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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zuführvorrichtung für ein Schneidwerkzeug
zur Zuführung
eines statischen Schneidwerkzeugs zu einer axial und radial angeordneten
Position innerhalb eines zu bearbeitenden Werkstücks, wobei das Werkzeug zur
Bearbeitung zumindest einer Innenfläche des Werkstücks vorgesehen
ist und das Werkzeug kombiniert mit einer elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschine
betätigbar
ist, beispielhaft und nicht beschränkend einer programmierbaren
Steuervorrichtung (PC) oder numerischen Computersteuervorrichtung
(CNC), mit zumindest einer axial bewegbaren Antriebs-/Stützspindel,
die mit einer Antriebsöffnung
in Eingriff bringbar ist, die in dem Schneidwerkzeug ausgebildet ist,
nachdem das Schneidwerkzeug zu einer vorbestimmten Stelle innerhalb des
Werkstücks
geliefert wurde.
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HINTERGRUND
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Bekannte
Schneidwerkzeuge zur Bearbeitung von Innenflächen von Teilen wie beispielhaft
und nicht beschränkend
Differentialgehäusen,
sehen einen Stützträger oder
Hängebock
zum Tragen des Schneidwerkzeugs zu der Stelle vor, an der die Bearbeitung
einer Oberfläche
des Werkstücks
gewünscht ist.
Wenn sie sich an der gewünschten
Stelle befindet, tritt eine Antriebs-/Stützspindel in Eingriff mit dem
Schneidwerkzeug, um den Bearbeitungsvorgang durchzuführen, während das
Schneidwerkzeug noch von dem Stützträger oder
Hängebock
gestützt wird.
Die Zuführung
des Schneidwerkzeugs zu der gewünschten
Stelle durch den Stützträger oder
Hängebock
erfordert große Öffnungen
in dem Werkstück und/oder
gefaltete Formen und/oder Zuführungspfade,
um die erforderliche Stelle für
die Bearbeitung der gewünschten
Oberfläche
des Werkstücks
zu erreichen. Die großen Öffnungen
können
strukturelle Probleme bei dem Werkstück bewirken, die eine spezielle
Konstruktion des Teils erfordern können, wodurch die Kosten des
Teils erhöht
werden, oder sie können eine
spezielle Konstruktion des Stützträgers oder Hängebocks
erfordern, wodurch die Kosten der Zuführungsvorrichtung für das Schneidwerkzeug
erhöht werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
ist bei der vorliegenden Erfindung erwünscht, eine Zuführvorrichtung
für ein
Schneidwerkzeug zum Zu führen
eines statischen Schneidwerkzeugs zu einer axial und radial angeordneten Position
innerhalb eines zu bearbeitenden Werkstücks vorzusehen, ohne dass große Öffnungen
in dem Werkstück
und/oder eine gefaltete Form des Stützträgers oder Hängebocks und/oder gefaltete Werkzeug-Zuführungspfade
erforderlich sind. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Zuführvorrichtung
für ein
Schneidwerkzeug ein Schneidwerkzeug zu einer vorbestimmten Position
liefern, die sich radial und axial innerhalb des zu bearbeitenden Werkstücks befindet,
und kann das von der Antriebs-/Stützspindel zu stützende Schneidwerkzeug während des
Bearbeitungsvorgangs übertragen.
Die relative Position des Werkstücks
und/oder der Antriebs-/Stützspindel
kann durch eine Maschine, die durch eine programmierbare Steuervorrichtung
(PC) oder eine numerische Computersteuervorrichtung (CNC) (allgemein
hier als eine elektronisch gesteuerte Maschine oder Werkzeugmaschine
bezeichnet) gesteuert ist, für
den Eingriff des Schneidwerkzeugs mit den gewünschten Oberflächen des
zu bearbeitenden Werkstücks
gesteuert werden. Die vorliegende Erfindung offenbart ein Werkzeug
zum Bearbeiten zumindest einer Innenfläche des Werkstücks. Das Werkzeug
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann kombiniert mit einer PC- oder CNC-gesteuerten Maschine mit zumindest
einer axial bewegbaren Antriebs-/Stützspindel, die mit einer in
dem Schneidwerkzeug ausgebildeten Antriebsöffnung nach der Zuführung des
Schneidwerkzeugs zu einer vorbestimmten Stelle innerhalb des Werkstücks in Eingriff bringbar
ist, betätigt
werden. Der Werkzeugträger
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann lösbar
mit dem Schneidwerkzeug verbunden sein für eine Bewegung zwischen einer
zurückgezogenen
oder Ausgangsposition, die sich im Abstand von einer axialen Ausrichtung
mit der Antriebs-/Stützspindel befindet, und
einer ausgefahrenen oder Bereitschaftsposition in axialer und radialer
Ausrichtung mit der Antriebs-/Stützspindel.
In der Bereitschaftsposition kann die Stützung des Schneidwerkzeugs
zu oder von der Antriebs-/Stützspindel übertragen
werden. Wenn zu der Antriebs-/Stützspindel übertragen
wird, wird die Antriebs-/Stützspindel
so betätigt,
dass sie durch eine in dem Körper
des Schneidwerkzeugs ausgebildete Antriebsöffnung in Eingriff tritt. Wenn die Übertragung
von der Antriebs-/Stützspindel
erfolgt, wird die Antriebs-/Stützspindel
so betätigt,
dass sie außer
Eingriff mit der in dem Körper
des Schneidwerkzeugs ausgebildeten Antriebsöffnung tritt. Der Werkzeugträger kann
zumindest ein lösbares
Spießteil
zum Stützen
des Körpers
des Schneidwerkzeugs enthalten.
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Die
vorliegende Erfindung kann ein integriertes Automatisierungsmodul
sein, das mit einer elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschine verbunden ist,
wie beispielhaft und nicht beschränkend einer PC- oder CNC-gesteuerten
Station, und kann zumindest einen optionalen Sensor/Schalter/Signal
zurück zu
der elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschine vorsehen, beispielhaft
wie eine CNC-Steuervorrichtung oder eine computerisierte Steuervorrichtung oder
eine Steuervorrichtung mit zentralem Prozessor oder eine Netzwerk-Steuervorrichtung
oder eine programmierbare Steuervorrichtung (PC). Die CNC-Station
kann typischerweise eine CNC-Drehmaschine mit zwei Achsen und einer
Subspindel haben. Die Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
kann manuell, Übertragung,
Wählscheibe,
Fräsen,
Drehfräsen,
Reitstock oder jede Kombination von Konfigurationen enthaltend mehrere
oder eine Achse, die CNC- oder PC-gesteuert sind, sein. Die vorliegende
Erfindung kann an eine Befestigung angebracht werden mit der Flexibilität der Werkzeugeinführung mit
radialer Orientierung zur Anpassung an jeden Stellungswinkel, der
für die
Teilbearbeitung erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung ist
ausgebildet für
einen Schnellwechsel zur Anpassung an viele unterschiedliche Teile.
Familien von Teilen oder nicht verwandte Familien von Teilen können alle
bearbeitet werden durch die Flexibilität einer Pfosten- und/oder Kappenanordnung
einer Schnellwechselbefestigung. Andere Schnellwechselverfahren
von Befestigungen sind den eindeutigen CNC-Stationsanforderungen unterworfen. Die
vorliegende Erfindung kann durch eine Vielzahl unterschiedlicher
Verfahren betätigt werden,
beispielhaft und nicht beschränkend
enthaltend eine Zahnrad/Zahnstangen-Kombination, und kann angetrieben werden
durch manuellen Operatoreingriff, Luft, Kühlmittel, elektrischen Motor
und/oder Hydraulik. Die vorliegende Erfindung kann die Einführung des
Körpers
des Schneidwerkzeugs automatisieren, beispielhaft und nicht beschränkend durch eine
Schneidvorrichtung mit sphärischem
Sitz, eine Seitenzahnrad-Schneidvorrichtung
und/oder andere verschiedenartige Werkzeuge in ein zu bearbeitendes
Teil. Beispielhaft und nicht beschränkend kann das zu bearbeitende
ein Differentialgetriebegehäuse-Werkstück oder
-Körper
sein.
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Im
Betrieb kann die vorliegende Erfindung die Prozessschritte des Positionierens
eines Schneidwerkzeugs innerhalb eines Teils enthalten. Der Positionierungsschritt
kann mit einer Vorwärtsfolge
von Schritten beginnen. Dieser Zyklus kann ein statisches Schneidwerkzeug
axial und radial in einer vorbestimmten Position innerhalb des zu
bearbeitenden Teils positionieren. Nachdem das Werkzeug positioniert
ist, werden statische, radial orientierte Antriebswellen oder -spindeln
in den Körper
des Schneidwerkzeugs vorwärts
bewegt, wobei sie einen Eingriff über zumindest ein Paar von
miteinander in Eingriff bringbaren komplementären Oberflächen herstellen, wie beispielhaft
und nicht beschränkend mehrere
Keilwellen und -nuten oder -antriebe. Nachdem der Körper des
Schneidwerkzeugs mit den Wellen in Eingriff gebracht ist, können der
Stützträger und/oder
zumindest ein Stützspieß von der
entsprechenden Öffnung
des Schneidwerkzeugs zurückgezogen
werden, um die Stützung
des Körpers
des Schneidwerkzeugs von dem Werkzeugträger zu den Wellen zu übertragen,
und während
des Bearbeitungsvorgangs wird der Körper des Schneidwerkzeugs auf
den Wellen innerhalb des zu bearbeitenden Teils gelassen. Die Drehung
der Spindeln kann gestartet werden, wodurch eine Werkzeugdrehung initiiert
wird, und der Bearbeitungsvorgang kann durchgeführt werden. Nach Beendigung
des Bearbeitungsvorgangs kann eine Rückzugsfolge von Schritten initiiert
werden. Dieser Zyklus kann in umgekehrter Reihenfolge der Vorwärtsfolge
durchgeführt
werden, um den Körper
des Schneidwerkzeugs von den Wellen zu dem zumindest einen Stützträger und/oder
zumindest einen Spieß des
Werkzeugträgers
zu übertragen
für eine
Entfernung von dem bearbeiteten Teil.
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Die
vorliegende Erfindung kann zumindest einen Sensor und/oder Schalter
enthalten, um zu bestimmen, ob der Körper des Schneidwerkzeugs mit dem
zumindest einen Stützträger und/oder
zumindest einen Spieß des
Werkzeugträgers
verbunden ist. Der Körper
des Schneidwerkzeugs kann in einer gewünschten Winkelposition in Bezug
auf die Wellen orientiert und in derselben Orientierung zugeführt werden
für einen
Eingriff mit dem Stützträger oder Spieß des Werkzeugträgers. Die
vorliegende Erfindung kann zumindest einen Systembe reitschaftssensor
und/oder -schalter enthalten, um zu bestimmen, ob sich der Körper des
Schneidwerkzeugs ordnungsgemäß in der
vorbestimmten Position innerhalb des zu bearbeitenden Teils befindet.
Die vorliegende Erfindung kann auf den Antriebswellen befindliche Kreuzstiftöffnungs-Schneidvorrichtungen
enthalten. Die vorliegende Erfindung kann Laufbuchsen für die in
der Werkstückbefestigung
befindlichen Antriebswellen enthalten. Die vorliegende Erfindung
kann werkzeugfreies Wechseln des Körpers des Schneidwerkzeugs
und/oder des zumindest einen Stützspießes und/oder
des zumindest einen Sensors/Schalters enthalten. Die vorliegende
Erfindung kann eine Werkzeugwechsel- oder Inspektionsposition zusätzlich zu
der Ausgangs- und der Bereitschaftsposition enthalten. Die vorliegende
Erfindung kann Schnellwechselverbindungen enthalten, wie beispielhaft
und nicht beschränkend
eine Ösen- und Pfostenkonfiguration.
Die vorliegende Erfindung kann beispielhaft und nicht beschränkend ein
Systemkühlmittel
durch zumindest eine Führungsstange
enthalten. Die vorliegende Erfindung kann eine einstellbare Winkelbefestigung
für manuelle
und/oder automatische Winkeleinstellung des Zuführungswinkels des Körpers des
Schneidwerkzeugs mit Bezug auf das zu bearbeitende Teil enthalten.
Die vorliegende Erfindung kann zumindest einen Stoßdämpfer enthalten,
der benachbart zumindest einem Ende des Weges des hin- und hergehenden
Werkzeugträgers
betätigbar ist,
oder zumindest einen Stoßdämpfer, der
benachbart jedem Ende des Weges des hin- und hergehenden Werkzeugträgers betätigbar ist.
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Andere
Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann ersichtlich,
wenn die folgende Beschreibung der besten Art der Ausführung der
Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen
wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Beschreibung nimmt hier Bezug auf die begleitenden Zeichnungen,
in denen gleiche Bezugszahlen sich in den mehreren Ansichten auf
gleiche Teile beziehen, und in denen:
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1 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist zur Zuführung
eines statischen Werkzeugs zu einer Position innerhalb eines zu
bearbeitenden Werkstücks,
um zumindest eine Oberfläche
innerhalb des Werkstücks
kombiniert mit einer elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit
zumindest einer Welle oder Antriebs-/Stützspindel zu bearbeiten;
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2 eine
detaillierte auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines bewegbaren
Schlittens zum lösbaren
Halten eines Körpers
eines Schneidwerkzeugs für
die Bewegung zwischen einer Ausgangsposition, einer Bereitschaftsposition
und/oder einer Serviceposition ist;
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3 eine
Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, wobei sich der Schlitten in einer Werkzeugwechsel-, Inspektions- oder Serviceposition
befindet;
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4 eine
vereinfachte Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, wobei sich der Schlitten in der Bereitschaftsposition befindet
und die Spindel oder die Welle der elektronisch gesteuerten Maschine
durch die Öffnung
des Körpers
des Schneidwerkzeugs in Eingriff ist;
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5 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht des Körpers des Schneidwerkzeugs
ist, der auf den Antriebs-/Stützspindeln
der elektronisch computergesteuerten Werkzeugmaschine zum Bearbeiten zumindest
einer Innenfläche
eines im teilweisen Querschnitt gezeigten Werkstücks, beispielhaft und nicht
beschränkend
eines Differentialgehäuses,
gestützt
ist;
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6 eine
detaillierte Draufsicht auf eine Konfiguration zumindest eines Befestigungsspießes oder
einer Kombination einer Hülse
und eines Rückhalteknopfes
benachbart einem äußeren Ende
zum lösbaren
Befestigen des Schneidwerkzeugs ist;
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7 eine
detaillierte Seitenansicht des zumindest eines Befestigungsspießes oder
einer Hülse zum
lösbaren
Aufnehmen des Schneidwerkzeugs ist, beispielhaft und nicht beschränkend in
der Draufsicht in 6 illustriert, gezeigt mit dem
Rückhalteknopf bewegt
von dem äußeren Ende
zu einer Zwischenposition des Befestigungsspießes oder der Hülse; und
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8 ein
vereinfachtes schematisches Flussdiagramm der Arbeitsweise gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Gemäß den 1–5 ist
eine Vorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung geeignet zum
Bearbeiten einer Innenfläche
eines Teils, beispielhaft und nicht beschränkend eines Differentialgehäuseteils,
eines sphärischen
Sitzes, eines Seitenzahnrads und/oder einer Stiftlochwellenbohrung. Der
Bearbeitungsvorgang kann aufeinanderfolgend oder gleichzeitig durchgeführt werden,
wie es für
die besondere Anwendung gewünscht
ist. Eine Schneidwerkzeug-Zuführvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein stati sches Schneidwerkzeug 12 zu einer
Bereitschaftsposition liefern, die sich axial und radial innerhalb
des zu bearbeitenden Werkstücks 14 befindet.
Das Schneidwerkzeug 12 kann zum Bearbeiten zumindest einer
Innenfläche 16 des
Werkstücks 14 verwendet
werden, wie am besten aus 5 ersichtlich
ist. Das Schneidwerkzeug 12 ist betätigbar in Kombination mit einer
PC- oder CNC-gesteuerten (CNC-)Maschine mit zumindest einer axial
beweglichen Antriebs-/Stützspindel
oder Welle 18, die mit einer in dem Schneidwerkzeug 12 ausgebildeten
Antriebsöffnung 20 in
Eingriff bringbar ist. Die Welle 18 kann innerhalb der
Antriebsöffnung 20 in
Eingriff gebracht werden, nachdem das Schneidwerkzeug 12 zu
der Bereitschaftsposition innerhalb des Werkstücks 14 geliefert wurde,
wie am besten aus den 5–7 ersichtlich
ist.
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Typischerweise
enthalten CNC-Maschinen eine Werkstückaufnahme 22, die
spezifisch für
eine besondere Konfiguration von zu bearbeitendem Werkstück ausgebildet
ist. Für
die Zwecke der Illustration wird eine Werkstückaufnahme 22 für ein Differentialgehäuse-Werkstück 14 beschrieben.
Die Werkstückaufnahme 22 kann
eine obere Oberfläche 24 zur
Aufnahme eines mit dem Werkstück 14 assoziierten
Flansches 26 enthalten und so ausgebildet sein, dass sie
das Werkstück 14 mit
einer Seitenwandöffnung 28 ausgerichtet
mit einer in der Wand 32 der Werkstückaufnahme 22 gebildeten Öffnung 30 orientiert.
Die Werkstückaufnahme 22 enthält sich nach
außen
erstreckende Manschetten 34, 36 auf entgegengesetzten
Seiten der Aufnahme 22, die einander diametral gegenüber angeordnet
sind. Eine koaxiale Öffnung 38 erstreckt
sich durch jede der sich außen
erstreckenden Manschetten 34, 36, wodurch ein
Einwärtsdurchgang
der Antriebswellen oder Spindeln 40, 42 der CNC-Maschine
ermöglicht
wird.
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Die
Schneidwerkzeug-Zuführvorrichtung 10 kann
einen Rahmen 44 enthalten, der an der äußeren Peripherie der sich nach
außen
erstreckenden Manschetten 34, 36 befestigt ist.
Der Rahmen 44 kann manuell oder automatisch in eine gewünschte Winkelposition
mit Bezug auf eine Längsachse
der koaxialen Öffnung 38 ausgerichtet
werden. Die sich nach außen
erstreckenden Manschetten 34, 36 können mit
zumindest einem koplanaren Paar von Platten 46 versehen
sein, die mit flachen Oberflächen 50, 52,
die mit dem Rahmen 44 assoziiert sind, in Eingriff bringbar
sind zum Vereinfachen der ordnungsgemäßen Ausrichtung und Orientierung
des Rahmens 44 mit Bezug auf die Werkstückaufnahme 22. Zusätzliche
koplanare Paare von Platten können
bei verschiedenen Winkelorientierungen mit Bezug auf die Längsachse
der koaxialen Öffnung 38 durch
die Werkstückaufnahme 22 vorgesehen
sein, um den Rahmen 44 bei unterschiedlichen Winkelpositionen mit
Bezug auf die Längsachse
der Öffnung 38 und der
sich nach außen
erstreckenden Manschetten 34, 36 oder die Manschetten 34, 36 auszurichten,
und mit Bezug auf die Wand 32 der Aufnahme 22 drehbar sein.
Der Rahmen 44 stützt
zumindest eine Führungsschiene 54,
die am besten aus den 1 und 3 ersichtlich
ist. Bei der illustrierten Konfiguration sind zwei Führungsschienen 54 vorgesehen,
die mit dem Rahmen 44 verbunden sind, um eine hin- und hergehende
Bewegung des Schlittens 56 zwischen einer in 4 illustrierten
Bereitschaftsposition und einer Ausgangsposition, die in radialem
Abstand von der Längsachse
der koaxialen Öffnung 38 durch
die Werkstückaufnahme 22 angeordnet
ist, zu führen. Der
Schlitten 56 kann betriebsmäßig mit einer geführten Bewegung
entlang Führungsschienen 54 in
Abhängigkeit
von der Betätigung
eines Antriebs 58 zum Bewegen des Schlittens 56 zwischen
der Ausgangsposition und der Bereitschaftsposition gleiten. Beispielhaft
und nicht beschränkend
kann der Antrieb 58 eine Zahnstange 60 und ein
Ritzel 62 enthalten für den
Antrieb des Schlittens 56 zwischen der Ausgangsposition
und der Bereitschaftsposition. Alternativ kann der Antrieb 58 durch
jede geeignete Konfiguration mit Energie versorgt werden, beispielhaft
und nicht beschränkend
durch fluidbetätigte
Zylinder, hydraulische Zylinder, pneumatische Zylinder, elektrische
Motoren, Solenoide, hydraulische Motoren, pneumatische Motoren oder
dergleichen.
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Wie
am besten aus 2 ersichtlich ist, enthält der Schlitten 56 eine
Befestigung für
das Schneidwerkzeug oder einen Spieß/Spieße 64, der/die sich
an einem äußeren Ende
einer drehbaren Schwingarmanordnung 66 befindet/befinden.
Die Schwingarmanordnung 66 kann um eine Achse gedreht werden,
um den Träger
in einer Serviceposition, wie in 3 illustriert
ist, für
die Entfernung und/oder das Auswechseln des an der Befestigung 64 für das Schneidwerkzeug
befestigten Schneidwerkzeugs 12, und einer Arbeitsposition,
die in Linie mit einer Bewegungsrichtung des Schlittens 56 zwischen
der Ausgangsposition und der Bereitschaftsposition angeordnet ist,
zu positionieren, um das Schneidwerkzeug (Nähe) 12 durch die in
der Wand 32 der Werkstückaufnahme 22 gebildete Öffnung 30 und
durch die Seitenwandöffnung 28 des
Werkstücks 14 in
Ausrichtung mit der Längsachse
der koaxialen Öffnung 38 zu
führen.
Ein zweiter Antrieb 68 kann zum Drehen der Schwingarmanordnung 66 zwischen der
Serviceposition und der Arbeitsposition vorgesehen sein. Der zweite
Antrieb 68 kann jede geeignete, dem Fachmann bekannte Antriebsvorrichtung
sein, beispielhaft und nicht beschränkend ein elektrischer Motor,
ein hydraulischer Motor, ein pneumatischer Motor, ein Sole noid,
ein hydraulischer Zylinder, ein pneumatischer Zylinder oder dergleichen.
Ein Sensor/Schalter 70 kann benachbart der Schneidwerkzeugbefestigung
oder dem Spieß/den
Spießen 64 an dem äußeren Ende
der Schwingarmanordnung 66 vorgesehen sein, um die Anwesenheit
des Schneidwerkzeugs 12, das betriebsmäßig mit der Schneidwerkzeugbefestigung
oder dem Spieß/den
Spießen 64 in
Eingriff ist, zu erfassen. Beispielhaft und nicht beschränkend kann
der Sensor/Schalter 70 die Form eines magnetischen Reedschalters,
eines elektronischen Drucksensors/-schalters oder eines pneumatischen
Durchgangs, der mit einem Rückdruckmonitor assoziiert
ist, oder dergleichen annehmen. Der Schlitten 56 kann eine
Führungsöffnung 72 für einen Gleiteingriff
mit jeder von dem Rahmen 44 gestützten Führungsschine 54 enthalten.
Die Schwingarmanordnung 66 kann an einer Welle 74 für eine Drehung um
eine Längsachse
der Welle 74 in Abhängigkeit von
einer Betätigung
des zweiten Antriebs 68 befestigt sein. Die Schwingarmanordnung 66 kann
durch einen Winkelbogen zwischen der Arbeitsposition, der Werkzeugwechselposition
und der in 3 gezeigten Serviceposition
bewegt werden.
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Gemäß den 6 und 7 können die Schneidwerkzeugbefestigung
oder der Spieß/die Spieße 66 eine
Hülse 76 mit
oder ohne einen Schneidwerkzeug-Rückhalteknopf 78, der
entlang der Hülse 76 angeordnet
ist, enthalten. Wahlweise können
zumindest ein Befestigungsspieß oder
die Hülse
zur lösbaren
Aufnahme des Schneidwerkzeugs beispielhaft und nicht beschränkend einen Schneidwerkzeug-Sicherungsmechanismus
wie den Rückhalteknopf 78 oder
eine Interferenz- oder Reibungspassung oder eine elastische oder
Federmaterialpassung oder ausfahrbare und zurückziehbare Klinken, mechanische
Finger, Keile, Greifer, Klauen oder federbelastete Bälle oder
Magnete oder Vakuum und jede Kombination hiervon oder dergleichen enthalten.
Der Schneidvorrichtungs-Rückhalteknopf 78 kann
benachbart einem äußeren Ende
der Hülse 76 angeordnet
sein, wie in 6 illustriert ist, oder er kann
sich in jeder anderen gewünschten
Position befinden, beispielhaft und nicht beschränkend in der Mitte der Länge der
Hülse 76,
wie in 7 illustriert ist. Der Schneidvorrichtungs-Rückhalteknopf 78 ist betriebsmäßig in Eingriff
und wirkt zusammen durch die Befestigungsöffnung 80 in dem Schneidwerkzeug 12.
Das Schneidwerkzeug 12 kann auch eine vorgespannte Rückhaltevorrichtung
zum Zusammenwirken mit dem Knopf 78 enthalten, um die Einführung der
Hülse 76 durch
die Befestigungsöffnung 80 des Schneidwerkzeugs 12 zu
ermöglichen
und das Schneidwerkzeug 12 in Verbindung mit der Schwingarmanordnung 66 während der
Bewegung zwischen der Bereitschaftsposition, Ausgangsposition, Serviceposition,
Werkzeugwechselposition und Arbeitsposition zu halten, bis es betriebsmäßig freigegeben wird.
Beispielhaft und nicht beschränkend
kann ein federbelasteter Rückhaltemechanismus
vorgesehen sein, um das Schneidwerkzeug 12 auf der Hülse 76, die
sich an einem äußeren Ende
der rückhaltbaren Schwingarmanordnung 66 befindet,
zu halten. Die federbelastete Rückhaltevorrichtung
kann mit dem Knopf 78 durch abgewinkelte oder gekrümmte Noppen-
oder Rollenflächen
zusammenwirken, die der Hülse 76 ermöglichen,
durch die Befestigungsöffnung 80 eingeführt und
aus der Befestigungsöffnung 80 entfernt
zu werden in Abhängigkeit
von einer vorbestimmten, in Längsrichtung
wirkenden Kraft, um die Hülse 76 mit
Bezug auf die Befestigungsöffnung 80 einzuführen oder
herauszuziehen.
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Gemäß 8 kann
die Vorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung so arbeiten,
dass sie ein statisches Schneidwerkzeug 12 zu einer sich
axial und radial innerhalb eines zu bearbeitenden Werkstücks 14 befindlichen
Bereitschaftsposition führt. Der
Vorgang kann die Positionierung eines zu bearbeitenden Teils oder
Werkstücks 14 in
eine Werkstückaufnahme 22 entweder
manuell oder mit einer Automatisierungsvorrichtung enthalten, wie
im Schritt 100 von 8 illustriert
ist. Der Vorgang geht zum Schritt 102 weiter, in welchem
der Schlitten 56 vorwärtsbewegt
werden kann, um das statische Schneidwerkzeug 12 zu einer
Bereitschaftsposition innerhalb des in der Werkstückaufnahme 22 positionierten
Teils 14 zu bewegen. Wenn das statische Schneidwerkzeug 12 in
der Bereitschaftsposition innerhalb des Werkstücks 14 ist, kann zumindest
eine radial ausgerichtete Welle oder Spindel 40, 42 vorwärtsbewegt
werden in Eingriff innerhalb der im Schneidwerkzeug 12 ausgebildeten,
koaxial ausgerichteten Antriebsöffnung 20,
wie im Schritt 104 gezeigt ist. Im Schritt 106 kann,
wobei die Antriebswelle 40, 42 betriebsmäßig in Eingriff
mit der Antriebsöffnung 20 des
Schneidwerkzeugs 12 ist, der Schlitten 56 zu der
Ausgangsposition zurückgezogen
werden, wobei das statische Schneidwerkzeug 12 unabhängig durch
die Welle 40, 42 gestützt bleibt. Der Vorgang geht
dann zum Schritt 108 weiter, in welchem das Schneidwerkzeug 12 mit
der Antriebswelle 40, 42 gedreht wird, um zumindest
eine Innenfläche 16 des
in der Werkstückaufnahme 22 befindlichen
Teils 14 zu bearbeiten. Es ist festzustellen, dass die
Antriebswelle 40, 42 das Schneidwerkzeug 12 in
Längsrichtung
in Eingriff mit einer Innenfläche 16 des
zu bearbeitenden Werkstücks 14 bewegen
kann. Die Bewegung des Schneidwerkzeugs 12 wird nicht behindert
durch fortgesetzten Eingriff mit der stützenden Schwingarmanordnung 66,
so wie es der Fall bei bekannten Stützkonfigurationen ist, die
häufig
als ein Hängebock,
Stützträger oder
Haltewelle bezeichnet werden. Die Eliminierung eines kontinuierlichen
Kontakts mit der Schwingarmanordnung 66 oder dem Hängebock
ermöglicht
dem Schneidwerkzeug 12, in jede gewünschte Position gebracht zu
werden, ohne dass besonders vorgesehene vergrößerte Öffnungen durch das zu bearbeitende
Werkstück 14 erforderlich sind,
und dies vereinfacht die Bearbeitung des Werkstücks gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Vorgang geht zum Schritt 110 weiter, in welchem die Drehung
des Schneidwerkzeugs 12 angehalten wird, nachdem die Bearbeitung
des Teils 14 beendet ist. Wenn die Drehung des Schneidwerkzeugs 12 angehalten
wird, kehrt das Schneidwerkzeug 12 zu der Bereitschaftsposition
zurück,
die sich axial und radial innerhalb des Werkstücks 14 befindet, und
es ist in einer ordnungsgemäßen winkelmäßigen Orientierung
angeordnet, um durch den Schlitten 56 mit der Befestigungsöffnung 80 in
koaxialer Ausrichtung mit der Hülse 76 der
zumindest einen Schneidwerkzeugbefestigung oder des Spießes 64,
der mit der Schwingarmanordnung 66 assoziiert ist, in Eingriff gebracht
zu werden. Der Schlitten 56 wird vorwärtsbewegt, um in der Bereitschaftsposition
mit dem von der Welle 40, 42 gestützten Schneidwerkzeug 12 in Eingriff
gebracht zu werden, so dass die Hülse 76 betriebsmäßig durch
die Befestigungsöffnung 80 in
dem Schneidwerkzeug 12 in Eingriff gebracht ist und durch
den Schneidvorrichtungs-Rückhalteknopf 78 im
Schritt 112 zurückgehalten
wird. Der Vorgang gemäß der vorliegenden
Erfindung zieht dann die Welle 40, 42 zurück, so dass
sie außer
Eingriff mit der in dem Schneidwerkzeug 12 gebildeten Antriebsöffnung 20 gelangt,
wodurch das statische Schneidwerkzeug 12 im Schritt 114 unabhängig von
dem Schlitten 56 gestützt
verbleibt. Im Schritt 116 wird der Schlitten 56 zurückgezogen,
um das statische Schneidwerkzeug 12 durch die Seitenwandöffnung 28 des
Werkstücks 14 und
die Öffnung 30 in
der Wand 32 der Werkstückaufnahme 22 aus
dem Teil 14 heraus zu bewegen, bis der Schlitten die Ausgangsposition
erreicht. In der Ausgangsposition hat das Schneidwerkzeug 12 einen
radialen Abstand von der Längsachse
der Antriebswelle 40, 42. Das bearbeitete Werkstück 14 wird
dann im Schritt 118 aus der Werkstückaufnahme 22 entfernt.
Der Zyklus kann dann für
mehrere Teile wiederholt werden, wobei ein automatisches oder manuelles
Beladen und Entladen von Werkstücken
für die
Bearbeitung verwendet wird.
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Wenn
ein automatisches Wechseln der Werkstückkonfiguration erwünscht ist,
kann ein Rahmenorientierungsantrieb 82 vorgesehen werden,
um den Rahmen 44 um die Längsachse der Antriebswelle 40, 42 oder
die koaxiale Öffnung 38 zu
drehen, um die Zuführung
des Schneidwerkzeugs 12 durch verschiedene Konfiguration
von Seitenwandöffnungen 28,
die in dem zu bearbeitenden Werkstück 14 ausgebildet
sind, auszurichten oder zu orientieren. Die PC- oder CNC- oder elektronisch
gesteuerte Werkzeugmaschine kann so programmiert werden, dass sie
betriebsmäßig den
Rahmen für
ordnungsgemäße Ausrichtung
und Zuführung
des statischen Schneidwerkzeugs 12 zu verschiedenen Werkstückkonfigurationen
orientiert. Ein Wechsel zwischen der Bearbeitung von verschiedenen
Werkstückkonfigurationen
kann minimiert werden durch Vorprogrammierung der PC- oder CNC-
oder elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschine für verschiedene Konfigurationen
und Ermöglichen
der automatischen Einstellung des Rahmens und der Zuführung des
statischen Schneidwerkzeugs 12 zu den Werkstücken 14 mit verschiedener
Konfiguration ohne Unterbrechung der Produktion.
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Die
drehbare Schwingarmanordnung 66 kann über einen Winkelbogen aus der
Arbeitsposition angetrieben werden, in der das Schneidwerkzeug 12 zwischen
der Ausgangsposition und der Bereitschaftsposition zu einer Service-
oder Werkzeugwechselposition bewegbar ist, wie in 3 illustriert ist.
Die Betätigung
des zweiten Antriebs 68 zum Drehen der Schwingarmanordnung 66 findet
statt, wenn der Schlitten 56 in der Ausgangsposition ist.
Die drehbare Schwingarmanordnung 66 kann aus dem Bewegungspfad
zwischen der Ausgangsposition und der Bereitschaftsposition heraus
gedreht werden, um das Schneidwerkzeug 12 an einer Stelle
zu positionieren, die sich mit Bezug auf den Rahmen 44 nach außen erstreckt,
was einen leichten Zugriff für
die Bedienung oder einen Werkzeugwechsel des Schneidwerkzeugs 12 ermöglicht.
Wenn es sich in dieser Position befindet, kann das Schneidwerkzeug 12 bedient
werden durch Entfernen des gesamten Schneidwerkzeugs 12 oder
durch Entfernen und/oder Ersetzen individueller ersetzbarer Schneidvorrichtungen,
die sich in dem Schneidwerkzeug 12 befinden. Unterschiedliche
Größen und
Konfigurationen des Schneidwerkzeugs 12 können auf
der Hülse 76 befestigt
werden, so wie es für
die besonderen Bearbeitungsvorgänge
erforderlich ist, die bei verschiedenen Konfigurationen von Werkstücken 14 durchzuführen sind.
Der zumindest eine Sensor/Schalter 70 kann zweckmäßig ein
Signal zu der PC- oder CNC- oder elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschine
liefern, um eine Betätigung
der Maschine zu verhindern, wenn das Schneidwerkzeug 12 keinen
ordnungsgemäßen Sitz
hat und durch den Schneidvorrichtungs-Rückhalteknopf 78 auf
der Hülse 76 zurückgehalten
wird, entweder während
einer Bedienungs operation oder während
einer Operation, bei der das Schneidwerkzeug 12 zwischen
einer unabhängigen
Stützung
durch die Schwingarmanordnung 66 oder die Welle 40, 42 übertragen
wird.
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Es
wird nun auf 4 Bezug genommen, gemäß der die
Vorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung einen oder
mehr Stoßdämpfer 84 enthalten
kann, der/die für
einen betriebsmäßigen Eingriff zwischen
dem Werkzeugschlitten und dem Rahmen angeordnet ist/sind. Zumindest
ein Stoßdämpfer 84 kann
betriebsmäßig benachbart
zumindest einem Ende der Bewegung des hin- und hergehenden Werkzeugträgers oder
Schlittens 56 mit Bezug auf den Rahmen 44 angeordnet
sein. Vorzugsweise befindet sich zumindest ein Stoßdämpfer 84 benachbart
jedem Ende der Bewegung des hin- und hergehenden Werkzeugschlittens 56 mit
Bezug auf den Rahmen 44, um den Schlitten 56 zu
verlangsamen, während
er sich dem Endpunkt der Bewegung annähert. Beispielhaft und nicht
beschränkend
wird ein geeigneter Stoßdämpfer kommerziell
als ein Compensating Shock Absorber von McMaster Carr in Elmhurst,
Illinois verkauft. Diese Stoßdämpfer enthalten
hydraulisches Fluid, um Energie abzuleiten für eine Verzögerung von sich schnell bewegenden
Lasten, um die Geschwindigkeit auf null herunterzubringen, und sie
können
automatisch für
Stoßlasten
und Geschwindigkeit eingestellt werden. Es ist für den Fachmann erkennbar, dass
andere Stoßdämpfvorrichtungen
und -verfahren verwendet werden können, ohne den Geist und den
Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Während die
Erfindung in Verbindung damit beschrieben wurde, was gegenwärtig als
das praktischste und bevorzugteste Ausführungsbeispiel angesehen wird,
ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten
Ausführungsbeispiele beschränkt ist,
sondern es ist demgegenüber
beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken,
die innerhalb des Geistes und des Bereichs der angefügten Ansprüche enthalten
sind, welcher Bereich der breitesten Interpretation zu unterziehen
ist, um alle derartigen Modifikationen und äquivalenten Strukturen aufzunehmen, die
durch das Gesetz zulässig
sind.
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Zusammenfassung
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Eine
Vorrichtung (10) kann ein statisches Schneidwerkzeug zu
einer Position, die sich innerhalb eines zu bearbeitenden Werkzeugs
befindet, liefern. Das Schneidwerkzeug kann zum Bearbeiten zumindest
einer Oberfläche
innerhalb des Werkstücks verwendet
werden. Das Schneidwerkzeug ist kombiniert mit einer elektronisch
gesteuerten Werkzeugmaschine mit zumindest einer axial bewegbaren
Antriebs-/Stützspindel
betätigbar.
Ein Schneidwerkzeugkörper
kann zumindest eine Schneidvorrichtung und eine Öffnung, die zur Aufnahme der
axial bewegbaren Antriebs-/Stützspindel
der elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschine ausgebildet ist, aufweisen. Ein
bewegbarer Schlitten (56) kann verwendet werden zum lösbaren Stützen des
Werkzeugkörpers
und zum Transportieren des Werkzeugkörpers zwischen einer Ausgangsposition,
in der der Werkzeugkörper einen
Abstand von der koaxialen Ausrichtung mit der axial bewegbaren Antriebs-/Stützspindel
der elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschine hat, und einer Bereitschaftsposition,
in der die Öffnung
des Werkzeugkörpers
in einer koaxial ausgerichteten Position mit Bezug auf die axial
bewegbare Antriebs-/Stützspindel
der elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschine ist. Der Schlitten
kann verwendet werden für die Übertragung
der Stützung
des Schneidwerkzeugkörpers
mit Bezug auf die bewegbare Antriebs-/Stützspindel der elektronisch
gesteuerten Werkzeugmaschine, wenn sich der Schlitten in der Bereitschaftsposition
befindet.