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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verzahnen und Nachbearbeiten
von Werkstücken
mit zwei Bearbeitungseinrichtungen in einem Aufbau mit einer Ent-/Beladeanrichtung
nach Patentanspruch 1.
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Die
DE 1948 559 A beschreibt
eine Verzahnungseinrichtung mit zwei Bearbeitungseinrichtungen,
die räumlich
von einer zwischen den beiden Bearbeitungseinrichtungen angeordneten
Ent-/Beladeeinrichtung getrennt sind.
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Die
JP 05016052 A (Abstract)
befasst sich mit der Verkettung von zwei gegenüberliegend angeordneten Verzahnungsmaschinen über eine
gemeinsame, an einem darüber
liegenden Führungsrahmen geführte Ent-/Beladevorrichtung.
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Die
DE 8814 245 U1 beschreibt
eine Werkzeugmaschine mit mehreren Bearbeitungseinrichtungen in
einer Flucht zwischen Portalen, die eine Übergabeeinrichtung mit einem
Greifer tragen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung 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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Gelöst wird
die Aufgabe erfindungsgemäß durch
eine die Merkmale nach dem Anspruch 1 aufweisende Vorrichtung zum
Verzahnen und Nachbearbeiten von Werkstücken.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
besitzt ein Maschinengestell, eine dem Maschinengestell zugeordnete
erste Bearbeitungseinrichtung zum Verzahnen von Werkstücken aufweisend
eine Werkstückspindel,
einen relativ zur sich in der Z-Achse erstreckenden Werkstückspindel
senkrecht hierzu in Richtung der auf die Werkstückspindel gerichteten X-Achse
verlagerbaren Werkzeugschlitten, einen vom Werkzeugschlitten getragenen,
relativ zum Werkzeugschlitten um die X-Achse verschwenkbaren Werkzeugträger und
eine vom Werkzeugträger getragene
Werkzeugspindel mit windschief zur Werkstückspindelachse ausrichtbarer
Werkzeugspindelachse zur Aufnahme eines Verzahnwerkzeuges, und mit
einem der Werkstückspindel
benachbarten Aufbau mit einer der Werkstückspindel zugewandten und einer
der Werkstückspindel
abgewandten Seite, wobei auf der der Werkstückspindel abgewandten Seite
eine Werkstückhalterung
für eine
zweite Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist, wobei ein vom Aufbau
gebildetes Portal einen Durchgang für eine Ent-/Beladeeinrichtung mit einem durch das
Portal in einer von der X- und Z-Achse
gebildeten Fluchtebene greifenden Greifer, welcher Durchgang zwischen
den beiden Bearbeitungseinrichtungen liegt, wobei Verzahnungswerkzeug,
Werkstückspindel,
Portal und Werkstückhalterung
in einer Fluchtlinie der Fluchtebene liegen.
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Zufolge
derartiger Anordnung in Kombination ist eine Vorrichtung zum Verzahnen
und Nachbearbeiten von Werkstückengeschaffen,
welche den Vorteil einer optimalen Verknüpfung des Verzahnens und einer
nachfolgenden Bearbeitung der Werkstücke 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 mittels der Ent-/Beladeinrichtung 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 nieder schlägt. Der
Aufbau ist dazu herangezogen, mit beiden Bearbeitungseinrichtungen
zusammenzuwirken. Erfindungsgemäß besteht
ein Vorteil darin, eine von der Werkstückspindel und der Verlagerungsrichtung
des Werkzeugschlittens definierte Fluchtebene vorzusehen, senkrecht
zu 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 für eine Ent-/Beladeeinrichtung
mit einem daurch das das Portal greifenden Greifer geschaffen, um
Werkstücke
auf kürzestem
Weg und daher zeitsparend von der einen Bearbeitungseinrichtung
zur anderen zu bringen.
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Die
Anordnung der in einer Fluchtlinie mit dem Aufbau liegenden Bearbeitungseinrichtungen bringt
den Vorteil eines besonders geringen Platzbedarfs. 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.
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Weiterbildungen
oder vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche:
Gemäß einer
Ausgestaltung 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.
Sodann ist der Aufbau weiterbildungsgemäß 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
kann der Aufbau dazu herangezogen werden, 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.
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Vorteilhaft
ist der Greifer zum Be- und Entladen der Werkstückhalterungen als Doppel-Wende-Greifer
auszuführen.
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 des Doppel-Wende-Greifers
der Werkstückhalterung
für die
weitere Bearbeitungseinrichtung übergeben
zu können,
ist der Greifer entlang einer sich vorteilhaft 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 Ausgestaltung vorteilhaft, dass die Werkstückhalterung
eine zweite, ebenfalls 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,
kann ein der zweiten Werkstückspindel
zugeordneter zweiter Werkstückgegenhalter
vorgesehen werden. Die Lagerung desselben wird günstigerweise vom Portal übernommen.
Schließlich
besteht ein vorteilhafte Ausgestaltung 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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Die
X- und Z-Achse definieren eine senkrecht ausgerichtete Fluchtebene.
Senkrecht zu 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 Werk stückgegenhalters 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 angeordnet. 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 Bearbeitungseinrichtung
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. 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 Wegführ station 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.