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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Verzahnen und Nachbearbeiten von Werkstücken, mit einem Maschinengestell,
einer dem Maschinengestell zugeordneten Werkstückspindel, einem relativ zur
Werkstückspindel
in Richtung einer auf die Werkstückspindel
gerichteten Achse verlagerbaren Werkzeugschlitten, einem vom Werkzeugschlitten getragenen,
relativ zum Werkzeugschlitten um die X-Achse verschwenkbaren Werkzeugträger, einer vom
Werkzeugträger
getragenen Werkzeugspindel mit windschief zur Werkstückspindelachse
ausrichtbarer Werkzeugspindelachse zur Aufnahme eines Verzahnwerkzeuges.
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Es ist bekannt, mittels solcher spanender Werkzeugmaschinen
an Werkstücken
bzw. Werkrädern
durch Wälzfräsen oder
Schlagzahnfräsen
Verzahnungen zu erzeugen. Der bei dieser Fräsbearbeitung entstehende Grat
kann dann an gesonderten Zahnkanten-Bearbeitungsmaschinen, wie sie
bspw. aus dem
DE-U1
84 08 486 bekannt sind, entfernt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der in Rede stehenden Art zum Verzahnen und Nachbearbeiten
von Werkstücken
so auszugestalten, dass bei günstigem
Aufbau der Vorrichtung eine wirtschaftliche Verzahnung und Nachbearbeitung
von Werkstücken
durchführbar
ist.
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Diese Aufgabe ist zunächst und
im Wesentlichen bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst,
wobei darauf abgestellt ist, einen der Werkstückspindel benachbarten Aufbau
vorzusehen, auf dessen der Werkstückspindel abgewandten Seite
eine Werkstückhalterung
für eine
weitere Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist.
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Die Gegenstände der weiteren Ansprüche sind
nachstehend in Bezug zu dem Gegenstand des Anspruches 1 erläutert, können aber
auch in ihrer unabhängigen
Formulierung von Bedeutung sein.
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Zufolge derartiger Ausgestaltung
ist eine gattungsgemäße Vorrichtung
geschaffen, welche den Vorteil einer optimalen Verknüpfung eines
Verzahnens und einer nachfolgenden Bearbeitung von Werkstücken realisiert.
Das Verzahnen und Nachbearbeiten von Werkstücken geschieht in einer sinnvollen
Schrittfolge, verbunden mit einer Kostenverringerung durch kürzeste Wege
der Werkstücke.
Das Verzahnen der Werkstücke
bzw. Werkräder
kann dabei durch Wälzfräsen oder
Schlagzahndrehen erfolgen. Von der betreffenden Bearbeitungseinrichtung
passieren sie den Aufbau und gelangen damit sofort zur weiteren
Bearbeitungseinrichtung, an welcher die entsprechende Nachbearbeitung
vorgenommen wird. Also beinhaltet die erfindungsgemäße Vorrichtung
zwei Maschinen in einer, was sich in einem günstigen Maschinenpreis niederschlägt. Der
Aufbau ist dazu herangezogen, mit beiden Bearbeitungseinrichtungen
zusammenzuwirken. Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht erfindungsgemäß darin,
eine vom Verzahnwerkzeug und dem Werkstück definierte Fluchtebene vorzusehen,
in welcher ein vom Aufbau gebildetes Portal liegt, auf dessen der
Werkstückspindel
abgewandten Seite die Werkstückhalterung für die weitere
Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise wird durch
den portalartigen Aufbau der Durchgang geschaffen, um Werkstücke auf kürzestem
Weg und daher zeitsparend von der einen Bearbeitungseinrichtung
zur anderen zu bringen. Die Anordnung der in einer Fluchtlinie mit
dem Aufbau liegenden Bearbeitungseinrichtungen bringt den Vorteil
eines besonders geringen Platzbedarfs. Erfindungsgemäß kann die
weitere Bearbeitungseinrichtung eine Entgrateinrichtung sein. An
dieser Station kann der beim Wälzfräsen oder
Schlagzahndrehen gebildete Grat entfernt werden, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
im Grunde genommen zwei Maschinen in sich vereint, nämlich eine
Wälzfräsmaschine
und eine solche für
Entgratungen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die weitere Bearbeitungseinrichtung
eine Dreheinrichtung ist. Anstelle einer Dreheinrichtung könnte die
Bearbeitungseinrichtung auch eine Bohreinrichtung sein. Es bietet
sich ferner an, die weitere Bearbeitungseinrichtung in Form einer
Fräseinrichtung
auszubilden. Einer Automation durch kurze Wege kommt der Sachverhalt
entgegen, dass die Fluchtebene eine Vertikalebene ist, so dass Fräswerkzeug,
Werkstückspindel, Portal
und Werkstückhalterung
in einer Fluchtlinie hintereinander liegen. Sodann ist der Aufbau
dazu herangezogen, einen parallel zur Achse der Werkstückspindel
verschieblichen Werkstückgegenhalter zu
tragen. So lassen sich die Werkstücke lagestabil einspannen,
selbst wenn die Werkstücke
spindelartig gestaltet sein sollten. Zusätzlich ist der Aufbau dazu herangezogen,
auf seiner der Werkstückspindel
abgewandten Seite mindestens eine Halterung für ein Entgratwerkzeug zu tragen.
Mit Vorteil lassen sich zwei Halterungen in Form je eines schwenkbaren
Armes vorsehen, wobei ein Arm ein Entgratrad und der andere Arm
ein Drückrad
trägt.
In diametraler Gegenüberlage
greifen dann das Drückrad
und das Entgratrad an dem verzahnten Werkstück an unter restlicher Beseitigung
eines bei der Verzahnung entstandenen Grates. Baulich technisch
günstig
erweist sich die Maßnahme,
dass der Aufbau ein sich in der Vertikalebene erstreckender Turm
ist mit einem im Wesentlichen trapezförmigen Grundriss. Der Trapezform
des Turmes kommt dabei die Anordnung der zwei Halterungen entgegen,
indem diese bereits ihre Ausrichtung auf das Werkstück erhalten
bzw. die dortige Werkstückhalterung
für die
weitere Bearbeitungseinrichtung. Bezüglich des Werkstücktransportes
auf kürzestem
Wege ist es von Vorteil, eine Ent-/Beladevorrichtung mit einem durch
das Portal greifenden Greifer vorzusehen. Um das Be- und Entladen
der Werkstückhalterungen
erlauben zu können,
handelt es sich bezüglich
des Greifers um einen Doppel-Wende-Greifer. Da im Normalfall die
Entgratoperation inklusive der Wendezeit des Greifers wesentlich
kürzer
ist als die Wälzfräsoperation,
wird der Arbeitstakt von der Wälzfräseinrichtung
bestimmt. Um z. B. das fertig gefräste Werkstück mittels eines Doppel-Wende-Greifers
der Werkstückhalterung für die weitere
Bearbeitungseinrichtung übergeben
zu können,
ist der Greifer entlang einer sich in der oder parallel zur Fluchtlinie
erstreckenden Schiene verfahrbar. Letztere erstreckt sich mit Vorteil
im Bereich des Portales bzw. ist von diesem getragen. Hinsichtlich des
Ein- und Ausspannens, der Bearbeitung und des Transportes der Werkstücke ist
eine solche Maßnahme
getroffen, dass die Werkstückhalterung
eine zweite, in der Z-Achse sich erstreckende Werkstückspindel
ist. Auch ist dies antriebstechnisch von Vorteil, da die Antriebe
günstig
dem Maschinenbett zugeordnet werden können. Um auch z. B. verzahnte Wellen,
also längere
Werkstücke
lagenstabil einspannen zu können,
ist ein der zweiten Werkstückspindel
zugeordneter zweiter Werkstückgegenhalter vorgesehen.
Die Lagerung desselben wird günstigerweise
vom Portal übernommen.
Schließlich
besteht ein vorteilhaftes Merkmal noch darin, einen der ersten Werkstückspindel
benachbarten Entgratungsstahl vorzusehen. Letzterer stellt eine
Entgrateinrichtung zum Vorentfernen des direkt erzeugten Wälzfräsgrates
bzw. Schlagzahnfräsgrates
dar.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt
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1 in
schematischer Darstellung eine Ansicht einer erfindungsgemäß gestalteten
Vorrichtung,
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2 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 1,
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3 eine
der 1 entsprechende
Darstellung, jedoch bei auf Höhe
der Werkstückspindel gefahrenem
Greifer,
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4 eine
der 1 vergleichbare
Darstellung, jedoch eine Alternativlösung für zu verzahnende wellenartige
Werkstücke
betreffend, und
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5 in
perspektivischer Einzeldarstellung das bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
eingesetzte Portal.
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Die dargestellte Vorrichtung zum
Verzahnen und Nachbearbeiten von Werkstücken ist als Ganzes mit der
Ziffer 1 bezeichnet. Im Einzelnen besitzt die Vorrichtung 1 ein
in Form eines Maschinenbetts gestaltetes Maschinengestell 2.
In Letzterem sitzt ein nicht dargestellter Antrieb für eine vertikal
ausgerichtete Werkstückspindel 3.
Letztere erstreckt sich also in der Z-Achse. Das mit einem Werkstück W zu
versehende Ende der Werkstückspindel 3 kann
bspw. einen nicht veranschaulichten Spanndorn beinhalten, um das
Werkstück
W undrehbar der Werkstückspindel 3 zuordnen
zu können.
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Sodann ist dem Maschinengestell 2 oberseitig
ein Werkzeugschlitten 4 verschiebbar zugeordnet. Dessen
Verlagerung erfolgt in Richtung einer auf die Werkstückspindel 3 gerichteten
Achse X. Am Werkzeugschlitten 4 sitzt ein relativ zu diesem
um die X-Achse verschwenkbarer Werkzeugträger 5. Letzterer nimmt
eine Werkzeugspindel 6 auf mit windschief zur Werkstückspindelachse 3 ausrichtbarer
Werkzeugspindelachse zur Aufnahme eines Verzahnwerkzeuges 7.
Beim Ausführungsbeispiel
handelt es sich um einen Wälzfräser. Das
bedeutet, dass am Werkstück
W eine Stirnverzahnung erzeugbar ist. Anstelle eines Wälzfräsers könnte auch
ein Messerkopf mit Schlagzähnen
zum Einsatz gelangen, so dass anstelle eines Wälzfräsens das Erzeugen von Zähnen mittels
Schlagzahnfräsens
geschieht. Letzteres erlaubt es, dass auch bei höheren Drehzahlen trocken bearbeitet
werden kann im Gegensatz zu dem Wälzfräsen. Auf vorgenannte Weise
ist eine erste Bearbeitungseinrichtung A geschaffen, dessen Aufgabe
es ist, durch Fräsen
Werkstücke
W zu bearbeiten.
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Sowohl das Verzahnwerkzeug 7 als
auch das von der Werkstückspindel 3 getragene
Werkstück
W definieren eine senkrecht ausgerichtete Fluchtebene. In dieser
erstreckt sich auch ein der Werkstückspindel 3 benachbartes,
von einem Aufbau gebildetes Portal 8. Im Einzelnen besitzt
dieses einen sich in der Vertikalebene erstreckenden Turm 9 mit einem
mittleren Durchgang 10. Der Turm 9 besitzt einen
im Wesentlichen trapezförmigen
Grundriss derart, dass die längere
Trapezseite der ersten Bearbeitungseinrichtung A zugekehrt ist.
Oberseitig sind die beiden parallel zueinander beiderseits des Durchganges 10 verlaufenden
Turmsäulen
durch ein Joch 11 miteinander verbunden. Ferner ist die
eine Turmsäule über die
größere Trapezseite
hinaus zu einer Führung 12 verlängert. Auf
dieser trägt
der Aufbau einen parallel zur Achse Z der Werkstückspindel 3 verschieblichen
Werkstückgegenhalter 13.
Bei Bedarf kann dieser in Einsatz gebracht werden, um dem Werkstück W einen
sicheren Halt zu verleihen. Die Verstellung dieses Werkstückgegenhalters 13 erfolgt mittels
eines nicht näher
veranschaulichten Antriebes in der Z-Achse.
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An der der Werkstückspindel 3 zugekehrten Turmsäule, vergl. 2, ist ein Entgratungsstahl 14 vorgesehen
zum Vorentfernen eines direkt erzeugten Wälzfräsgrates bzw. Schlagzahnfräsgrates
bei der Fräsbearbeitung
des Werkstückes
W durch das Verzahnwerkzeug 7.
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Auf der der Werkstückspindel 3 abgewandten
Seite des Portals 8 ist eine Werkstückhalterung 15 für eine weitere
Bearbeitungseinrichtung B angeordnet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bezüglich
dieser weiteren Bearbeitungseinrichtung B um eine Entgrateinrichtung.
Es kann sich jedoch bezüglich
derselben auch um eine Dreheinrichtung, Bohreinrichtung, Fräseinrichtung
etc. handeln. Diese weitere Bearbeitungseinrichtung erstreckt sich
ebenfalls in der vertikalen Fluchtebene von Fräswerkzeug 7, Werkstückspindel 3,
Portal 8 und Werkstückhalterung 15.
Das bedeutet, dass, in der Draufsicht gesehen, die vorgenannten
Teile in einer Fluchtlinie F hintereinander liegen, vergl. 2.
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Wie der 2 sodann zu entnehmen ist, besitzt der
Aufbau bzw. das Portal 8 auf seiner der Werkstückspindel 3 abgewandten
Seite zwei Halterungen 16,17 für ein Entgratwerkzeug. Diese
Halterungen 16,17 sind in Form je eines schwenkbaren
Armes 18 bzw. 19 gestaltet. Der eine Arm 18 ist
Träger eines
Entgratrades 20, während
der andere Arm 19 ein Drückrad 21 trägt. Sowohl
das Entgratrad 20 als auch das Drückrad 21 sind in paariger
Anordnung jeweils dem entsprechenden Arm 18 bzw. 19 zugeordnet.
Den entsprechenden Rädern 20, 21 kann
ein Antrieb zugeordnet sein. In ihre Arbeitsstellung können die
entsprechenden, die Räder 20, 21 tragenden Arme 18,19 pneumatisch
geschwenkt werden. Über nicht
näher veranschaulichte
Linearführungen
und Kugelrollspindeln ist eine Feinverstellung dieser Arme vornehmbar.
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Die Arme 18,19 können definierte
Anschraubflächen
beinhalten, an welchen andere Werkzeugsysteme angebracht werden
können,
die neben oder anstatt einer Entgratungsfunkion eine Drehbearbeitung,
Bohrbearbeitung, Fräsbearbeitung,
Stempelung, Markieren, etc. erlauben. In der Fluchtlinie F befinden
sich sodann hintereinanderliegend eine Zubringerstation C sowie
nachfolgend eine Wegführstation
D. Die Zubringerstation C wird beliefert durch eine Transportstrecke 22,
welche quergerichtet zur Fluchtlinie F verläuft. Die Wegführstation
D setzt sich in eine parallel dazu angeordnete Transportstrecke 23 fort.
Die Förderrichtungen
sind dabei durch Pfeile angegeben.
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Das Transportieren der Werkstücke W geschieht
mittels einer Ent-/Beladevorrichtung 24 mittels eines durch
das Portal 8 greifenden Greifers 25. Bezüglich desselben
handelt es sich um einen Doppel-Wende-Greifer, welcher um eine Achse
u um 180° drehbar
ist. Ferner ist der Greifer 25 in Z-Richtung verlagerbar.
Der Greifer 24 beinhaltet einen Wagen 26, welcher
entlang einer sich in der parallelen Fluchtlinie F erstreckenden
Schiene 27 verfahrbar ist. Die Schiene 27 ist
im Bereich des Portales 8 angeord net. Sie erstreckt sich
in Richtung der Stationen C und D über den Turm 9 in
der Fluchtlinie hinaus.
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Bezüglich der vorgenannten Werkstückhalterung 15 handelt
es sich um eine zweite, in der Z-Achse sich erstreckende Werkstückspindel,
welche ebenfalls mittels eines nicht veranschaulichten Drehantriebes
angetrieben sein kann.
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Um anstelle von Zahnrädern auch
Zahnwellen W' etc.
bearbeiten zu können,
ist der zweiten Werkstückspindel 15 ein
zweiter Werkstückgegenhalter 28,
wie 4 zeigt, zugeordnet.
Dessen Spindel 29 kann nach Einfahren der Getriebewellen
etc. einfahren und zur Stützung
der Zahn- bzw. Getriebewellen W' dienen.
Bei dieser Ausgestaltung ist die Schiene 27 doppellagig
zu gestalten, um den Durchtritt der Spindel 29 und die
Verlagerung des Wagens 26 zu gestalten, welch letzterer
die Schienenlängsholme
umfasst.
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Es stellt sich folgende Wirkungsweise
ein: Zunächst
fährt der
Greifer 25 zur Zubringerstation C und nimmt dort ein unbearbeitetes
Werkstück
W auf. Dieses wird nun durch die Portalöffnung bzw. Durchgang 10 zu
der Bearbeitungseinrichtung A transportiert und dort mittels des
Spanndornes der Werkstückspindel 3 undrehbar
zugeordnet. Danach fährt der
Greifer 25 zurück
zur Zubringerstation C und nimmt ein weiteres unbearbeitetes Werkstück W auf. Zeitgleich
beginnt der Zerspanprozess an der Bearbeitungseinrichtung A. Nach
Beendigung des Zerspanprozesses fährt der Greifer erneut zur
Bearbeitungseinrichtung A und dreht vorher um 180°. Die nicht
belegte Spannzange 30 des Greifers nimmt das verzahnte
Werkstück
W von dem Spanndorn der Werkstückspindel 3 ab.
Nach einer Drehung von 180° wird
dann das unbearbeitete Werkstück
W von dem Greifer 25 an die Werkstückspindel 3 übergeben.
Danach bewegt sich der Greifer 25 zur zweiten Bearbeitungseinrichtung
B, dreht dort um 180° und gibt
das verzahnte Werkstück
W an die dortige Werkstückhalterung 15 ab.
Während
dieses Ablaufes beginnt bereits an der ersten Bear beitungseinrichtung
A der Verzahnungsprozess. Wenn an der zweiten Bearbeitungseinrichtung
B das Werkstück
W eingespannt ist, fährt
der Greifer in die Position C zurück und nimmt dort ein neues
Werkstück
W auf. An der Bearbeitungseinrichtung B erfolgt durch die Drückräder 21 und
Entgraträder 20 das
Abkanten und Entgraten, so dass ein fertig bearbeitetes Werkstück W entsteht.
Nach dem Entgratvorgang bringt der Greifer 25 aus der Zubringerstation
C ein neues Werkstück W
zur Wälzfrässtation
bzw. Bearbeitungseinrichtung A.
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Nach entsprechender Drehung des Greifers wird
das fertig bearbeitete Werkstück
W entnommen und nach einer weiteren Drehung das neue Werkstück übergeben.
Das verzahnte Werkstück
wird sodann zu der Entgrateinrichtung B gebracht und dort gegen
das fertig entgratete Werkrad ausgetauscht. Dieses verzahnte und
entgratete Werkstück
wird von dem Greifer 25 zu der Wegführstation D transportiert. Es
gelangt dort z. B. zu einer Meßstation
oder zu einer Waschmaschine bzw. in eine Stapelanlage zum Transport
zu einer Härterei.
Der Greifer nimmt dann von der Zubringerstation C ein neues Werkstück W auf,
so dass sich der Vorgang wiederholt. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass
im Normalfall die Entgratoperation einschließlich Greiferweg und Drehrichtungswechsel
oder Abschleudern wesentlich kürzer ist
als die Fräsoperation,
so dass der Arbeitstakt der Vorrichtung durch die Wälzeinrichtung
bzw. Bearbeitungseinrichtung A bestimmt wird.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erlaubt mit
Vorteil den Einsatz von Messerköpfen
in der Schlagzahnvariante, wodurch leistungsfähig Frontverzahnungen erzeugt
werden können,
welche Werkstücke
ebenfalls mittels des Greifers 25 leicht transportiert
werden können.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich)
erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit
auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollin haltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.