DE2327463A1

DE2327463A1 - Spanneinrichtung fuer werkzeugmaschinen mit einem schwenkfutter

Info

Publication number: DE2327463A1
Application number: DE19732327463
Authority: DE
Inventors: Hans Scharfen
Original assignee: Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1973-05-30
Publication date: 1974-12-12
Also published as: FR2231470B1; FR2231470A1; JPS5020380A; JPS542939B2; DE2327463B2; DE2327463C3

Description

D-4000 DÜSSELDORF 1 PATENTANWÄLTE

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. ALEX STENGER

DiPL-ING.' WOLFRAM WATZKE Dipl.-Ing.Heinz J.RING

UnserZeichen: 13 461 Datum: 28. Mai 1973

Paul Forkardt KG, 4ooo Düsseldorf, Rosenstrasse 44-46

Spanneinrichtung für Werkzeugmaschinen mit einem Schwenkfutter

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für Werkzeugmaschinen mit einem Schwenkfutter zur Bearbeitung von Zapfenkreuzen oder ähnlichen Werkstücken unter mehreren sich kreuzenden Achsen.

Schwenkfutter zur Bearbeitung von Zapfenkreuzen oder ähnlichen Werkstücken, die im eingespannten Zustand zusammen mit den Spanneinsätzen des Schwenkfutters nacheinander in mehrere Bearbeitungsstellungen gedreht werden, sind bekannt. Sie besitzen den Vorteil, daß die Werkstücke/ beispielsweise die vier Zapfen des Zapfenkreuzes, mit denselben Werkzeugen der Werkzeugmaschine und in derselben Einspannung bearbeitet werden können, so daß sich eine einwandfreie Symmetrie und eine hohe Genauigkeit bei einfacher Werkzeugeinstellung ergeben. Da die Verschwenkung der das Werkstück haltenden Spanneinsätze während des Umlaufes des Schwenkfutters erfolgt, werden darüber hinaus die Stillstandszeiten der Werkzeugmaschine verringert.

Ih der Automobilindustrie werden beispielsweise kleinere Zapfenkreuze für die Kardanwelle von Personenkraftwagen in einer Gesamtzeit von ca 35 Sekunden pro Zapfenkreuz bearbeitet. Das Ein- und Ausspannen des Zapfenkreuzes von Hand erfordert etwa die gleiche Zeit. .Um diese Stillstandszeit der Werkzeugmaschine zu verringern, ist es bekannt, die Werkzeugmaschine mit einer automatischen Ladeeinrichtung auszustatten, bei der die Zuführung des Zapfenkreuzes aus einem Magazin selbsttätig durch einen Ladearm

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erfolgt. Ein derartiger Ladevorgang erfordert jedoch eine genaue Positionierung des Futters im Verhältnis zum Ladearm, damit das zu bearbeitende Zapfenkreuz den Spanneinsätzen des Schwenkfutters in der richtigen Lage zugeführt wird.

Obwohl durch die automatischen Ladeeinrichtungen das Verhältnis der Be- und Entladezeit zur Bearbeitungszeit auf etwa 1:2 verbessert werden kann, stellen die kurzen Bearbeitungszeiten durch das ständige Anfahren und Beschleunigen sowie Abbremsen und Positi« onieren besondere Anforderungen an den Antrieb der Werkzeugmaschine und sind darüber hinaus mit einem hohen Energieverbrauch verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unter mehreren sich kreuzenden Achsen zu bearbeitenden Werkstücke dem Schwenkfutter während des Umlaufes zuzuführen und zu entnehmen, so daß die Spindel der Werkzeugmaschine ständig mit der zur Bearbeitung des Werkstückes erforderlichen Drehzahl umlaufen kann.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die das Schwenkfutter tragende Spindel als Hohlspindel ausgeführt und mit Führungen für die Werkstücke versehen ist,welche mittels eines Ladestockes aus einem Magazin über eine Synchronislervorrichtung der umlaufenden Hohlspindel zugeführt und durch die Hohlspindel hindurch in die Spanneinsätze des Schwenkfutters weitergeleitet werden·

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vor dem Schwenkfutter ein Fangkorb drehbar gelagert, der aus einer Fangstellung vor dem Schwenkfutter in eine Entleerungsstellung verschwenkbar ist.

Mit der Erfindung wird eine Spanneinrichtung für mit einem Schwenkfutter ausgestattete Werkzeugmaschinen geschaffen, die das bisher zum Beladen erforderliche Abbremsen und zum Bearbeiten erforderliche Beschleunigen der Werkzeugmaschinenspindel vermeidet und die zwischen den Bearbeitungszeiten aufeinanderfolgender Werkstücke

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liegenden Zeiten, in denen die Werkzeuge außer Eingriff sind, auf ein Minimum verringert. Es wird somit nicht nur die pro Werkstück aufzuwendende Gesamtzeit herabgesetzt,sondern auch der Antrieb der Werkzeugmaschine geschont und der Energieverbrauch erheblich gesenkt.-

Gemäß-einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Synchronisiervorrichtung und der Fangkorb annähernd auf die Drehzahl der Hohlspindel gebracht und nach Übergabe bzw.Übernahme eines Werkstückes bis zum Stillstand in einer bestimmten Übergabeposition bzw. bis auf geringe Drehzahlen zwecks Verschwenken abgebremst. Die Beschleunigung der Synchronisiervorrichtung bzw. des Fangkorbes erfolgt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung durch Reibberührung mit dem Ende der Hohlspindel bzw. mit dem Schwenkfutter. ..-■·"

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist im Schwenkfutter erfindungsgemäß ein auswechselbares Profilmundstück mit durch Steuerkolben betätigbaren Führungs zungen angeordnet, welche die Werkstücke in der Art einer Weiche in die Spanneinsätze führen. Die Steuerkolben, sind hierbei im Futterkörper des Schwenkfutters angeordnet und mit Druckmittelleitungen verbunden, die ebenso wie die Druckmittelleitungen zur Betätigung des Schwenkfutters von einer ortsfesten Druckmittelquelle über ein stillstehendes Druckmittelüberleitungsge. häuse mit Druckmittel versorgt werden. Das Druckmittelüberleitungsgehäuse ist.erfindungsgemäß zwischen den Hauptlagern der Hohlspindel unmittelbar auf deren Mantelfläche angeordnet,.

Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, die Synchronisiervorrichtung mit einem der Form der jeweils zu bearbeitenden Werkstücke angepaßten Lagereinsatz zu versehen, der ebenso wie die Führungen der Hohlspindel auswechselbar ist.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäs· sen Spanneinrichtung dargestellt, und zwar zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Spindelkasten einer mit einem Schwenkfutter versehenen Werkzeugmaschine,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch das Schwenkfutter gemäß der Schnittlinie ΙΙ-ΪΙ in Fig.l,

Fig. 5 einen Querschnitt durch das Schwenkfutter gemäß der Schnittlinie III-III in Fig.l,

Fig. 4

-7 anhand eines schematisierten Längsschnittes entsprechend der Fig.l verschiedene Arbeitsstellungen der Spanneinrichtung.

Der Grundaufbau der Spanneinrichtung ist in den Figuren 1 bis 3> dargestellt, wobei die Figuren 2 und 3 darüber hinaus den Aufbau und die Wirkungsweise des Schwenkfutters erkennen lassen.

Der Längsschnitt nach Fig.l zeigt einen Spindelkasten 1 einer im übrigen nicht dargestellten Werkzeugmaschine, in dem eine Hohlspindel 2 durch zwei Wälzlager J gelagert ist. Diese als Hauptlager dienenden Wälzlager j5 sind über Lagerträger 4 am Spindelkasten 1 abgestützt, der durch einen Deckel la oben verschlossen ist. Der Antrieb der Hohlspindel 2 erfolgt duroh eine Keilriemenscheibe 5 von einem nicht dargestellten Motor.

Zwischen den Wälzlagern 3 ist unmittelbar auf der Hohlspindel 2 ein Druckmittelüberleitungsgehäuse 6 gelagert, welches nicht zusammen mit der Hohlspindel 2 umläuft, sondern feststeht, so daß einem am vorderen Ende der Hohlspindel 2 befestigten Schwenkfutter 7 auch während des Umlaufes Druckmittel von einer Druckmittelquelle zugeführt werden kann. Die Druckmittelzuleitungen für das Druckmittelüberleitungsgehause 6 sind in Fig.l strichpunktiert eingezeichnet. Sie münden in Ringkanälen 6a auf der Innenfläche des Druckmittelüberleitungsgehäuses 6. Diese Ringkanäle 6a stehen über Bohrungen in der Hohlspindel 2 und im Futterkörper 7a des Schwenkfutters 7 mit den jeweils anzutreibenden Teilen des Schwenkfutters 7 ständig in Verbindung.

Das Schwenkfutter 7 besitzt ein Spannwerk 8 sowie ein Schwenkwerk 9, an denen jeweils ein Spanneinsatz 7b befestigt ist.Durch

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die radiale Bewegung eines im Spannwerk 8 vorhandenen Spannkolbens 8a erfolgt das Ein»- und Ausspannen des Werkstückes W zwischen den Spanneinsätzen 7b. Das Verschwenken des eingespannten Werkstückes W geschieht mittels des Schwenkwerkes 9, welches mit einer Schwenkwelle 9a versehen ist. Diese beim dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt quadratisch ausgeführte Schwenkwelle 9a wird durch zwei Stößel 9*> gedreht, die jeweils an einem Schwenkkolben 9c befestigt sind und mit ihren vorderen angeschrägten Enden mit der Schwenkwelle 9a. zusammenwirken. Die Schwenkkolben 9c sind in einer zylindrischen Bohrung im Futterkörper 7a verschiebbar gelagert, die mit den entsprechenden Zuleitungsbohrungen für das Druckmittel verbunden sind.

In der Hohlspindel 2 sind gemäß Fig.l Führungen Io für die Werkstücke W angeordnet. Die Werkstücke W werden mittels eines Ladestockes 11 aus einem Magazin 12 einem Lagereinsatz IJa einer Synchronisiervorrichtung 13 zugeführt, die sich zum Zuführungszeitpunkt im Stillstand befindet, zur Übergabe des Werkstückes W an die Hohlspindel 2 jedoch auf die Drehzahl der Hohlspindel 2 beschleunigt wird. Sobald die Synchronisiervorrichtung 13 die Drehzahl der Hohlspindel 2 erreicht hat,wird das Werkstück W aus dem Lagereinsatz Ij5a der Synchronisiervorrichtung 13 mittels des Ladestockes 11 in die Führungen Io der Hohlspindel 2 weitergeschoben.

Während die Fig.4 die Lage eines Werkstückes W im Magazin 12 bei zurückgezogenem Ladestock 11 zeigt, ist in Fig.5 die Übergabe des zu bearbeitenden Werkstückes W in den Lagereinsatz 13a der Synchronisiervorrichtung 13 bereits erfolgt. Die Fig.6 läßt schließlich erkennen,wie der Ladestock 11 das Werkstück W durch die Führungen Io der Hohlspindel 2 zum Schwenkfutter 7 befördert.

Im Schwenkfutter 7 ist ein Profilmundstück 16 für die Zuführung des Werkstückes W zu den Spanneinsätzen 7b angeordnet. Außerdem enthält der Futterkörper 7a zwei Steuerkolben 17 (s.Fig.3), die jeweils über einen Stößel 18 eine Führungszunge 19 betätigen.Die

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Pührungszungen 19 führen in der Art einer Weiche die Werkstücke W den Spanneinsätzen 7b zu. Die Steuerkolben 17 stehen über eine gemeinsame Druckmittelleitung 2o und durch das Druckmittelüberleitungsgehäuse β mit einem weiteren Druckmittelanschluß 21 in Verbindung, so daß die Führungszungen 19 von außen angesteuert und betätigt werden können.

Das zu bearbeitende Werkstück W wird dem Schwenkfutter 7 über die Synchronisiervorrichtung 13 und durch die Hohlwelle 2 zugeführt, solange das in den Spanneinsätzen Jh befindliche Werkstück W bearbeitet wird. Sobald die Bearbeitung abgeschlossen ist,wird der am Spannwerk 8 befestigte Spanneinsatz 7b zurückgezogen, so daß das fertigbearbeitete Werkstück W nach vorn aus dem Schwenkfutter 7 herausfallen kann. Um· ein exaktes Zuleiten des zu bearbeitenden Werkstückes W in den Spanneinsatz 7b des Spannwerkes 8 zu gewährleisten, werden die Führungs zungen 19 betätigt, so daß das vom Ladestock 11 vorgeschobene Werkstück W mit Sicherheit ordnungsgemäß zwischen die Spanneinsätze 7b gelangt. Ein evt.nicht aus dem Schwenkfutter 7 herausgefallenes fertig bearbeitetes Werkstück W wird beim Vorschieben des nachfolgenden Werkstückes W automatisch nach vorn aus dem Schwenkfutter 7 herausbefördert.

Vor dem Schwenkfutter 7 ist ein Fangkorb 14 angeordnet, der an einem Träger 15 drehbar gelagert ist. Der Fangkorb νψ ist auf diese Weise zwischen einer Fangstellung vor dem Schwenkfutter 7 und einer Entleerungsstellung verschwenkbar. Da das fertig bearbeitete Werkstück W bei umlaufendem Schwenkfutter 7 ausgestoßen wird^ nimmt der Fangkorb 14 das herausfliegende Werkstück W auf. Da der Fangkorb 14' annähernd auf die Drehzahl des Schwenkfutters 7 gebracht worden ist,werden jegliche Beschädigungen vermieden.Der Träger 15 mit dem sich drehenden Fangkorb 14 wird nunmehr in die Entleerungsstellung verschwenkt;gleichzeitig wird die Drehzahl des Fangkorbes 14 vermindert, so daß das Werkstück W aus der vorderen Öffnung des nunmehr langsam um eine senkrechte Achse rotierenden Fangkorbes 14 herausfallen kann.

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Der Lagereinsatz IJa, die Führungen Io und das Profilmundstück 16 sind vorzugsweise aus verschleißfestem Kunststoff hergestellt und auswechselbar angeordnet, so daß die Spanneinrichtung für die Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke umgerüstet werden kann. Die Beschleunigung des Lagereinsatzes 13a der Synchronisiervorrichtung 15 und des Fangkorbes ΐΛ auf die Drehzahl der ständig umlaufenden Hohlspindel 2 kann entweder durch Reibschluß oder durch entsprechend ausgebildete Kupplungen erfolgen, wobei sich für den letzteren Fall die Verwendung von elektromagnetischen Kupplungen anbietet.

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Claims

- ο Patentansprüche :

ί1. !Spanneinrichtung für Werkzeugmaschinen mit einem Schwenkfutter zur Bearbeitung von Zapfenkreuzen oder ähnlichen Werkstücken unter mehreren sich kreuzenden Achsen, d ad u r c h gekennzeichnet, daß die das Schwenkfutter (7) tragende Spindel als Hohlspindel (2) ausgeführt und mit Führungen (lo) für die Werkstücke (W) versehen ist,welche mittels eines Ladestockes (11) aus einem Magazin (12) über eine Synchronisiervorrichtung (13) der umlaufenden Hohlspindel (2) zugeführt und durch die Hohlspindel (2) hindurch in die Spanneinsätze (7b) des Schwenkfutters (7) weitergeleitet werden.
2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß vor dem Schwenkfutter (7) ein Fangkorb (I²O drehbar gelagert ist, der aus einer Fangstellung vor dem Schwenkfutter (7) in eine Entleerungsstellung verschwenkbar ist.
3· Spanneinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiervorrichtung (13) und der Fangkorb (14) annähernd auf die Drehzahl der Hohlspindel (2) gebracht und nach übergabe bzw.Übernahme eines Werkstückes (W) bis zum Stillstand in einer bestimmten Übergabeposition bzw_o bis auf geringe Drehzahlen zwecks Verschwenken abgebremst werden.
4. Spanneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung der Synchronisiervorrichtung (13) bzw.des Fangkorbes (14) durch Reibberührung mit dem Ende der Hohlspindel (2) bzw. mit dem Schwenkfutter (7) erfolgt.
5. Spanneinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Schwenkfutter (7) ein auswechselbares Profilmundstück (16) mit durch Steuerkolben (17) betätigbaren Führungszungen (19) angeordnet ist,welche die Werkstücke (W) in der Art einer Weiche in die Spanneinsätze (7b) führen.

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6. Spanneinrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben (17) im Futterkörper (7a) des Schwenkfutters (7) angeordnet und mit Druckmittelleitungen (2o) verbunden sind, die ebenso wie die Druckmittelleitungen zur Betätigung des Schwenkfutters (7) Von einer ortsfesten Druckmittelquelle über ein stillstehendes Druckmittelüberleitungsgehäuse (6) mit Druckmittel' versorgt werden.
7. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittelüberleitungsgehäuse (6) zwischen den Hauptlagern (3) der Hohlspindel (2) unmittelbar auf deren Mantelfläche angeordnet ist.
8. Spanneinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiervorrichtung (13) mit einem der Form der jeweils zu bearbeitenden Werkstücke (W) angepaßten Lagereinsatz (IJa) versehen ist, der ebenso wie die Führungen (lo) der Hohlspindel (2) auswechselbar ist.

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