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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von kreisförmigen Scheiben und/oder Ringen von zylindrischen Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs.
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Stand der Technik
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Eine Möglichkeit, Metallringe oder -scheiben herzustellen, ist es, diese Stück für Stück von zylindrischen Werkstücken abzutrennen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Trennvorrichtung geschehen, welche eine Werkstückaufnahme zur Aufnahme eines zylindrischen Werkstücks und eine Abtrenneinrichtung zum Trennen eines Teilwerkstücks von dem in der Werkstückaufnahme aufgenommenen zylindrischen Werkstücks umfasst.
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Bei solchen Trennvorrichtungen geschieht das Trennen von Teilwerkstück und Werkstück typischerweise durch Sägen oder Abstechen. Abgetrennte Teilwerkstücke, also kreisförmige Ringe oder Scheiben werden anschliessend typischerweise in CNC-Maschinen nachbearbeitet. Beispielsweise werden die Schnittränder in einer Drehmaschine entgratet oder es werden Phasen an die Scheiben oder Ringe angedreht. Ein solches Abtrennen von kreisförmigen Scheiben und Ringen in einer Trennvorrichtung und ein anschließendes Nachbearbeiten der Scheiben oder Ringe in einer CNC-Maschine hat den Nachteil, dass zwei Maschinen zum Einsatz kommen, wodurch eine Vielzahl von Arbeitsschritten und ein grosser Zeitaufwand nötig sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des o. g. Standes der Technik zu beheben oder zumindest zu vermindern, insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, in welcher kreisförmige Scheiben oder Ringe von zylindrischen Werkstücken abgetrennt werden können und welche zudem in der Lage ist, zusätzlich beispielsweise die Schnittränder der Scheiben oder Ringe in derselben Vorrichtung, beispielsweise durch Drehen nachzubearbeiten.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäss Anspruch 1 und ein Verfahren gemäss dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
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Die Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass kreisförmige Scheiben oder Ringe mit nachbearbeiteten Schnittkanten oder Bohrungen oder Einfräsungen in ein und derselben Vorrichtung hergestellt werden können. Somit ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik eine Zeit- und Kostenersparnis, da anstelle von einer Trennvorrichtung und einer CNC-Maschine zum Drehen, Fräsen oder Bohren nur eine einzige Vorrichtung verwendet wird.
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Eine erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst typischerweise eine Trennvorrichtung mit einer Werkstückaufnahme zur Aufnahme eines Werkstücks und einer Abtrenneinrichtung zum Trennen eines Feinwerkstücks von dem in der Werkstückaufnahme aufgenommenen Werkstücks.
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Dabei weist die Abtrenneinrichtung eine im Wesentlichen horizontale Schneidebene auf. Die Abtrenneinrichtung oder die Werkstoffaufnahme sind vorzugsweise angeordnet, so dass das Teilwerkstück, also beispielsweise der abgetrennte Metallring, von dem in der Aufnahme aufgenommenem Werkstück im Wesentlichen horizontal abgetrennt wird. Die Abtrenneinrichtung und die Aufnahme sind also so angeordnet, dass eine im Wesentlichen horizontale Schneidebene erreicht wird. Dabei bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen horizontal” vorzugsweise einen Winkelbereich von +/–45° um die Horizontale, bevorzugt +/–10° und noch bevorzugter +/–5° oder gar +/–1° gegenüber der Horizontalen. Die Abtrenneinrichtung ist vorzugsweise dazu geeignet, das Teilwerkstück zerspanend abzutrennen. Das abgetrennte Teilwerkstück ist vorzugsweise kreisförmig, insbesondere ringförmig, insbesondere ein Ring aus Metall, bevorzugt Stahl. Die Erfindung bietet u. a. den Vorteil, dass durch die horizontale Anordnung des Werkstücks eine sehr steife und präzise Aufnahme des Werkstücks ermöglicht wird, da horizontale Aufnahmen einfach auf einem Fundament angeordnet werden können, wobei als Fundament beispielsweise auch eine Werkzeugmaschine dienen kann. Bevorzugt ist die Trennvorrichtung geeignet, kreisförmigen Werkstücke, insbesondere kreisförmige Scheiben oder Ringe aus Metall, bevorzugt Stahl, von mindestens 400 mm, 800 mm, 1200 mm, 1500 mm oder gar 2500 mm zu zertrennen, wobei die Metallringe Randstärken zwischen bevorzugt 10 mm und 500 mm, bevorzugter zwischen 50 mm und 250 mm aufweisen oder die kreisförmigen Scheiben Durchmesser von 0 mm bis 1500 mm, bevorzugter von 300 mm bis 1000 mm aufweisen. Entsprechend sind vorzugsweise die Werkstückaufnahme und der Manipulator und die Abtrenneinrichtung ausgebildet.
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Vorzugsweise sind die Aufnahme und die Abtrenneinrichtung derart angeordnet, dass sich das Teilwerkstück oberhalb der Schneidebene befindet. Dadurch wird erreicht, dass das Werkstück einfach an einer auf dem Boden angeordneten Werkstückaufnahme befestigt werden kann. Solche Aufnahmen können mit äusserst grosser Steifigkeit ausgeführt werden, so dass eine präzise und steife Aufnahme des Werkstücks erreicht werden kann. Auf diese Weise werden Schwingungen oder Ähnliches am Werkstück unterdrückt. Vorzugsweise ist die Aufnahme dazu eingerichtet, an einer Karussell-Drehbank befestigt zu werden oder es wird eine Karussell-Drehbank als Werkstückaufnahme verwendet. Eine Karussell-Drehbank bietet den besonderen Vorteil, dass sie eine grosse Steifigkeit für die Aufnahme des Werkstücks bereitstellt und ausserdem bietet sie die Möglichkeit, dass das Werkstück um eine vertikale Achse drehbar aufgenommen wird. Allgemein wird im Rahmen der Erfindung bevorzugt, dass die Aufnahme um eine im Wesentlichen vertikale Achse drehbar ist, wobei für den Ausdruck „im Wesentlichen vertikal” wieder die oben angegebenen Winkelbereiche entsprechend für eine Winkelabweichung gegenüber der Vertikalen gelten. Besonders bevorzugt werden Ausführungsformen von Trennvorrichtungen, die eine Karussell-Drehbank oder allgemein eine drehbare Aufnahme umfassen.
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Verfahrensmässig wird beim Abtrennen des Teilwerkstücks das Werkstück vorzugsweise auf der Karussell-Drehbank rotiert, so dass die Abtrenneinrichtung nicht um den vollständigen Umfang des vorzugsweise ringförmigen Werkstücks herum bewegt werden muss. Vorteilhafterweise umfasst die Trennvorrichtung einen Manipulator zum Handhaben des Teilwerkstücks. Dies bietet den Vorteil, dass bei einer zunehmenden Abtrennung des Teilwerkstücks von dem Werkstück ein Einklemmen einer Säge durch das Gewicht des Teilwerkstücks vermieden werden kann. Der Manipulator umfasst vorzugsweise einen oberhalb der Werkstückaufnahme angeordneten Ausleger. Der Ausleger bietet den Vorteil, dass auf diese Weise mit dem Manipulator das Teilwerkstück von oben gegriffen werden kann, wobei Greifen allgemein im Sinne einer Handhabung zu verstehen ist.
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Vorteilhafterweise ist an dem Ausleger ein Manipulatorkopf lösbar befestigt. Hierzu bietet der Ausleger zweckmässigerweise eine Manipulatorkopf-Aufnahme. Dies bietet den Vorteil, dass ein Austausch des Manipulatorkopfes einfach ist. Vorzugsweise sind verschiedene Manipulatorköpfe vorgesehen, welche in einem Zwischenlager aufgenommen sind und die für jeweils unterschiedliche Werkstück-Grössen oder Werkstück-Durchmesser oder Grössenbereiche geeignet sind. Auf diese Weise ist die Trennvorrichtung einfach an verschiedene Werkstück-Grössen anpassbar.
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Vorteilhafterweise umfasst der Manipulator eine Abstützung, mit welcher sich der Manipulatorkopf direkt nach unten durch eine mittige Öffnung des Werkstücks gegenüber einem Widerlager abstützen kann. Als Widerlager wird vorzugsweise ein Spannfutter der Karussell-Drehmaschine oder eine Bodenplatte verwendet. Die Abstützung bietet den Vorteil, dass der Manipulator eine stabilere Aufnahme für das Teilwerkstück bereitstellt. Dies ist insbesondere während des Abtrennvorgangs wichtig, da auf diese Weise Bewegungen des Teilwerkstücks gegenüber dem Werkstück vermieden werden können. Vorzugsweise ist der Manipulator daher geeignet, das Teilwerkstück kraftschlüssig oder formschlüssig zu greifen. Besonders bevorzugt wird, falls der Manipulator dazu geeignet ist, das Teilwerkstück mit einer Vorspannung zu halten. Besonders bevorzugt wird dabei, dass eine Vorspannung auf einen Metallring als Teilwerkstück aufgebracht werden kann, wobei die Vorspannung von innen radial nach aussen an zumindest 3 oder bevorzugter 4 Innenflächen des Metallrings aufgebracht werden kann. Auf diese Weise wird ein Schwingen des Teilwerkstücks oder des Metallrings weitgehend vermieden.
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Zweckmässigerweise umfasst die Trennvorrichtung Handhabungselemente, welche geeignet sind, das Teilwerkstück von aussen oder in einer Ausnehmung des Teilwerkstücks, also bei einem Metallring als Teilwerkstück auf der Ringinnenseite, von innen zu handhaben. Eine Handhabung von aussen oder von innen bietet den Vorteil einer sicheren Handhabung des Teilwerkstücks. Vorteilhafterweise weisen die Handhabungselemente Verstellantriebe auf, mit welchen die Handhabungselemente zumindest dazu geeignet sind, Teilwerkstücke mit verschiedenen Grössen aufzunehmen. Die Verstellantriebe weisen jeweils vorzugsweise ein Hub von mindestens 10 mm oder besser von mindestens 50 mm, bevorzugt mindestens 100 mm oder 150 mm auf, um ein Anpassen des Manipulators an unterschiedliche Teilwerkstücke zu gewährleisten. Die Verstellerantriebe können vorzugsweise auch dazu geeignet sein, eine Vorspannung auf das Teilwerkstück beispielsweise von innen aufzubringen oder auch um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Manipulator mit dem Handhabungselement einerseits und dem Teilwerkstück andererseits herzustellen. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Trennvorrichtung sind mindestens 3, bevorzugter mindestens 4 Handhabungselemente mit jeweils mindestens einem Verstellantrieb vorgesehen. Ausdrücklich von der Erfindung umfasst sind mindestens 6, mindestens 8 oder noch mehr Handhabungselemente.
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Zweckmässigerweise umfassen die Verstellantriebe Spindelantriebe, wobei jeweils ein Verstellantrieb durch jeweils einen Spindelantrieb gebildet werden kann. Ein Spindelantrieb weist den Vorteil einer einfach arretierbaren Verstellmöglichkeit auf, wobei grosse Kräfte mit einer exakten Wegsteuerung auf das Teilwerkstück aufgebracht werden können. Die grossen Kräfte bieten den Vorteil, dass auch schwere Teilwerkstücke durch eine kraftschlüssige Verbindung angehoben werden können. Bevorzugte Ausführungsformen der Spindelantriebe weisen ein zentral an dem Manipulator angeordnetes Kegelrad auf, welches über ein Stirnradgetriebe die Spindelantriebe antreibt. Das zentrale Kegelrad bietet den Vorteil, dass es auf einer zentralen vertikalen Achse angeordnet werden kann, um welches dann die Handhabungselemente zusammen mit den Verstellantrieben rotieren und um welche Achse ebenso auch das Werkstück rotiert wird. Auf diese Weise wird auf einfache Art eine exakte und fluchtende Werkstück- und Teilwerkstück-Führung geschaffen. Andere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Trennvorrichtung verwenden hydraulisch angetriebene Hubkolben als Verstellantriebe. Diese bieten den Vorteil, dass mit ihnen sehr grosse Kräfte, insbesondere auch kraftgesteuert, aufgebaut werden können.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der Trennvorrichtung weisen die Handhabungselemente Trennrollen auf. Die Trennrollen sind vorzugsweise angeordnet, so dass sie das Teilwerkstück untergreifen, d. h. von unten stützen können. Dabei sind die Trennrollen in einem stützenden Zustand für das Teilwerkstück vorzugsweise um eine vertikale Achse drehbar. Bei mindestens einseitig kegelförmig ausgebildeten Trennrollen wird auf diese Weise ermöglicht, dass das Teilwerkstück auf einem definierten Kontaktpunkt auf der Trennrolle aufliegt. Die Trennrolle bietet den Vorteil, dass das Teilwerkstück beliebig bezüglich des Handhabungselements und damit bezüglich des Manipulators rotierbar ist. Vorzugsweise ist die Drehachse der Trennrollen verschwenkbar oder die Trennrollen sind an einem Greifarm um eine horizontale Achse nach oben klappbar. Dies bietet den Vorteil, dass das Teilwerkstück leicht freigegeben werden kann, indem die Trennrollen nach oben klappbar sind.
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Vorteilhafterweise weist zumindest ein Teil der Handhabungselemente jeweils eine Anpressfläche auf. Diese Anpressflächen sind vorzugsweise von innen gegen das Teilwerkstück anlegbar. „Von innen” bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Anpressflächen gegen die Innenseite des Teilwerkstücks oder des abgetrennten Ringes anlegbar sind. Das Anlegen der Anpressflächen erfolgt vorzugsweise mittels des Verstellantriebs. Durch Hübe der Verstellantriebe in dem oben angegebenen bevorzugten Bereichen wird ausserdem erreicht, dass mit einem Manipulatorkopf mit den daran angeordneten Handhabungselementen Metallringe verschiedener Durchmesser bewegt werden können.
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Vorzugsweise ist der Ausleger des Manipulators, wobei der Manipulatorkopf an dem Ausleger befestigt ist, um eine im Wesentlichen vertikale Achse verschwenkbar. Auf diese Weise kann das abgetrennte Teilwerkstück leicht abgenommen werden.
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Vorzugsweise umfasst die Abtrenneinrichtung eine Säge. Eine Säge oder insbesondere eine Rotationssäge mit einem Rotationssägeblatt bieten die Möglichkeit eines zuverlässigen und kostengünstigen Abtrennens des Teilwerkstücks. Die Rotationssäge weist vorzugsweise eine im Wesentlichen vertikale Rotationsachse auf. Weitere Möglichkeiten sind Trennscheiben oder Laser, mit welchen der Trennvorgang durchgeführt werden kann, d. h., dass typische Ausführungsformen eine Säge, eine Trennscheibe oder einen Laser umfassen. Laser bieten den Vorteil, dass sie eine im Wesentlichen verschleissfreie Trennung von Werkstücken ermöglichen.
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Vorzugsweise umfasst die Trennvorrichtung eine Lagervorrichtung zur Aufnahme der Abtrenneinrichtung, wobei die Lagervorrichtung einen Vertikalantrieb und/oder einen Horizontalantrieb zum Verstellen der Abtrenneinrichtung aufweist. Damit wird es möglich, die Abtrenneinrichtung mit dem Werkstück in Eingriff zu bringen und ausserdem auch eine gewünschte Höhe des Angriffs des Werkzeugs der Abtrenneinrichtung an dem Werkstück einzustellen. Auf diese Weise können von einem Werkstück mehrere Teilwerkstücke nacheinander abgetrennt werden oder die Dicke des abzutrennenden Teilwerkstücks kann eingestellt werden. Die Lagervorrichtung weist vorzugsweise mindestens vier höhenverstellbare Fusselemente auf, um den Vertikalantrieb umzusetzen. Ein solcher Vertikalantrieb bietet eine sehr steife Lagerung bei gleichzeitiger Schaffung einer Möglichkeit einer vertikalen Versteilbarkeit. Es ist jedoch auch möglich, den Vertikalantrieb als Linearantrieb an einen Lagerblock auszuführen.
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Vorteilhafterweise umfasst die Trennvorrichtung eine Bodenplatte, auf welcher der Manipulator und/oder die Trenneinheit angeordnet sind. Dabei sind der Manipulator oder die Trenneinheit vorzugsweise lösbar an der Bodenplatte bevorzugt in Führungsschienen angeordnet. Auf diese Weise ist es auch möglich, den Manipulator oder die Trenneinheit auf verschiedene Bodenplatten mit unterschiedlichen Grössen zu montieren, wobei dabei eine Adaptionsmöglichkeit an verschiedene Grössen von Karussell-Drehbänken geschaffen wird. Vorteilhafterweise sind der Manipulator oder die Trenneinheit verschiebbar auf der Bodenplatte angeordnet, wobei mit dem Begriff „oder” jeweils immer auch eine „und”-Kombination gemeint ist. Für die verschiebbare Anordnung sind vorzugsweise Führungen oder Führungsschienen angeordnet. Solche Führungen bieten den Vorteil, dass eine variable Anpassung an verschiedene Werkstückgrössen möglich ist. Vorteilhafterweise wird jeweils neben einer Karussell-Drehbank eine Bodenplatte angeordnet, welche auf die Grösse der Karussell-Drehbank abgestimmt ist. Eine Bearbeitungseinheit, die einen unabhängigen Gegenstand dieser Erfindung bildet, umfasst vorzugsweise zumindest zwei Karussell-Drehbänke unterschiedlicher Grösse mit entsprechenden Bodenplatten, wobei ein Manipulator und eine Trenneinheit vorgesehen sind, welche jeweils auf einer der Bodenplatten montiert werden können. Auf diese Weise ist es möglich, mit nur einem Manipulator und einer Trenneinheit auf Karussell-Drehbänken verschiedener Grösse Werkstücke zu trennen. Umfasst sind dabei auch Anordnungen mit mehr als zwei Karussell-Drehbänken und mehr als zwei Bodenplatten. Durch einen Austausch oder ein Umsetzen von Trenneinheiten oder Lagervorrichtungen ergibt sich eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Werkstückgrössen. Typische Ausführungsformen sehen eine Umhausung vor, mit welcher die Trennvorrichtung geschützt werden kann oder durch welche die Umgebung bspw. vor unvorhergesehen umherfliegenden Spänen geschützt werden kann.
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Eine vorteilhafte Vorrichtung zum Abtrennen von kreisförmigen Scheiben und/oder Ringen von zylindrischen Werkstücken umfasst mindestens eine Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten des Werkstücks und/oder Teilwerkstücks. Eine solche Bearbeitungseinrichtung hat den Vorteil, dass vor oder nach dem Abtrennen von Teilwerkstücken von einem zylindrischen Werkstück das Werkstück oder die Teilwerkstücke vor- bzw. nachbearbeitet werden können. Ein anschliessendes Nachbearbeiten, beispielsweise der Schnittstellen, z. B. in einer separaten Drehmaschine ist so nicht mehr notwendig. Mit Hilfe der Bearbeitungseinrichtung können beispielsweise Schnittkanten entgratet oder Phasen an Schnittkanten angedreht werden.
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Bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung umfasst die Bearbeitungseinrichtung vorzugsweise eine Schwenkachse zum Schwenken der Bearbeitungseinrichtung in eine Arbeitsposition oder in eine Ruheposition. Während des Trennvorgangs, beispielsweise mit Hilfe eines horizontalen Sägeblatts der Abtrenneinrichtung befindet sich die Bearbeitungseinrichtung typischerweise in der Ruheposition. In dieser Position darf die Bearbeitungseinrichtung den Abtrennvorgang in keiner Weise beeinträchtigen. Befindet sich die Bearbeitungseinrichtung in ihrer Arbeitsposition, so beeinträchtigt anderseits die Abtrennvorrichtung, insbesondere das Sägeblatt, in keiner Weise das Bearbeiten des Werkstücks und/oder Teilwerkstücks durch die Bearbeitungseinrichtung. Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Arbeitseinrichtung keine Schwenkachse zum Schwenken der Bearbeitungseinrichtung, sondern eine Schiebevorrichtung zum Schieben der Bearbeitungseinrichtung aus der Arbeitsposition in die Ruheposition und zurück. Die Bearbeitungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Arretiervorrichtung, welche ein ungewolltes Ein- oder Ausschwenken bzw. Ein- oder Ausfahren der Bearbeitungseinrichtung in die Arbeitsposition oder die Ruheposition verhindert. Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst die Bearbeitungseinrichtung einen Mehr-Achs-Roboter, beispielsweise Sechs-Achs-Roboter, mit mindestens einem entsprechenden Werkzeug und/oder mindestens einer Werkzeugkassette. Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist die Bearbeitungseinrichtung selbst ein Mehr-Achs-Roboter, vorzugsweise Sechs-Achs-Roboter.
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Vorteilhafterweise umfasst die Bearbeitungseinrichtung eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs. Ein solches Werkzeug ist typischerweise ein Drehwerkzeug oder ein Fräswerkzeug oder ein Bohrer oder ein Lasermodul. Bei vorteilhaften Ausführungsformen wird das Werkzeug nicht direkt in die Werkzeugaufnahme eingesetzt, vielmehr ist zwischen der Werkzeugaufnahme und dem Werkzeug ein Werkzeugträger angeordnet, welcher vorzugsweise eine einfache Montage und einen einfachen Wechsel von unterschiedlichen Werkzeugen ermöglicht, oder welcher geeignet ist, ein im Werkzeugträger eingespanntes Werkzeug in horizontaler Richtung oder in vertikaler Richtung zu bewegen oder das Werkzeug in eine Schrägposition zu bringen. Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst die Bearbeitungseinrichtung einen Werkzeugrevolver zum Bestücken mit einer Mehrzahl von Werkzeugen. Ein solcher Werkzeugrevolver umfasst typischerweise mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, besonders bevorzugt mindestens vier Werkzeugplätze. Typischerweise ist der Werkzeugrevolver um eine vertikale Achse drehbar, so dass immer eines der im Werkzeugrevolver eingesteckten Werkzeuge mit dem Werkstück oder dem Teilwerkstück in Kontakt treten kann, ohne dass die anderen Werkzeuge im Werkzeugrevolver den Bearbeitungsvorgang stören können. Besonders vorteilhafte Bearbeitungseinrichtungen umfassen eine Kombination aus Werkzeugträger und Werkzeugrevolver.
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Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Abtrennen von kreisförmigen Scheiben und/oder Ringen von zylindrischen Werkstücken ist vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspannrichtung der Werkzeugaufnahme im wesentlichen orthogonal zu einer Schneidebene der Abtrenneinrichtung verläuft. „Im wesentlichen orthogonal” ist hier so zu verstehen, dass der Richtungsvektor der Einspannrichtung mit der Schneidebene vorzugsweise einen Winkel von 45° bis 90°, bevorzugt 60° bis 90°, besonders bevorzugt 75° bis 90° einschliesst. Bei typischen Vorrichtungen verläuft die Einspannrichtung der Werkzeugaufnahme im Gegensatz dazu im wesentlichen parallel zur Schneidebene der Abtrenneinrichtung. „Im wesentlichen parallel” bedeutet hierbei, dass ein Winkel, welcher vom Richtungsvektor der Einspannrichtung und der Schneidebene eingeschlossen wird, vorzugsweise 0° bis 45°, bevorzugt 0° bis 30°, besonders bevorzugt 0° bis 15° beträgt.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst die Bearbeitungseinrichtung eine Werkzeugschwenkeinrichtung zum Schwenken des Werkzeugs oder des Werkzeugträgers oder des Werkzeugrevolvers. Mit Hilfe einer solchen Werkzeugschwenkeinrichtung ist es möglich, die Einspannrichtung der Werkzeugaufnahme zu verändern, wodurch sich vorzugsweise unterschiedliche Bearbeitungswinkel zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück bzw. dem Teilwerkstück realisieren lassen.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist das Werkzeug oder der Werkzeugträger oder der Werkzeugrevolver in der Arbeitsposition zwischen der Abtrenneinrichtung und dem Werkstück angeordnet. Die Bearbeitungseinrichtung ist vorzugsweise geeignet, das Werkzeug oder den Werkzeugträger oder den Werkzeugrevolver in der Arbeitsposition auf das Teilwerkstück oder das Werkstück zu oder vom Teilwerkstück oder dem Werkstück weg zu bewegen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise Phasen oder Nuten an ein Teilwerkstücke oder Werkstücke angedreht oder in selbige eingeformt werden können, weil die Bearbeitungseinrichtung ein Werkzeug sukzessive näher und näher an das Werkstück oder Teilwerkstück heranfahren kann.
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Bei besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist das Werkzeug oder der Werkzeugträger oder der Werkzeugrevolver in der Arbeitsposition an einer Innenseite des Werkstücks oder Teilwerkstücks positioniert. Dies hat den Vorteil, dass das Werkstück oder das Teilwerkstück nicht lediglich von aussen, sondern auch von innen bearbeitet werden können.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst das Werkzeug oder der Werkzeugträger oder der Werkzeugrevolver eine Werkzeuglängsachse oder eine Werkzeugträgerlängsachse oder eine Werkzeugrevolverlängsachse, welche im wesentlichen parallel zur Einspannrichtung verlaufen, so dass das Werkzeug oder der Werkzeugträger oder der Werkzeugrevolver jeweils um ihre eigene Achse drehbar sind. „Im wesentlichen parallel” ist hier analog zur obigen Erläuterung zu verstehen. Diese Drehbarkeit um die eigene Längsachse führt beim Werkzeugrevolver dazu, dass unterschiedliche im Werkzeugrevolver eingesteckte Werkzeuge durch Drehen des Werkzeugrevolvers in eine Kontaktposition gebracht werden können. Die Drehbarkeit des Werkzeugs oder des Werkzeugträgers um die eigene Längsachse hat den Vorteil, dass unterschiedliche Bearbeitungs- bzw. Anstellwinkel von Drehwerkzeugen ermöglicht werden. Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist die Bearbeitungseinrichtung geeignet, die Längsachse des Werkzeugs oder Werkzeugträgers mechanisch anzutreiben, so dass als Werkzeuge Fräsköpfe oder Bohrer eingesetzt werden können. Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Bearbeitungseinrichtung dazu einen Motor zum Antreiben des Bohrers oder Fräskopfs.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen ist die Bearbeitungseinrichtung an der Abtrenneinrichtung angeordnet. Da die Abtrenneinrichtung selbst mechanisch auf das Werkstück bzw. Teilwerkstück zu oder vom Werkstück bzw. Teilwerkstück weg bewegbar ist, speziell radial auf eine Längsachse des Werkstücks oder Teilwerkstücks zu oder von dieser Längsachse radial weg bewegbar ist, hat eine Anordnung der Bearbeitungseinrichtung an der Abtrenneinrichtung den Vorteil, dass der Bewegungsmechanismus der Abtrenneinrichtung zum Bewegen der Bearbeitungseinrichtung genutzt werden kann und für die Bearbeitungseinrichtung kein zusätzlicher Bewegungsmechanismus benötigt wird.
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Bei besonders vorteilhaften Bearbeitungseinrichtungen umfasst die Werkzeugaufnahme oder der Werkzeugträger oder der Werkzeugrevolver ein Drehwerkzeug oder ein Fräswerkzeug oder einen Bohrer oder einen Laser. Bei typischen Ausführungsformen ist die Werkzeugaufnahme oder der Werkzeugträger oder der Werkzeugrevolver mit einem Drehwerkzeug oder einem Fräswerkzeug oder einem Bohrer oder einem Laser bestückt bzw. bestückbar. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Werkzeugaufnahme oder der Werkzeugträger oder der Werkzeugrevolver genormte Werkzeugsteckplätze umfassen, so dass die Bearbeitungseinrichtung mit jedwedem Metall-, Holz- oder Kunststoffbearbeitungswerkzeug bestückt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass eine grosse Vielzahl an Werkzeugen benutzt werden kann.
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Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zum Abtrennen von kreisförmigen Scheiben und/oder Ringen von zylindrischen Werkstücken und zum Bearbeiten der Scheiben oder Ringe wird zuerst ein Werkstück in eine Werkstückaufnahme aufgenommen. Dieses Werkstück wird anschliessend in der Werkstückaufnahme um seine Längsachse rotiert. Anschliessend wird von dem in der Werkstückaufnahme rotierenden Werkstück ein Teilwerkstück abgetrennt, insbesondere durch horizontales Absägen, wobei sich eine Abtrenneinrichtung mit einem Sägeblatt sukzessive durch das Werkstück hindurcharbeitet. Ein solches Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Teilwerkstück oder das Werkstück vor oder nach dem Abtrennen durch eine Bearbeitungseinrichtung bearbeitet wird. Hierbei können beispielsweise zuerst Phasen oder Nuten oder Schlitze oder sonstige Einformungen in das Werkstück eingeformt bzw. eingearbeitet und anschliessend ein Teilwerkstück abgetrennt werden. Eine andere Möglichkeit ist, dass nach dem Abtrennvorgang das Teilwerkstück oder das verbleibende Werkstück von der Bearbeitungseinrichtung bearbeitet wird. Bei einem erfindungsgemässen Verfahren wird das Werkstück und/oder das Teilwerkstück von aussen oder von oben oder, speziell bei rohrförmigen Werkstücken oder Teilwerkstücken, von innen bearbeitet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert wobei zeigen:
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1: Eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Abtrennen von kreisförmigen Scheiben oder Ringen von zylindrischen Werkstücken und zum Bearbeiten der Schreiben, Ringe oder Werkstücke,
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2: Eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer erfindungsgemässen Bearbeitungseinrichtung in einer Ruheposition,
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3: Eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei sich die erfindungsgemässe Bearbeitungseinrichtung in einer Ruheposition befindet und ein Werkzeug sichtbar ist,
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4: Eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer Bearbeitungseinrichtung in einer Arbeitsposition,
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5: Eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer Bearbeitungseinrichtung in einer Arbeitsposition, wobei ein Werkzeug sichtbar ist, und
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6: Eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Bearbeitungseinrichtung in einer Arbeitsposition, wobei ein Werkzeug eine Innenseite eines rohrförmigen Werkstücks bearbeitet.
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Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Abtrennen von kreisförmigen Scheiben und/oder Ringen von zylindrischen Werkstücken. Die Figur zeigt ein Teilwerkstück 1, welches, nachdem es von einem Werkstück 2 abgetrennt wurde, von einem Roboter 9 mit einem Manipulator 10 auf einen Teilwerkstückstapel 6 aufgelegt wird. Das Werkstück 2 liegt auf einer als Drehkarussell ausgebildeten Werkstückaufnahme 3 auf. Die Abtrenneinrichtung 4 umfasst ein Sägeblatt 7, welches vom Werkstück 2 sukzessive Teilwerkstücke 1 abtrennt. Beim Abtrennvorgang rotieren die als Drehkarussell ausgebildete Werkstückaufnahme 3 und das Sägeblatt 7 um jeweils eine Rotationsachse, wobei die Rotationsachsen des Sägeblatts 7 und des Drehkarussells im Wesentlichen parallel verlaufen. In 1 ist zudem eine erfindungsgemässe Bearbeitungseinrichtung 5 in einer Arbeitsposition gezeigt. Die Bearbeitungseinrichtung 5 umfasst ein Werkzeug 8, welches in der gezeigten Darstellung in eine Position gebracht ist, in welcher es das rohrförmige zylindrische Werkstück 2 an der Innenseite bearbeitet. In 1 ist weiterhin eine Steuerungseinrichtung 13, umfassend eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder CNC-Steuerung, gezeigt, welche geeignet ist, das Abtrennen und/oder Bearbeiten von Teilwerkstück 1 und/oder Werkstück 2 zu automatisieren.
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2 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem Werkstück 2, welches von einem Manipulator 10 eines nicht näher gezeigten Roboters auf einem nicht näher gezeigten Drehkarussell gehalten wird. 2 zeigt weiterhin eine Abtrenneinrichtung 4 mit einem Sägeblatt 7. Bei einem Abtrennen eines Teilwerkstücks vom Werkstück 2 rotieren typischerweise das Werkstück 2 auf dem nicht näher gezeigten Drehkarussell und das Sägeblatt 7 in entgegengesetzter Richtung. Die gesamte Abtrenneinrichtung 4 mit dem Sägeblatt 7 fährt sich dabei langsam immer weiter an die Rotationsachse des Werkstücks 2 heran, so dass die Wand des zylindrischen Werkstücks 2 langsam von aussen nach innen durchtrennt wird. 2 zeigt ausserdem eine erfindungsgemässe Bearbeitungseinrichtung 5 mit einer Schwenkachse 11. In 2 befindet sich die Bearbeitungseinrichtung 5 in einer Ruheposition, kann jedoch durch ein Schwenken um die Schwenkachse 11 leicht in eine Arbeitsposition gebracht werden. Befindet sich die Bearbeitungseinrichtung 5 in der Arbeitsposition, so wird nicht mit dem Sägeblatt 7 gesägt, sondern das Werkstück 2 oder ein bereits abgetrenntes Teilwerkstück 1 von einem nicht näher gezeigten Werkzeug der Bearbeitungseinrichtung 5 bearbeitet.
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3 zeigt eine perspektivische Seitenansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung. In dieser Ansicht ist erkennbar, wie vom Werkstück 2, welches sich auf einer nicht näher gezeigten Werkstückaufnahme befindet, ein Teilwerkstück 1 abgetrennt wird. Hierzu bewegt sich die Abtrenneinrichtung 4 mit dem Sägeblatt 7 langsam immer weiter auf das Werkstück 2 und das Teilwerkstück 1 zu, wobei sich das Sägeblatt 7 langsam durch die Wand des Werkstücks 2 hindurchsägt und somit das Teilwerkstück 1 abtrennt. Von einer in dieser Ansicht von der Abtrenneinrichtung 4 verdeckten Bearbeitungseinrichtung ist ein Werkzeugträger 12 und ein im Werkzeugträger 12 montiertes Werkzeug 8 erkennbar. Das Werkzeug 8 ist hier als Drehwerkzeug ausgebildet. Da in 3 ein Abtrennvorgang gezeigt ist, befindet sich die verdeckte Bearbeitungseinrichtung und somit auch der Werkzeughalter 12 und das Werkzeug 8 in der Ruheposition.
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4 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem Werkstück 2, welches von einem Manipulator 10 auf einem nicht näher gezeigten Drehkarussell in Position gehalten wird. Weiterhin ist in 4 eine Abtrenneinrichtung 4 mit einem Sägeblatt 7 gezeigt. In 4 befindet sich die Bearbeitungseinrichtung 5 in einer Arbeitsposition. Das bedeutet, dass bei einem Heranschieben der Abtrennvorrichtung 4 an das Werkstück 2 nicht das Sägeblatt 7 mit dem Werkzeug 2 in Kontakt kommt, sondern dass ein nicht näher gezeigtes Werkzeug der Bearbeitungseinrichtung 5 mit dem Werkstück 2 in Kontakt kommt. In dieser Position wird also nicht gesägt, sondern mit Hilfe der Bearbeitungseinrichtung 5 bearbeitet, beispielsweise eine Phase an das Werkstück 2 angedreht. Über die Schwenkachse 11 ist die Bearbeitungseinrichtung 5 wieder aus der Arbeitsposition in die Ruheposition schwenkbar.
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5 zeigt eine weitere Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei sich die Bearbeitungseinrichtung 5 in ihrer Arbeitsposition befindet. In der Bearbeitungseinrichtung 5 ist ein Werkzeug 8, welches als Drehwerkzeug ausgebildet ist, montiert. Das Werkzeug 8 ist um seine nicht dargestellte Längsachse drehbar. Wird die Abtrenneinrichtung 4 nun auf das Werkstück 2 und das Teilwerkstück 1 zu bewegt, so tritt nicht das Sägeblatt 7 sondern das Werkzeug 8 mit dem Teilwerkstück 1 oder dem Werkstück 2 in Kontakt, so dass in dieser Konfiguration nicht abgetrennt, sondern bearbeitet wird. Um sowohl die Aussenseiten des Werkstücks 2 oder des Teilwerkstücks 1 als auch die Innenseiten des Teilwerkstücks 1 oder des Werkstücks 2 mit dem Werkzeug 8 bearbeiten zu können, ist die Abtrenneinrichtung 4 und somit die an der Abtrenneinrichtung 4 angeordnete Bearbeitungseinrichtung 5 nicht nur horizontal sondern auch vertikal bewegbar. Somit ist es möglich, das Werkstück 8 an der Innenseite des Teilwerkstücks 1 oder der Innenseite des Werkstücks 2 anzusetzen. Hierzu ist das Werkzeug 8 in der Werkzeugaufnahme der Bearbeitungseinrichtung 5 zudem nicht nur um seine Längsachse drehbar, sondern zusätzlich vertikal bewegbar.
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6 visualisiert ein Bearbeiten der Innenseite eines Werkstücks 2 mit einem Werkzeug 8, welches in einer Bearbeitungseinrichtung 5 montiert ist. Das Werkzeug 8 ist im Verhältnis zum Sägeblatt 7 der Abtrenneinrichtung 4 soweit heruntergefahren, dass das Sägeblatt 7 nicht mit dem Werkstück 2 in Berührung kommt. 6 zeigt ausserdem die Schwenkachse 11, über welche die Bearbeitungseinrichtung 5 mit der Abtrenneinrichtung 4 verbunden ist, und über welche die Bearbeitungseinrichtung 5 wieder aus ihrer Arbeitsposition in ihre Ruheposition schwenkbar ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr wird der Schutzumfang durch die Patentansprüche bestimmt.
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Bezugszeichenliste
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1
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Teilwerkstück |
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2
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Werkstück |
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3
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Werkstückaufnahme |
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4
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Abtrenneinrichtung |
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5
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Bearbeitungseinrichtung |
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6
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Teilwerkstückstapel |
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7
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Sägeblatt |
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8
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Werkzeug |
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9
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Roboter |
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10
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Manipulator |
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11
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Schwenkachse |
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12
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Werkzeugträger |
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13
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Steuerungseinrichtung |
