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Vertikale Ständer/Schlitten-Einheit für Sonderwerkzeug-
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maschinen
Die Erfindung betrifft eine vertikale Ständer/Schlitten-Einheit
für mehrere mit Gewichtsausgleich versehene Bearbeitungseinheiten von Sonderwerkzeugmaschinen.
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Es ist bereits eine vertikale Ständer/Schlitten-Einheit für eine
Rundtaktmaschine bekannt, die einen Ständer mit geschlossenem Kastenprofil und zwei
voneinander unabhängige, jeweils eine Bearbeitungseinheit tragende Schlitten aufweist,
die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Ständers vertikal verschieblich
angeordnet sind. Die Schlitten sind mit Gegengewichten versehen, die im Inneren
des kastenförmigen Ständers geführt sind.
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Sonderwerkzeugmaschinen dieser Art sind in der Regel nach dem Baukastensystem
aufgebaut und umrüstbar, um verschiedenartige Teile fertigen zu können. Dabei werden
zum Umrüsten ggfs. die gesamten Bearbeitungseinheiten ausgetauscht.
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Da die für die verschiedenen Bearbeitungsgänge bzw.
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zur Bearbeitung verschiedener Teile vorgesehenen Bearbeitungseinheiten
sehr unterschiedliche Gewichte aufweisen können, ist es wünschenswert> bei solchen
Maschinenumrüstungen beim Austauschen der Bearbeitungseinheiten auch die Gegengewichte
oder andere verwendete Gewichtsausgleichsvorrichtungen entsprechend
auszutauschen
oder anzupassen, was bei der oben beschriebenen bekannten Maschine wegen der von
den Seiten her unzugänglichen Unterbringung der Gegengewichte in dem kastenförmigen
Ständer kaum möglich ist. Wegen der über dem oberen offenen Ende des Ständers angeordneten
Umlenkeinrichtungen für die Anhängeketten der Gegengewichte ist auch ein Herausheben
bzw. Einsetzen von Gegengewichten durch das obere Ständerende bei der bekannten
Maschine nur unter Inkaufnahme umfangreicher und zeitraubender Montagearbeiten möglich,
weshalb dort unter Umständen eher eine schlechte Abstimmung der Gegengewichte auf
die Gewichte der Bearbeitungseinheiten als ein arbeitsaufwendiger Gegengewichtsaustausch
zweckmäßig sein kann. Eine nach außen offene Gegengewichtsführung im Ständer, die
ein Auswechseln der Gegengewichte von einer Seite des Ständers her erlauben würde,
bringt jedoch erhebliche konstruktive Probleme im Hinblick auf das Erreichen der
erforderlichen Festigkeit und Steifigkeit der Ständerkonstruktion mit sich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vertikale Ständer/Schlitten-Einheit
der eingangs dargelegten Art für Sonderwerkzeugmaschinen so auszubilden, daß eine
leichte Zugänglichkeit der Gewichtsausgleichvorrichtungen zu Montage-, Austausch-
und Wartungszwecken ohne Beeinträchtigung der Gesamtsteifigkeit und Festigkeit der
Ständer/Schlitten-Einheit erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des vorstehenden Hauptanspruchs
angegebene Konstruktion gelöst.
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Der als oben im wesentlichen geschlossener Kasten ausgebildete Schlitten,
der den Ständer umschließt, bildet eine die Verdrehsteifigkeit der gesamten Ständer/Schlitten-Einheit
wesentlich verbessernde Komponente, wodurch die durch die erfindungsgemäße Ständerquerschnittsausbildung
bedingte gewisse Steifigkeitseinbuße gegenüber bekannten kastenförmigen Ständerquerschnittsprofilen
ausgeglichen wird, so daß eine gleich gute oder sogar noch verbesserte Gesamtsteifigkeit
der erfindungsgemäßen Ständer/Schlitten-Einheit gegenüber bekannten Einheiten erreicht
wird. Die Erfindung bringt folglich den technischen Fortschritt, daß ein leichtes
Austauschen oder Anpassen der Gewichtsausgleichsvorrichtungen beim Umrüsten der
Maschine durch gute Zugänglichkeit der Gewichtsausgleichsvorrichtungen von außen
möglich ist, ohne daß durch die diese gute Zugänglichkeit bedingende Bauart des
Ständers die Gesamtsteifigkeit der Anordnung herabgesetzt ist. Außerdem ergibt sich
bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine gegenüber herkömmlichen Anordnungen mit
Einzelschlitten für jede Bearbeitungseinheit wesentlich besserere Steifigkeit und
größere Genauigkeit der Schlittenführung.
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Die Anordnung sämtlicher Bearbeitungseinheiten an einem
gemeinsamen
Schlitten bedingt zwar, daß diese Bearbeitungseinheiten nur gemeinsam bewegbar sind,
was jedoch bei zweckmäßiger Einrichtung der Werkzeuge keinen Nachteil darstellt,
da bei einer Sonderwerkzeugmaschine der in Frage kommenden Art mit mehreren an einem
gemeinsamen Ständer angeordneten Bearbeitungseinheiten die Taktzeit ohnehin durch
den am längsten dauernden Bearbeitungsvorgang vorgegeben ist und eine Synchronisation
der Tätigkeit der einzelnen Bearbeitungseinheiten erforderlich ist. Die Abstimmung
der mittels der einzelnen Bearbeitungseinheiten ausgeführten Bearbeitungsgänge auf
die gemeinsame Vorschubgeschwindigkeit erfolgt durch individuelle Einstellung der
Arbeitsspindeldrehzahlen. Dies gilt insbesondere beim Gewindeschneiden, aber auch
zur Herstellung der jeweils erforderlichen Schnittgeschwindigkeiten. Zum Gewindeschneiden
kann alternativ dazu auch die jeweils betreffende Bearbeitungseinheit mit einer
Leitpatroneneinrichtung versehen sein. Die Anordnung aller Bearbeitungseinheiten
an einem einzigen Schlitten bringt aber den Vorteil einer sehr kompakten Maschinenanordnung
und einer wesentlichen Vereinfachung der Ständer/Schlitten-Einheit durch Verringerung
der Anzahl der Vors chub antriebe und Vorschubsteuerorgane.
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Bei den Gewichtsausgleichsvorrichtungen kann es sich um Gegengewichte
oder um hydraulißche, pneumatische oder hydropneumatische Kolben-Zylinder-Einheiten
handeln.
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Zweckmäßige Ausführungsformen und vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung bilden Gegenstand der Unteransprüche.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit
Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen stellen
dar: Die Fig. la und ib einen Vertikalschnitt und einen Horizontalschnitt durch
eine Ständer/Schlitten-Einheit nach der Erfindung mit Gegengewichten, die Fig. 2a
und 2b einen Vertikalschnitt und einen Horizontalschnitt durch eine andere Ausführungsform
der Erfindung, und die Fig. 3, 4 und 5 schematische Querschnitte weiterer Aus führungs
formen der Erfindung.
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Die Zeichnungen sind sehr schematisch gehalten und dienen nur zur
Erläuterung der Grundkonzeption der Ständer/Schlitteneinheit, ohne auf die Konstruktion
an sich bekannter Einzelkomponenten näher einzugehen.
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Bei der in den Fig. la und lb dargestellten Ständer/ Schlitten-Einheit
weist der Ständer 1 ein im wesentlichen H-förmiges Querschnittsprofil auf, wobei
der Mittelsteg des H-Profils durch zwei parallele Einzelstege la und lb gebildet
ist. Der Schlitten 2, an dem sämtliche Bearbeitungseinheiten 3 angeordnet sind,
hat die Gestalt eines oben geschlossenen Kastens bzw. eines kopfstehenden Topfes
und ist, wie der Horizontalschnitt in Fig. lb zeigt, an seinen vier Ecken durch
die Enden der äußeren Stege lc und ld des Ständerquerschnittsprofils geführt. Bei
den Führungen kann es sich beispielsweise um einstellbare Keilführungen handeln.
Der Schlitten kann, was jedoch nicht dargestellt ist, aus Herstellung- und Montagegründen
vertikal geteilt ein.
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Der Schlitten 2 ist mittels einer Vorschubeinrichtung, die durch
einen am Schlitten angeordneten Motor 4, eine von diesem angetriebene Spindel 5
und eine in der geometrischen Mitte des Ständerquerschnittsprofils zwischen den
beiden H-Einzelstegen la und lb angeordnete Spindelmutter 6 angedeutet ist, vertikal
am Ständer 1 verschiebbar. Die Vorschubeinrichtung hebt oder senkt zusammen mit
dem Schlitten 2 also sämtliche daran angeordneten Bearbeitungseinheiten 3 mit gleicher
Geschwindigkeit, Die Anpassung dieser einheitlichen Vorschubgeschwindigkeit an den
jeweiligen
Bearbeitungsgang erfolgt durch individuelle Wahl der
Drehzahl des jeder Bearbeitungseinheit zugeordneten eigenen Antriebsmotors 3a, und
ggfs. kann zum Gewindeschneiden die betreffende Bearbeitungseinheit auch mit einer
eigenen Leitpatroneneinrichtung versehen sein.
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Der Ausgleich des Gewichts des Schlittens 2 und der daran angeordneten
Bearbeitungseinheiten 3 zur Entlastung der Vorschubeinrichtung 4, 5, 6 erfolgt durch
Gewichtsausgleichsvorrichtungen, die hier als Gegengewichte 7 dargestellt sind.
Die Gegengewichte 7 sind durch Seile oder Ketten, die über am Ständer angeordnete
Umlenkrollen 8 geführt sind, am Schlitten 2 angehängt. Wie Fig. ib zeigt, bildet
das Ständerquerschnittsprofil zwischen dem H-Mittelsteg la, Ib, den beiden Außenstegen
lc und ld und dem Schlitten 2 zwei Führungskanäle 9 für die Gegengewichte 7, die,
wie Fig. la erkennen läßt, jeweils bei 9a nach außen offen sind, so daß die Gegengewichte
mühelos eingesetzt und bei Veränderungen des Schlittengewichts infolge Austauschs
von Bearbeitungseinheiten auswechselbar oder, beispielsweise durch Zusatzgewichte,
entsprechend anpaßbar sind. Wie aus Fig. la ersichtlich ist, sind die beiden äußeren
H-Stege lc und ld des Ständerquerschnittsprofils an ihren äußeren Enden oberhalb
und unterhalb des jeweils offenen Bereiches 9a durch Stegabschnitte le bzw. lf
miteinander
verbunden, die zwar nicht erforderlich, jedoch vorteilhaft sind, um die Starrheit
des Ständers zu verbessern. Bei der Bemessung dieser Stegabschnitte le und if ist
jedoch darauf zu achten, daß der nach außen offene Bereich 9a der die Gegengewichte
führenden Kanäle 9 ausreichend groß für ein müheloses Einsetzen und Herausnehmen
von Gegengewichten bleibt. Die Stegabschnitte le sind daher zweckmäßig oberhalb
der höchsten Schlit tenunterkantenposition und die Stege If jeweils unterhalb der
Oberkante des Werkstücktisches 10 angeordnet.
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Die Fig. 2a und 2b zeigen eine weitere Ausführungsmöglichkeit der
Ständer/Schlitten-Einheit, wobei hier das Ständerquerschnittsprofil kreuzförmig
ist und die Kreuzarme ig diagonal zu dem im Horizontalschnitt rechteckigen Schlitten
2 verlaufen und diesen mit ihren Enden in seinen Ecken führen.
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Das Querschnittsprofil des Ständers 1 bildet bei dieser Ausführungsform
vier jeweils nach außen offene Kanäle 9, in denen Gewichtsausgleichsvorrichtungen
angeordnet sein können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur in den
beiden den Schmalseiten des Schlittens 2 zugewandten Kanälen 9 jeweils eine Gewichtsausgleichsvorrichtung
vorgesehen, bei der es sich hier beispielsweise um mit einem Gegendruck beaufschlagte
hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Kolben-Zylinder-Einheit 7a handelt,
deren Wirkung derjenigen eines Gegengewichts entspricht. Die
Schlittenvorschubeinrichtung
ist bei dieser Ausfünrungsform schematisch als Kolben-Zylinder-Einheit 11 dargestellt.
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Auch bei dieser Ausführungsform können die Enden der Kreuzarme Ig
des Ständerquerschnittsprofils jeweils oberhalb und unterhalb eines freizuhaltenden,
das Auswechseln der Gewichtsausgleichsvorrichtungen ermöglichenden Bereiches mit
den Stegabschnitten le und lf in Fig. la entsprechenden Versteifungen miteinander
verbunden sein, die jedoch nicht dargestellt sind.
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Im übrigen sind in den Fig. 2a und 2b und auch in den noch weitere
Ausführungsmöglichkeiten zeigenden Figuren 3 bis 5 einander entsprechende bzw. funktionsgleiche
Komponenten jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Fig. 3 zeigt wiederum ein kreuzförmiges Ständerquerschnittsprofil,
dessen Kreuzarme den im Horizontalschnitt quadratischen (oder rechteckigen) Schlitten
2 mit ihren Enden jeweils in dessen Seitenmitten führen. Die hier als Gegengewichte
7 angedeuteten Gewichtsausgleichsvorrichtungen sind in den zwischen den Kreuzarmen
des Ständerquers chnittsprofi ls gebildeten E ckräumen angeordnet.
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Fig. 4 zeigt eine im Prinzip ähnliche Ausführungsform,
bei
welcher jedoch ein sternförmiges dreiarmiges (oder mehrarmiges) Ständerquerschnittsprofil
in Verbindung mit einem kreisrunden Schlitten 2 Anwendung findet. Am Schlittenumfang
können drei oder mehr Bearbeitungseinheiten 3 angeordnet sein. Die Gegengewichte
7 sind drehsymmetrisch verteilt zwischen den Sternarmen des Ständerquerschnittsprofils
angeordnet.
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Fig. 5 zeigt am Beispiel einer sechseckigen Anordnung, daß der Schlitten
2 im Horizontalschnitt auch die Form eines beliebigen regelmäßigen Vielecks mit
3 ... n Ecken bzw.
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Seiten haben kann, wobei beispielsweise an jeder Seite eine Bearbeitungseinheit
3 angeordnet ist. Das Ständerquerschnittsprofil ist dabei zweckmäßigerweise wiederum
sternförmig und weist eine der Eckenzahl des Schlittens entsprechende Anzahl von
Sternarmen auf, die den Schlitten in den Ecken (oder auch in den Seitenmitten) führen.
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Die Gegengewichte 7 oder andere Gewichtsausgleichsvorrichtungen sind
in den zwischen den Sternarmen gebildeten Eckräumen untergebracht.
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Dabei braucht bei mehreckigen Anordnungen keineswegs jeder Sternarm
des Ständerquerschnittsprofils zur Schlitten führung beizutragen und es braucht
auch nicht in jedem Eckraum eine Gewichtsausgleichsvorrichtung vorgesehen
sein,
sondern die Anzahl der Führungen und der Gewichtsausgleichsvorrichtungen ist jeweils
zweckmäßigerweise auf die erforderliche Anzahl begrenzt. In Fig. 5 sind beispielsweise
von den sechs Schlittenecken vier Ecken 2a am jeweils zugehörigen Ständerquerschnittssternarm
geführt und es sind nur in vier der sechs Eckräume des Ständerquerschnittsprofils
Gegengewichte untergebracht.
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