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Die Erfindung betrifft ein Schrumpfgerät zum thermischen Ein- und/oder Ausschrumpfen eines Rotationswerkzeugs in einem bzw. aus einem Werkzeughalter.
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Es ist bekannt, Werkzeughalter, die den Schaft eines Rotationswerkzeugs, beispielsweise eines Bohrers, eines Fräsers oder eines Schleifwerkzeugs im Presssitz in einer zentrischen Aufnahmeöffnung halten, im Bereich dieser Aufnahmeöffnung durch Erwärmen aufzuweiten, um den Schaft des Werkzeugs einsetzen oder entnehmen zu können. Üblicherweise werden für die Erwärmung Induktionsheizeinrichtungen genutzt, bei welchen mittels einer Induktionsspulenanordnung in dem Werkzeughalter transformatorisch Wirbelströme induziert werden. In der nur wenige Sekunden dauernden Aufwärmphase wird der Werkzeughalter im Bereich der Aufnahmeöffnung auf mehrere 100°C erwärmt. Um die Abkühlphase des Werkzeughalters zu verkürzen, wird dieser nachfolgend durch Anblasen mit einem Luftstrom oder mittels einer von Kühlmittel durchflossenen Kühlmanschette abgekühlt. Die Kühlphase dauert verglichen mit der Aufwärmphase vergleichsweise lange, so dass herkömmliche Schrumpfgeräte neben einer Heizstation, in der der Werkzeughalter erwärmt wird, mehrere Kühlstationen umfassen, in welchen mehrere Werkzeughalter gleichzeitig zwangsgekühlt werden können.
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Ein Schrumpfgerät der vorstehenden Art ist aus
WO 01/89758 A1 bekannt. Das Schrumpfgerät hat eine Gerätebasis mit einer Heizstation zum induktiven Erwärmen des Werkzeughalters und mehreren gegen die Heizstation örtlich versetzte Kühlstationen zum Abkühlen des in der Heizstation erwärmten Werkzeughalters. Für den Transport der Werkzeughalter von der Heizstation in die Kühlstationen ist ein Drehteller mit mehreren Transportaufnahmen für Werkzeughalter vorgesehen. Wenngleich der heiße Werkzeughalter für den Transport in die Kühlstation nicht berührt werden muss, so müssen doch in der Heizstation die Induktionsspulenanordnung von dem Werkzeughalter abgenommen und beim Übergang in die Kühlstation Kühlmanschetten manuell auf den heißen Werkzeughalter aufgesetzt werden, was ein gewisses Verletzungsrisiko in sich birgt.
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Aus
EP 1 310 323 A2 ist zur Minderung des Verletzungsrisikos ein automatisiertes Schrumpfgerät bekannt, bei welchem der in einem längs einer Führungsschiene verschiebbaren Aufnahmeschlitten gehaltene Werkzeughalter motorisch angetrieben nacheinander durch eine induktive Heizstation und eine in Verschieberichtung des Schlittens versetzt angeordnete Kühlstation bewegt wird. Die Heizstation und die Kühlstation sind aus Gründen der Kollisionsfreiheit quer zur Bewegungsbahn des Schlittens beweglich. Die Bewegungsabläufe des Aufnahmeschlittens, der Heizstation und der Kühlstation sind mittels einer Steuerung automatisierbar. Ein Handhabungsgerät erlaubt die automatische Zuführung und Abnahme der Werkzeughalter.
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Es ist bekannt, Schrumpfgeräten der vorstehend erläuterten Art Voreinstellgeräte zuzuordnen, die während der Aufwärm- und/oder Abkühlphase in der Heizstation eine vorbestimmte axiale Positionierung des Rotationswerkzeugs relativ zu dem Werkzeughalter ermöglichen. Voreinstellgeräte dieser Art sind beispielsweise aus
DE 102 18 292 A1 ,
DE 103 17 576 A1 und
US 2006/0049180 A1 bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein vergleichsweise einfaches Schrumpfgerät zu schaffen, bei dessen Bedienung die Gefahr der Berührung heißer Werkzeughalter vermindert ist.
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Das erfindungsgemäße Schrumpfgerät zum thermischen Ein- und/oder Ausschrumpfen eines Rotationswerkzeugs in einen bzw. aus einem Werkzeughalter umfasst eine Gerätebasis mit einer eine Induktionsspulenanordnung aufweisenden Heizstation zum induktiven Erwärmen des Werkzeughalters und mehreren gegen die Heizstation örtlich versetzten Kühlstationen zum Abkühlen des in der Heizstation erwärmten Werkzeughalters und mit einer Transportvorrichtung, mittels der für die Aufnahme von Werkzeughaltern bestimmte Transportaufnahmen nacheinander bezogen auf eine Drehachse des Werkzeughalters achsparallel von der Heizstation in eine der Kühlstationen transportierbar sind.
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Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ist vorgesehen, dass die Kühlstationen in einer geraden Reihe nebeneinander und gegen die Heizstation versetzt angeordnet sind und dass die Transportvorrichtung eine Mitnehmeranordnung aufweist, mittels der die Transportaufnahmen für den Transport von der Heizeinrichtung zu den einzelnen Kühlstationen jeweils für sich in einer ersten Transportrichtung im Abstand von der Reihe der Kühlstationen längs der Reihe der Kühlstationen und in einer zweiten Transportrichtung quer zur ersten Transportrichtung wählbar in eine der Kühlstationen verschiebbar sind.
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Die Transportvorrichtung bewegt die in den Transportaufnahmen gehaltenen, erwärmten Werkzeughalter längs gerader Transportwege, was die Gefahr ungewollter Kollisionsberührungen beträchtlich mindert. Insbesondere, wenn die Transportaufnahmen in der zweiten Transportrichtung von der Bedienerseite des Schrumpfgeräts weg in die der Bedienerseite entfernt gelegenen Kühlstationen bewegt werden, nimmt das Berührungsrisiko mit heißen Werkzeughaltern weiter ab.
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Die Transportvorrichtung gestaltet sich konstruktiv einfach, wenn die Gerätebasis eine horizontale ebene Auflagefläche für Transportaufnahmen aufweist, längs der die Transportaufnahmen zwischen der Heizstation und den Kühlstationen verschiebbar, insbesondere gleitverschiebbar sind, wobei die Transportvorrichtung eine in der ersten Transportrichtung verlaufende erste Linearführung für einen in der ersten Transportrichtung bewegbaren Querarm aufweist und der Querarm eine zweite Linearführung für einen in der zweiten Transportrichtung bewegbaren Mitnehmer für die Transportaufnahme aufweist. Der Mitnehmer kann einen Handhabungsgriff für das manuelle Bewegen des Mitnehmers haben. Bevorzugt ist jedoch der Querarm mittels eines ersten motorischen Stellantriebs längs der ersten Linearführung und der Mitnehmer mittels eines zweiten motorischen Stellantriebs längs der zweiten Linearführung verschiebbar. Auf diese Weise lässt sich der Transport der mit Werkzeughaltern bestückten Transportaufnahmen von der Heizstation in vorbestimmbare Kühlstationen automatisieren. Den einzelnen Kühlstationen können hierbei Positionieranschläge zugeordnet sein, die die der Kühlstation zugeführten Transportaufnahmen relativ zu der Kühlstation positionieren. Bei manueller Handhabung der Transportvorrichtung erleichtern die Positionieranschläge das Ausrichten der Transportaufnahmen relativ zur Kühlstation. Bei Automatisierung der Transportvorrichtung verringert sich der für die Positioniersteuerung erforderliche Aufwand.
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In einer Variante der Transportvorrichtung ist vorgesehen, dass die Transportvorrichtung eine in der ersten Transportrichtung im Abstand von der Reihe der Kühlstationen verlaufende Fördereinrichtung, beispielsweise in Form eines längs der Reihe der Kühlstationen förderndes Förderband für den Transport der Transportaufnahmen weg von der Heizeinrichtung aufweist. Den Kühlstationen ist wenigstens ein in der zweiten Transportrichtung bewegbarer Mitnehmer zugeordnet, der die Transportaufnahmen dann von der Fördereinrichtung bzw. dem Förderband zur Kühlstation oder/und von der Kühlstation zur Fördereinrichtung bewegt. Der Mitnehmer kann hierbei mehreren Kühlstationen gemeinsam zugeordnet sein; für jede Kühlstation kann aber auch ein gesonderter Mitnehmer vorgesehen sein. Der mehreren Kühlstationen gemeinsame Mitnehmer, wie auch die den Kühlstationen gesondert zugeordneten Mitnehmer sind bevorzugt motorisch angetrieben, um einerseits das Sicherheitsrisiko und andererseits die Arbeitstaktrate des Schrumpfgeräts zu erhöhen.
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Das die Transportaufnahmen in der ersten Transportrichtung längs der Reihe der Kühlstationen bewegende Förderband kann zumindest in seinem an den Kühlstationen vorbeitransportierenden Abschnitt in Teilabschnitte segmentiert sein, die sich jeweils für sich zur Förderung von Transportaufnahmen ein- und ausschalten lassen. Dies erleichtert die Positionierung der Transportaufnahmen beim Übergang der ersten Transportrichtung in die zweite Transportrichtung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das die erste Transportrichtung bestimmende Förderband ein Abschnitt eines die Transportaufnahmen in einem geschlossenen Kreislauf transportierenden Förderbands, das auf diese Weise zugleich einen Zwischenspeicher für die Transportaufnahmen auf ihrem Rückweg von der Kühlstation zur Heizstation bildet.
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Der die Transportaufnahmen in der ersten Transportrichtung entlang der Reihe der Kühlstationen transportierende geradlinige Transportweg führt zweckmäßigerweise durch die Heizstation, was die Transportvorrichtung vereinfacht, aber einen intermittierenden Betrieb der Transportvorrichtung in der ersten Transportrichtung voraussetzt, um die Transportaufnahme in der Heizstation stillstehend positionieren zu können. Insbesondere in Ausgestaltungen, bei welchen die Transportvorrichtung in der ersten Transportrichtung, d. h. entlang der Reihe der Kühlstationen kontinuierlich betrieben werden soll, ist dieser geradlinige Transportweg zweckmäßigerweise gegen die Heizstation quer versetzt und der Heizstation ist ein insbesondere motorisch angetriebener Mitnehmer zugeordnet, der die Transportaufnahmen von der Heizstation in den geradlinigen Transportweg überführt. Es versteht sich, dass die Transportvorrichtung auch in der letztgenannten Variante intermittierend betrieben werden kann. Alternativ kann die Transportvorrichtung auch mit einer Stoppvorrichtung versehen sein, welche die Transportaufnahme in der Heizstation festhält während die Transportvorrichtung weiterläuft und unter der Transportaufnahme hindurch gleitet.
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Das Schrumpfgerät ist bevorzugt automatisiert, in der Weise, dass die Transportvorrichtung für die Bewegung und Positionierung der Transportaufnahmen motorisch angetrieben ist, wobei eine Steuerung sowohl für die Transportvorrichtung als auch zum Steuern der Heizstation und der Kühlstationen vorgesehen ist. Die Induktionsspulenanordnung der Heizstation ist zweckmäßigerweise in Richtung der Drehachse des zu erwärmenden Werkzeughalters motorisch bewegbar und/oder die Kühlstationen haben von Kühlmittel gekühlte Kühlmanschetten, die in Richtung der Drehachse des zu kühlenden Werkzeughalters motorisch bewegbar sind. Die Steuerung steuert hierbei zweckmäßigerweise die Bewegung der Induktionsspulenanordnung und/oder die Bewegung der Kühlmanschetten, wobei die Steuerung bevorzugt auch die für die gewünschte Erwärmung maßgeblichen Parameter wie z. B. die Bestromungszeit der Induktionsspulenanordnung oder/und die Kühlzeit der Kühlmanschetten steuert.
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Die Handhabung der Transportaufnahmen in zwei quer, insbesondere senkrecht zueinander verlaufenden Transportrichtungen erlaubt eine besonders einfache Automatisierung des Schrumpfgeräts. Das Schrumpfgerät kann für sich genommen vollständig automatisiert werden, wenn nicht nur die Transportbewegung der Transportaufnahmen sondern auch die Arbeitshubbewegung der Induktionsspulenanordnung in der Heizstation und die Arbeitshubbewegung der Kühlmanschetten in den Kühlstationen automatisiert wird. Mit Hilfe eines solchen vollständig automatisierten Schrumpfgeräts lassen sich hohe Arbeitstaktraten erzielen.
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In einer alternativen Ausführungsform wird die Arbeitshubbewegung nicht von Induktionsspulenanordnung oder Kühlmanschetten ausgeführt, sondern von der Transportaufnahme. In einer solchen Ausführungsform ist die Transportrichtung in mehrere Segmente unterteilt, von denen zumindest eines vertikal verfahrbar ausgeführt ist. Beispielsweise kann ein Förderband aus mehreren Teilbereichen zusammengesetzt sein, die aneinander anschließen. In einer solchen Anordnung ist zumindest einer dieser Teilbereiche auf einer Hubvorrichtung platziert, um eine Transportaufnahme, die auf diesem Teilbereich angehalten wird, axial in Richtung der Induktionsspulenanordnung zu verfahren. Eine weitere mögliche Ausführungsform sieht einen Portalroboter oder dergleichen vor, der die Transportaufnahme verfährt.
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Zur Minderung des Verletzungsrisikos ist bevorzugt jeder Kühlstation ein insbesondere optischer Signalgeber zugeordnet, der eine unterhalb einer vorgegebenen Temperatur liegende Temperatur oder/und eine oberhalb der vorgegebenen Temperatur liegende Temperatur des in der Kühlstation sich befindenden Werkzeughalters signalisiert. Beispielsweise kann an der Kühlmanschette ein Signalgeber vorgesehen sein, der bei Temperaturen, welche ein gefahrenloses Berühren des Werkzeughalters erlauben, grün aufleuchtet oder/und bei Verletzungen verursachenden Temperaturen rot aufleuchtet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Heizstation ein Voreinstellgerät zugeordnet, das beim Einschrumpfen des Rotationswerkzeugs dessen axiale Position bezogen auf den Werkzeughalter bestimmt, während der Werkzeughalter in der Heizstation in der Transportaufnahme gehalten ist. Das Voreinstellgerät ist bevorzugt zu einer mechanischen Baueinheit mit dem Schrumpfgerät verbunden.
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Der Automatisierungsgrad des Schrumpfgeräts lässt unter einem zweiten Aspekt der Erfindung weiter erhöhen, wenn das Schrumpfgerät in einem Werkzeughalter-Transportweg angeordnet ist, dem ein die einzelnen Werkzeughalter in die Transportaufnahme einsetzendes eingangsseitiges Handhabungsgerät vorgeschaltet und ein die Werkzeughalter aus der Transportaufnahme entnehmendes ausgangsseitiges Handhabungsgerät nachgeschaltet ist. Dieser zweite Aspekt der Erfindung hat auch selbstständige erfinderische Bedeutung, kann also auch bei Schrumpfgeräten eingesetzt werden, deren Transportvorrichtung anders als vorangegangen erläutert aufgebaut ist und kann insbesondere auch bei herkömmlichen Schrumpfgeräten eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in
WO 01/89758 A1 beschrieben sind.
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Unter dem zweiten Aspekt der Erfindung können vollautomatisch arbeitende Schrumpfanlagen realisiert werden, insbesondere wenn das eingangsseitige Handhabungsgerät den Werkzeughalter aus einem ersten Magazin entnimmt und das ausgangsseitige Handhabungsgerät den Werkzeughalter in ein zweites Magazin überführt. Bei den Magazinen kann es sich um fahrbare Magazine wie z. B. Regalmagazine handeln, die einem Werkzeugwechsler, beispielsweise einer CNC-Bearbeitungsmaschine, zugebracht werden können, so dass der Werkzeugwechsler die Werkzeughalter unmittelbar aus dem Magazin entnehmen kann. Das ausgangsseitige Handhabungsgerät kann jedoch die Werkzeughalter auch unmittelbar in einen Werkzeugwechsler und/oder dessen Wechslermagazin überführen. Es versteht sich, dass zwischen dem ausgangsseitigen Handhabungsgerät und dem Werkzeugwechsler gegebenenfalls eine Transportvorrichtung, beispielsweise ein Förderband oder ein Drehteller oder dergleichen zwischengeschaltet sein können.
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Bei dem eingangsseitigen bzw. ausgangsseitigen Handhabungsgerät kann es sich um eine mechanisch konstruktiv an einen speziellen Anwendungsfall angepasste Transportvorrichtung handeln. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das eingangsseitige Handhabungsgerät oder/und das ausgangsseitige Handhabungsgerät jedoch bevorzugt als Gelenkarmroboter ausgebildet, die für die spezielle Anwendungssituation programmiert werden können. Es versteht sich, dass es sich bei dem eingangs- und ausgangsseitigen Handhabungsgeräten auch um ein und dasselbe Gerät handeln kann. In diesem Fall kann das Handhabungsgerät entweder beweglich sein, um sich zwischen Eingangs- und Ausgangsseite hin und her zu bewegen, oder Ein- und Ausgang können benachbart zueinander liegen, so dass das Handhabungsgerät ortsfest montiert sein kann.
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Bei den Handhabungsgeräten kann es sich um vom Schrumpfgerät gesonderte Baueinheiten handeln. Um das Einsetzen der Werkzeughalter in die Transportaufnahmen zielgenauer durchführen zu können, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung zumindest das eingangsseitige Handhabungsgerät zu einer Baueinheit mit der Gerätebasis des Schrumpfgeräts mechanisch verbunden. Es versteht sich jedoch, dass auch das ausgangsseitige Handhabungsgerät oder beide Handhabungsgeräte mit der Gerätebasis zur Baueinheit vereinigt werden können.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer automatischen Schrumpfanlage;
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2 eine Draufsicht auf die Schrumpfanlage;
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3 eine Seitenansicht eines automatischen Schrumpfgeräts der Schrumpfanlage von der Bedienungsseite her gesehen;
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4 eine Draufsicht auf das Schrumpfgerät aus 3;
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5 eine perspektivische Ansicht einer Variante einer automatischen Schrumpfanlage;
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6 eine Seitenansicht eines automatischen Schrumpfgeräts der Schrumpfanlage aus 5, gesehen von dessen Bedienungsseite her;
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7 eine Variante eines sowohl für sich genommen als auch in Schrumpfanlagen gemäß den 1 bis 6 einsetzbaren Schrumpfgeräts und
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8 eine Detaildarstellung des Schrumpfgeräts aus 7.
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Die 1 bis 4 zeigen eine im Wesentlichen vollautomatisch arbeitende Schrumpfanlage, die es erlaubt, bei einer vergleichsweise hohen Arbeitstaktrate mit Rotationswerkzeugen, beispielsweise Bohrern, Fräsen oder Schleifwerkzeugen oder dergleichen zu bestückende Werkzeughalter aus einem ersten Magazin 1, hier einem fahrbaren Regalmagazin mittels eines eingangsseitigen Handhabungsgerät 3 zu entnehmen und in eine Transportaufnahme 5 eines nachfolgend noch näher erläuterten, automatisierten Schrumpfgeräts 7 zu überführen. Das Schrumpfgerät 7 umfasst eine Heizstation 9, in der ein nicht näher dargestellter Aufnahmeabschnitt des Werkzeughalters mit einer Induktionsspulenanordnung 11 soweit erwärmt und damit aufgeweitet wird, dass das Rotationswerkzeug von Hand oder mittels eines nicht näher dargestellten Handhabungsgeräts in den Aufnahmeabschnitt des Werkzeughalters automatisiert eingesetzt oder aus diesem entnommen werden kann. Das Schrumpfgerät 7 umfasst mehrere in einer geraden Reihe neben der Heizstation 9 angeordnete Kühlstationen 13, in welchen die in ihren Transportaufnahmen sitzenden Werkzeughalter nach der Aufwärmphase in der Heizstation 9 während einer Kühlphase wieder auf im Wesentlichen Umgebungstemperatur gekühlt werden. Eine nachfolgend noch näher erläuterte Transportvorrichtung 15 transportiert hierbei die Transportaufnahmen 5 von der Heizstation 9 gezielt auswählbar in eine der Kühlstationen 13. Ein ausgangsseitiges Handhabungsgerät 17 entnimmt den abgekühlten Werkzeughalter aus der Transportaufnahme 5 und überführt ihn in ein zweites Magazin 19, im vorliegenden Fall wiederum ein fahrbares Regalmagazin. Bei den Handhabungsgeräten 3 und 17 handelt es sich im vorliegenden Fall um programmierbare Mehrachsen-Gelenkarmroboter.
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Die Transportvorrichtung 15 umfasst, wie in den 1 und 2 bei 21 angedeutet ist, einen ringförmig geschlossenen Förderweg, der die Transportaufnahmen 5 von den Kühlstationen 13 in die Heizstation 9 rückführt. Der Förderweg 21 dient hierbei zugleich auch als Zwischenspeicher für Transportaufnahmen 5. Es versteht sich, dass das Handhabungsgerät 3 den aus dem Magazin 1 entnommenen Werkzeughalter direkt in der Heizstation 9 in eine sich bereits dort befindende Transportaufnahme 5 einsetzen kann. Der Einsetzvorgang kann jedoch auch im Bereich des Transportwegs 21 erfolgen, so dass die Transportvorrichtung 15 die bereits mit dem Werkzeughalter bestückte Transportaufnahme 5 in die Heizstation 9 überführt. Entsprechendes gilt auch für das Handhabungsgerät 17, welches den abgekühlten Werkzeughalter in oder auch außerhalb der Kühlstation 13 aufnehmen kann.
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Die 3 und 4 zeigen Einzelheiten des Schrumpfgeräts 7 der Schrumpfanlage. Das Schrumpfgerät 7 umfasst eine tischförmige Maschinenbasis 23 mit einem Bedienpanel 25 auf seiner Vorderseite, an welchem über eine nicht näher dargestellte Steuerung die zum Einschrumpfen bzw. Ausschrumpfen erforderlichen Parameter wie Heiz- und Kühlzeiten, die Anpassung der Induktionsspulenanordnung 11 an die Abmessungen des Werkzeughalters und die Auswahl der Kühlstationen 13 bzw. der Kühlzeiten vorgebbar sind. Es versteht sich, dass weitere werkzeughalterspezifische Parameter an dem Bedienpanel 25 einstellbar sind. Insbesondere können den Werkzeughaltern Kenndaten zugeordnet sein, über die mit einer einzigen Eingabe an dem Bedienpanel 25 ein Satz von Steuerparametern für die Heizstation 9 und die Kühlstationen 13 eingebbar sind.
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Die Transportvorrichtung 15 transportiert die Transportaufnahmen 5 mit vertikaler Achse der darin aufgenommenen Werkzeughalter. Im Bereich der Heizstation 9 und der Kühlstationen 13 umfasst die Transportvorrichtung 15 ein segmentiertes Förderband 26, das die Transportaufnahmen 5 längs eines geraden Förderwegs durch die Heizstation 9 und nachfolgend längs der Reihe der Kühlstationen 13 bewegt. Die einzelnen Segmente 27 des Förderbands 26 sind zur Positionierung der Transportaufnahmen 5 unabhängig voneinander bewegungssteuerbar. Es versteht sich, dass das Förderband 26 aber auch als unsegmentiertes Band ausgebildet sein kann.
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Die Induktionsspulenanordnung 11 der Heizstation 9 ist an einer vertikalen Führung 29 motorisch zwischen einer angehobenen Stellung (3), in welcher die Transportaufnahme 5 relativ zur Heizstation 9 transportiert werden kann und einer nicht näher dargestellten abgesenkten Position, in welcher die Induktionsspulenanordnung 11 auf den bei 31 angedeuteten Werkzeughalter zu dessen induktiver Erwärmung aufgesetzt werden kann, vertikal bewegbar. Bei der Induktionsspulenanordnung 11 kann es sich um eine zur Werkzeughalterachse konzentrische Induktionsspule handeln; die Induktionsspulenanordnung 11 kann aber auch mehrere in Umfangsrichtung zum Werkzeughalter verteilte Induktionsspulen aufweisen. In beiden Varianten können magnetflussleitende Elemente zur Konzentrierung des Magnetflusses auf den Werkzeughalter vorgesehen sein.
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Die Kühlstationen 13 sind in Transportrichtung des Förderbands 26 versetzt neben der Heizstation 9 in einer zur Förderrichtung des Förderbands 26 parallelen, geraden Reihe auf der dem Bedienpanel 25 entfernt gelegenen Seite des Förderbands 26 im Abstand von diesem angeordnet. Jeder der Kühlstationen 13 ist eine motorisch angetriebene Mitnehmervorrichtung 33 zugeordnet, mittels der die Transportaufnahmen 5 von dem Förderband 26 in die Kühlstation 13 und zurück auf das Förderband 26 in einer quer vorzugsweise senkrecht zur Transportrichtung des Förderbands 26 verlaufenden zweiten Transportrichtung verschoben werden können. Jede der Mitnehmervorrichtungen 33 umfasst an den Transportaufnahmen 5 angreifende, insbesondere formschlüssig angreifende Mitnehmer 35, die die Transportaufnahmen 5 während des Transports in der zweiten Transportrichtung und gegebenenfalls auch in der Kühlstation 13 halten. Die Mitnehmer 35 können die Transportaufnahmen 5 während des Transports auch in vertikaler Richtung unterstützen; bündig zur Transportfläche des Förderbands 26 kann sich jedoch auch eine Tischfläche 37 (4) der Gerätebasis 23 anschließen, längs der die Transportaufnahmen 5 gleitverschiebbar sind.
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Jede der Kühlstationen 13 umfasst eine über nicht näher dargestellte Schlauchleitungen an einen Kühlmittelkreislauf eines Kühlaggregats 39 angeschlossene Kühlmanschette 41, die in Wärmetauschkontakt auf den mit seiner Transportaufnahme 5 in der Kühlstation 13 sich befindenden Werkzeughalter aufsetzbar bzw. von diesem abhebbar ist. Die Kühlmanschetten 41 sind hierzu jeweils unabhängig voneinander an vertikalen Führungen 43 gesteuert motorisch verschiebbar.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schrumpfgeräts 7 transportiert das Förderband 26 die Transportaufnahme 5 unmittelbar durch die Heizstation 9. Es versteht sich, dass die Achse der Induktionsspulenanordnung 11 aber auch ähnlich den Kühlmanschetten 41 gegen das Förderband 26 seitlich versetzt sein kann und die Transportaufnahmen 5 mittels einer Mitnehmervorrichtung ähnlich den Vorrichtungen 33 zwischen der Heizstation 9 und dem Förderband 26 quer verschoben werden können.
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Im Folgenden werden Varianten des in den 1 bis 4 dargestellten Schrumpfgeräts bzw. der mit einem solchen Schrumpfgerät aufgebauten Schrumpfanlage näher erläutert. Gleiche und/oder gleichwirkende Komponenten sind mit den Bezugszahlen der 1 bis 4 bezeichnet und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktion sowie eventueller Varianten wird auf die Beschreibung der 1 bis 4 Bezug genommen.
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Die 5 und 6 zeigen eine Schrumpfanlage, die sich von der Schrumpfanlage der 1 bis 4 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass das eingangsseitige Handhabungsgerät 3a nicht, wie in den 1 und 2 dargestellt, als selbstständige Baueinheit ausgebildet ist, sondern mit dem Schrumpfgerät 7a körperlich zu einer Baueinheit vereinigt ist. Auf diese Weise kann ein Handhabungsgerät mit verringertem Greifradius eingesetzt werden und auch die Positioniergenauigkeit steigt, da das Handhabungsgerät 3a mit der Gerätebasis 23a fest verbunden ist. Die übrigen Komponenten der Schrumpfanlage der 5 und 6 entsprechen den Komponenten der Schrumpfanlage der 1 bis 4, wobei jedoch das mit dem Handhabungsgerät 3a zusammenarbeitende eingangsseitige Magazin der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Bei den Handhabungsgeräten 3a und 17a handelt es sich wiederum um Mehrachsen-Gelenkarmroboter, wobei auch andere Handhabungsgeräte einsetzbar wären. Es versteht sich, dass auch das Handhabungsgerät 17a mit dem Schrumpfgerät 7a zu einer Baueinheit verbunden sein kann.
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Die anhand der 1 bis 6 erläuterten Schrumpfanlagen arbeiten sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig mit Magazinen zur Zwischenspeicherung von Werkzeughaltern zusammen. Es versteht sich, dass die Schrumpfanlage auch direkt in den Werkzeugzuführweg einer die Werkzeuge nutzenden Bearbeitungsmaschine, z. B. einer numerisch gesteuerten Bearbeitungsmaschine, beispielsweise einer CNC-Maschine integriert sein kann. Dies kann in der Weise erfolgen, dass das eingangsseitige Handhabungsgerät Werkzeuge und/oder Werkzeughalter aus einem eingangsseitigen Magazin entnimmt und nach der Schrumpfbearbeitung das ausgangsseitige Handhabungsgerät die zu nutzenden Werkzeuge unmittelbar dem Werkzeugwechsler der Bearbeitungsmaschine zuführt. Auch kann das ausgangsseitige Magazin entfallen, wenn das ausgangsseitige Handhabungsgerät der Schrumpfanlage unmittelbar das Magazin des Werkzeugwechslers bestückt. Es versteht sich, dass das ausgangsseitige Handhabungsgerät die Werkzeughalter unmittelbar in dem Werkzeugwechsler oder dessen Magazin ablegen kann, dass aber gegebenenfalls auch eine Fördereinrichtung, beispielsweise ein Förderband oder ein Drehteller oder dergleichen zwischengeschaltet sein können.
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Die Schrumpfgeräte der 1 bis 6 sind für einen vollautomatisierten Betrieb ausgelegt, d. h. die Transportaufnahmen 5, 5a werden von den Transportvorrichtungen 15, 15a und deren Mitnehmervorrichtungen 33, 33a motorisch gesteuert bewegt und auch die Vertikalbewegung der Induktionsspulenanordnung 11, 11a wie auch der Kühlmanschetten 41, 41a erfolgt motorisch gesteuert, um eine vergleichsweise hohe Arbeitstaktrate der Schrumpfanlage zu erreichen.
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Die 7 und 8 zeigen ein Schrumpfgerät 7b, welches entsprechend den Schrumpfgeräten der 1 bis 6 die vertikale Hubbewegung der Induktionsspulenanordnung 11b der Heizstation 9b und die vertikale Hubbewegung der Kühlmanschetten 41b der Kühlstationen 13b motorisiert steuert, wobei Abmessungsparameter der Induktionsspuleneinheit 11b, Heizzeit- und Kühlzeitparameter über das Bedienungspanel 25b wählbar sind.
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Im Unterschied zu den in den Anlagen der 1 bis 6 vorgesehenen Schrumpfgeräte erfolgt in der Ausgestaltung der 7 und 8 der Transport der Transportaufnahmen 5b nicht motorisch gesteuert, sondern manuell durch Gleitverschieben der auf der ebenen Tischfläche 37b gleitverschiebbar aufgestellten Transportaufnahmen mit vertikaler Achse der aufzunehmenden Werkzeughalter (nicht dargestellt) zwischen der Heizstation 9b und den daneben in einer geraden Reihe angeordneten Kühlstationen 13b. An einer längs der Reihe der Kühlstationen 13b verlaufenden Führung 41 ist ein die Tischfläche 37b übergreifender Querarm 43 verschiebbar geführt, der an einer zur Tischfläche 37b parallelen und rechtwinklig zur Führung 41 verlaufenden, geradlinigen Führung 45 einen mit einem Handhabungsgriff 47 versehenen Greifer 49 trägt. Der Greifer 49 ist formschlüssig mit einer verschiebbar auf der Tischfläche 37b aufliegenden Transportaufnahme 5b kuppelbar, so dass die Transportaufnahme 5b zwischen der Heizstation 9b und den Kühlstationen 13b manuell verschiebbar ist. Der Heizstation 9b wie auch den Kühlstationen 13b sind an der Tischfläche 37b Positionieranschläge 50 in Form von Indexaussparungen zugeordnet, deren Form der Außenkontur der Transportaufnahmen 5b angepasst ist und die in die Indexaussparung eingeführte Transportaufnahmen 5b gleichachsig zu der Induktionsspulenanordnung 11b bzw. den Kühlmanschetten 41b positioniert.
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Das Schrumpfgerät 7b kann Bestandteil einer ansonsten automatisierten Schrumpfanlage mit einem eingangsseitigen Handhabungsgerät und einem ausgangsseitigen Handhabungsgerät sein; das Schrumpfgerät 7b kann jedoch auch unabhängig von einer solchen Anlage als gesondertes Gerät genutzt werden. Im letztgenannten Fall werden die Werkzeughalter von Hand in die Transportaufnahme 5b eingesetzt. Entsprechendes gilt für das Einsetzen bzw. Entnehmen des Rotationswerkzeugs in bzw. aus dem Werkzeughalter.
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In einer bevorzugten Variante sind die Kühlmanschetten 41b mit einem Temperatursensor versehen, der die Temperatur des Werkzeughalters misst und durch einen optischen Signalgeber der Bedienungsperson signalisiert, dass der Werkzeughalter auf eine das Anfassen erlaubende Temperatur abgekühlt ist. Der optische Signalgeber kann in das Bedienungspanel 25b integriert sein, ist aber bevorzugt mit der die Temperatur erfassenden Kühlmanschette 41b zu einer Baueinheit vereinigt, wie dies bei 52 angedeutet ist. Beispielsweise kann der Signalgeber 52 ein grünes Leuchtsignal erzeugen, wenn die Temperatur auf einen für das Berühren ungefährlichen Wert, beispielsweise Raumtemperatur abgesunken ist, während ein rotes Leuchtsignal bei einer zur Verletzung führenden Temperatur erzeugt wird. Da der optische Signalgeber 52 in die Kühlmanschette 41b integriert ist, lässt sich der heiße Werkzeughalter auch dann identifizieren, wenn mehrere Kühlstationen 13b besetzt sind. Es versteht sich, dass Signalgeber der vorstehend erläuterten Art auch bei den Schrumpfgeräten 7 bzw. 7a der 1 bis 6 vorgesehen sein können. Neben dem optischen Signal kann der Signalgeber auch ein Signal an die Steuerung senden, die dann beispielsweise ein automatisches Abheben der Kühlmanschette 41 vom Werkzeughalter einleitet und so das Ende des Kühlvorgangs anzeigt.
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Üblicherweise werden Rotationswerkzeuge in einer vorbestimmten Position axial relativ zu einer Bezugsposition des Werkzeughalters in diesen eingeschrumpft. In an sich bekannter Weise ist hierzu der Heizstation 9b ein Voreinstellgerät 51 zugeordnet, das einen in Achsrichtung des Werkzeughalters entlang einer Messführung 53 verschiebbaren Anschlag 55 umfasst. Die Position des Anschlags 55 kann anhand der Messführung 53 relativ zur Referenzposition des in der Transportaufnahme 5b sitzenden Werkzeughalters so justiert werden, dass das in dem durch Erhitzen wärmegedehnten Werkzeughalter noch verschiebbare Werkzeug gegen den in seiner Position voreingestellten Anschlag gezogen werden kann. Das in den Werkzeughalter eingeschrumpfte Rotationswerkzeug hat auf diese Weise einen vorbestimmten Abstand zwischen seiner Werkzeugspitze und der Referenzposition des Werkzeughalters. Es versteht sich, dass Voreinstellgeräte dieser Art auch bei den Schrumpfgeräten der 1 bis 6 vorgesehen sein können.
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Die Schrumpfgeräte der 1 bis 6 umfassen lediglich eine einzige Heizstation. Das in den 7 und 8 dargestellte Schrumpfgerät 7b umfasst eine weitere Heizstation 9b' mit einer weiteren Induktionsspulenanordnung 11b' und zumindest eine weitere Kühlstation 13b'. Die Heizstation 9b' ist an dem der Heizstation 9b abgewandten Ende der in gerader Reihe angeordneten Kühlstationen 13b, 13b' angeordnet. Die Induktionsspulenanordnung 11b' ist wiederum motorisch steuerbar längs einer vertikalen Führung 29b' verschiebbar und ist für die induktive Erwärmung von Werkzeughaltern einer Durchmessergrößenordnung bestimmt, die in der Heizstation 9b aus Abmessungsgründen nicht erwärmbar sind, hier einen zu großen Durchmesser haben. Der Heizstation 9b' kann gleichfalls ein Voreinstellgerät 51 der vorstehend erläuterten Art zugeordnet sein. Es versteht sich, dass zumindest eine der Kühlstationen, hier die Kühlstation 13b', eine Kühlmanschette 41b' mit einem dem vergrößerten Durchmesser der Induktionsspulenanordnung 11b' angepassten Manschettendurchmesser benachbart zugeordnet ist. Die Heizstationen 9b, 9b' können über ein gemeinsames Bedienpanel steuerbar sein; im vorliegenden Fall ist der Heizstation 9b' ein gesondertes Bedienpanel 25b' zugeordnet.
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Der Greifer 49 kann, wie vorstehend erläutert, manuell längs der Reihe der Kühlstationen 13b, 13b' wie auch quer zu dieser Reihe manuell verschoben werden. Es versteht sich, dass die Verschiebung des Querarms 43 längs der Führung 41 wie auch die Verschiebung des Greifers 49 längs der Führung 45 motorisch gesteuert werden kann, so dass auch in der Ausgestaltung der 7 und 8 ein vollautomatisierter Betrieb möglich ist.
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Aus den 1 bis 8 geht auch hervor, dass das Schrumpfgerät nicht ortsfest mit dem Untergrund verbunden sein muss, sondern portabel ausgebildet sein kann. So kann das Gerät selbst auf Rädern gelagert sein, um eine Veränderung des Standortes ohne größeren Aufwand zu ermöglichen. Dies zeigt, dass keine umfangreichen Baumaßnahmen notwendig sind, um das erfindungsgemäße Schrumpfgerät zu betreiben. Dadurch kann das Schrumpfgerät auch in eine bereits bestehende Fertigungskette problemlos nachträglich integriert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 01/89758 A1 [0003, 0020]
- EP 1310323 A2 [0004]
- DE 10218292 A1 [0005]
- DE 10317576 A1 [0005]
- US 2006/0049180 A1 [0005]
