DE1477801C - Vorrichtung zum Zu oder Weg fuhren von Werkstucken an Bearbeitungs maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zu- oder Wegführen von Werkstücken an Bearbeitungsmaschinen mit von einem kontinuierlich antreibbaren Planetengetriebe von Übergabe- zu Übergabestelle bewegtem und an diesen anhaltendem Greifer.

Es sind Werkstückfördervorrichtungen für Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen die rohen Werkstücke meist in Form von Werkstoffstangen durch die hohle Arbeitsspindel zu der an dieser angeordneten Hauptbearbeitungsstelle gefördert und von dort durch einen Greifer neben der Hauptbearbeitungsstelle liegenden weiteren Bearbeitungsstellen zugeführt werden, wobei der Werkstückgreifer eine schrittweise geschaltete Drehbewegung in nur einer Richtung um eine der Arbeitsspindel gleichlaufende Achse ausführt, in deren Richtung der Greifer zusätzlich verschieblich ausgebildet sein kann.

Bei der bekannten Vorrichtung werden die Werkstücke schrittweise auf einer Kreisbahn vorgerückt. Eine entsprechende schrittweise vorrückende Drein bewegung der Greifer wird durch ein Malteser-Schaltwerk mit einstellbarer Schrittlänge geschaltet. Die Stillstandzeit der Greifer muß so bemessen sein, daß ein stoßfreies Entnehmen und Abgeben des Werkstückes an die Arbeitsstationen der Maschine gewährleistet ist (deutsche Patentschrift 624 733).

Durch die Stillstandzeit ist die Leistung der bekannten Vorrichtung begrenzt. Die schrittweise Fortbewegung der Werkstücke und der Greifer erfordert ein zusätzliches Regelwerk und erhöht den Verschleiß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die bei großer Leistung den Transport von Werkstücken zwischen Entnahme-, Bearbeitungs- und Abgabestellen einer Bearbeitungsmaschine und eine stoßfreie Entnahme und Übergabe der Werkstücke gewährleistet.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Greifer in einem in bekannter Weise durch Abwälzen auf einem Kreisbogen Zykloiden erzeugenden Punkt eines Planetengetriebes angeordnet ist und die Übergabestellen an den Umkehrpunkten der

ίο vom Greifer beschriebenen, sich wiederholenden Zykloidenbahnen vorgesehen sind.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung besteht darin, daß der zur feststehenden Übergabestelle gehörende Kreis und der zu diesem gleichachsige Kreis der Werkstückaufnehmerbahn Abwälzbahnen für den Abwälzkreis des Greifers bilden und daß die Durchmesser der Abwälzbahnen durch eine Zahl teilbar sind, die ein Vielfaches des Durchmessers des Abwälzkreises des Greifers ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß mehrere in Umlaufrichtung gegeneinander versetzte Greifer vorgesehen sind.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung zum Zubringen von Werkstücken zu den Werkstückaufnahmen,

F i g. 2 den Grundriß derselben Vorrichtung,

F i g. 3 das kinematische Schema der Vorrichtung, F i g. 4 den Grundriß dieses Schemas,
F i g. 5 den Grundriß des kinematischen Schemas einer Vorrichtung, die zwei Greifer und versetzte Hypozykloiden besitzt, und

F i g. 6 ein kinematisches Schema für an einem Rotor befindliche Werkstückaufnahmen, bei dem die Greifer eine räumliche Zykloidenkurve beschreiben. Die Vorrichtung zum Zu- oder Wegführen von Werkstücken an Bearbeitungsmaschinen besteht im wesentlichen aus einem Planetengetriebe und dessen Antrieb. Der Antrieb besitzt ein Gehäuse in Form einer feststehenden Hülse 1 (Fig. 1), eine Welle 2 und ein Zahnrad 3. Zum Planetengetriebe gehören ein Mitnehmergehäuse, das zugleich als Steg 4 dient, ein Zwischenrad 5, ein Sonnenrad 6 und ein Satellitenrad 7, an dessen Achse 8 ein Greifer 9 befestigt ist. Eine Bremsbacke 10 wird durch eine Feder 11 angedrückt.

In Fig. 2 sind ein wirksamer Kreis A, den der

Greifer 9 bei seiner Drehung um die eigene Achse 8 beschreibt, ein zweiter wirksamer Kreis B, den der wirksame Kreis A berührt, und Hypozykloide C mit den Umkehrpunkten D, D₁ ... D₄, in denen die Entnahme-Bearbeitungs- und Abgabestellen der Maschine angeordnet sind, gezeigt. Die Punkte D, D₁ ... D₄ liegen auf dem wirksamen Kreis B.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: In der feststehenden Hülse 1 (F i g. 1) dreht sich die Welle 2, die über das an einem ihrer Enden aufgesetzte Zahnrad 3 angetrieben wird. Am anderen Ende der Welle 2 ist starr der Steg 4 befestigt, in dem sich das Zwischenrad 5, das sich auf dem Sonnenrad 6 abwälzt, welches starr mit der feststehenden Hülse 1 verbunden ist, und das Satellitenrad 7, das mit dem Zwischenrad 5 im Eingriff steht, drehen. Auf der Achse 8 des Satellitenrades 7 ist starr der Greifer 9 für die Werkstücke befestigt.

Das Zahnrad 3 ist für einen Kettenantrieb der

Welle 2 vorgesehen. Es kann durch jedes beliebige andere Element ersetzt werden, welches die Welle 2 in eine Drehbewegung versetzen kann, z. B. auch durch eine Riemenscheibe.

Die Abmessungen der Vorrichtung, die Länge der Greifer und das Übersetzungsverhältnis der Zahnradgetriebe sind so gewählt, daß der wirksame Kreis A (F i g. 2) ohne Gleiten auf dem wirksamen Kreis B abrollt, was bewirkt, daß das Ende des Greifers 9 eine Hypozykloide C beschreibt. Es wurde ein Verhältnis der Durchmesser der Kreise A und B von 1:2,5 gewählt, wodurch die Hypozykloide C fünf Umkehrpunkte D, D₁, D₀, D₃ und D₄ aufweist. Der Greifer 9 durchfährt alle"fünf Umkehrpunkte D bei zwei Umdrehungen der Welle 2.

Die Vorrichtung (F i g. 1 und 2) zum Zu- oder Wegführen von Werkstücken an Bearbeitungsmaschinen besitzt drei Greifer 9. Im Umkehrpunkt D₁ der Hypozykloide C werden die Werkstücke erfaßt. Im nächsten Umkehrpunkt D., der Hypozykloide C befindet sich eine Einrichtung, die die Lage des Werkstückes im Greifer korrigiert, im Punkt D,_{ wird geprüft, ob sich ein Werkstück im Greifer befindet, im Punkt D₄ wird gezählt, wieviel Werkstücke an die Bearbeitungsstelle gebracht werden. Im Umkehrpunkt D der Hypozykloide C befindet sich die Werkstückaufnahme der Bearbeitungsstelle der Maschine, d. h. zum Beispiel die Spannzange eines Drehautomaten (aus F i g. 1 und 2 nicht ersichtlich). In dem Augenblick, in dem die Werkstückachse mit der Spannzangenachse zusammenfällt, schiebt ein (in Fig. 1 und 2 nicht gezeigter) Stößel das Werkstück in die Zange, wo es festgeklemmt wird.

Das Satellitenrad 7 (Fig. 1 und 2) besitzt eine Ringnut E₇ in der ständig die von der Feder 11 angepreßte Bremsbacke 10 gleitet, die dazu dient, den Einfluß des Spiels in den Verzahnungen auf die Bewegung der Greifer 9 zu beseitigen.

Die Geschwindigkeit der Greifer 9 wird bei ihrer Bewegung entlang den Zykloidenkurven in den Umkehrpunkten (D, D₁ ... D₄) dieser Kurven gleich Null, wodurch es möglich ist, die Werkstücke stoßfrei zu entnehmen und abzugeben, während sich die Geschwindigkeit und Beschleunigung auf dem Weg entlang der Zykloidenkurve ständig ändert.

Durch die Eigenschaften der Zykloidenkurven wird beim kontinuierlichen Umlauf des Steges 4 auch die Zeit zum Entnehmen durch den Greifer 9 aus der Entnahme- oder Bearbeitungsstelle bestimmt, die im gegebenen Falle einer Drehung des Steges 4 um 25° entspricht.

Es kann angenommen werden, daß im Augenblick, in dem das Werkstück entnommen wird, sein Mittelpunkt während der Drehung des Steges 4 um 5 bis 10° (mit einer Genauigkeit von 0,1 bis 0,15 mm) unbeweglich ist. Die Verwendung von drei Greifern 9 ermöglicht es, diese Zeitspanne um das l,5fache zu verlängern (jeder Greifer durchfährt eine Bearbeitungsstelle einmal während zwei Umdrehungen der Welle 2).

Beim Einsatz der Vorrichtung in einem Einspindeldrehautomaten zur Bearbeitung von Hülsenstirnflächen mit einem Formstahl wurde die Automatenleistung von 12 auf 200 Werkstücke je Minute gesteigert. Die Menge des Ausschusses, der durch ungenügend genaues Zusammenbringen der Werkstücke an die Bearbeitungsstellen in die Spannzange des Automaten entstand, wurde bedeutend vermindert.

Die Vorrichtung kann Greifer 9 besitzen, die sowohl Hypozykloiden wie auch Epizykloiden beschreiben. Die Greifer 9 können verschieden gebaut sein. Es können maschinelle Greifer, gesteuerte und nicht gesteuerte Magnetgreifer, ein- und vielstellige Elektromagnetgreifer und Greifer für gleichartige Werkstücke und für mehrere verschiedene Werkstücke, welche in der Höhe und nach dem Halbmesser des wirksamen Kreises A (Fig. 2) versetzt

ίο sind, verwandt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zu- oder Wegführen von Werkstücken kann auch zum Zuführen von Werkstücken an die Bearbeitungsstellen von Maschinen benutzt werden, bei denen sich die Entnahme sowie Abgabe und die Werkstückaufnahmen auf zwei verschiedenen konzentrischen Kreisen befinden, von denen der eine ein wirksamer Kreis F (F i g. 3 und 4) ist, welcher durch die Werkstückaufnahmen 12 eines Rotors 13 geht, und der andere Kreis der wirksame Kreis B ist, welcher durch die Entnahme und Abgabe 14 geht.

Es können mehrere, beispielsweise fünf Entnahme- und Abgabestellen 14 zur Entnahme und Abgabe der Werkstücke gewählt werden. Der Rotor 13 besitzt drei Werkstückaufnahmen 12. Der Steg 4 setzt das Satellitenrad 7 in Drehung, an dessen Achse 8 der Greifer 9 so befestigt ist, daß der wirksame Kreis A ohne Gleiten auf dem wirksamen Kreis B abrollt, auf dem die Entnahme- und Abgabestellen 14 liegen. Die Greifer 9 beschreiben hierbei in bezug auf den wirksamen Kreis B eine Hypozykloide C. Außerdem soll der wirksame Kreis A ohne Gleiten auf dem wirksamen Kreis F des Rotors 13 abrollen. Die Umlaufgeschwindigkeit V₁ des Rotors 13 ist folglich zweimal größer als die Geschwindigkeit v_H des Steges 4.

Ein stoßfreies Abgeben und Entnehmen der Werkstücke an den Werkstückaufnahmen der Bearbeitungsstellen 12 des Rotors 13 wird durch die Bewegung der Greifer 9 entlang der Hypozykloide C bei einer relativen Bewegung des Rotors 13 mit den Greifern 9 gewährleistet, wodurch eine Epizykloide H entsteht, in deren Umkehrpunkten G an den Stellen 12 des Rotors 13 die Werkstücke bei zügiger Änderung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung abgegeben und entnommen werden.

Damit die Greifer 9 der Reihe nach alle Stellen 12 und Entnahme- und Abgabestellen 14 durchfahren, ist erforderlich, daß die Durchmesser des wirksamen Kreises B und des wirksamen Kreises F durch eine Zahl geteilt werden können, die ein Vielfaches des Durchmessers des wirksamen Kreises A ist. Die Werkstücke werden an den Werkstückaufnahmen 12 des Rotors 13 nur durch einen Greifer 9 abgegeben und entnommen, wozu die Abgabe und Entnahme der Werkstücke an den Bearbeitungsstellen 12 des Rotors 13 in der Höhe gegeneinander versetzt sein müssen.

Durch Verwendung von mehreren, beispielsweise von zwei Greifern 9_% und 9₂ (F i g. 5) mit versetzten Drehpunkten kann erreicht werden, daß die Werkstücke an den Stellen 12 des Rotors 13 der Reihe nach durch den Greifer 9₁ entnommen und durch den zweiten Greifer 9., abgegeben werden. Durch die Größe des Versatzes und den Drehwinkel der Greifer 9_t und 9, wird ihr Weg relativ zu den Entnahme- und Abgabestellen 14 und den Werkstückaufnahmestellen 12 bestimmt. Im Beispiel (F i g. 5) beschrei-

ben die Greifer 9₁ und 9₂ zwei verschiedene Hypozykloiden C₁ und C₉, aber eine gemeinsame Epizykloide in bezug auf den Rotor 13. So werden die Entnahme- und Abgabestellen 14, in denen die Werkstücke ergriffen werden, relativ zu den Stellen versetzt, in denen sie freigegeben werden.

Hierdurch wird der Aufbau der Entnahme- und Abgabestellen 14 und der Stellen 12 der Maschine vereinfacht.

Es wird, wenn die Greifer 9_X und 9₂ so gegeneinander versetzt sind, daß sie eine gemeinsame Hypozykloide, aber in bezug auf den Rotor 13 verschiedene Epizykloiden beschreiben, möglich, die Anzahl der Bearbeitungsstellen 12 des Rotors relativ zu den Entnahme- und Abgabestellen 14 zu vergrößern.

Im allgemeinen Fall ist die Anzahl der von den Greifern 9 bei ihrer komplizierten Bewegung beschriebenen Hypozykloiden und der in bezug auf den Rotor 13 beschriebenen Epizykloiden nicht begrenzt. Hierbei soll die Zahl der Greifer 9 nicht kleiner sein als die größte Anzahl der Hypozykloiden oder der Epizykloiden.

Es kann auch ein solches kinematisches Schema mit feststehenden Bearbeitungsstellen 12 geschaffen werden. Dies wird durch Stillsetzen des Rotors 13 erreicht, an dessen Stelle die Entnahme- und Abgabestellen 14 eine Drehbewegung ausführen. Hierbei wird darauf geachtet, daß der wirksame Kreis A ohne Gleiten auf den wirksamen Kreisen B und F abrollt. An Stelle des Stillsetzens des Rotors 13 kann dasselbe Ziel auch durch ein Austauschen der Abgabe- und Entnahmestellen 14 und der Werkstückaufnahmestellen 12 erreicht werden.

Es ist auch möglich, daß die Greifer 9 räumliche Zykloidenkurven beschreiben (F i g. 6). In diesem Falle befinden sich die Abgabestellen 14 der Werkstücke an einer ortsfesten Scheibe IS₁ und die Werkstückaufnahmen 12 für die Bearbeitung am Rotor 13, während die Entnahmestellen IA₁ der Werkstücke an einer ortsfesten Scheibe 15₂ angeordnet sind. Die Sonnenräder 6 der Greifer 9_t und 9₂ sind starr an den Scheiben IS₁ und 15₂ befestigt. Zahnräder 16 sind starr mit dem Rotor 13 verbunden. Zwischen dem Sonnenrad 6 und dem Zahnrad 16 befindet sich das Satellitenrad 7 mit der Achse 8, an der die Greifer 9_t und 9₂ befestigt sind.

Die Übersetzungszahlen der Zahnradgetriebe sind so gewählt, daß beim Umlauf der Welle 2 des Rotors 13 die Greifer 9_X und 9₂ mit ihren wirksamen Kreisen ohne Gleiten auf dem gewählten wirksamen Kreis mit dem Durchmesser / rollen, wobei die Kreise aufeinander senkrecht stehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Greifer 9 eine Zykloide beschreiben, deren Fläche einen Krümmungsradius besitzt, der dem Durchmesser / entspricht. Die Werkstücke werden an den ortsfesten Scheiben 15_X, 15., in den Umkehrpunkten D der Zykloide entnommen und abgegeben. Die Relativbewegung der Greifer 9_t und 9, in bezug auf den Rotor 13 stellt auch eine Zykloide dar, in deren Umkehrpunkten D die Werkstücke an den Bearbeitungsstellen 12 des Rotors 13 abgegeben und entnommen werden. Durch Vergrößerung der Anzahl der Rotoren und der ortsfesten Scheiben können Rotorstraßen geschaffen werden, bei denen die Rotoren auf einer gemeinsamen Welle 2 angeordnet sind. Wenn die Bearbeitungsstellen 12 an ortsfesten Scheiben und die Entnahmestellen M₁ an einer sich drehenden Scheibe angeordnet werden, erhält man ein kinematisches Schema für eine vielstufige Anordnung mit feststehenden Werkstückaufnahmestellen 12.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zu- oder Wegführen von Werkstücken an Bearbeitungsmaschinen kann auch zum Zuführen von nicht drehkörperförmigen Werkstücken, beispielsweise von Laschen für Motorradketten, verwandt werden. Das Umrüsten auf anders geformte Werkstücke ist äußerst einfach. Daher kann die Vorrichtung auch bei einer Kleinserienfertigung angewandt werden. Das Zahnradgetriebe kann durch ein Kettengetriebe ersetzt werden, wenn eine Vorrichtung mit großen Abmessungen erforderlich ist.

Die Möglichkeit, mehrere Entnahme- und Abgabe- und Bearbeitungsstellen vorzusehen, gestattet eine Reihe von zusätzlichen Arbeitsgängen durchzuführen, beispielsweise die Lage der Werkstücke in den Greifern zu korrigieren, die Werkstücke in unterschiedlichen Arbeitsflüssen programmgemäß freizugeben, eine willkürliche Anzahl gleicher oder verschiedener Werkstücke zusammenzubauen. Die Leistung einer Bearbeitungsmaschine ist, wenn die Drehbewegung der Werkstücke um den Greifermittelpunkt vernachlässigt wird, im Vergleich zu Anordnungen mit Zu- und Wegführvorrichtungen um ein Vielfaches zu steigern, da die nicht ausgenutzte Nebenzeit nur noch ganz unbedeutend ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zu- und Wegführen von Werkstücken an Bearbeitungsmaschinen mit von einem kontinuierlich antreibbaren Planetengetriebe von Übergabe- zu Übergabestelle bewegtem und an diesen anhaltendem Greifer, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (9) in einem in bekannter Weise durch Abwälzen auf einem Kreisbogen Zykloiden erzeugenden Punkt eines Planetengetriebes (1, 2, 5, 7, 8) angeordnet ist und die Übergabestellen an den Umkehrpunkten (D) der vom Greifer (9) beschriebenen, sich wiederholenden Zykloidenbahnen (C) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für Bearbeitungsmaschinen mit auf einer Kreisbahn umlaufenden Werkstückaufnahmen, dadurch gekennzeichnet, daß der zur feststehenden Übergabestelle (D) gehörende Kreis (B) und der zu diesem gleichachsige Kreis (F) der Werkstückaufnehmerbahn Abwälzbahnen für den Abwälzkreis (A) des Greifers (9) bilden, und daß die Durchmesser der Abwälzbahnen (B, F) durch eine Zahl teilbar sind, die ein Vielfaches des Durchmessers des Abwälzkreises (A) des Greifers (9) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Umlaufrichtung gegeneinander versetzte Greifer (9_p 9.,) vorgesehen sind.