帶有工件託盤交換模塊的工具機的製作方法
2023-06-08 05:08:36
專利名稱：帶有工件託盤交換模塊的工具機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種特別是用於工件切削加工的工具機。
這種工具機用來成形和切削加工由金屬材料特別是輕金屬組成的極其不同的工件。這裡可以加工和製造形狀複雜的工件，其中常常必須進行多個不同的切削加工工序，有時利用不同的刀具。工具機除了應該儘可能快速和精確地加工工件外，應該儘可能不進行工件重新安裝，亦即不重新夾緊在工作檯等等上，在兩個不同工件的加工之間可以很快地改裝，使得工具機具有儘可能短的調整時間。
背景技術：
這裡已知，採用所謂的模塊化工具機。這是這樣的工具機，它包括至少一個在其上安裝主軸的加工模塊，以及一個在加工期間可以夾緊工件的裝夾模塊。這裡模塊式結構這樣選擇，使得不同實施形式的主軸可以和確定的裝夾模塊結合，或者倒過來。
其次已知這樣的工具機，它們此外還包括一工件託盤交換模塊，它關於裝夾模塊對稱地安裝在裝夾模塊上，並用來將工件放在裝夾模塊上和從它上面取下。工件託盤交換模塊做得例如帶有兩個工件安裝區，使得安裝在工件託盤交換模塊上的第一個工件正通過裝夾模塊夾緊，並藉助於主軸模塊、亦即加工模塊正在加工，而在工件託盤交換的第二個工件區內可以正在從工件託盤交換模塊上取下第二個工件，並可以在它上面裝上一個新的工件，在第一個工件加工完畢後它可以例如通過旋轉運動迴轉到裝夾模塊的加工位置和夾緊位置。由此可以減少重新調整時間，因為不是整個重新調整過程必須在加工模塊停車的狀態下進行，而是工件本身的取下和上料可以與工件加工的完工或開始無關地進行。
發明內容
本發明的目的是，設置一種模塊化構造的工具機，它在模塊結構方面具有高度的靈活性，適合於乾式加工，並在加工模塊相對於裝夾模塊的布局方面提供高度的靈活性。
這個目的用具有權利要求1特徵的工具機實現。
本發明的基礎是這樣的設想，保持一水平布置的主軸軸線，因為在主軸水平布置的情況下在乾式加工時產生的切屑可以自由地向下掉入工具機的排屑溝內。然而為了在具有水平布置的主軸的加工模塊或水平布置的主軸在與一工件託盤交換模塊固定相連的裝夾模塊上的布局方面具有高的靈活性，工件託盤交換模塊相對於一中心平面非對稱布置，此中心平面給定裝夾模塊和加工模塊的中心，並基本上平行於主軸軸線方向分布。由此可以，除了設置所謂的單主軸結構，亦即包含一個帶有一個水平布置的主軸的加工模塊的工具機外，也可以實現所謂的雙主軸結構，亦即設有兩個加工模塊的布局，它們相互成90°布置，亦即主軸軸線相互成90°分布，而不需要對裝夾模塊和工件託盤交換模塊的組合作修改。這通過這樣的方法達到，即工件託盤交換模塊不突出於基本上長方體形的裝夾模塊的其中兩個垂直布置的面。在工件託盤交換模塊不超出的這些面上可以連接此加工模塊或一個加工模塊。
最後工件託盤交換模塊在裝夾模塊上的非對稱布局使得可以建造一種所謂的同步方案，其中鏡像對稱地相互連接由加工模塊、裝夾模塊和工件託盤交換模塊組成的兩個裝置，這使得可以在比較緊湊的空間內同步加工兩個工件。
此外通過主軸的水平布局以及設置一個單獨的僅僅連接在長方體形裝夾模塊的一個端面上的加工模塊，可以使驅動裝置和切削空間很好地分開，從而減小切屑進入驅動空間的危險性。因為工件託盤交換沿水平方向布置是已知的，並且用於託盤裝卸的相應輸送裝置設置在許多加工區內，這種布局在以下方面也是有利的，即由於工件託盤交換模塊同樣是水平的和因此對於裝、卸沒有不同的結構對於工件託盤的裝、卸不需要新的裝置。同時結構剛性比較好，因此除了可以用於輕金屬加工外本工具機也可以用於鑄件和鋼件加工。
優良的實施形式由其餘權利要求表徵。
這樣按照一種優選的實施形式裝夾模塊基本上是長方體形的，工件託盤交換模塊這樣偏心地連接在裝夾模塊上，使它突出於長方體最多兩個垂直布置的側面。這種布局使得可以對裝夾模塊和工件託盤交換模塊之間的連接不加更改便實現所述的不同方案，即單主軸方案、雙主軸方案以及同步方案。
例如工件託盤交換模塊相對於所述中心平面成約45°角連接，亦即在一從裝夾模塊中心向其一個角伸展的假想的水平伸展的軸線上。此外由此對待調整的工件提供特別好的可接近性，其中託盤交換裝置除了手動裝料外也可以例如用龍門臂或萬向臂與基本工藝時間同時進行機械手裝料。
為此工件託盤交換模塊優選具有至少兩個用於託盤的支座，使得與基本工藝時間同時，亦即在加工其中一個託盤上的工件期間可以裝載另一個工件。這減少準備時間，從而顯著減少工具機停機時間。
按照一種特別優選的實施形式為此工件託盤交換模塊設計成轉盤加料器，它具有一分布在一從裝夾模塊的中心到其一個角點的水平位置的假想線上的旋轉軸。轉盤加料器的旋轉軸垂直分布。因此轉盤加料器水平設置，使得它適合用於工件託盤的常用的裝卸裝置。
這個結構最好包括兩個加工模塊、一個裝夾模塊和一個工件託盤交換模塊，其中加工模塊相互成90°角連接在裝夾模塊上，並且工件託盤交換模塊相對於各個假想中心平面偏心設置，假想中心平面分別通過一加工模塊和裝夾模塊並垂直布置。這同時意味著，假想平面分別平行於加工模塊的主軸軸線。其中按照一種特別優選的實施形式工件託盤交換模塊設置成這樣，即它基本上設置在裝夾模塊的兩個端面的交叉點區域內，在這兩個端面上沒有設置加工模塊，並且端面分別垂直分布。這使得可以通過兩個相互垂直設置並且其軸線基本上分別水平分布的主軸同時加工一個裝夾在裝夾模塊上的工件。
按照一種可供選擇的實施形式兩個其主軸軸線方向相互平行並分別水平分布的加工模塊分別和一個裝夾模塊連接，此外其中分別對每個裝夾模塊設置一個工件託盤交換模塊。這意味著，此布局相對於一對稱平面基本上是對稱的，此對稱平面垂直分布，並將第一個加工模塊以及第一個裝夾模塊與第二個加工模塊連同第二個裝夾模塊分開。
按照一種特別優選的實施形式加工模塊設計成三軸加工單元。例如為此主軸可沿平行於主軸旋轉軸線方向直線移動地支承在一迴轉臂的第一個末端上，而迴轉臂可繞一平行於主軸旋轉軸線的軸線旋轉地支承在其第二個末端上，其中迴轉臂的支座又可以與迴轉臂的迴轉位置無關地沿垂直於主軸移動方向的方向，亦即在所述情況下垂直地移動。由此可以使得用於主軸運動的旋轉軸(Rundachsen)和直線軸相結合，這造成非常緊湊和剛性的基本結構。由此造成小的運動質量，這對於良好的動態性能和最終對於直接驅動的使用標準是前提條件。作為另一種選擇也可以採用滾珠絲杆傳動裝置作為驅動部件。
最後對於每個加工模塊在加工模塊上設置至少一個刀庫是有利的。由此刀具可以直接在主軸上方裝入刀庫和從刀庫中取出。
裝夾模塊設計成轉臺是有利的。這裡可以採用普通NC-圓工作檯，它使工作檯可以出現在主軸的不同位置上。代替圓工作檯例如也可以採用迴轉式夾具。
下面藉助於附圖純粹舉例性說明本發明。附圖中圖1 本發明工具機第一種實施形式的俯視圖；圖2 圖1中的工具機的側視圖；圖3 本發明工具機的第二種實施形式；圖4 本發明工具機的第三種實施形式。
具體實施例方式
圖1表示本發明工具機10的俯視圖，它特別適用於金屬零件，特別是輕金屬零件的切削加工。工具機10包括一加工模塊12，在它上面這樣地支承一主軸14，使得主軸軸線水平分布。這可以在圖2所示的側視圖中很好看出。主軸14本身支承在一迴轉臂16上，使主軸可沿水平方向在迴轉臂16上直線移動，亦即沿水平方向平行於主軸軸線移動。迴轉臂16本身可迴轉地支承在一座架(konsole)18上，其中迴轉運動在一垂直於主軸軸線的平面內進行，座架18本身可沿垂直方向移動地支承在加工模塊上。為此設有例如直線驅動裝置20。
也可以採用另外設計的加工單元，它具有一水平安裝的主軸。但是最好採用三軸加工單元，因為它對於工件加工具有更高的靈活性。
在圖1和2所示的實施形式中加工模塊12分別包括一主軸，但是這裡表示主軸在不同位置。
最後在加工模塊12上安裝一刀庫22，使得對於加工工件所需要的刀具可以裝入主軸和從主軸上取下並重新送回到刀庫中。由此可以迅速地換刀，這又縮短工具機不進行加工的時間。
在加工模塊12上連接一裝夾模塊24。此裝夾模塊24基本上設計成長方體形，並在其一個垂直端面上配備用來連接加工模塊的裝置26，它使裝夾模塊可以剛性連接到加工模塊12上。裝夾模塊24設計成NC-轉臺，它使工件可以繞一垂直分布的軸線旋轉，如果它夾緊在轉臺上的話。由此可以使工件在加工期間相對於主軸出現在不同位置上。
最後裝夾模塊24這樣地與一託盤交換裝置28連接，使託盤交換裝置28相對於加工模塊和裝夾模塊的平行於主軸軸線方向分布的中心平面成一約45°角安裝。這提供對於工件託盤交換模塊28良好的可接近性，這特別是在裝調時，亦即夾緊和拆下工作時是需要的。
在圖1和2中所示的實施形式中工件託盤交換模塊布置得用來安裝兩個託盤。這裡對於託盤設置多於一種的安裝可能性基本上是有利的，因為這樣可以在機動時間同時，亦即在加工一個工件期間進行後一個或前一個工件的裝調過程。
裝夾模塊28同樣設計成轉盤加料器，其旋轉軸平行於裝夾模塊旋轉工作檯的旋轉軸線，也就是說垂直分布。這裡在圖1和2中所示的實施形式中旋轉軸與一假想線相交，此假想線從基本上是長方體形的緊固臺24的中心延伸到其一角亦即圖1中的右下角。這裡作為工件託盤交換模塊的轉盤加料器28的安裝非對稱性這樣選擇，使得工件託盤交換模塊突出於基本上是長方體形的裝夾模塊24的兩個垂直分布的端面，亦即圖1中的下端面以及圖1中的右端面。這使得可以從沒有受突出的轉盤加料器妨礙的第三個端面很好地接近加工空間。
圖3表示本發明工具機10的另一種實施形式，這裡其結構基本上和圖1中的結構一樣，其中區別在於，在長方體形裝夾模塊24的外露端面上安裝第二個加工模塊12′，在圖1中所示的第一種實施形式中工件託盤交換模塊28不突出於這個端面。這裡第一個加工模塊12的主軸14以及第二個加工模塊12′的主軸14′分別水平設置，並相互成一90°的角。在圖3中所示的實施形式中加工模塊12和12′設計成相同的。但是也可以考慮採用兩個不同的加工模塊12和12′，例如一個三軸加工模塊和一個兩軸加工模塊，或者兩個結構不同的三軸加工模塊。
其次對於第二個加工模塊12′，按照第一個刀庫22相對於第一個加工模塊12的布局來設置一第二刀庫22′。通過在圖3中所示的布局使夾緊在裝夾模塊24上的工件可以用兩個主軸14和14′同時或交替地加工，從而保證對工件良好的可接近性和迅速的加工。如果工件裝夾模塊沒有設計成轉臺，因此在加工期間工件不能轉動，那麼這特別有利，因為可以更好地接近工件。
圖4中表示本發明的另一種實施形式。這種實施形式包括兩個對稱設置的單元，它們分別由一個加工模塊，一個裝夾模塊和一工件託盤交換模塊組成。圖4中所示的工具機10做成所謂的同步工具機，亦即它可以分別通過一個主軸14和14′相互獨立地加工兩個工件，包括例如採用不同的加工程序。可以在工件託盤交換模塊28和28′上相互獨立地進行裝調過程，因此可以在一個窄小的空間內同時加工總共兩個工件，並且圖4中所示的工具機10仍然很緊湊。這裡相互對應的模塊12、12′；24、24′；和28、28′相互分別關於一對稱平面對稱地設置，此對稱平面將第一個加工模塊12和第一個裝夾模塊24與第二個加工模塊12′和第二個裝夾模塊24′分開。在保持對於工件託盤交換模塊28和28′良好的可接近性的情況下這種布局通過這樣的方法達到，即工件託盤交換模塊28分別偏心地、亦即關於相應的裝夾模塊24和加工模塊12或24′、12′非對稱地設置。
因此本發明主要的觀點在於，提供一種工具機，它可以模塊化製造，其中由於工件託盤交換模塊的非對稱布局可以實現不同的工具機方案，亦即單主軸結構、帶斜對布局的主軸的雙主軸結構、或帶平行布置的主軸的雙主軸結構，而不改變工件託盤交換模塊相對於裝夾模塊的布局。
權利要求
1.特別是用於工件切削加工的工具機(10)，包括-至少一個具有一帶水平布置的主軸軸線的主軸(14)的加工模塊(12)；-至少一個具有水平布置的、可繞一垂直軸線旋轉的用於至少一個工件的裝夾面的裝夾模塊(24)，其中裝夾模塊(24)具有用來剛性連接到加工模塊(12)上的裝置(26)，並且所述至少一個裝夾模塊(24)及至少一個加工模塊(12)在平行於主軸軸線方向具有至少一個假想的中心平面；-至少一個工件託盤交換模塊(28)，其中工件託盤交換模塊(28)關於中心平面非對稱地連接到裝夾模塊(24)上。
2.按權利要求1的工具機(10)，其特徵為裝夾模塊(24)基本上是長方體形的，工件託盤交換模塊(28)這樣偏心地連接到裝夾模塊(24)上，使它最多突出於長方體形的其中兩個垂直布置的側面。
3.按權利要求1或2的工具機(10)，其特徵為工件託盤交換模塊(28)與中心平面成45°角連接。
4.按上述權利要求之任一項的工具機(10)，其特徵為設置兩個加工模塊(12，12′)，它們相互成90°角連接到裝夾模塊(24)上，其中工件託盤交換模塊(28)相對於每個假想中心平面偏心設置，此假想中心平面分別平行於主軸軸線分布。
5.按權利要求1至3之任一項的工具機(10)，其特徵為相對於其主軸軸線方向平行設置的兩個加工模塊(12，12′)對於每個加工模塊(12、12′)分別設置一個裝夾模塊(24、24′)，並且對於每個裝夾模塊分別設置一工件託盤交換模塊(28，28′)。
6.按權利要5的工具機(10)，其特徵為模塊(12、12′；24、24′；28、28′)關於第一和第二加工模塊(12、12′)之間或第一和第二裝夾模塊(24、24′)之間的交接部位對稱設置。
7.按上述權利要求之任一項的工具機(10)，其特徵為加工模塊(12)設計成三軸加工單元。
8.按上述權利要求之任一項的工具機(10)，其特徵為加工模塊(12)具有至少一個刀庫(22)。
9.按上述權利要求之任一項的工具機(10)，其特徵為裝夾模塊(24)是一轉臺。
10.按上述權利要求之任一項的工具機(10)，其特徵為工件託盤交換模塊(28)設置用來安裝至少兩個託盤。
11.按上述權利要求之任一項的工具機(10)，其特徵為工件託盤交換模塊(28)設計成轉盤加料器。
全文摘要
本發明涉及一種特別是用於工件切削加工的工具機(10)，本發明的工具機包括至少兩個具有一帶水平分布的主軸軸線的主軸(14)的加工模塊(12)、和至少一個具有一用於至少一個工件的水平布置並可繞一垂直軸旋轉的裝夾面的裝夾模塊(24)。所述裝夾模塊(24)包括用來剛性連接到加工模塊(12)上的裝置(26)。一個或多個裝夾模塊(24)和/或加工模塊配備至少一個假想中心平面，它平行於有關的主軸軸線分布，所述工具機(10)包括至少一個工件託盤交換模塊(28)，它關於所述中心平面非對稱地連接到裝夾模塊(24)上。
文檔編號B23Q39/00GK1726115SQ200380106328
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月4日 優先權日2002年12月16日
發明者S·漢施, P·比利查 申請人:阿爾馮·凱斯勒專用機械製造有限公司