DD238935A1 - Fertigungszelle zur herstellung von verzahnten werkstuecken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fertigungszelle zur Bearbeitung rotationssymmetrischer Teile insbesondere Zahnraeder, die mit einer modernisierten Bohreinheit zusaetzlich ausgeruestet werden soll. Ziel der Erfindung ist, einen hoeheren Maschinendurchsatz zu erreichen und so die Bearbeitungszeiten erheblich zu senken. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe durch die zusaetzliche Einordnung eines Eilganges in Verbindung mit mehreren Naeherungsinitiatoren geloest.

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Fertigungszelle zur Bearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstücken, insbesondere Zahnräder für Kraftgetriebe, die nach Vorbearbeitung des Werkstücks dann in einem weiteren Arbeitsgang in dieser Zelle fertig bearbeitet werden.

Charakteristik bekannter technischer Lösungen

Zur Herstellung von Verzahnungen, z. B. Zahnrädern sind zur Steigerung der Produktion und zur Erhöhung der Qualität verschiedene Bearbeitungsverfahren und Maschinen in Anwendung, die letztlich ihre Vervollkommnung durch den Einsatz von Fertigungszellen erfahren haben. Dabei werden bei manchen Systemen jeweils nur eine Fräs- und Bohreinheit sowie dazu angepaßte Transporteinheiten zur Beförderung des Werkstücks wie z. B. Rollbänder, Hängebahnen bzw. Transfereinrichtungen eingesetzt. Bei der Konzipierung einer solchen Fertigungszelle zeigt sich aber auch der Nachteil, daß durch die unterschiedliche Bearbeitungsdauer, wie Fräsen der Verzahnung und Bohren von Schraubenlöchern die eingesetzten Maschinen nicht voll ausgelastet sind und damit Leerlaufzeiten und vermeidbare Energieverluste entstehen. Zur Vermeidung und Abstellung dieser offensichtlichen Nachteile tritt die Überlegung in den Vordergrund, die technologisch noch verfügbaren Reserven durch eine bessere Auslastung der Fertigungszelle wie Nach- bzw. Zusatzarbeiten außerhalb dieser Einheit abzubauen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine an sich bekannte Fertigungszelle so zu erweitern, daß die bisher außerhalb der Fertigungszelle durchzuführende Bohrarbeiten nunmehr in einem Komplex durchgesetzt werden können, dadurch die Produktivität erheblich gesteigert und die Fertigungskosten spürbar gesenkt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine mit zwei Fräsmaschinen ausgerüstete Fertigungszelle, die zur Herstellung von Verzahnungen eingesetzt ist, eine solche Bohreinheit zu schaffen, mit der alle komplizierten Bohrprozesse wie Bohren und Entgraten (Ansenken) innerhalb der technologisch vorgegebenen Fräszeit realisiert werden können, wobei die weitere Aufgabe darin besteht, den Bohrprozeß so zu automatisieren, daß im Ergebnis die Zeitspanne der Arbeit der Bohreinheit kleiner als die Gesamtzeit der Fräsarbeiten ist.

Gelöst wird die Aufgabe entsprechend den Erfindungsansprüchen 1-5 und durch eine, in das System einzuordnende, an sich bekannte Bohreinheit, deren Antriebs- und Übersetzungselemente, nämlich ein Schaltgetriebe mit mehreren Schaltstufen ausgestattet ist, wobei mittels eines polumschaltbaren Drehstrommotors beispielsweise zwölf Bohrspindeldrehzahlen und neun Vorschubgrößen wählbar sind.

Ein besonderes Merkmal liegt darin, daß die Bohreinheit durch ein Zusatzgetriebe mit einem Schnell Vor- und Rücklauf der Bohrspindel ausgestattet ist, der über mehrere Initiatoren gesteuert wird.

Zur vollen Nutzung der Fertigungszelle wurde das System so ausgelegt, daß z. B. zwei in dieser Fertigungszelle eingeordnete Fräseinheiten, deren effektive Fräszeit 19 Minuten beträgt, durch die Bohreinheit voll abgedeckt werden, wobei die Taktzeiten der Bohreinheit auf max. 9 Minuten für Bohren und Entgraten (Ansenken) einschließlich des Aufspannens, Drehens und Wendens, sowie Abspannen eingeschlossen sind.

Da die Bohreinheit mit einem Mehrspindelbohrkopf von sechs Spindeln bestückt ist, können diese bekanntermaßen gleichzeitig mit Spiralbohrern verschiedener Größen, bzw. mit Senkern bestückt werden. Über einen Drehtisch wird das Werkstück jeweils in die richtige Bohrlage gebracht.

Die Fertigungszelle selbst besteht aus zwei Fräseinheiten zur Verzahnung, einer Bohreinheit, einem Drehtisch zum Wenden des Werkstücks und einem Roboter, über den die Maschinensysteme beschickt werden. Der Arbeitsablauf wird im nachfolgenden mit seinen konstruktiven Besonderheiten an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben:

Es zeigen

Fig. 1: eine Fertigungszelle in ihrem Aufbau als Grundriß

Fig.2: die mit der Fertigungszelle zugeordnete Bohreinheit mit integriertem Eilgang Fig. 3: einen Schnitt durch Fig. 2 aus dem der konstruktive Aufbau des Normalganges (Arbeitsgang Bohren, Senken) und des

Eilgangs dargestellt ist Fig.4: Einzelheit von Teil 22 nach Fig. 2

Die Fertigungszelle besteht aus den beiden Fräseinheiten 1, einer Senkrecht-Bohrmaschine 2, zwei Speichern 3 und einem Roboter 4, aus den nicht dargestellten Spanneinrichtungen, sowie dem Drehtisch 10.

Die vom Roboter 4 den Fräseinheiten 1 zugeführten Werkstücke werden von einem der Speicher 3 wechselseitig auf die Bohrmaschine 2 aufgelegt und bearbeitet. Dabei ist über entsprechende Zusatzelemente die Bohrmaschine 2 so konzipiert, daß diese die Fräszeiten der beiden Fräseinheiten 1 abdeckt, d.h. daß nur mit einer Bohrmaschine in der gleichen Fräszeit jeweils zwei Werkstücke bearbeitet werden. Da für das Bohren und Entgraten des Werkstücks die Bohrpinole 14 um den Betrag von z.B.

120mm plus Bohrtiefe im Leergang verfahren werden muß, wurde zur Einhaltung des Zeitlimits ein Eilgang vorgesehen. Dieser Eilgang besteht als Getriebeeinheit aus einem Bremsgetriebemotor 5 und einer auf Triebwelle 15 angeordneten Elektromagnetkupplung 19. Zur Drehzahlreduzierung ist zwischen dem Bremsgetriebemotor 5 und der Elektromagnetkupplung 19, eine Zahnradstufe 20; 21 geschaltet.

Mit dieser Baueinheit kann eine Eilgangsgeschwindigkeit von ca. 20 mm/s erreicht werden. Diese Geschwindigkeit leitet sich davon ab, daß die Fräszeit für ein Zahnrad 19 min beträgt, wobei für die Bohreinheit 2 eine Maschinenlaufzeit von 9 min zu erreichen ist. Die Bohrspindel 7 der Bohreinheit 2 ist in einem Spindelstock 9 eingebettet.

Der Antrieb für den normalen Bohrvorschub erfolgt über einen, die Bohrspindel 7 antreibenden Antriebsmotor 8.

Bei Einleitung des Bohrprozesses wird über den, die Bohrspindel 7 antreibenden Antriebsmotor 8 eine Schneckenwelle 17 durch das Schaltgetriebe der Bohreinheit 2 angetrieben. Von der Schneckenwelle 17 wird über Schneckenrad 16 eine, mit diesem verbundene Hohlwelle 13 bewegt, die ihrerseits an eine Elektromagnetkupplung 18 angreift. Bei eingeschalteter Elektromagnetkupplung 18 ist eine kraftschlüssige Verbindung mit der Triebwelle 15 hergestellt. Die auf der Figur 2 dargestellten Positionen 9 als Spindelstock, ein mehrstufiges Schaltgetriebe für den Antrieb der Bohrspindel 7, sowie die Einstellhebel 11; 12, zur Veränderung der Spindeldrehzahl und des Vorschubes sind bekannte Elemente, deren Funktion nicht ausdrücklichst erläutert werden muß. Die Triebwelle 15 ist über ein Ritzel 20 und ein Zahnrad 21 mit der Elektromagnetkupplung 19 verbunden, die beim Einschalten die Bohrpinole 14 bewegt. Ein aufgekeiltes Ritzel 23 greift in die Verzahnung der Bohrpinole 14 ein.

Zur wesentlichen Erhöhung des Vorschubes, und gleichermaßen der Rücklaufgeschwindigkeit der Bohrspindel 7 wird ein über Initiatoren steuerbarer Eilgang erfindungsgemäß angeordnet, derauf die Bohrpinole 14 direkt einwirkt. Dabei besteht dieser Eilgang gem. Fig. 3 aus einem Bremsgetriebemotor 5 auf dessen Welle ein Ritzel 20 aufgekeilt ist, welches mit einem Zahnrad 21 korrespondiert. Mit diesem Zahnrad 21 ist formschlüssig eine Elektromagnetkupplung 19 verbunden, welche über Triebwelle und Ritzel 23 mit der Bohrpinole 14 verbunden ist.

Beim Einschalten des Eilgangs wird dem Bremsgetriebemotor 5 Energie zugeführt, gleichzeitig aber Elektromagnetkupplung 18 stromlos, und Elektromagnetkupplung 19 zur Erreichung des Schnellrück-oder Vorlaufs erregt. Da Bremsgetriebemotor 5 in beiden Drehrichtungen wirkt, ist es möglich, den Eilgang auf einfache Art aufzubauen. Zur Abschirmung der Elektromagnetkupplung 18 ist diese mit einem staubdichten Kupplungsgehäuse 6 verschlossen.

Um den Eilgang steuermäßig zu beherrschen, wird, wie aus Fig.4 ersichtlich, die Steuerung der Bohrpinole 14 bzw. der Bohrspindel 7 für die Arbeitsvorschübe, Drehen, Senken, sowie den Eilgang selbst über Näherungsinitiatoren 25-28 geregelt.

Dabei sind diese am Spindelstockgehäuse 9 fest angebracht. Geberinitiator 24 ist einstellbar auf einem Signalgeber 22 so angeordnet, daß entsprechend den technologischen und konstruktiven Bedingungen Bohrtiefe bzw. Senktiefe festgelegt bzw.

stets geändert werden kann.

Die Initiatoren haben folgende Bewegungen zu steuern, die von einem elektronischen Gesamtsystem beaufschlagt werden.

Initiator 25 oberste Stellung

Initiator 26 Ende Eilgang voraus und Beginn des Arbeitsvorschubes „Bohren"

Initiator 27 Ende Arbeitsvorschub und Beginn Rückeilgang

Initiator 28 Ende Eilgang voraus und Beginn Arbeitsvorschub Senken

Claims (5)

1. Fertigungszelle zur Herstellung und Bearbeitung von rotationssymmetrischen Teilen, insbesondere Zahnräder, wobei die Fertigungszelle mit zwei Fräswerken ausgestattet ist, der die vorbearbeiteten Zahnräder über eine Übergabevorrichtung, beispielsweise einem Roboter zur Verzahnung übergeben, in dieser automatisch gespannt werden und die Übergabe der Werkstücke nachfolgend einer, in der Zelle eingeordneten Bohreinheit zur Einleitung des Bohrprozesses zugeführt werden und die Bohreinheit so zwischen den Fräswerken eingeordnet ist, daß die Fräswerke über den Roboter frei beschickbar sind und die Bohreinheit zur Angleichung des Zeitlimits der beiden Fräswerke, mit einem bekannten Mehrganggetriebe und einem Eilgang ausgestattet ist, an das ein Mehrspindelbohrkopf über die Bohrspindel angreift, wobei der Mehrspindel-Bohrkopf zur Aufnahme unterschiedlicher und mehrerer Bohrer und Senker gleichermaßen augeildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eilgang aus einem Bremsgetriebemotor (5) besteht, auf dessen Welle ein Ritzel (20) sitzt, das mit einem Zahnrad (21) kämmt, welches mit der Elektromagnetkupplung (19) verbunden ist, die wiederum mit ihrem Erregerteil auf der Triebwelle (15) angeordnet ist und beim Schaltvorgang Ritzel (23) in jeweils gegenläufiger Heb- bzw. Senkbewegung steuert, wobei diese Steuerung durch mehrere, vornehmlich jedoch vier Näherungsinitiatoren (25-28) in Verbindung mit einem Eilgang wirkt.

2. Fertigungszelle nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angeordneten Näherungsinitiatoren (25; 26; 27; 28) gegenseitig im Einstellbereich die Hubbewegungen steuern und damit der Start- und Zielposition

(25) oberste Stellung

(26) Ende Eilgang voraus und Beginn Rückeilgang

(27) Ende Arbeitshub und Beginn Rückeilgang

(28) Ende Eilgang voraus und Beginn Senken,
dienen.

3. Fertigungszelle nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Näherungsinitiator (24) als Geberinitiator verstellbar angeordnet ist.

4. Fertigungszelle nach Punkt 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Näherungsinitiator (24) auf Signalgeber (22) verstellbar angeordnet ist und das Signalgeber (22) entsprechend der Bewegungsrichtung der Bohrpinole (14) verläuft.

5. Fertigungszelle nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Näherungsinitiatoren (25; 26; 27; 28) fest auf dem Spindelstock (9) angeordnet sind.