder beweglich auf dem bzw. ihrem zugeordneten Gestellmodul angeordnet ist, und mit einem oder mehreren Bearbeitungswerkzeugen (2) ausgerüstet ist, und die Bearbeitungswerkzeuge der Werkzeugtrageinheit als statische Bearbeitungseinheiten (2) und/oder als mit eigenem Antrieb versehene Bearbeitungseinheiten mit oder ohne eigene Achs-Bewegungs-Antriebe ausgebildet sind. und ferner die Werkstückträgereinheit (6) Mittel zur Aufnahme mindestens einer weiteren Bearbeitungseinheit (18) aufweist.
2. Aggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gestellmodul im Grundriss gesehen im wesentlichen T-förmig oder länglich, insbesondere rechteckförmig oder quadratisch, ausgebildet ist
3. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestellmodul eine Befestigungsfläche (BF2) für die Aufnahme der Werkstückträgereinheit und eine weitere Befestigungsfläche (BF1 ) für die Aufnahme der Werkzeugtrageinheit mit den Bearbeitungswerkzeugen aufweist.
4. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Bearbeitungseinheiten ein- oder mehrspindelige Bohr-, Fräs- oder andere Bearbeitungseinheiten sind, welche das zu fertigende Werkstück alleine oder gleichzeitig mit den genannten Vorschubbewegungen der Werkzeugtrageinheit und /oder der Werkstückträgereinheit komplett automatisch bearbeiten können.
5. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträgereinheit allein oder zusätzlich zu den Achsenbewegungen der anderen Einheiten alle jeweils erforderlichen Achsenbewegungen ausführt und die Vorschubantriebe als Linearmotorantriebe und/oder als Servo-Antriebe und/oder als Spindel/Mutter-Antriebe ausgebildet sind.
6. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine bzw. mehrere Längenmessvorrichtungen, insbesondere eine bzw. mehrere direkte oder indirekte Wegmesseinrichtungen in geschlossenem oder offenem Regelkreis vorhanden ist bzw. sind, zur Messung der Vorschub- und/oder Zustellbewegungen in allen Achsenrichtungen insbesondere auch zur Werkstückkontrollmessung.
7. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträgereinheit mittels Führungsanordnungen auf dem Gestellmodul verschiebbar angeordnet ist, wobei die Führungsanordnungen vorteilhafterweise schütten- und/oder pinolenförmig, insbesondere kreuzschlittenförmig ausgebildet sind.
8. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträgereinheit eine Werkstückaufnahmeeinrichtung aufweist die als Spindeleinheit ausgebildet ist und Mittel zum Ausführen von Zustell-und Vorschubbewegungen in Z-Richtung aufweist.
9. Mehrspindelige Lineartransfermaschine zur automatischen Komplettbearbeitung von Werkstücken, insbesondere auf dem Drehteilefertigungssektor, mit mehreren Fertigungsaggregaten gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8,
10. Mehrspindelige Lineartransfermaschine gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Fertigungsaggregate mit ihren Gestellmodulen jeweils in linearer Aufreihung zueinander wechselseitig versetzt gegenüberliegend aufgestellt sind, wobei die Werkstückträgereinheiten mit ihren in festen oder beweglichen Werkstückaufnahmeeinrichtungen derart zueinander positioniert werden können, dass sie sich gegenseitig das Werkstück automatisch übergeben können, wobei die Gestellmodule zur jeweiligen festen oder beweglichen Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugtrageinheiten und zur Aufnahme von festen oder verfahrbaren Werkstückträgereinheiten dienen, und wobei die Werkstückträgereinheiten jeweils seitlich versetzt zur Grundstellung derart zueinander paarweise, im wesentlichen koaxial positioniert werden können, dass sie sich gegenseitig das Werkstück automatisch übergeben können und zur Uebergabe die Werkstückträgereinheiten in der Koaxialstellung die Werkstückübergabe ausführen und wobei die Werkstückträgereinheiten die Bewegung in die Koaxialstellung ausführen , wobei in der Bearbeitungsphase die Werkstückträgereinheiten versetzt zueinander angeordnet sind oder durch seitliches Verfahren sich paarweise ebenfalls mindestens angenähert in Koaxialstellung befinden zur Bearbeitung des Werkstückes des benachbarten Fertigungsaggregates und zur Unterstützung der benachbarten Werkstückträgereinheit zur starren Werkstückhalterung und zur Verminderung bzw. Unterdrückung von Werkstückschwingungen oder von Maschinengestellschwingungen.
11. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestellmodullänge doppelt so gross ist wie der seitliche Abstand der Werkstückaufnahmeeinrichtungen bzw. der. Spindeln der Werkstückträgereinheiten in deren seitlich versetzter Grundstellung.
12. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Werzeugtrageinheit und die Werkstückträgereinheit auf dem gleichen Gestellmodul angeordnet sind.
13. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung an allen Werkstückspindeln bzw. Werkstückaufnahmeeinrichtungen simultan erfolgt und die Werkstückspindeln bzw. Werkstückaufnahmeeinheiten automatisch in die Uebergabeposition geführt werden.
14. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestellmodule unterschiedliche Grosse aufweisen, insbesondere, dass längere Gestellmodule für grösseren Werkstückträger- Schlittenquerhub paarweise zwischen den übrigen Gestellmodulen angeordnet sind.
15. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Fertigungsaggregate ungerade ist um Bearbeitungs- Vorgänge auf der Werkstückträgereinheit bzw. Gegenspindel bzw. Werkstückaufnahmeeinheit eines benachbarten Fertigungsaggregates ausführen zu können, oder um eine zusätzliche Arbeitsstelle für jeweils die kompliziertere Werkstückseite verfügbar zu machen.
I
16. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 15 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsaggregate mit ihren Spindeln bzw. Werkstückaufnahmeeinheiten paarweise in Koaxialstellung zusammenwirken, insbesondere um das freie Werkstückende abzustützen und/oder um das zweite Koaxialstellungs-Fertigungsaggregat zur Bearbeitung des zugehörigen Werkstückes des ersten Koaxialstellungs-Fertigungsaggregates simultan mitzubenutzen.
17. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Werkstückträgereinheiten mit ihren Werkstückspindeln bzw. mit ihren Werkstückaufnahmeeinrichtungen nach Abschluss eines Bearbeitungszyklusses automatisch in die Uebergabeposition bewegen und nach erfolgter Werkstückübergabe in die Uebernahmestellung bzw. in die Grundstellung zurückfahren oder sich in eine andere vorbestimmte Position bewegen.
18. Lineartransfermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolle der Masshaltigkeit insbesondere der Werkstück- Masshaltigkeit durch die Längenmessvorrichtung und/oder durch zusätzliche Messmittel direkt auf den Fertigungsaggregaten durchführbar ist mit Istwert-Sollwert Vergleich und mit manueller oder automatischer Durchführung der daraus sich ergebenden Korrekturen.
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