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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Transfervorrichtung zum Transport von im
wesentlichen zylindrischen Werkstücken, insbesondere von
Schalträdern für ein Schaltgetriebe, zwischen
einer Be- und/oder Entladestation und einer Bearbeitungsstation
einer Bearbeitungsmaschine gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 sowie eine Vorzentriereinrichtung für eine
solche Transfervorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 27.
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Aus
dem Stand der Technik sind Transfervorrichtungen zum Transport von
Werkstücken zwischen einer Be- und Entladestation und einer
Bearbeitungsstation einer Bearbeitungsmaschine sowie unterschiedliche
Werkstück-Haltevorrichtungen zur Aufnahme dieser Werkstücke
bekannt. Die Werkstück-Haltevorrichtungen unterscheiden
sich dabei im wesentlichen in ihren Werkstück-Aufnahmekonzepten.
Weitere Unterschiede bestehen hinsichtlich ihrer Flexibilität,
unterschiedliche Werkstücke, beispielsweise Werkstücke
mit unterschiedlichen Werkstück-Außendurchmessern
oder unterschiedlichen Geometrien, aufnehmen zu können.
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Die
DE 10 2005 036 650
B4 offenbart eine Honmaschine mit einer Transfervorrichtung
mit einem als Rundtisch ausgebildeten Werkzeugträger, wobei
die Honmaschine eine Werkstück-Haltevorrichtung mit translatorisch
verschiebbaren, schwimmend gelagerten Werkstückablagen
aufweist, die zur Aufnahme und Ausrichtung von Pleueln für
Motoren geeignet sind. Die Werkstückablagen sind an die Form
des Werkstücks angepasst und für eine formschlüssige
Aufnahme des Werkstücks ausgebildet. Dadurch können
die bei der Honbearbeitung durch das Honwerkzeug auf das Werkstück
wirkenden Kräfte und Momente abgestützt werden.
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Beim
Einbringen des Werkstücks in die Werkstück-Haltevorrichtung
wird das Werkstück zunächst mittels der Werkstückablage
in eine Werkstück-Sollposition gebracht und ausgerichtet
bzw. vorzentriert. Die Werkstückablage kann daher auch als
Vorzentriereinrichtung bezeichnet werden. Wird das Werkstück
durch die Werkstück-Haltevorrichtung in der für
die Bearbeitung erforderlichen Werkstück-Sollposition fixiert
bzw. gehalten, kann es mittels der Transfervorrichtung in der Bearbeitungsstation
in einer entsprechenden Bearbeitungs-Position bereitgestellt werden.
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Die
exakte Zentrierung des Werkstücks in Bezug zum Honwerkzeug
erfolgt erst anschließend in der Honmaschine durch das
Einbringen eines Honwerkzeugs in eine zu bearbeitende Bohrung. Ein
gegebenenfalls erforderlicher Lageausgleich zwischen dem Werkstück
und dem Honwerkzeug kann durch die schwimmend gelagerte Vorzentriereinrichtung
erreicht werden.
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Beim
Innenrundhonen von Lagerbohrungen von Schalträdern für
Schaltgetriebe werden ebenfalls Transfervorrichtungen eingesetzt.
Als Schalträder werden Zahnräder für
Schaltgetrieben bezeichnet, die üblicherweise zwei außen
umlaufende Zahnkränze bzw. Verzahnungen auf weisen, eine
Laufverzahnung und eine Synchronverzahnung. Die Synchronverzahnung
ist im Schaltgetriebe Teil einer Synchronisierungseinrichtung und
dient zur Erleichterung eines Schaltstufenwechsels bzw. Gangwechsels.
Mittels der Synchronisierungseinrichtung kann die Umfangsgeschwindigkeit
eines Gangrades bzw. Schaltrades eines Gangs an die Umfangsgeschwindigkeit der
Getriebewelle angepasst werden. Dazu wird bei einem Schaltstufenwechsel
eine Schaltmuffe axial entlang einer Schaltrad-Drehachse vom Schaltrad der
ursprünglichen Schaltstufe zum Schaltrad der neuen Schaltstufe
verschoben und mit der Synchronverzahnung des neuen Gangs bzw. der
neuen Schaltstufe in Eingriff gebracht.
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Bei
den meisten Schalträdern ist die Synchronverzahnung außerhalb
der Laufverzahnung angeordnet und bildet einen eigenen Zahnkranz
am Umfang des Schaltrades. Ein Kopfkreis-Durchmesser der Synchronverzahnung
kann dabei größer als ein Kopfkreis-Durchmesser
der Laufverzahnung sein, oder aber auch gleich oder kleiner.
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Die
Synchronverzahnung kann aber auch in die Laufverzahnung integriert
sein bzw. in dieser „versenkt” sein. In diesem
Fall ist der Kopfkreis-Durchmesser der Synchronverzahnung kleiner
als der Kopfkreis-Durchmesser der Laufverzahnung. Da zumindest im
Bereich der Laufverzahnung ein zugehöriger Hüllkörper
ein Zylinder ist, werden Schalträder in dieser Anmeldung
als im wesentlichen zylindrische Werkstücke angesehen.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Transfervorrichtung für
Schalträder mit einer außen liegenden Synchronverzahnung
bekannt, die eine Werkstück-Haltevorrichtung mit einer
Vorzentriereinrichtung aufweist, in die das Schaltrad durch eine
translatorische Schiebebewegung eingebracht werden kann, wobei das
Schaltrad dabei so in die Vorzentriereinrichtung eingebracht wird,
dass die Schaltrad-Drehachse vertikal ausgerichtet ist und sich
die Synchronverzahnung in Richtung der Schaltrad-Drehachse oberhalb
der Laufverzahnung befindet.
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Zur
Positionierung und Vorzentrierung weist die Werkstück-Haltevorrichtung
eine Werkstückführung auf, welche wie ein einseitig
offenes Langloch ausgebildet ist, in die das Schaltrad von der offenen Seite
eingeschoben wird. Das Schaltrad wird bis an einen Anschlag an der
geschlossenen Seite geführt, so dass es sich in der Werkstück-Sollposition
befindet. Die Langlochbreite entspricht dabei bis auf ein geringes
Spiel dem Kopfkreis-Durchmesser der Laufverzahnung, so dass das
Schaltrad im Bereich der Laufverzahnung geführt und positioniert
werden kann.
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Neben
der Werkstückführung weist die Werkstück-Haltevorrichtung
eine Drehmomentaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines durch das Honwerkzeug
in das Schaltrad eingeleiteten Drehmomentes auf. Diese hat eine
Klinke, die radial in die Laufverzahnung eingreifen kann. Für
eine sichere Drehmomentabstützung kann die Klinke entsprechend
der Laufverzahnung ausgebildete Zähne zum Eingriff mit
der Laufverzahnung haben. Die Klinke ist außerhalb des
Schaltrads drehbar mit etwas Spiel gelagert und kann durch die translatorische
Einführbewegung des Schaltrades mit der Laufverzahnung in
Eingriff gebracht werden und dabei einen geringen Zahnversatz ausgleichen.
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Für
Schalträder mit unterschiedlichen Kopfkreis-Durchmessern
der Laufverzahnung bzw. mit unterschiedlichen Werkstück-Außendurchmessern sind
unterschiedliche Werkstückführungen sowie entsprechend
unterschiedliche Drehmoment-Aufnahmemittel erforderlich.
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Da
sich beim Honen das Honwerkzeug sowohl rotierend um seine Werkzeug-Längsachse
herum als auch translatorisch oszillierend entlang dieser Achse
bewegt, müssen auch entsprechend axial eingeleitete Kräfte
abgestützt werden können. Dazu ist bei den bekannten
Werkstück-Haltevorrichtungen ein um eine horizontale Achse
schwenkbarer Niederhalter vorgesehen.
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Der
Niederhalter bildet zusammen mit einer im Wesentlichen planen Gleitfläche,
auf welcher das Schaltrad beim Einführen in die Werkstück-Haltevorrichtung
aufliegt, eine Art Einschubschacht zur Aufnahme des Schaltrades
aus, dessen Höhe in etwa der des Schaltrades entspricht,
um eine ausreichende Festlegung des Schaltrades in vertikaler Richtung sicherzustellen.
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Da
die Schalträder sich auch in ihrer Verzahnungsbreite bzw.
dem erforderlichen Abstand zwischen den Gleitflächen und
dem Niederhalter unterscheiden können, ist auch ein Abstand
des Niederhalters zur Gleitfläche anzupassen.
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Um
Schalträder unterschiedlicher Gangstufen, oder mit unterschiedlichen
Kopfkreis-Durchmessern der Laufverzahnung oder unterschiedlicher Breite
aufnehmen zu können, muss die Werkstück-Haltevorrichtung
umgerüstet werden. Dazu ist in der Regel ein Austausch
der gesamten Werkstück-Haltevorrichtung erforderlich. Die
daraus resultierenden Anzahl an vorzuhaltenden Werkstück-Haltevorrichtungen
sowie die resultierenden Stand- und Rüstzeiten der Bearbeitungsmaschine
wirken sich nachteilig auf die Produktivität und damit
auf die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitungsmaschine aus.
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Schalträder
gleicher Gangstufen verschiedener Schaltgetriebevarianten weisen
in der Regel die gleiche Synchronverzahnung auf. Die Kopf- und Fußkreis-Durchmesser
der Laufverzahnung gleicher Gangstufen unterscheiden sich jedoch
in der Regel für diese Schaltgetriebevarianten, so dass
bereits für eine Gangstufe eine Vielzahl an Schaltradvarianten zu
berücksichtigen sind. Entsprechend hoch ist die Anzahl
an Schaltradvarianten für mehrere komplette Schaltgetriebevarianten.
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AUFGABE UND LOSUNG
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Vor
diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine
gattungsgemäße Transfervorrichtung mit einer Werkstück-Haltevorrichtung
sowie eine Vorzentriereinrichtung bereitzustellen, mit denen eine
hohe Produktivität bei der Bearbeitung von im wesentlichen
zylindrischen Werkstücken unterschiedlicher Form und Größe
erreichbar ist, insbesondere bei der Bearbeitung von Schalträdern
für Schaltgetriebe, und die in der Lage sind, die Werkstücke
in einer Werkstück-Sollposition mit einer für
das Innenrundhonen erforderlichen Genauigkeit zu positionieren und
eine Vorzentrierung des Werkstücks zu ermöglichen.
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Zur
Lösung dieser und anderer Aufgaben stellt die Erfindung
eine Transfervorrichtung mit einer Werkstück-Haltevorrichtung
mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorzentriereinrichtung
mit den Merkmalen von Anspruch 27 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der
Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme
zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Eine
Transfervorrichtung gemäß der Erfindung weist
einen zur Durchführung einer Transportbewegung bewegbaren
Werkstückträger auf, an dem mindestens eine Werkstück-Haltevorrichtung
zum Positionieren und/oder Halten mindestens eines Werkstücks
in einer Werkstück- Sollposition angebracht ist. Eine erfindungsgemäße
Transfervorrichtung der gattungsgemäßen Art ist
gekennzeichnet durch mindestens eine Werkstück-Haltevorrichtung, die
eine einstellbare bzw. verstellbare Vorzentriereinrichtung aufweist,
wobei die Vorzentriereinrichtung dazu ausgebildet ist, Werkstücke
mit unterschiedlichen Werkstück-Außendurchmessern
und/oder unterschiedlichen Werkstück-Geometrien jeweils
in der zugehörigen Werkstück-Sollposition zu positionieren und
vorzuzentrieren, und wobei die Vorzentriereinrichtung sich dabei
in Abhängigkeit des vorzuzentrierenden Werkstücks
selbsttätig einstellt bzw. verstellt. Die Vorzentriereinrichtung
passt sich automatisch an das vorzuzentrierende Werkstück
an, insbesondere an die Werkstück-Geometrie bzw. den Werkstück-Außendurchmesser
bzw. abhängig vom Werkstück-Außendurchmesser.
Dazu sind keine Wechselteile bzw. unterschiedliche Werkstück-Aufnahmemittel
und/oder der Austausch der Werkstück-Haltevorrichtung und/oder
der Vorzentriereinrichtung erforderlich. Es ist eine stufenlose
Einstellung bzw. stufenlose Anpassung an unterschiedliche Werkstück-Außendurchmesser über
einen großen Werkstück-Außendurchmesser-Bereich
ohne Wechselteile möglich. Dies führt zu einer
Reduzierung der Stand- und Rüstzeiten und damit zu einer
Steigerung der Produktivität.
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Die
erfindungsgemäße Transfervorrichtung ist so ausgebildet,
dass für zylindrische Werkstücke mit unterschiedlichen
Werkstück-Außendurchmessern auch keine Einstellungen
an der Vorzentriereinrichtung von extern, beispielsweise durch einen
Bediener, erforderlich sind. Die Vorzentriereinrichtung verstellt
sich selbsttätig bzw. stellt sich selbsttätig
ferner so ein, dass sich bei im wesentlichen zylindrischen Werkstücken
der Werkstück-Mittelpunkt des aufgenommenen und vorzentrierten
Werkstückes immer in der gleichen Position innerhalb der
Vorzentriereinrichtung befindet bzw. das Werkstück in diese Position
entsprechend ausgerichtet wird. Vorzugsweise ist diese Position
die Werkstück-Sollposition.
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Als
Werkstück-Sollposition wird in diesem Zusammenhang die
Position bezeichnet, in der das zu bearbeitende Werkstück
in der Werkstück-Haltevorrichtung bzw. in der Vorzentriereinrichtung
aufzunehmen ist, damit es möglichst genau ohne eine weitere
Positionskorrektur in der Bearbeitungsstation in einer definierten
Bearbeitungs-Sollposition für die Bearbeitung bereitgestellt
werden kann.
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Unter
Ausrichten wird in diesem Zusammenhang verstanden, das Werkstück
in eine gewünschte räumliche Orientierung zu bringen,
also in Bezug zu vordefinierten Bezugsgrößen zu
orientieren. Für das Innenrundhonen sollte das Werkstück
beispielsweise so ausgerichtet werden, dass die Bohrungs-Längsachse
möglichst genau mit der Werkzeuglängsachse zusammenfällt
bzw. zu dieser koaxial verläuft. Zentrieren bzw. vorzentrieren
ist eine Sonderform des Ausrichtens, bei der eine Koaxialität
von zwei oder mehreren Achsen hergestellt werden soll. Mit Vorzentrieren
ist keine exakte Zentrierung gemeint, sondern nur eine so genaue
Zentrierung, wie sie für den anschließenden Bearbeitungsvorgang
erforderlich ist.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorzentriereinrichtung
eine Greifereinrichtung auf, insbesondere zur Werkstück-Aufnahme.
Es ist vorteilhaft, wenn die Greifereinrichtung dazu ausgebildet
ist, das Werkstück von außen zu greifen.
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Hinsichtlich
der Ausgestaltung und Anordnung der Elemente der Vorzentriereinrichtung
wird zum besseren Verständnis auf die detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform verwiesen.
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Vorzugsweise
wird das zu bearbeitende Werkstück nicht nur lose vom Greifer
umgeben, sondern kraftschlüssig von diesem gehalten. In
diesem Fall wirkt die Greifereinrichtung auch als Spanneinrichtung.
Insbe sondere kann dadurch auf einfache Art und Weise sichergestellt
werden, dass das zu bearbeitende Werkstück auch bei während
des Transports wirkenden Beschleunigungskräften sicher
in der Werkstück-Sollposition gehalten werden kann. Dabei
sollten die Halte- bzw. Spannkräfte jedoch nicht so groß sein,
dass Deformationen am Werkstück auftreten, beispielsweise
an der Laufverzahnung der Schalträder.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Greifereinrichtung zwei
gegenüberliegende Andrückbacken auf, wobei eine
Andrückbacke jeweils eine erste Andrückfläche
und eine zweite Andrückfläche aufweist. Vorzugsweise
sind die erste und die zweite Andrückfläche einer
Andrückbacke V-förmig in einem Andrückflächen-Winkel
zueinander angeordnet, der z. B. zwischen 90° und 150° liegen
kann. Eine Normale der ersten Andrückfläche und
eine Normale der zweiten Andrückfläche können
in parallelen Ebenen liegen. Dies bedeutet, dass die Andrückflächen
im gleichen Winkel zu einer definierten Bezugsebene angeordnet sind,
beispielsweise einer Horizontalebene.
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Es
hat sich als vorteilhaft gezeigt, zum Innenrundhonen eine Vorzentriereinrichtung
zu verwenden, bei der die Andrückflächen parallel
zur Werkzeug-Längsachse bzw. zur Bohrungs-Längsachse ausgerichtet
sind. Folglich liegen die Normalen der Andrückflächen
in diesem Fall in einer senkrecht zur Bohrungs-Längsachse
verlaufenden, horizontalen Ebene. Die Andrückbacken können
dabei mit ihren Andrückflächen eine kraftschlüssige
Verbindung zum Werkstück bewirken und dabei das Werkstück
zumindest teilweise umgreifen. Dabei liegen die Andrückflächen
zumindest teilweise am Werkstück im Bereich des maximalen
Werkstück-Außendurchmessers an.
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Bei
zwei Andrückbacken mit jeweils zwei Andrückflächen,
die das Werkstück umgreifen, ist das Werkstück,
wenn sich die Vorzentriereinrichtung in einer Halteposition befindet
und die Andrückbacken am Werkstück anliegen, von
vier Andrückflächen umfasst. Eine Andrückfläche
muss dabei nicht einteilig sein, sie kann auch mehrteilig ausgebildet
sein. Die Andrückfläche kann auch nur als schmaler
Steg ausgebildet sein und nährungsweise eine Punktberührung
und keine Linienberührung mit dem Werkstück ausbilden.
Vorteilhaft ist es jedoch insbesondere um Beschädigungen
zu vermeiden, eine Andrückkraft möglichst gleichmäßig über
das Werkstück zu verteilen.
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In
einer alternativen Ausführung weist die Greifereinrichtung
statt zwei gegenüberliegenden Andrückbacken eine
umlaufend geschlossene Irisblende mit einem verstellbaren Innendurchmesser zur
Werkstück-Aufnahme und zum Vorzentrieren auf.
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Es
ist auch möglich, dass die Greifereinrichtung zwei Andrückbacken
aufweist, jedoch nur eine Andrückbacke mit zwei Andrückflächen,
die in einem von 180° verschiedenen Andrückflächen-Winkel
angeordnet sind. Die andere Andrückbacke kann auch einen
Andrückflächen-Winkel von 180° aufweisen und/oder
nur eine Andrückfläche haben. Es ist auch denkbar,
dass eine Andrückbacke eine ein- oder mehrteilige gekrümmte
Andrückfläche aufweist, vorzugsweise mit einem
Krümmungsradius, der größer ist als ein
maximaler Werkstück-Radius.
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Für
eine korrekte Vorzentrierung des Werkstückes bzw. eine
korrekte Positionierung des Werkstück-Mittelpunktes ist
es wichtig, dass eine entsprechend angepasste Kinematik der Greifereinrichtung vorgesehen
ist, damit die Vorzentrierung und Ausrichtung des Werkstückes
in der Werkstück-Sollposition gewährleistet ist.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können die
V-förmigen Andrückbacken das Werkstück
prismenartig umgreifen und eine Winkelhalbierende des Andrückflächen-Winkels
der einen Andrückbacke fällt mit der Winkelhalbierenden
des Andrückflächen- Winkels der gegenüberliegenden Andrückbacke
zusammen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Werkstück
an mindestens vier Punkten tangential mit den Andrückflächen der
Andrückbacken in Kontakt steht und das Werkstück
mit seinem Werkstück-Mittelpunkt innerhalb der Vorzentriereinrichtung
definiert positioniert werden kann.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Greifereinrichtung derart
ausgebildet, dass bei einer Betätigung der Greifereinrichtung
die gegenüberliegenden Andrückbacken beim Öffnen
und Schließen relativ zwischen einer Be- und/oder Entladeposition und
der Halteposition bzw. von der Be- und/oder Entladeposition in die
Halteposition und umgekehrt in einer Andrückbackenbewegungsrichtung
aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbar sind.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung verläuft die Andrückbackenbewegungsrichtung
entlang der Winkelhalbierenden der Andrückflächen-Winkel.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Andrückbacken
zeitlich synchron bzw. symmetrisch zum dazwischen angeordneten Werkstück
geöffnet bzw. geschlossen werden. Auf diese Weise kann
eine symmetrische Krafteinleitung und Kraftverteilung der Andrückkräfte
auf das Werkstück erreicht werden, was sich besonders vorteilhaft
auf die Vorzentrier- bzw. die Positioniergenauigkeit auswirkt.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorzentriereinrichtung
eine Kulisse auf, in der die Andrückbacken geführt
sind. Dabei kann entweder die Kulisse als Führung ausgebildet
sein, beispielsweise in Form einer Schiene oder einer Nut oder einer
Ausnehmung und die Andrückbacken als Gleitelement, beispielsweise
in Form eines Steges oder dergleichen, die in dieser Führung
gleiten, oder umgekehrt. Durch eine Kulisse, insbesondere eine präzise
Kulisse, kann die Vorzentrier- bzw. die Positioniergenauigkeit der
Vorzentriereinrichtung verbessert werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Greifereinrichtung
ein Scherengreifer bzw. weist einen Scherengreifer zur Werkstück-Aufnahme
auf. Bei einem Scherengreifer bzw. Zangengreifer sind die Wirkstellen,
in diesem Fall die Andrückbacken, zwischen beweglichen
Greifhebeln gegeneinander bewegbar. Ein Scherengreifer bzw. ein Zangengreifer
wirkt mechanisch, wobei vorzugsweise die Vorzentriereinrichtung
einen kraftschlüssig wirkenden Scherengreifer aufweist,
der durch Aufbringen einer Greifkraft bzw. der Andrückkraft
das Werkstück in seiner Werkstück-Sollposition
halten kann.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist der Scherengreifer zwei
Scherenhebel und zwei Greifhebel auf, wobei die beiden Scherenhebel
mittels eines ersten Bolzens miteinander gelenkig verbunden sind
und die beiden Greifhebel mittels eines zweiten Bolzens gelenkig
miteinander verbunden sind. Des weiteren ist jeweils ein Scherenhebel
mit jeweils einem Greifhebel mittels eines weiteren Bolzens gelenkig
verbunden. Als Greifhebel werden dabei diejenigen Hebel bezeichnet,
die an ihrem einem Ende mit jeweils einem weiteren Bolzen mit einem der
Scherenhebel verbunden sind und an ihrem anderen Ende die Andrückbacken
aufweisen. Der erste Bolzen und der zweite Bolzen bilden eine Scherengreifer-Betätigungs-Achse
bzw. definieren diese Scherengreifer-Betätigungs-Achse.
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Hinsichtlich
der geometrischen Anordnung der einzelnen Elemente bzw. der Kinematik
eines bevorzugten Scherengreifers wird zum besseren Verständnis
auf die detaillierte Beschreibung der Ausführungsform verwiesen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Vorzentriereinrichtung
eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung der
Greifereinrichtung zugeordnet. Zugeordnet meint dabei in diesem Zusammenhang,
dass die Betätigungseinrichtung nicht zwingend Teil der
Vorzentrierein richtung sein muss, sondern auch nur Teil der Transfervorrichtung sein
kann, aber auf die Vorzentriereinrichtung wirken kann. In der bevorzugten
Ausgestaltung ist die Betätigungseinrichtung der Vorzentriereinrichtung
so zugeordnet bzw. so angeordnet, dass sie eine Betätigung
der Greifereinrichtung ermöglicht. Die Betätigungseinrichtung
kann dabei einen hydraulischen, einen pneumatischen oder auch einen
elektromotorischen Antrieb aufweisen. Bevorzugt weist sie einen angetriebenen
Kolben auf, der vorzugsweise auf den ersten bzw. zweiten Bolzen
des Scherengreifers wirkt.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Betätigungseinrichtung
dazu ausgebildet, die Greifereinrichtung entlang der Scherengreiferbetätigungsachse
zu betätigen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Betätigungseinrichtung
dazu ausgebildet, auf den ersten Bolzen entlang der Scherengreifer-Betätigungs-Achse
eine Betätigungskraft aufzubringen, um den ersten Bolzen
und/oder den zweiten Bolzen entlang der Scherengreifer-Betätigungs-Achse
zu bewegen und damit ein Öffnen bzw. Schließen
der Greifervorrichtung zu bewirken. Dabei bewirkt vorzugsweise eine
vom ersten Bolzen zu den Andrückbacken hin entlang der
Scherengreifer-Betätigungs-Achse gerichtete resultierende
Kraft, beispielsweise eine von der Betätigungseinrichtung
erzeugte Betätigungskraft, ein Öffnen des Scherengreifers.
Eine entgegengesetzt gerichtete resultierende Kraft, also eine entlang
der Scherengreifer-Betätigungs-Achse von den Andrückbacken
weg gerichtete resultierende Kraft, bewirkt bevorzugt entsprechend
ein Schließen der Greifereinrichtung bzw. der Andrückbacken.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorzentriereinrichtung
eine Schließeinrichtung auf, vorzugsweise eine selbsttätig
schließende Schließeinrichtung. Mit selbsttätig
schließend ist in diesem Zusammenhang eine Schließeinrichtung
gemeint, die schließt bzw. das Werkstück in der Werkstück-Sollposition
hält, wenn keine bzw. keine öffnende resultierende
Kraft anliegt. Dies bedeutet, dass die Schließeinrichtung
bevorzugt ohne ein zusätzliches Antriebsmittel, wie beispielsweise
ein zusätzlicher Motor oder dergleichen, wirkt. Die Schließeinrichtung
schließt bevorzugt aufgrund rein mechanisch wirkender Kräfte
bei Abwesenheit einer äußeren Betätigungskraft,
insbesondere einer Öffnungskraft. Mittels dieser Schließeinrichtung
kann sichergestellt werden, dass das Werkstück sicher in
seiner Werkstück-Sollposition in der Vorzentriereinrichtung gehalten
wird, wenn keine Betätigungskraft anliegt, beispielsweise
während des Transports von einer Station zur nächsten.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Schließeinrichtung
derart ausgebildet, dass die Vorzentriereinrichtung bzw. die Greifereinrichtung
in der Halteposition derart vorgespannt ist, dass sie nur durch
Aufbringen einer die Vorspannkraft überwindenden Betätigungskraft
in die Be- und/oder Entladeposition zu bringen ist und vorzugsweise
ohne Anliegen einer ausreichenden Betätigungskraft die
Halteposition und/oder die Schließposition einnimmt. Mittels
der Schließeinrichtung wird dazu bevorzugt beim Aufbringen
der Öffnungs-Betätigungskraft eine Vorspannkraft
erzeugt, die der Öffnungs-Betätigungskraft entgegenwirkt
derart, dass die Greifereinrichtung selbsttätig schließt,
wenn keine ausreichende Öffnungs-Betätigungskraft
mehr anliegt.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Schließeinrichtung
ein Federelement zur Erzeugung der Vorspannkraft auf.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorzentriereinrichtung
eine Greifmaß-Ermittlungseinrichtung zur Erfassung eines Greifmaßes
auf. Das Greifmaß kann z. B. der mittlere Abstand von zwei
gegenüberliegenden tangentialen Berührpunkten
am Werkstück sein, in welchen das aufgenommene bzw. gegriffene
Werkstück von der Vor zentriereinrichtung an seinem Werkstück-Außendurchmesser
kontaktiert bzw. berührt wird. Das Greifmaß kann
somit einem effektiven Werkstückdurchmesser, insbesondere
einem effektiver Werkstück-Außendurchmesser, entsprechen.
Ist das Werkstück korrekt in der Vorzentriereinrichtung
positioniert bzw. wurde es korrekt aufgenommen bzw. gegriffen, entspricht
das Greifmaß dem Werkstück-Außendurchmesser
in dem Bereich, in dem das Werkstück anliegt. Das Greifmaß kann
ausgewertet werden und mit einem für dieses Werkstück
vordefinierten bzw. erwarteten Greifmaß verglichen werden.
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Durch
den Vergleich des ermittelten Greifmaßes mit dem erwarteten
Greifmaß bzw. dem vordefinierten Greifmaß kann
ein falsches Werkstück, beispielsweise mit einem zu großem
oder zu kleinen Werkstück-Außendurchmesser erkannt
werden. Auch wenn das Werkstück von der Vorzentriereinrichtung
nicht korrekt positioniert bzw. nicht korrekt aufgenommen worden
ist, kann dies auch zu einer Abweichung im Greifmaß führen.
Somit kann auch eine Fehlermeldung ausgegeben werden, wenn das Werkstück
fehlerhaft in der Vorzentriereinrichtung aufgenommen ist und beispielsweise
eine Kollision mit dem in der Bearbeitungsstation zugeführten
bzw. eingebrachten Honwerkzeug vermieden werden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Greifmaß-Ermittlungseinrichtung
dazu ausgebildet, in Abhängigkeit einer Position mindestens
eines Elementes der Vorzentriereinrichtung den effektiven Werkstückdurchmesser
des Werkstück in der Vorzentriereinrichtung aufgenommenen
Werkstücks zu ermitteln, vorzugsweise den effektiven Werkstück-Außendurchmesser.
Mit dieser Methode kann ohne großen konstruktiven Aufwand
auf eine einfache und robuste Art das Greifmaß des Werkstücks ermittelt
werden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorzentriereinrichtung
eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der Position mindest
eines Elementes der Vorzentriereinrichtung auf. Dabei ist die Positionserfassungseinrichtung
vorzugsweise dazu ausgebildet, bei einem Scherengreifer eine Bolzen-Position
des ersten Bolzen entlang des Scherengreifer-Betätigungs-Achse
zu ermitteln. Alternativ kann die Positionserfassungseinrichtung
auch zur Erfassung der Bolzen-Position eines anderen Bolzens und/oder
eines anderen Elements der Vorzentriereinrichtung ausgebildet sein.
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In
der Positionserfassungseinrichtung können beispielsweise
Dehnmessstreifen in Verbindung mit Brückenschaltungen und/oder
optische Systeme, wie beispielsweise Inkrementalgeber und/oder Bildverarbeitungssysteme,
eingesetzt werden.
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Vorzugsweise
wird die Bolzen-Position des ersten und/oder des zweiten Bolzens
auf der Scherengreifer-Betätigungs-Achse ermittelt, beispielsweise
in Abhängigkeit der Position der Scherenhebel. Möglich
ist auch die Positionserfassung der Andrückbacken in der
Kulisse oder eine Positionserfassung in der Betätigungseinrichtung.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Werkstück-Halteinrichtung,
insbesondere die Vorzentriereinrichtung, eine Drehmomentaufnahmeeinrichtung
zur Aufnahme bzw. Abstützung eines während einer
Werkstückbearbeitung um die Werkstück-Längsachse
wirkenden Drehmomentes auf.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Werkzeug-Halteeinrichtung,
insbesondere die Vorzentriereinrichtung, einen vertikal von oben
zuführbaren Niederhalter auf, der dazu ausgebildet ist,
ein von der Vorzentriereinrichtung aufgenommenes Werkstück
in einer Niederhalteposition niederzuhalten, vorzugsweise vertikalkraftfrei.
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Vorzugsweise
ist der Niederhalter gleichzeitig als Drehmomentaufnahmeeinrichtung
ausgebildet. Hierzu kann der Niederhalter mindestens ein Drehmoment-Aufnahmemittel
aufweisen, das insbesondere zur Erzeugung eines Formschlusses zwischen
dem Werkstück und dem mindestens einen Drehmoment-Aufnahmemittel
in Umfangsrichtung ausgebildet ist.
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Ein
Niederhalter für Schalträder weist vorzugsweise
mindestens ein Drehmoment-Aufnahmemittel auf, das mindestens einen
Zahn oder ein verzahnungsähnliches Element zum Eingriff
in die Synchronverzahnung aufweist. Ist der Niederhalter vertikal
von oben zuführbar und weist ein vorbeschriebenes Drehmoment-Aufnahmemittel
auf bzw. ist als Drehmomenteinrichtung ausgebildet, kann auch bei Schalträdern
mit „versenkter” Synchronverzahnung das Drehmoment
abgestützt werden, so dass auch solche Schalträder
auf diese Weise bearbeitet bzw. gehont werden können.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der bewegbare
Werkstückträger der Transfervorrichtung dazu ausgebildet,
die mindestens eine Werkstück-Haltevorrichtung nacheinander an
mindestens zwei Stationen bereitzustellen, wobei vorzugsweise eine
erste Station die Be- und/oder Entladestation ist und eine zweite
Station die Bearbeitungsstation. Die Bearbeitungsstation kann auch eine
Messstation sein. Es können alternativ auch statt einer
kombinierten Be- und Entladestation eine separate Beladestation
und eine separate Entladestation vorgesehen sein.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Betätigungseinrichtung
der Vorzentriereinrichtung nur in der Be- und/oder Entladestation zugeordnet.
Eine solche bevorzugte Transfervorrichtung hat nur in einer Station
eine Betätigungseinrichtung, nämlich in der Be-
und/oder Entladestation. In den anderen Stationen, wie beispielsweise
der Bearbeitungsstation oder weiteren Stationen, ist keine Betätigungseinrichtung
erforderlich. Diese kann entfallen, insbesondere wenn die Vorzentriereinrichtung eine
selbsttätige Schließeinrichtung aufweist, die
das aufgenommene Werkstück sicher in der Werkstück-Sollposition
in der Vorzentriereinrichtung halten kann.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der bewegbare
Werkstückträger ein Rundtisch. Vorteilhaft ist
ein Rundtisch, der im Taktbetrieb betrieben werden kann und mindestens
zwei, bevorzugt drei oder vier Werkstück-Haltevorrichtungen
mit jeweils einer Vorzentriereinrichtung aufweist.
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Der
vertikal zuführbare bzw. absenkbare Niederhalter, insbesondere
der Niederhalter, der auch eine Drehmomentaufnahmeeinrichtung aufweist,
die Greifmaß-Ermittlungseinrichtung sowie die Positionserfassungseinrichtung
können jeweils losgelöst von einer selbsttätig
einstellbaren Vorzentriereinrichtung separat in einer Transfervorrichtung
mit einer Werkstück-Haltevorrichtung vorhanden sein und/oder
separat in einer Werkstück-Haltevorrichtung vorhanden sein.
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Eine
erfindungsgemäße Vorzentriereinrichtung für
die Transfervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einstellbar
bzw. verstellbar ist und dass sie dazu ausgebildet ist, Werkstücke
mit unterschiedlichen Durchmessern jeweils in der zugehörigen
Werkstück-Sollposition vorzuzentrieren. Dabei stellt sich
die Vorzentriereinrichtung selbsttätig in Abhängigkeit
des vorzuzentrierenden Werkstücks ein bzw. verstellt sich
selbsttätig. Das selbsttätige Einstellen ergibt
sich dadurch, dass die Vorzentriereinrichtung nur so weit schließbar
ist, bis sie am Werkstück-Außendurchmesser anliegt
bzw. dieses dort kontaktiert.
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Die
Vorzentriereinrichtung ist dabei bevorzugt wie zuvor oder nachfolgend
beschrieben ausgebildet.
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Diese
und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die
einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren
in Form von Unterkombinationen bei einer Aufführungsform der
Erfindung und auf anderen gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für sich schutzfähige Ausführungen
darstellen können.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und
werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 in
Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer Transfervorrichtung,
welche in ein Produktionssystem integriert ist,
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2 in
Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorzentriereinrichtung,
und
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3 einen
Schnitt entlang der Schnittebene A-A durch ein in der Werkstück-Haltevorrichtung aufgenommenes
Schaltrad.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Transfervorrichtung 100, die zum Transport von Schalträdern
für Schaltgetriebe ausgebildet ist, mit einer erfindungsgemäßen
Vorzentriereinrichtung 107. Dabei transportiert die Transfervorrichtung 100 die Werkstücke bzw.
Schalträder 101 mittels eines bewegbaren Werkstückträgers 104 von
einer Station zur nächsten, unter anderem von einer Be-
und Entladestation 102 zu einer Bearbeitungsstation 103.
In diesem Fall sind vier Stationen vorgesehen, nämlich
die Be- und Entladestation 102, sowie die diametral gegenüberliegende
Bearbeitungsstation 103 und zwei Zwischenstationen, die
jeweils um 90° versetzt zu den beiden anderen Stationen
angeordnet sind. Es sind aber auch nur zwei oder drei Stationen
denkbar oder auch mehr als vier Stationen.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der bewegbare
Werkstückträger 104 ein um eine Hochachse
drehbarer Rundtisch. Auf diesem Rundtisch 104 sind entsprechend
zur Anzahl der Stationen jeweils um 90° versetzt vier Werkstück-Haltevorrichtungen 105 mit
jeweils einer erfindungsgemäßen Vorzentriereinrichtung 107 angeordnet.
Durch Drehen des bewegbaren Werkstückträgers 104 um
jeweils 90°, kann das Werkstück 101,
das in der Werkstück-Haltevorrichtung 105 bzw.
in der Vorzentriereinrichtung 107 aufgenommen ist, von
einer Station zur nächsten transportiert werden. Die Anzahl
der Werkstück-Haltevorrichtungen 105 muss dabei
nicht unbedingt der Anzahl der Stationen entsprechen.
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Die
Werkstück-Haltevorrichtung 105 mit der Vorzentriereinrichtung 107 hat
die Funktion, das Werkstück 101 aufzunehmen und
in einer Werkstück-Sollposition zu positionieren bzw. auszurichten und
in dieser Position sicher zu halten, auch während des Transports.
So kann das Werkstück 101 mittels der Transfervorrichtung 100 in
der Bearbeitungsstation 103 in einer für die Bearbeitung
erforderlichen Bearbeitungs-Sollposition bereitgestellt werden,
ohne in der Bearbeitungsstation 103 erneut positioniert
bzw. ausgerichtet werden zu müssen. Beim Honen sollte in
der Bearbeitungs-Sollposition ein Werkstück-Mittelpunkt
bzw. eine Bohrungs-Längsachse mit einer Werkzeug-Längsachse
des Honwerkzeugs zusammen fallen bzw. mit dieser koaxial verlaufen,
wobei bei Schalträ dern die Bohrungs-Längsachse üblicherweise
der Schaltrad-Drehachse 134 (siehe 3) entspricht.
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2 zeigt
in vergrößerter Darstellung die Vorzentriereinrichtung 107 aus 1.
In dieser Darstellung ist gut zu erkennen, dass die Vorzentriereinrichtung 107 eine
Greifereinrichtung aufweist, die als Scherengreifer ausgebildet
ist. Der Scherengreifer weist zum Greifen des Werkstücks 101 zwei
gegenüberliegende, V-förmige und symmetrische
Andrückbacken 109a und 109b auf, die
jeweils an einem Greifhebel 121a bzw. 121b gelenkig
angebunden sind.
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Die
Andrückbacken 109a und 109b werden in
einer Kulisse 119 geradlinig geführt. In diesem
Fall bilden die Andrückbacken 109a und 109b die
beweglichen Elemente der Kulissenführung und die Kulisse 119 das
starre Element.
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Der
Scherengreifer 108 weist ferner zwei Scherenhebel 120a und 120b auf.
Diese sind an ihrem einen Ende mittels eines ersten Bolzens 122 gelenkig
miteinander verbunden. Die beiden Greifhebel 121a und 121b mittels
eines zweiten Bolzens 123 ebenfalls gelenkig miteinander
verbunden. Der erste Bolzen 122 und der zweite Bolzen 123 bilden
eine Scherengreifer-Betätigungs-Achse 125, entlang
derer die Bolzen 122 und 123 beweglich bzw. verschiebbar
sind. Mittels weiterer Bolzen 124a bzw. 124b ist
jeweils ein Ende des Greifhebels 121a bzw. 121b mit
dem jeweiligen freien Ende des Scherenhebels 120a bzw. 120b verbunden.
Am anderen Ende des Greifhebels 121a bzw. 121b ist
jeweils mittels eines Andrückbacken-Befestigungs-Bolzens 126a bzw. 126b eine
Andrückbacke 109a bzw. 109b gelenkig
angebunden, wobei die Andrückbacken-Befestigungs-Bolzens 126a bzw. 126b eine
Andrückbackenachse 127 bilden.
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Die
gelenkige Verbindung zwischen den Andrückbacken 109a bzw. 109b und
den Greifhebeln 121a bzw. 121b mittels des Bolzens 126a bzw. 126b ist
vorteilhaft, um insbesondere ein Verkanten und/oder Verklemmen der
Andrückbacken in der Kulisse 119 zu vermeiden.
Dadurch kann die Vorzentriergenauigkeit verbessert werden im Vergleich
zu starr an den Greifhebeln befestigten Andrückbacken.
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Die
beiden Greifhebel 121a und 121b sowie die beiden
Scherenhebel 120a und 120b sind jeweils gleich
lang, so dass sich bei einer Verschiebung des ersten Bolzens 122 entlang
der Scherengreifer-Betätigungs-Achse eine symmetrische
Bewegung der Andrückbacken 109a und 109b ergibt.
Die Scherengreifer-Betätigungs-Achse 125 verläuft
dabei senkrecht zur Andrückbackenbewegungsrichtung 118.
Eine symmetrische Ausbildung des Scherengreifers ist unter anderem
besonders vorteilhaft für eine gleichmäßige
Krafteinleitung und damit für eine genaue Vorzentrierung
in das Werkstücks.
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Die
Andrückbacken 109a und 109b weisen jeweils
eine erste Andrückfläche 110a und 110b sowie
eine jeweils an diese in einem Winkel angrenzende bzw. anstehende
zweite Andrückfläche 110a' bzw. 110b auf,
wobei die Andrückflächen gleichgroß sind. Um
Werksstückbeschädigungen zu vermeiden, können
die Andrückflächen aus Teflon oder aus Kunststoff
oder aus einem anderen metallischen oder nicht-metallischen Material
bestehen, das weicher als der Schaltrad-Werkstoff ist. Bevorzugt
werden Andrückbacken aus NE-Metallen (NichtEisen-Metallen)
verwendet.
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Die
beiden Andrückflächen 110a und 110a' bzw. 110b und 110b' der
jeweiligen Andrückbacken 109a bzw. 109b sind
in einem Andrückflächen-Winkel 112a bzw. 112b V-förmig
zueinander angeordnet, so dass sich ein prismenförmiger
Werkstückaufnahmebereich zwischen ihnen ergibt. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der
Andrück flächen-Winkel 112a bzw. 112b jeweils
ca. 120°, was sich als besonders vorteilhaft herausgestellt
hat. Der Andrückflächen-Winkel 112a bzw. 112b ist
dabei so zu wählen, dass Werkstücke mit unterschiedlichen Werkstück-Außendurchmessern über
einen großen Durchmesserbereich hinweg aufgenommen werden können.
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Ferner
liegen die Normalen aller Andrückflächen 110a, 110a', 110b und 110b' in
einer Ebene, so dass alle vier Andrückflächen 110a, 110a', 110b und 110b' senkrecht
auf einer Horizontalebene und damit senkrecht auf einer Rundtischebene
des Rundtisches 104 stehen. Dabei sind die Andrückflächen 110a und 110a' bzw. 110b und 110b' jeweils
so angeordnet, dass die Winkelhalbierenden 115 der Andrückflächen-Winkel 112a und 112b der
beiden Andrückbacken 109a und 109b zusammenfallen.
Die Andrückbacken 109a und 109b können
nur entlang dieser Winkelhalbierenden 115 bewegt werden,
so dass die Andrückbackenbewegungsrichtung 118 auch
mit den Winkelhalbierenden 115 zusammenfällt.
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Sind
die Andrückbacken 109a und 109b vollständig
geschlossen, bilden die Andrückflächen 110a, 110a', 110b und 110b' ein
Prisma mit einer in etwa rautenförmigen Grundfläche,
wobei die Andrückflächen 110a, 110a', 110b und 110b' die
Mantelflächen des Prismas bilden. Sind die Andrückbacken 109a und 109b nicht
vollständig geschlossen, bilden sie ein Prisma mit einer
sechseckigen Grundfläche.
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2 zeigt
zum besseren Verständnis die Position der Andrückbacken 109a und 109b in
einer Halteposition (durchgezogene Kontur), wie sie auch in 1 dargestellt
ist, und im Vergleich dazu die Andrückbacken 109a und 109b in
einer Be- und Entladeposition (gestrichelte Kontur).
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Die
Halteposition ist dabei diejenige Position, in welcher die Andrückbacken 109a und 109b mit
einer gewünschten Andrückkraft am aufge nommenen Werkstück 101 anliegen.
Dabei ist die Halteposition abhängig vom Werkstück-Außendurchmesser
bzw. von dem Werkstück-Außendurchmesser in einem Andrück-
bzw. Greifbereich. Als Schließposition, die hier nicht
dargestellt ist, wird die Position bezeichnet, in der die Andrückbacken 109a und 109b ohne
ein Werkstück dazwischen maximal weit aufeinander zu bewegt
sind bzw. maximal geschlossen sind.
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Ferner
ist der Werkstück-Haltevorrichtung 105 in der
Be- und Entladestation 102 eine Betätigungseinrichtung 128 zugeordnet
(siehe 1), die sich mit dem Rundtisch 104 nicht
mitdreht. Die Betätigungseinrichtung 128 ist dazu
ausgebildet, den ersten Bolzen 122 entlang der Scherengreifer-Betätigungs-Achse 125 zu
bewegen und eine entsprechende Betätigungskraft aufzubringen,
beispielsweise in Richtung der Andrückbacken 109a und 109b zum Öffnen
und entgegengesetzt zum Schließen. Dies kann beispielsweise
mittels eines hydraulisch angetriebenen Betätigungskolben
erfolgen, der auf den Bolzen 122 wirkt.
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Die
Transfervorrichtung hat nur eine einzige Betätigungseinrichtung
in der Be- und Entladestation 102 und keine in den Zwischenstationen
oder der Bearbeitungsstation 103.
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Die
Vorzentriereinrichtung 107 verfügt außerdem über
eine selbsttätig schließende Schließeinrichtung 129,
welche die Andrückbacken 109a und 109b in
eine Schließposition bzw. eine Halteposition bringt, wenn
keine Betätigungskraft zum Öffnen anliegt.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt das selbsttätige
Schließen der Vorzentriereinrichtung 107 durch
ein zwischen den weiteren Bolzen 124a und 124b eingebrachte
Federelement 130 in Form einer Zugfeder, die beim Aufbringen
einer Betätigungskraft zum Öffnen (Öffnungs-Betätigungskraft)
eine entsprechende Vorspannung erzeugt, welche den Scherengreifer
schließt, wenn keine oder eine nicht ausreichende Betätigungskraft
anliegt.
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Dies
bedeutet, dass nur zum Öffnen der Werkstück-Haltevorrichtung 105 bzw.
der Vorzentriereinrichtung 107 eine Betätigungskraft
anliegen muss bzw. erforderlich ist. Wird die Betätigungskraft nicht
mehr aufgebracht, schließt sich die Vorzentriereinrichtung 107 entsprechend
selbsttätig. Je nach Schließkräften ist
das Werkstück 101 nur leicht gehalten oder sogar
fest gespannt. Die erforderlichen Spannkräfte bzw. Haltekräfte
bzw. Positionierkräfte richten sich dabei nach dem zu bearbeitenden
Werkstück 101.
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Das
Federelement 130 ist dazu zwischen den beiden weiteren
Bolzen 124a und 124b angeordnet. Dabei ist es
vorteilhaft, wenn die Feder so dimensioniert ist, dass bei auftretenden
Beschleunigungskräften während des Transports
des Werkstücks 101 mittels des bewegbaren Werkstückträgers 104 das
Werkstück 101 sicher gehalten wird und die Andrückbacken 109a und 109b nicht
voneinander weg bewegt werden. Für eine Bereitstellung
des Werkstücks in der Bearbeitungs-Sollposition ist es
erforderlich, dass die Vorzentriereinrichtung 107 bzw. der
Scherengreifer 108 während des Transports das Werkstück 101 sicher
in der Halteposition hält und fixiert. Die Vorspannkraft
ist vorteilhaft so groß, dass sie von den auftretenden
Beschleunigungskräften nicht überwunden wird.
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Ist
eine selbsttätige Schließeinrichtung 129 vorhanden,
die geeignet ist, das Werkstück auch bei während
des Transports wirkenden Beschleunigungen sicher in seiner Werkstück-Sollposition
zu halten bzw. zu fixieren, kann es ausreichend sein, der Vorzentriereinrichtung 107 nur
in der Be- und Entladestation 102 eine Betätigungseinrichtung 128 zuzuordnen
und in anderen Stationen diese entfallen zu lassen.
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Über
die Federsteifigkeit des Federelements 130 lässt
sich nicht nur die Schließkraft, sondern auch entsprechend
die Andrückkraft der Andrückbacken 109a und 109b auf
das zu haltende Werkstück 101 einstellen. Durch
die Ausgestaltung der Andrückbacken 109a und 109b mit
ihren Andrückflächen 110a, 110a', 110b und 110b' und
deren symmetrischer Anordnung in Form eines Prismas wird das Werkstück 101 immer
mindestens an vier Punkten tangential von den Andrückflächen 110a, 110a', 110b und 110b' berührt,
wobei sich die Normalen zu den Tangenten im Berührpunkt
im Idealfall im Mittelpunkt des Werkstücks 101 schneiden.
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Durch
die Symmetrie der Andrückbacken 109a und 109b fällt
bei einem im wesentlichen zylindrischen Werkstück dieser
Punkt mit dem Werkstück-Mittelpunkt zusammen, auch für
Werkstücke 101 mit unterschiedlichen Werkstück-Außendurchmessern.
Folglich ist es vorteilhaft, diesen Punkt als Werkstück-Sollposition
zu definieren.
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Mit
der beschriebenen Vorzentriereinrichtung 107 ist es somit
möglich im wesentlichen zylindrische Werkstücke
derart aufzunehmen, dass sich auch für Werkstücke
mit unterschiedlichen Werkstück-Außendurchmessern
jeweils der Werkstück-Mittelpunkt immer an der gleichen
Position innerhalb der Vorzentriereinrichtung 107 befindet, ohne
dass Teile gewechselt werden müssen oder eine Einstellung
verändert werden muss.
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Die
Vorzentriereinrichtung 107 hat ferner eine Greifmaß-Ermittlungseinrichtung,
die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Position
der beiden Scherenhebel 120a und 120b ein Greifmaß 131 zu ermitteln.
Die Position der beiden Scherenhebel 120a und 120b wird
dabei mittels einer Positionserfassungseinrichtung 132 erfasst,
die in diesem Fall ein Inkrementalgeber ist. Alternativ kann auch
die Position des ersten Bolzens 122 und/oder des zweiten Bolzen 123 oder
auch die Position der weiteren Bolzen 124a oder 124b oder
eines anderen Elementes oder mehrerer anderer Elemente der Vorzentriereinrichtung 107 entweder
einzeln oder in Bezug zueinander erfasst werden, beispielsweise
der Abstand zwischen dem ersten Bolzen 122 und dem zweiten Bolzen 123.
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In 3 ist
ein Schnitt durch das in der Werkstück-Haltevorrichtung 105 aufgenommene Schaltrad 101 entlang
der Schnittebene A-A dargestellt. Es handelt sich um ein Schaltrad 101 mit
einer außerhalb der Laufverzahnung 116 angeordneten Synchronverzahnung 117.
Um die Koaxialität der Schaltrad-Drehachse 134,
die in diesem Fall auch mit der Bohrungs-Längsachse zusammenfällt,
mit der Werkzeug-Längsachse sicherzustellen, liegt das Schaltrad 101 mit
seiner planen Bezugsfläche mit einer von der Synchronverzahnung 117 abgewandten Stirnseite
auf einer auswechselbaren Adapterplatte 137 auf, deren
Anlagefläche ebenfalls plan ist. Die Adapterplatte 137 ist
bevorzugt mittels einer Schraubverbindung mit der Werkstück-Haltevorrichtung 105 verbunden,
so dass die Adapterplatte 137 leicht ausgetauscht werden
kann. Über die Adapterplatte 137 kann das Schaltrad 101 in
seiner Aufnahmehöhe in der Vorzentriereinrichtung 107 ausgerichtet
werden, so dass ein optimaler Kontakt zu den Andrückflächen 110a, 110a', 110b und 110b' der
Andrückbacken 109a und 109b einstellbar
ist. Des weiteren dient die Adapterplatte 137 in diesem
Ausführungsbeispiel zusätzlich als Führung
für das Honwerkzeug entlang seiner Werkzeug-Längsachse.
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Durch
einen Niederhalter 135 ist das Schaltrad 101 von
oben axial festgelegt, um die durch die oszillierende Auf- und Abbewegung
des Honwerkzeugs entlang der Werkzeug-Längsachse entstehende
und auf das Schaltrad 101 wirkenden Axialkräfte abzustützen.
Der Niederhalter 135 ist dazu ausgebildet, ein von der
Vorzentriereinrichtung 107 aufgenommenes Werkstück 101 in
einer Niederhalteposition niederzuhalten, vorzugsweise vertikalkraftfrei. Vertikalkraftfrei
meint in diesem Zusammenhang nicht zwingend eine Vertikalkraft von
Null, sondern lediglich eine so geringe Vertikalkraft, dass eine
Verspannung des Werkstückes durch die Vertikalkraft bzw.
Niederhaltekraft, die sich negativ auf die Bearbeitung des Werkstücks
in der Bearbeitungsstation auswirken könnte, ausgeschlossen
ist.
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Die
horizontalen Pfeile verdeutlichen die horizontale Andrückbackenbewegungsrichtung 118, der
vertikale Pfeil verdeutlicht die Bewegungsrichtung des Niederhalters 135,
der von oben vertikal zugeführt wird. Ist bei einem anderen
Schaltrad die Synchronverzahnung 117 beispielsweise innerhalb der
Laufverzahnung 116 und in dieser versenkt angeordnet, und
nicht wie hier dargestellt oberhalb von dieser, kann der Niederhalter 135 so
weit nach unten geführt werden, bis ein Drehmoment-Aufnahmemittel in
die Synchronverzahnung 117 eingreift
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Der
Niederhalter 135 weist eine integrierte Drehmomentaufnahmeeinrichtung 133 auf.
Dazu ist der Niederhalter 135 ähnlich einer Schaltmuffe
ausgebildet, die axial entlang der Schaltrad-Drehachse 134 verschoben
bzw. zugeführt bzw. abgesenkt wird, um mit der Synchronverzahnung 117 in
Eingriff gebracht zu werden. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich,
dass ein Drehmoment-Aufnahmemittel am gesamten Umfang der Synchronverzahnung 117 wirkt.
Es kann auch beispielsweise nur einzelner Zahn als Drehmoment-Aufnahmemittel
ausreichend sein.
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In
der Be- und Entladestation 102 kann ein Werkstück 101 in
die Werkstück-Haltevorrichtung 105 eingebracht
bzw. aus dieser entnommen werden. Ist das Werkstück 101 in
der Haltevorrichtung aufgenommen wird es durch die Vorzentriereinrichtung 107 vorzentriert.
Dann kann es mittels des Rundtisches 104 zur Bearbeitungsstation 103 transportiert
werden. Die Bearbeitungsstation 103 weist eine Honmaschine
zum Innenrundhonen auf, insbesondere zum Honen der Lagerflächen
von Schalträdern.
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Zum Öffnen
der Vorzentriereinrichtung 107 wird von der Betätigungseinrichtung 128 eine Öffnungs-Betätigungskraft
auf den ersten Bolzen 122 entlang der Scherengreifer-Betätigungs-Achse 125 zu
den Andrückbacken 109a und 109b hin aufgebracht.
Ist die aufgebrachte Öffnungs-Betätigungskraft
größer als die vom Federelement 130 erzeugte Vorspannkraft,
welche die Vorzentriereinrichtung 107 geschlossen hält,
wird der erste Bolzen 122 entlang der Scherengreifer-Betätigungs-Achse 125 in
Richtung der Andrückbacken 109a und 109b verschoben und
der Scherengreifer geöffnet, wobei aufgrund dessen Kinematik
die beiden Andrückbacken 109a und 109b voneinander
weg nach außen bewegt werden entlang der Andrückbackenbewegungsrichtung 118.
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Liegt
keine Öffnungs-Betätigungskraft mehr an, so bewirkt
die in der Feder 130 erzeugte Vorspannkraft, dass die weiteren
Bolzen 124a und 124b sich wieder aufeinander zu
bewegen, was zur Folge hat, dass die Andrückbacken 109a und 109b zusammenfahren
bzw. die Halteposition oder die Schließposition einnehmen.
Die Andrückbacken 109a und 109b bewegen
sich dabei so weit aufeinander zu, bis sie mit einer ausreichenden
bzw. mit der gewünschten Andrückkraft am Werkstück 101 anliegen.
Für unterschiedliche Werkstück-Außendurchmesser
können sie dabei unterschiedliche Positionen zwischen der
Be- und Entladeposition und der Schließposition einnehmen,
so dass eine stufenlose Einstellbarkeit bzw. eine stufenlose Anpassung
an den Werkstück-Außendurchmesser sichergestellt
ist. Durch den Schließvorgang der Vorzentriereinrichtung 107 in
Verbindung mit deren insbesondere symmetrischen Ausgestaltung wird
das Werkstück 101 in der Vorzentriereinrichtung 107 positioniert
bzw. vorzentriert.
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Ist
das Werkstück 101 in der Vorzentriereinrichtung 107 aufgenommen
und ausgerichtet bzw. vorzentriert, kann der Niederhalter 135 vertikal
abgesenkt werden. Für eine Abstützung der während
der Honbearbeitung auftretenden Drehmomente wird der Niederhalter 135 wie
eine Schaltmuffe axial von oben auf das Schaltrad geschoben bzw.
geführt, bis dessen Drehmomentaufnahmeeinrichtung in die
Synchronverzahnung 117 eingreift.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, das aufgenommene Werkstück
in seiner Werkstück-Sollposition zu halten, bis alle in
dieser Werkstück-Sollposition durchführbaren Bearbeitungsschritte,
auch in unterschiedlichen Bearbeitungsstationen, abgeschlossen sind.
Dies hat den Vorteil, dass das Werkstück für sämtliche
Bearbeitungsschritte, die in dieser Werkstück-Sollposition
durchgeführt werden können, korrekt positioniert
und vorzentriert bzw. ausgerichtet ist, aber nur einmal in der Be-
und Entladestation aufgenommen und vorzentriert werden muss.
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Es
ist vorteilhaft, wenn nach der Positionierung des Werkstücks 101 dessen
Greifmaß 131 ermittelt wird. Dies erfolgt mittels
der Greifmaß-Ermittlungseinrichtung in Verbindung mit der
Positionserfassungeinrichtung 132. Letztere erfasst die
Position der beiden Scherenhebel 121a und 121b,
so dass über die Kinematik des Scherengreifers auf die
Position der Andrückbacken 109a und 109b und
damit auf das Greifmaß 131 und damit auf den effektiven Werkstück-Außendurchmesser
eines in der Vorzentriereinrichtung 107 angeordneten Werkstücks 101 geschlossen
werden kann.
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Das
ermittelte Greifmaß 131 kann zur Fehlererkennung
ausgewertet werden. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem das
ermittelte Greifmaß 131 mit einem für
das aufgenommene Werkstück 101 erwarteten Greifmaß verglichen
wird. Ist das Werkstück 101 korrekt positioniert
und liegt korrekt in der Vorzentriereinrichtung 107 mit
seiner Planenanlagefläche an der Unterseite auf, und weist
das zu bearbeitende Werkstück 101 den korrekten
Außendurchmesser im Bereich der Andrückbacken 109a und 109b auf,
so stimmen ermitteltes Greifmaß 131 und erwartendes
Greifmaß im Rahmen der Toleranzen überein. Wird
das Werkstück 101 beispielsweise das Zahnrad jedoch
schräg in der Vorzentriereinrichtung 107 aufgenommen,
ergibt sich ein anderer effektiver Werkstück-Durchmesser
und des ermittelte Greifmaß 131 stimmt mit dem
erwarteten Greifmaß 131 nicht überein.
Dann kann beispielsweise der Prozess gestoppt werden, sodass eine
Kollision mit dem Honwerkzeug vermieten werden kann. Ein falsches
zu bearbeitendes Werkstück, beispielsweise mit einem falschen
Werkstück-Außendurchmesser, kann auf diese Weise
ebenfalls erkannt werden. Werden prinzipiell keine so kleinen Werkstücke
aufgenommen, bei denen Halteposition und Schließposition
zusammenfallen, kann auch erkannt werden, dass kein Werkstück 101 aufgenommen
ist.
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Diese
Art der Fehlererkennung und -auswertung ist insbesondere bei der
Honbearbeitung von Schalträdern vorteilhaft, da auf diese
Weise festgestellt werden kann, ob das Schaltrad mit seiner planen
Anlagefläche bzw. seiner Bezugsfläche plan an der
Gegenfläche in der Vorzentriereinrichtung anliegt oder
nicht und beispielsweise schräg bzw. verkantet aufgenommen
worden ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn im Fertigungsablauf
unterschiedliche Werkstücke, beispielsweise Schalträder
unterschiedlicher Gangstufen und/oder mit unterschiedlichen Werkstück-Außendurchmessern
nacheinander vorzuzentrieren sind und nicht zu gleichartigen Losen zusammengefasst
bearbeitet werden mit Produktionsunterbrechungen zwischen den einzelnen
Losen. Weiter bevorzugt wird in Abhängigkeit des vordefinierten
Greifmaßes die Bearbeitungsstation entsprechend angesteuert,
so dass das richtige Honwerkzeug ausgewählt wird.
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Mit
der zuvor beschriebenen Werkstück-Haltevorrichtung mit
der erfindungsgemäßen Vorzentriereinrichtung 107 ist
es somit möglich, unterschiedliche Schalträder über
einen großen Durchmesserbereich aufzunehmen und vorzuzentrieren
und jeweils mit einem Bezugspunkt, beispielsweise dem Werkstück-Mittelpunkt,
immer an der gleichen Position innerhalb der Vorzentriereinrichtung 107 aufzunehmen.
Ein Umrüsten bzw. Wechseln des Niederhalters 135 und/oder
der Adapterplatte 137 ist, wenn überhaupt, nur
noch für Schalträder 101 unterschiedlicher Gangstufen
mit unterschiedlicher Synchronverzahnung erforderlich, was zur Folge
hat, dass die Stand- und Rüstzeiten deutlich reduziert
werden können und folglich die Produktivität gesteigert
werden kann.
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Des
weiteren ist es mit der beschriebenen Werkstück-Haltevorrichtung
im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Werkstück-Haltevorrichtungen
möglich, Schalträder mit in die Laufverzahnung
integrierter bzw. „versenkter” Synchronverzahnung
aufzunehmen und das bei der Honbearbeitung auftretende Drehmoment
abzustützen, was insbesondere durch den vertikal zuführbaren
Niederhalter erreicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005036650
B4 [0003]