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Die Erfindung betrifft eine Schlittenführung für Werkzeugmaschinen, z. B. Fräs-oder Drehmaschinen, bei der der Schlitten auf einer Rundführung mit einer diese Rundführung teilweise umgebenden zylindrischen Führungsfläche verschiebbar gelagert ist. Derartige Schlittenführungen werden insbesondere auf dem Gebiet flexibler Fertigungssysteme unter Verwendung spanabhebender Bearbeitungstechnik eingesetzt. Unter flexiblen Fertigungssystemen wird im allgemeinen ein aus mehreren Maschinengattungen bestehendes System verstanden, welches über kürzeste Rüstzeiten ein "Umsteigen" auf eine andere Produktgruppe - ein anderes Werkstück - ermöglicht. Rundführungen an Profilleisten eines Maschinengestells, die durch Anschrauben befestigt sind, sind z.
B. aus der EP-A2 107 776 bekannt.
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wird nicht in der Anlagefläche der Schlittenführung ausgebildet sondern durch Abänderung der üblichen Rundführung auf eine Halbrundführung. Nach einer gewissen Einsatzzeit wird diese
Schlittenführung ungenau.
An die genaue Führung von Schlitten werden jedoch hohe Anforderungen gestellt und es ist Ziel der Erfindung, die Genauigkeit und Standzeit derartiger Führungen zu erhöhen. Erfindungsgemäss ist eine Schlittenführung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Führungseigenschaften und Erzielung eines Selbstnachstellverhaltens in der
Führungsfläche im Bereich der Lage der Hauptbelastungsrichtung (en) des Schlittens eine vorzugsweise rechteckige Freisetzung oder Nut ausgebildet ist. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Breite der Nut weniger als ein Drittel, vorzugsweise etwa ein Viertel, des Durchmessers der Rundführung beträgt.
Die Zeichnungen sollen die Erfindung näher erläutern. Fig. l zeigt eine Vorderansicht eines flexiblen Fertigungssystems nach Pfeil A in Fig. 2. Die Draufsicht entsprechend Pfeil B gemäss Fig. l ist in Fig. 2 dargestellt, in der auch der vorwiegend gebrauchte Materialfluss gemäss den Pfeilen "M" erkennbar ist. Fig. 3 und 4 zeigen die theoretischen Grundlagen zur Ausgestaltung der erfindungsgemässen Führungen. Fig. 5 zeigt die Führung des Drehmaschinenlängsschlittens vergrössert. Die unbeschrifteten Pfeile in den Zeichnungen geben die jeweiligen Bewegungsfreiheiten (Freiheitsgrade) an.
- l- (Fig. l) stellt den Grundrahmen dar, auf welchem die Maschine aufgebaut ist.
Auf dem Grundrahmen-l-ist das Drehmaschinenbett --2-- mit halbtrapezförmigem Querschnitt erkennbar. Drehmaschinenbett --2-- ist links stirnseitig an dem kastenartigen Träger - angeflanscht-dieser ist parallel und rechtwinkelig bearbeitet.
Ebenfalls am Grundrahmen --1-- und Querträger --3-- ist der kastenartige Unterbau --4-befestigt. --5-- ist eine gesonderte Führung zur Aufnahme des Reitstockes (--47, 48-- in Fig. 1 aus Gründen der Sichtfreigabe weggelassen).
- ist ein Förderband zum Abtransport der fertigen Werkstücke. Dieses Transportband kann in umgekehrter Richtung auch als Zubringer vorgefertigter Teile eingesetzt werden.
- ist eine Kreissäge (bzw. deren Antrieb) mit Kreissägeblatt --28-- und automatisch vorschiebbarem Unterteil --15--. Pfeil J (in Fig. 2) bezeichnet die Justierbarkeit der Kreissäge quer zur Vorschubrichtung.
- 8- (Fig. l) ist das Lagergehäuse des drehbar gelagerten Frästisches --27--. Der Frästisch ist vorschubweise und auch schrittweise in Winkelschritten von z. B. jeweils 150 mittels Antriebsmotor --57-- drehbar und auch arretierbar.
Der Frästisch --27-- hat einen mittigen Tunnel, durch welchen das Stangenmaterial (24) durchgeschoben wird. Weiters hat der Frästisch zwei senkrecht zueinander angeordnete Backenpaare
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trisch spannen.
Hiebei sind die kräftig ausgeführten Backen --10 und 25-- als Hauptspannbacken anzusehen, während die schmalen Backen --9-- vorwiegend Zentrierfunktion haben und das Werkstück seitlich sichern.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, innerhalb des Spannbereiches die unterschiedlichst geformten Querschnitte zu spannen.
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Das eingezeichnete Werkstück --24-- (Stangenmaterial) hat hier z. B. quadratischen Quer- schnitt. Dieser quadratische Querschnitt kann z. B. so klein sein, dass er gerade noch über der Stärke des Backenpaares --9-- liegt, da hiebei ein verzahnungsartiges Ineinandergehen der Backen auftritt. Auf dieselbe Weise lassen sich runde Querschnitte spannen. Das Ausgangsmate- rial kann aber auch sechs-, acht- oder mehrkantig sein.
Ebenso können rechteckige Profile wie Flachmaterial verarbeitet werden, da die Backenpaar jeweils unabhängig zentrisch spannen.
- ist das jeweilige Fräs- oder Bohrwerkzeug.
- zeigt die Späne- und Kühlmittelfangwanne.
- ist der Antrieb für den Vorschub des Frässchlittens --17--, welcher wie die Kreissä- ge --7-- (28) mit Unterteil --15-- auf den Führungen --16-- lagert, deren Vorschubantrieb--14-- ist.
Auf dem Schlitten --17--, der in der Y-Achse verfahrbar ist, befindet sich rechtwinkelig zu den Führungen --16--, verschiebbar in der X-Achse, ein weiterer Schlitten--18--, welcher durch den Vorschubantrieb --51-- (aus Sichtfreilegungsgründen nur in der Draufsicht Fig. 2 eingezeichnet) verfahrbar ist.
Der Fräskopf --20-- verfügt über einen Antriebsmotor --21-- sowie eine automatische
Werkzeugspannung --19--. Er ist in lotrechter Richtung an der Säule --22-- mittels Vorschuban- trieb --23-- in der Z-Achse verfahrbar. Die Säule --22-- ist auf dem Kreuzschlitten --18-- zumindest 900 drehbar aufgebaut :
1. Damit eine Stirnseitenbearbeitung axial zur Drehebene von --27-- möglich ist.
2. Damit ohne Zwischenhandhabung die Entnahme der Werkzeuge von den Speicherrädern --52 und 53-- direkt mit der Frässpindel erfolgen kann.
3. Soll auch das Einbringen von Bohrungen unter verschiedenen Winkeln unproblematisch möglich sein.
- ist eine Rundführung, welche auf dem Überlager --29-- befestigt ist. Sie dient zur Führung (über Wälzkörper) des Handhabungsgerätes --32--. Dieses wird über Zuführung - mit Energie versorgt.
- ist der Antrieb des Handhabungsgerätes --32-- in der Z-Achse (senkrechte Achse).
- ist ein zentrisch arbeitender Greifer, welcher 1800 drehbar ausgeführt ist.
- ist der Spindelstock der Drehmaschine mit dem automatischen Futter --34--. Dieses wird durch den Antriebsmotor --58-- angetrieben.
Der Werkzeugrevolver --37-- ist als Scheibenrevolver ausgebildet und trägt an seinem
Umfang Halterungen mit den Drehwerkzeugen (36). Der Werkzeugrevolver --37-- lagert in dem Gehäuse --38--, in welchem auch der schrittweise Antrieb sowie die Arretiermechanik untergebracht sind.
Das Gehäuse --38-- ist auf dem Schlitten --40-- befestigt und mittels Vorschubantrieb --41-in der Y-Achse verfahrbar. Die Führungen zu diesem Schlitten sind auf der Konsole --42-aufgebaut. Diese ist in Längsrichtung an der Welle --43-- geführt.
Die Konsole --42-- und damit auch der Schlitten --40-- wird durch die Spindel --39-entlang der Führung --43-- bewegt.
Die Freistellung --44-- (hier als rechteckige Nut) hat die Aufgabe die Führungseigenschaften der Rundführung --43-- entscheidend zu verbessern. Rundführungen zählen wahrscheinlich zu den ältesten Führungen und sind wegen ihrer Einfachheit kostengünstig herzustellen. Doch ergibt sich - herstellungs- oder verschleissbedingt - ein Spiel zwischen den gleitenden Teilen (Fig. 3), werden die Führungseigenschaften indifferent oder labil, je nach der jeweiligen Kraftrichtung und verschleissbedingten Formänderung.
Eine Führung, welche bis zum gänzlichen "Aufbrauchen" ihre Führungseigenschaft beibehält, zeigt Fig. 4.
Die sich überschneidenden Kreise mit den Zentren B und C sind im Abstand A angeordnet.
Dadurch ergibt sich das Idealprofil --43A-- eines sphärisch projezierten Prismenquerschnittes.
Das so entstandene Führungsprofil hat günstigere Führungseigenschaften bei auftretenden Querkräften als ein 90 Prisma und bei Vorherrschen einer senkrechten Hauptbelastungsrichtung den
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Effekt der Selbstnachstellung im Zuge des Verschleisses.
Da dieser Führungsquerschnitt --43A-- nur sehr schwer herstellbar ist, wählt man eine
Form der Rundführung-43-gemäss Fig. 5.
Das gleitende Stück --44A-- ist mit einer Nut --44-- versehen, welche den Scheitel des
Kreises von --43-- freistellt.
Die Nutbreite A ist gleich dem Abstand A aus Fig. 4.
Man wird den Abstand A nur so gross machen wie die zu erwartenden Querkräfte dies erfordern ; jedenfalls kaum grösser als ein Drittel des Durchmessers der Führungswelle. Der Pfeil F gibt die vorherrschende Hauptbelastungsrichtung an - Fr sind resultierende Kräfte, welche sich aus möglichen Querkräften zusammensetzen.
Die Fig. 5 stellt auch die herausgegriffene Einzelheit aus Fig. l dar.
Die gewählte Konstruktion gibt die Möglichkeit, die Anbauteile für die Rundführung --43-- sowohl in Gusstechnik als auch in Schweisskonstruktion auszuführen.
Die Befestigung der Führungswelle --43-- erfolgt hier durch radial eingebrachte Gewinde mittels Befestigungsschrauben --2C--.
Da es in der Regel schwierig ist eine Anliegefläche für den Schraubenkopf zu erzeugen, ist hier ein von der Aussenseite einzubringendes Feingewinde eingebracht, in welches eine Gewinde- hülse --2B-- eingeschraubt und mittels Kleber gesichert ist.
In Fig. 5 ist auch die Aushubsicherung erkennbar. Diese besteht hier aus einer Leiste --44B--, welche sich am Führungsoberteil --44A-- einseitig abstützt.
Mittels Schraube --44C-- lässt sich unter Verwendung einer elastischen Zwischenlage --44D-die Berührungsintensität der Aushubsicherung einstellen bzw. lässt sich die Führung überhaupt festklemmen.
Die präzise Herstellung des Führungsoberteils --44A-- erfolgt auf relativ einfache Weise durch Aufbringen von flüssigem bzw. pastösem Kunststoff in eine zuvor grösser gearbeitete Rinne und Zusammenfügen mit Teil --43-- unter vorherigem Aufbringen eines Trennmittelfilmes.
In Fig. 1 ist weiters ersichtlich, wie die Konsole gegen Verdrehung gesichert ist. Hier kann bedenkenlos eine präzise Rolle --45-- oder ein Umlaufwälzkörperschuh an der Rundfüh- rung --46-- abstützen bzw. untergreifen.
In Fig. 2 ist auch der Reitstock --49-- mit der Pinole --50-- erkennbar. Dieser ist ebenfalls auf den Führungen --16-- gelagert und in X-Richtung positionierbar. Der Reitstock --46-kann bei der Stirnseitenbearbeitung aus dem Arbeitsbereich des Fräskopfes (20,21) gerückt werden. Auch ist der Reitstock --49-- als Längenanschlag einsetzbar.
Das Werkzeugspeicherrad --53-- (erweiterbar um ein weiteres auf der selben Achse sitzendes Rad --52--) ist gelagert auf dem Führungsholm --54--, auf dem die Materialvorschubeinrichtung --55-- verschiebbar ist. Beim Einlegen einer Stange ist die Materialvorschubeinrichtung --55-- jeweils mittels Kupplung --56-- mit dem Stangenende von Hand aus zu verbinden.
Der Arbeitsablauf kann dann z. B. wie folgt aussehen :
Spannen der Stange mittels Backen-9, 10 und 25-- ; Absägen des ungleichmässigen Stangen- endes mittels Sägeblatt-28- ; geringfügiges Öffnen der Spannvorrichtung und Materialvor- schub der Stange --24--. Danach wieder Spannen durch Schliessen der Backen --9, 10 und 25--.
Nun kann an fünf Seiten eine Bearbeitung einsetzen, wobei bei überlangen Werkstücken der Abstützung durch den Reitstock --49-- und Pinole --50-- - gegenüber der fliegenden
Bearbeitung - der Vorzug zu geben sein wird.
Ist eine Stirnseitenbearbeitung erforderlich, so kann diese im Folgeschrittverfahren bereits vorab nach dem Absägen des Anschnittes erfolgen. Auch besteht die Möglichkeit unter
Verwendung einer ausfahrbaren (nicht eingezeichneten) Stützlünette die Stirnseitenbearbeitung am auskragenden Werkstück vorzunehmen, wenn es die Präzision erfordern sollte.
Zur Stirnseitenbearbeitung kann die Säule, welche die Z-Achse trägt, 900 verschwenkt werden.
Das Handhabungsgerät --32-- wird nun über dem Werkstück positioniert und der Greifer greift das Werkstück in Schwerpunktnähe. Dies muss zumindest erfolgen bevor die Säge --28-- das Werkstück ganz abgesägt hat.
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Nunmehr kann das Werkstück entweder einer Drehbearbeitung der zweiten Seite (auch der sechsten Seite des Würfels) durch Verschwenken um 1800 und Einspannen in das Futter --34-- zugeführt werden, oder einer sonstigen Drehbearbeitung mit anschliessendem Ablegen auf das Förderband --6-- oder es kann gleich nach der Fräsbearbeitung auf das Band --6-- abgelegt werden.
Es ist auch der Zyklus möglich, dass zunächst Rohlinge abgesägt werden, diese mittels des Handhabungsgerätes --32-- der Drehmaschine (34) zugeführt werden und nach der Bearbeitung, nach vorherigem Entfernen der Reststange (Zurückfahren des Materialvorschubs), in die Backen der Spannvorrichtung (Fräsdrehtisch --27--) eingespannt werden. Hier können Fräsoperationen durchgeführt werden.
Es können aber auch z. B. Teilkreisbohrungen mit Gewinden usw. eingebracht werden.
Es kann somit eine Vielfalt von Teilen hergestellt werden.
Es braucht keiner besonderen Erwähnung, dass sämtliche Hauptachsen numerisch gesteuert sind, diese durch eine entsprechende computerintegrierte Steuerung teilweise simultan, teilweise figureninterpolationsfähig (z. B. Kreisinterpolation) sind und die einmal erstellten teilespezifischen Programme auf einem geeigneten Träger abspeicherbar sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schlittenführung für Werkzeugmaschinen, z. B. Fräs-oder Drehmaschinen, bei der der Schlitten auf einer Rundführung mit einer diese Rundführung teilweise umgebenden zylindrischen Führungsfläche verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der
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