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Stangennachschubeinrichtung
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Zusatz zu Patent 2 144 190 Die Erfindung betrifft eine Stangennachschubeinrichtung
für Werkzeugmaschinen mit einer eine Werkstoffspanneinrichtung aufweisenden Arbeitsspindel,
insbesondere numerisch gesteuerte Drehautomaten, mit einem mindestens zwei achsparallel
zueinander angeordnete Längsführungen aufweisenden Träger, der zum Einstellen der
einzelnen Längsfiihrungen in eine fluchtende Lage zur Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine
quer zu deren Spindelachse bewegbar ist und in dessen Längsführungen jeweils ein
Schubglied geführt ist, das mit einem Ansatzstück seitlich aus der betreffenden
Längsführung herausragt, welchen Schubgliedern ein gemeinsames, im Träger entlang
den Längsführungen geführtes und mittels einer Antriebsvorrichtung antreibbares
Transportglied, wie Kette, Seil oder dergleichen zugeordnet ist, das einen Mitnehmer
trägt, der mit dem Ansatzstück desjenigen Schubgliedes selbsttätig mit in und entgegen
der Vorschubrichtung der Werkstoffstangen formschlüssiger Verbindung in Eingriff
bringbar ist, dessen Längsführung in die mit der Arbeitsspindel fluchtende Lage
eingestellt ist, nach Patent 2 144 190.
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Bei solchen Stangennachschubeinrichtungen sind die die Werkstoffstangen
nebst Schubglied aufnehmenden Längs führungen durch Rohre gebildet, die einen einheitlichen
oder verschiebe Innendurchmesser aufweisen können.
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Im ersteren Falle lässt sich eine Vielzahl von Werkstoffstangen gleichen
Durchmessers magazinieren, xçährend im letzteren Falle Werkstoffstangen unterschiedlichen
Durchmessers zur Verarbeitung in der Werkzeugmaschine bereitgehalten werden können.
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Die Verarbeitung bereitgestellter Werkstoffstangen mit verschiedenen
Durchmessern auf Drehautomaten ist dabei nur möglich, wenn zuvor der Innendurchmesser
der Arbeitsspindel durch in diese eingeschobene Zwischenrohre oder Zwischenringe
auf den ge#ininschten Werkstoffdurchmesser reduziert wird. Ausserdem muss am Kopf
der Arbeitsspindel entweder ein verstellbAres Spannfutter, beispielsweise entsprechend
der Bauart gem;iss DT-AS 1 940 609 vorgesehen sein, bei dem nach dem automatischen
Ausklinken der Spannbacken diese durch eine Andrückrolle auf einen gewünschten Spanndurchmesser
einstellbar und dann wieder mit dem betreffenden Betätigungselement kuppelbar sind,
oder es muss, sofern die Materialspannung mit einer Spannzange bewerkstelligt wird,
diese gegen eine Spannzange ausgewechselt werden, deren Innendurchmesser dem Aussendurchmesser
der neu zur Verarbeitung kommenden Werkstoffstange entspricht.
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Ausserdem können solche Stangennachschuheinrichtungen, deren Längsführungen
zur Aufnahme von Werkstoffstangen gleichen Aussendurchmessers ausgelegt sind, bisher
nicht für Werkstoffstangen
mit verschiedenen Aussendurchmessern
eingesetzt werden.
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Dar Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Stangennachschubeinrichtungen
gemäss Patent 2 144 190 derart weiterzubilden, dass einmal Werkstoffstangen gleichen
Aussendurchmessers magaziniert und zum anderen Werkstoffstangen mit unterschiedlichen
Aussendurchmessern in Werkzeugmaschinen, insbesondere numerisch gesteuerten Drehautomaten,
zur Verarbeitung kommen können, ohne dass hierzu durch die Anordnung von Zwischenrohren
oder Zwischenringen in der Arbeitsspindel eine Angleichung deren Innendurchmesser
an den Aussendurchmesser der Werkstoffstangen erforderlich ist und ohne dass zusätzlich
entweder ein spezielles Spannfutter umzustellen oder das Auswechseln der Spannzange
notwendig ist.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Bei einer derart ausgebildeten Stangennachschubeinrichtung befinden
sich die Werkstoffstangen innerhalb von Werkstoffführungsrohren, die ihrerseits
mittels des jeweils zugeordneten Schubgliedes axial verschiebbar und drehbar in
den Längsführungen angeordnet sind. Bei der Durchführung eines Stangenwechsels wird
dabei das Werkstofführungsrohr der fluchtend zur Arbeitsspindel eingestellten Längsführung
soweit in die Arbeitsspindel der betreffenden Werkzeugmaschine hineinbewegt, bis
dessen die Werkstoffstange umfassende Spannzange sich innerhalb der im Spindelkopf
der betreffenden Arbeitsspindel vorhandenen Spannzange befindet. Danach kann die
letztere gespannt werden, wobei dann die Werkstoffstange Über die dann
als
Zwischenglied dienende Spannzange des Werkstofführungsrohres im Spindelkopf sicher
festspannbar ist. Die Werkstoffführungsrohre nebst Spannzange der einzelnen Längsführungen
bilden somit Reduzierstücke, die einzeln zusammen mit der betreffenden Werkstoffstange
in die Arbeitsspindel eingefahren und in ihrer endgültigen Einsatzstellung innerhalb
der letzteren mit dieser gekuppelt werden. Sie können in dieser z.B. so lange verbleiben,
bis die betreffende Werkstoffstange aufgebraucht ist. Ist die fortgesetzte Verarbeitung
gleicher Werkstoffstangen gewünscht, so sind hierzu in der Folge lediglich die weiteren
Werkstofführungsrohre in fluchtende Lage zur Arbeitsspindel einzustellen, wobei
zwischenzeitlich die freigewordenen Werkstofführungsrohre wieder mit einer neuen
Werkstoffstange bestückt werden können.
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Ist jedoch nacheinander die Verarbeitung von Werkstoffstangen mit
einem anderen Durchmesser vorgesehen, so ist das ausgebrauchte Werkstofführungsrohr
mit Hilfe des am Schubglied angreifenden Mitnehmers des Transportgliedes aus der
Arbeitsspindel zurückzuziehen, wonach der Träger quer zur Achse der letzteren so
lange zu verstellen ist, bis sich ein mit einer programmgemäss zur Verarbeitung
vorgesehenen Werkstoffstange bestücktes Werkstofführungsrohr in fluchtender Lage
zur Arbeitsspindel befindet. Danach ist mit Hilfe des Transportgliedes dasselbe
in seine vordere Einsatzstellung in die Arbeitsspindel hineinbewegbar.
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Die erfindungsgemässe Einrichtung kann nach Anspruch 2 ausgebildet
sein, so dass in der Einsatzstellung der Werkstoffführungsrohre sich lediglich noch
das Schubglied innerhalb
der betreffenden Längsführung des Trägers
befindet. Eine derartige Bauart kann auch ausschliesslich als Reduziervorrichtung
für den Innendurchmesser der Arbeitsspindel und deren Werkstoffspannvorrichtung
auf den gewünschten Durchmesser der zu verarbeitenden Werkstoffstangen eingesetzt
werden, wobei eine solche Einrichtung unmittelbar an das Hinterende des Spindelstockes
als Bestandteil einer Werkzeugmaschine angebaut sein kann. In diesem Falle ist es
vorteilhaft, zum Zwecke der Zuführung von Werkstoffstangen dieser Einrichtung beispielsweise
noch ein Stangenlademagazin nachzuschalten, um, insbesondere bei numerisch gesteuerten
Drehmaschinen, eine automatische Zuführung von Werkstoffstangen zu erzielen. Es
kann somit zu Beginn eines Serienprogrammes das betreffende Werkstofführungsrohr
in die Arbeitsspindel eingefahren werden, und es ist aus dieser erst nach Programmende
bzw. nach Aufarbeiten der betreffenden Werkstückserie wieder herauszufahren.
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Sowohl der Träger als auch die die Werkstofführungsrohre aufnehmenden
Längsführungen können verschiedenartig gestaltet sein. Der Träger kann beispielsweise
in einer Ebene quer zur Arbeitsspindel bewegbar sein, um die einzelnen Werkstoffstangen
in eine fluchtende Lage zur Arbeitsspindel zu bringen. Eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemässen Einrichtung ist Gegenstand der Ansprüche 3 und 4, wobei es
bei Anordnung von mehr als zwei Längsführungen im Träger vorteilhaft ist, die Konstruktion
nach Anspruch 5 weiterzubilden.
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Im Hinblick darauf, dass verhältnismässig lange Werkstoffstangen zur
Verarbeitung gelangen können, ist es günstig, die Werkstofführungsrohre nach Anspruch
6 auszubilden, so dass die
Werkstoffstangen auf ausreichender Länge
während ihrer Bearbeitung zuverlässig geführt bzw. ausgerichtet sind.
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Solange sich die WerkstoffÜhrungsrohre innerhalb der Arbeitsspindel
befinden, muss sichergestellt sein, dass die betreffende Werkstoffstange beispielsweise
von einer sich im Arbeitsraum der Maschine befindenden Vorzieheinrichtung vorgeschoben
werden kann. Aus diesem Grunde ist es glinstig, die Konstruktion nach Anspruch 9
zu gestalten, um bereits beim Bestücken der Führungsrohre sicherzustellen, dass
die Werkstoffstangen mit ihrem Vorderande ein bestimmtes Stück aus der Spannzange
der Führungsrohre herausragen, so dass die Vorzieheinrichtung das dann ebenfalls
aus dem Spindelkopf der Arbeitsspindel herausragende Endstück der Werkstoffstange
ergreifen kann.
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Schliesslich ist bei einer bevorzugten Ausfilhrungsform der erfindungsgemässen
Stangennachschubeinrichtung die Werkstoffspannvorrichtung gemss Anspruch 10 ausgebildet.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind aus der sich
anschliessenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispicles
einer erfindungsgemässen Stangennachschubeinrichtung und/oder aus den Patentanspr#chen
zu entnehmen. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Stangennachschubeinrichtung,
in verkürzter Darstellung und in Verbindung mit einer ebenfalls verkürzt dargestellten
Arbeitsspindel eines Drehautomaten,
Fig. 2 einen Querschnitt durch
die Stangennachschubeinrichtung entlang der Linie 2-2 der Fig. 1.
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Im Spindelstock 10 eines beispielsweise numerisch gesteuerten Drehautomaten
ist eine Arbeitsspindel 12 drehantreibbar gelagert. Im Spindelkopf 14 derselben
ist als Werkstoffspannvorrichtung für die zu verarbeitenden Werkstoffstangen vorzugsweise
eine Spannzange 16 angeordnet, die durch eine im Spindelkopf axial verschiebbare
Kegelhülse 18 snannbar ist, wozu letztere mit Hilfe eines druckmediumbetätigten,
in der Arbeitsspindel verschiebbar angeordneten Spannrohres 20 entsprechend verstellbar
ist. Das letztere weist einen einen Kolben bildenden Aussenflansch 22 auf, der in
einem Zylinder 24 druck- und flüssigkeitsdicht geführt ist, dessen Zylinderkammern
wechselweise an eine Druckmediumquelle anschliessbar sind.
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Der Zylinder 24 läuft mit der Arbeitsspindel um. Die Arbeitsspindel
weist an ihrem Hinterende eine axial wirkende Kupplungshälfte 26 auf, auf deren
Zweck weiter unten näher eingegangen wird.
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Hinter der Arbeitsspindel ist die als Ganzes mit 28 bezeichnete Stangennachschubeinrichtung
angeordnet. Sie weist im Abstand voneinander zwei durch eine nicht näher gezeigte
Verbindungsstange miteinander verbundene Ständer 30,32 auf, wobei der Ständer 30
einen hinteren Lagerkörper 34 und der Ständer 32 einen vorderen Lagerkörper 36 trägt.
Beide Lagerkörper sind zueinander fluchtend angeordnet und tragen eine als Ganzes
mit 38 bezeichnete Trommel, die ein Mantelrohr 40 besitzt, welches die Lagerkörper
34,36 durchdringt und in diesen drehbar und
feststellbar angeordnet
sind. Zur drehbaren Lagerung dienen beispielsweise in die Lagerkörper eingesetzte
ein- oder doppelreihige Nadellager 42,44.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, befindet sich innerhalb des Mantelrohres
40 eine Vielzahl von vorzugsweise hohlzylindrischen bzw. als Rohre ausgebildeten
Längsführungen 46, die alle die gleichen Durchmesser aufweisen. Diese achsparallel
zur Achse des Mantelrohres 40 angeordneten Rohre 46 sind vorzugsweise entlang von
Mantellinien fest miteinander verbunden. Die Achsen sämtlicher Rohre liegen auf
einem gemeinsamen, zur Achse des Mantelrohres konzentrischen Kreis und jedes Rohr
weist einen Längsschlitz 48 auf, wobei die Längsschlitze von einander gegenüberliegenden
Rohren 46 vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene liegen.
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Die die LängsfÜhrungen bildenden Rohre 46 definieren einen mittleren,
die Trommel durchdringenden freien Verbindungsraum 50 und weisen im wesentlichen
die Länge des Mantelrohres 40 auf.
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In jedem, eine Längsführung bildenden Rohr 46 ist ein als Ganzes mit
52 bezeichnetes Werkstofführungsrohr sowohl drehbar als auch axial verschiebbar
angeordnet. Diese Rohre 52 können alle den gleichen Innendurchmesser aufweisen.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen diese jedoch unterschiedliche Innendurchmesser
auf, so dass sie zur Aufnahme von Werkstoffstangen mit verschiedenem Aussendurchmesser
geeignet sind.
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese Werkstofführungsrohre
52 auf einer Länge, die der Länge der Arbeitsspindel im
wesentlichen
entspricht, im Aussendurchmesser so gehalten, dass das betreffende Rohrteilstück
54 in die Arbeitsspindel, von deren Hinterende aus, hineingeschoben werden kann.
Am Vorderende dieses Rohrteilstückes 54 sitzt eine Spannzange 56, deren Aussendurchmesser
derart auf den Innendurchmesser der Spannzange 16 der Arbeitsspindel abgestimmt
ist, dass über die Spannzange 16 eine im Werkstückführungsrohr 52 enthaltene Werkstoffstange
auch dann gespannt werden kann, wenn deren Aussendurchmesser wesentlich kleiner
als der Innendurchmesser der Spannzange 16 ist.
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Die Stangennachschubeinrichtung ist dem Drehautomaten derart nachgeordnet,
dass jeweils ein als Längsführung dienendes Rohr 46 der Trommel 38 in eine fluchtende
Lage zur Arbeitsspindel 12 eingestellt werden kann. In Fig. 1 sind die in den Werkstofführungsrohren
enthaltenen Werkstoffstangen mit 58 bezeichnet.
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Der Aussendurchmesser des übrigen, mit 60 bezeichneten Teilstückes
der Werkstofführungsrohre ist dem Innendurchmesser der als Längsführung derselben
dienenden Rohre 46 entsprechend angepasst. Jedem Werkstofführungsrohr 52 ist an
dessen Hinterende ein als Ganzes mit 62 bezeichnetes Schubglied in Form einer Führungsbüchse
zugeordnet, welche in den entsprechenden Rohren 46 axial verschiebbar geführt sind.
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In diesen Führungshüchsen ist jeweils das in dem betreffenden Rohr
46 angeordnete Werkstofführungsrohr 52 mit seinem Hinterende drehbar, jedoch axial
unverschiebbar gelagert. Die Schubglieder 62 weisen an ihrem, gemäss Fig. 1 linken
Ende ein
stegartiges, eine Fahne bildendes Ansatzstück 64 auf,
das den jeweiligen Längsschlitz 48 des betreffenden Rohres 46 durchgreift und in
den Verbindungsraum 50 hineinragt. Diese Schubglieder lassen sich einzeln mit Hilfe
einer Antriebsvorrichtung 66 innerhalb der die Längsführungen bildenden Rohre 46
in beiden Richtungen axial verschieben, um das in den jeweiligen Rohren vorhandene
Werkstofführungsrohr, wenn es sich in fluchtender Lage zur Arbeitsspindel 12 befindet,
in diese hinein zu bewegen.
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Die Antriebsvorrichtung 66 weist hierzu ein Transportglied 68, beispielsweise
eine über vordere Kettenräder 70,71 und ein hinteres Kettenrad 72 geführte endlose
Transportkette, auf, deren eines Trum in einem in den beiden Lagerkörpern 34,36
gehaltenen Führungsrohr 74 und deren anderes Trum durch den sich zwischen den Rohren
46 befindenden Verbindungsraum 50 hindurchgeführt ist.
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An dem innerhalb des Verbindungsraumes geftihrten Kettentrum ist ein
als Ganzes mit 76 bezeichneter Mitnehmer befestigt, mit dessen Hilfe sich jeweils
das Schubglied 62 bzw. das mit diesem verbundene Werkstofführungsrohr 52 verschieben
lässt, das sich in fluchtender Lage zur Arbeitsspindel des Drehautomaten befindet.
Zu diesem Zweck weist der Mitnehmer 76, in Transportrichtung gesehen, im Abstand
voneinander zwei Anschlagschenkel 78,80 auf, die zwischen sich einen Durchgang definieren,
der sich in Bereitschaftsstellung des Mitnehmers in der Ebene des sich in seiner
Ausgangsstellung befindenden Ansatzstückes 64 des betreffenden Schubgliedes befindet.
Demgemäss greift das Ansatzstück 64 dieses Schubgliedes, das sich jeweils
in
dem koaxial zur Arbeitsspindel 12 des Drehautomaten angeordneten Rohr 46 befindet,
zwischen die Anschlagschenkel und damit in den Durchgang des Mitnehmers ein, so
dass es in Vorschubrichtung vom Anschlagschenkel 78 und in entgegengesetzter Richtung
vom Anschlagschenkel 80 mitgenommen und dadurch das Werkstofführungsrohr 52 innerhalb
des betreffonden Rohres 46 verschoben wird. Aufgrund dessen, dass die Spannzange
56 dabei am Umfange der betreffenden Werkstoffstange 58 anliegt, wird diese, wenn
das Werkstofführungsrohr in die Arbeitsspindel hineinbewegt wird, zwangsläufig mitgenommen.
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Der Antrieb der Transportkette und damit des Kettenrades 72 erfolgt
beispielsweise über eine von einem Antriebsmotor 82 angetriebene Kette 84. Die Steuerimpulse
erhält dieser Motor direkt durch die Programmsteuerung des Drehautomaten.
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Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind die Werkstofführungsrohre 52 im
Ubergangsbereich zwischen deren beiden Rohrteilstücken 54,60 mit einer Kupplungshälfte
86 ausgestattet, die in der eingeschobenen Stellung eines Werkstofführungsrohres
52 in die Arbeitsspindel formschlüssig mit der Kupplungshälfte 26 der Arbeitsspindel
12 in Eingriff kommt. Damit ist eine drehfeste Verbindung zwischen diesen Teilen
hergestellt, so dass während der Rotation der Arbeitsspindel auch das betreffende
Werkstofführungsrohr zusammen mit der Spannzange 56 sich in Drehung befindet.
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Die beschriebene Einrichtung 28 dient zum automatischen Nachschub
von Werkstoffstangen in die Arbeitsspindel 12 und dazu,
in der
letzteren Werkstoffstangen mit verschiedenen Aussendurchmessern spannen zu können,
ohne dass hierzu die Spannzange 16 in der Arbeitsspindel auszuwechseln ist und in
diese Zwischenrohre oder dergleichen einzusetzen sind.
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Der eigentliche Vorschub der sich in der Arbeitsspindel befindenden
Werkstoffstange nach Abstechen eines Werkstückes erfolgt z.B. mit Hilfe einer Vorzieheinrichtung
des Drehautomaten, die hierzu die Werkstoffstange an ihrem Vorderende erfasst und
entsprechend weit aus der Arbeitsspindel herauszieht.
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Um sicherzustellen, dass die Vorzieheinrichtung bei einer in die Arbeitsspindel
12 neu eingebrachten Werkstoffstange an dieser angesetzt werden kann, sind die Werkstoffstangen
58 in die Werkstofführungsrohre 52 derart einzubringen, dass sie aus deren Spannzange
56 ein bestimmtes Stück herausragen. Damit hierbei die Werkstoffstangen aus allen
Spannzangen gleich weit herausragen, ist am Vorderende der Trommel eine Anschlagplatte
88 vorgesehen, die sich in einem bestimmten Abstand vor den Spannzangen 56 der Werkstofführungsrohre
befindet, mit Ausnahme desjenigen Führungsrohres 52, das sich in seiner mit der
Arbeitsspindel fluchtenden Stellung befindet.
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Die erfindungsgemässe Stangennachschubeinrichtung ermöglicht ein selbsttätiges
Bereitstellen einer neuen gleichartigen Werkstoffstange oder einer Werkstoffstange
mit anderem Durchmesser oder aus einem anderen Werkstoff. Zu diesem Zweck wird das
Mantelrohr 40 so lange mittels einer Antriebsvorrichtung 89 um seine Achse gedreht,
bis, entsprechend dem durchzuführenden Arbeitsprogramm, die hierfür vorgesehene
Werkstoffstange
bereitgestellt ist. Für diese Einstellung des Mantelrohres
trägt dasselbe an seinem Vorderende eine Schaltbuchse 90, an deren einem Stirnende
ein Bund 92 angeformt ist, der an seinem Umfang eine der Anzahl der im Mantelrohr
vorhandenen, die Längsführungen bildenden Rohre 46 entsprechende Anzahl von Rastausnehmungen
94 aufweist.
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Die Schaltbuchse 90 bildet einen Teil eines Klinkenschalterkers und
ist mit dem Mantelrohr drehfest verbunden. Auf dem Bund 92 der Schaltbuchse 90 ist
ein Zahnkranz 96 drehbar angeordnet, der eine durch einen Federbolzen 98 belastete
Rastklinke 100 trägt, die mit dem umfang des die Rastausnehmungen 94 aufweisenden
Bundes 92 in ständiger Berührung gehalten wird.
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Mit dem Zahnkranz kämmt eine im vorderen Lagerkörper 36 in vertikaler
Richtung verschiebbar angeordnete Zahnstange 102, die über eine Kolbenstange 104
von einem in einem Zylinder 106 geführten Kolben 108 hin- und herverschiebbar ist.
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Die Rastklinke 100 nebst den Rastausnehmungen 94 der Schaltbuchse
90 sind so ausgelegt, dass lediglich in einer vorbestimmten Drehrichtung des Zahnkranzes
96 eine Mitnahme der Schaltbuchse und damit des Mantelrohres 40 erfolgt.
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Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Konstruktion so getroffen,
dass jeweils bei einer Bewegung der Zahnstange 102 nach oben das Mantelrohr um eine
Rastenteilung weitergedreht wird, während es bei der entgegengesetzten Bewegung
von Zahnstange und Zahnkranz seine neue Lage beibehält. Da vor dem Weiterschalten
des Mantelrohres der Mitnehmer 76 in seine, in
Fig. 1 gezeigte
Bereitschaftsstellung zurückbewegt worden ist, kommen zwangsläufig die Ansatzstücke
64 der einzelnen Schubglieder 62 mit dem Mitnehmer in Eingriff, so dass nach Einschwenken
des, gemäss dem Programm als nächstes zur Arbeitsspindel auszurichtenden Werkstofführungsrohres
dessen Schubglied automatisch mit dem Mitnehmer 76 gekuppelt wird.
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Die erfindungsgemässe Stangennachschubeinrichtung ermöglicht damit
eine vollautomatische Bereitstellung bestimmter Werkstoffstangen, um entweder eine
kontinuierliche Verarbeitung gleicher Werkstoffstangen zu ermöglichen, oder für
jeden Programmwechsel die für das folgende Arbeitsprogramm zur Verarbeitung vorgesehenen
Werkstoffstangen bereitzustellen, ohne an der Arbeitsspindel des Drehautomaten irgendwelche
Veränderungen treffen zu müssen.
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L e e r s e i t e