DE2739810A1

DE2739810A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2739810A1
Application number: DE19772739810
Authority: DE
Inventors: Bernard Leguy; Georges Marcel; Jean-Pierre Vignaud
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1976-09-03
Filing date: 1977-09-03
Publication date: 1978-03-16
Also published as: ES462237A1; US4168567A; JPS5332482A; SU772473A3; GB1565111A; DE2739810C2; IT1084520B

Description

REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT_y 8-10 Avenue Emile Zola_f 92109 Boulogne-Billancourt/Frankreich

Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine für eine Folge von mannigfaltigen Bearbeitungsschritten mit Hilfe von Werkzeugköpfen mit wenigstens einer Arbeitsspindel sowie mit Hilfe von Fördervorrichtungen für die Werkzeugköpfe und Vorrichtungen für die Vorschubbewegung in Bezug auf aufeinanderfolgende Werkstücke aufweisenden Einheiten, wobei die Werkzeugmaschine über eine einzige Bearbeitungsstation, mehrere Werkzeugköpfe und eine Fördervorrichtung zum transversalen Transfer unter gleichzeitiger Zufuhr eines neuen Werkzeugkopfes zu der Bearbeitungsstation und Abtransport des vorhergehenden Werkzeugkopfes verfügt und wobei an den beiden Enden der Fördervorrichtung zum transversalen Transfer eine Förderbahn, durch die die Bahn der Werkzeugköpfe geschlossen wird, sowie eine Ubernahmestation und eine Ubergabestation vorgesehen sind, die um eine horizontale Kippachse aus einer vertikalen Stellung in eine horizontale Stellung überführbar sind, so daß die Werkzeugköpfe bei der Bearbeitung horizontal verlaufende Arbeitsspindeln aufweisen und auf der Förderbahn mit ihren Arbeitsspindeln nach oben weisend transportierbar sind, wobei die Ubernahmestation und die Ubergabestation in der vertikalen Stellung ohne Zwischenstufe den direkten transversalen Transfer der Werkzeugköpfe zu oder von der Bearbeitungsstatioi und in der horizontalen Stellung den horizontalen Transfer der Werkzeugköpfe senkrecht zu der Kippachse gewährleisten.

80981 1/0792

Die Herstellung von Werkstücken in kleinen oder mittleren Serien unter Verwendung verschiedener Bearbeitungsverfahren wie Bohren, Gewindeschneiden» Abfasen, Ausbohren, Schneiden, Fräsen sowie Arbeitsgängen zur Kontrolle, Reinigung und Markierung bringt besondere Probleme »it sich, weil einer kurzen Bearbeitungszeit der verschiedenen Mascbinen eine große Benutzungszeit dieser Haschinen gegenübersteht, wenn eine große Anzahl von kleinen TeiIefamilien und häufige Änderungen an diesen Familien vorkommen.

Zur Lösung dieser Probleme sind zur Zeit zwei Wege bekannt. Der erste besteht darin, numerisch gesteuerte Arbeitszentren zu verwenden. Diese Naschinen lösen in vollkommener Weise die Probleme bezüglich einer großen Flexibilität der Fertigungseinrichtung, die für solche Werkstücke erforderlich ist. Bei derartigen Maschinen ist lediglich die Spannvorrichtung spezifisch. Die Anwendungsbreite ist daher sehr groß, jedoch ist der Produktionsausstoß dieser Maschinen sehr klein. Da die Bearbeitung an einem einzelnen Stück erfolgt, addieren sich die Bearbeitungszeiten, die mechanischen Zeiten, die Werkzeugwechselzeiten und die Werkstückwechselzeiten.

Die zweite Lösung besteht in der Bearbeitung auf klassischen Transferstraßen, und bei denen das Werkstück an einer Anordnung von Bearbeitungseinheiten vorbeigeführt wird» Bei dieser Lösung addieren sich die Zeiten nicht. Die Zykluszeit, ist die Summe der nominalen Bearbeitungszeit, der maximalen mechanischen Zeit und der Zubringzeit der Werkstücke. Diese Lösung erlaubt somit einen schnellen Arbeitstakt, der einer Herstellung von großen Stückzahlen besser angepaßt ist. Jedoch ist das Bearbeitungsprogramm zwangsläufig festgelegt und die Möglichkeiten zur Umrüstung sind praktisch null.

809811/0792

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Machteile der beiden erwähnten Lösungen weitgehendst zu beseitigen und eine Haschine zu schaffen, die besonders den Problemen angepaßt ist, die sich bei der Herstellung kleiner und mittlerer Serien ergeben, die eine hohe, den numerisch gesteuerten Maschinen vergleichbare Flexibilität aufv/eist und dennoch einen hohen, den speziellen Transfermaschinen vergleichbaren Ausnutzungsfaktor hat, selbst wenn der erwünschte Ausstoß geringer ist.

Dazu geht die Erfindung von einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art aus. Bei dieser Maschine müssen zwei Hauptfunktionen erfüllt werden. Die erste besteht in der gleichzeitigen transversalen Verschiebung der Werkzeugköpfe, wenn die Stirnfläche der Bearbeitungsstation mit denen der sich in ihrer vertikalen Stellung befindenden Übernahmestation und der Übergabestation fluchtet. Die zweite Funktion besteht darin, die Führung der Werkzeugköpfe bei ihrer Verschiebung mit Mitteln zu gewährleiten, die außerdem eine Verschiebung der Werkzeugköpfe rechtwinklig ζμ der obigen Verschiebung ermöglichen, wenn sich die Übernahme-Station und die Ubergabestation in ihren horizontalen Stellungen befinden, und die gleichzeitig die üblichen Nebenfunktionen, wie die Positionierung, die Fixierung und die Ankopplung gestatten.

Alle diese Funktionen können durch eine Kombination von kliissischen Vorrichtungen realisiert werden, jedoch wird dabei eine verhältnismäßig komplexe Anordnung erreicht. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es also, die beiden Hauptfunktionen mit einfachen Mitteln zu bewerkstelligen, d.h. die Zahl der Vorrichtungen und Steuereinrichtungen auf ein Minimum zu reduzieren.

80981 1/0792

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder Werkzeugkopf über eine in der Bearbeitungsstellung senkrechte Grundplatte verfügt, deren unterer Rand einen als Schiene ausgebildeten Vorsprung sowie zwei an den Enden des Randes angeordnete; Teile aufweist, die die Grundplatte nach vorn und nach unten verlängern und jeweils eine Mitnehmeraussparung in Gestalt einer Nut haben, welche in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der etwa der Länge der Grundplatte entspricht, und die mit zwei vertikalen Mitnehmern in Eingriff bringbar sind, deren obore Enden unterhalb dem unteren Rand liegen, daß die beiden Mitnehmer an zwei mit je einer Stange eines Hydrozylinders mit beidseitig herausgeführten Stangen verbundenen Schlitten befestigt sind und der Hubweg des Hydrozylinders dem Transferschritt entspricht, der etwas größer als die Länge der Grundplatte ist, daß die Entfernung zwischen den beiden so miteinander verbundenen Mitnehmern gleich dem um den Hubweg vergrößerten Abstand der Mitnehmeraussparungen ist und die Mitnehmer so angeordnet sind, daß sie mit den Mitnehmeraussparungen in Eingriff bringbar sind und daß die Einrück- und Ausrückbewegungen der Mitnehmer und der Mitnehmeraussparungen in der Mittellage vor der Bearbeitungsstation ausschließlich durch die Rückwärts- und Vorwärtsbewegungen der Bearbeitungsstation und in den Endlagen ausschließlich durch die Aufrichtbewegung in die vertikale Stellung und die Kippbewegung in die horizontale Stellung der Übernahmestation und der Ubergabestation durchführbar sind.

Die zweite, oben erwähnte Funktion, d.h. die transversale Führung der Werkzeugköpfe wird dadurch erreicht,

- 10 -

809811/0792

daß zur Führung der Werkzeugköpfe während des transversalen Fransfers zwei bewegliche, mit der Grundplatte fest verbundene Schienen vorgesehen sind, denen an festgelegten Stellen an der Stirnseite der Bearbeitungsstation und den Stirnseiten der Übernahmestation und der Übergabestation freilaufende Rollen zugeordnet sind, und der als Schiene ausgebildete untere Rand der Grundplatte mit den auf horizontalen Achsen gelagerten Rollen zusammenwirkt, daß die obere Schiene mit den auf vertikalen Achsen gelagerten Rollen zusammenwirkt und derart angeordnet ist, daß einerseits der Werkzeugkopf gegen ein Kippen um die untere Schiene zurückhaltbar ist und andererseits die obere, auf den Rollen gleitende Schiene v/ährend der Verschiebung in der zu der Kippachse senkrechten Richtung einrückbar und ausrückbar ist, daß die oberen Rollen mit vertikaler Achse und ihre Halter so angeordnet sind, daß sie in der senkrechten Richtung für die rückwärtigen Vorsprünge Platz schaffen, die die Grundplatte aufweist und die insbesondere durch die Hilfsvorrichtung zur Ankopplung und Fixierung gebildet sind.

V/eitere Merkmale sind Gegenstand von Unteransprüchen.

- 11 -

80981 1 /0792

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung, in einer perspektivischen Ansicht/

Fig. 2 die Bearbeitungsstation und einen Werkzeugkopf der Werkzeugmaschine nach Fig. 1, in einem vertikalen Schnitt längs der Arbeitsspindel, in einer Teilansicht,

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Stirnfläche der Werkzeugmaschine nach Fig. 1 zur Verdeutlichung der Anordnung von Mitnehmern und Mitnehmeraussparungen an den Werkzeugköpfen der Werkzeugmaschine,

Fig. 4 die Förderbahn der Werkzeugmaschine nach Fig.1, in einem vertikalen Schnitt, in einer Teilansicht,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine nach Fig. 1, bei der die Bearbeitungsstation vertikal verschiebbar ist, in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Werkzeugmaschine nach Fig. 5, bei der die Bearbeitungsstation in drei Richtungen verschiebbar ist, in einer perspektivischen Ansicht und

Fig. 7 eine Spannvorrichtung der Werkzeugmaschine nach Fig. 1 zur Vermeidung bestimmter Totzeiten, in einer schematischen Ansicht von oben.

- 12 -

809811/0792

In Flg. 1 erkennt man eine Bearbeitungsstation 1, die unmittelbar zwischen den Enden einer sich quer erstreckenden Transferstraße angeordnet ist, an denen sich eine Übernahmestation 25 und eine Ubergabestation 26 befinden, wobei die Beförderungsrichtung durch einen Pfeil 27 dargestellt ist. Die Bearbeitungsstation 1 ist in der am weitesten zurückgezogenen Stellung dargestellt, bei der ihre Stirnfläche 7 sich in der gleichen vertikalen Ebene befindet, wie die jeweiligen Stirnflächen 29, 30 der Übernahme-Station 25 und Ubergabestation 26, die sich beide in ihrer vertikalen Stellung befinden.

Ausgehend von diesen Stellungen ist die Bearbeitungsstation auf Gleitbahnen 5 in Richtung der durch einen Pfeil 31 dargestellten Anstellbewegung und dann der Vorschubbewegung verschiebbar und kann sich selbstverständlich während der Rückkehr zu ihrer Ausgangsstellung, die auf eine Bearbeitungsphase folgt, in umgekehrter Richtung bewegen. Die Übernahmestatlon 25 und die Ubergabestation 26 können sich ebenfalls,ausgehend von der dargestellten Stellung durch eine Kippbewegung um die gemeinsame Achse 32 in Richtung der Pfeile 33 und 34 verstellen, so daß ihre Stirnflächen 29 und 30 eine horizontale Lage einnehmen, wobei selbstverständlich die Möglichkeit der umgekehrten Bewegung besteht, um sie in die vertikale Stellung zurückzubringen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung findet der transversale Transfer statt, um Werkzeugköpfe 8 auszuwechseln und während dem der Werkzeugkopf 8, der sich in Mittelstellung vor der Stirnfläche 7 der Bearbeitungsstation 1 befindet und dessen Einsatz beendet ist, in Richtung des Pfeiles 27 zu der leeren Ubergabestation 26 bewegt werden muß. Zur gleichen Zeit muß der neue Werkzeugkopf 8, der sich in der Ubernahmestation 25 befindet, in der gleichen Richtung in die Mittelstellung zu der Bearbeitungsstation 1 geführt werden. Somit ist es notwendig, während der Bewegung sowohl

809811/0792

- 13 -

für eine gleichzeitige horizontale Verschiebung der beiden Werkzeugköpfe 8 wie auch für ihre korrekte Führung zu sorgen .

Dazu ist jeder Werkzeugkopf 8 auf einer Grundplatte 35 befestigt, die insbesondere in Fig. 2 erkennbar ist und deren unterer Rand eine untere horizontale Schiene 36 aufweist, die in der Nähe ihrer Enden mit einem Teil 37 versehen ist, das die Grundplatte 35 nach vorne und nach unten, wie in Fig. 2 dargestellt, verlängert. Jede dieser Verlängerungen ist mit einer Mitnehmeraussparung 38 ausgestattet, die insbesondere in Fig. 3 erkennbar ist und die im wesentlichen in der Gestalt einer rechteckigen Nute ausgebildet ist, deren obere Berandung 39 nicht höher liegt als die Unterkante der Schiene 36.

Den beiden Mitnehmeraussparungen 38 sind zwei vertikale Mitnehmer 13 zugeordnet, die jeweils auf einem auf einer Führungsschiene 11 gleitenden Schlitten 40 angeordnet sind. Die beiden Schlitten 40 sind jeweils mit einer der Stangen 41 eines Hydrozylinders 12 mit beidseitig herausgeführten Kolbenstangen, dessen Gehäuse im Grundkörper der Gleitbahn unterhalb des Weges der Bearbeitungsstation 1 untergebracht sein kann, verbunden.

Wie man in Fig. 3 erkennt, sind die beiden Mitnehmeraussparungen 38 einer gleichen Grundplatte 35 in einem Abstand voneinander angeordnet, der geringfügig unterhalb der maximalen Baulänge über alles in horizontaler Richtung der Grundplatte 35 und des Werkzeugkopfes 8 liegt. Der Hubweg des Hydrozylinders 12 ist seinerseits geringfügig größer als diese Länge über alles und hat einen Wert, der der relativen Lage der Obernahmestation 25 in Bezug auf die Bearbeitungsstation 1 und der Bearbeitungsstation 1 in Bezug auf die Übergabestation 26 angepaßt ist. Die beiden Mitnehmer 13, die über die Schlitten 40 und die Stangen 41

809811/0792

- 14 -

miteinander verbunden sind, befinden sich in einer Entfernung voneinander, die sehr genau der Summe des oben erwähnten Abstandes und dem Hubweg des Hydrozylinders 12 entspricht.

Die Ruhestellung der beiden Mitnehmer 13, die in Fig. 3 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, ist so gewählt, daß bei einer Rückkehrbewegung der Bearbeitungsstation 1 in der dem Pfeil 31 entgegengesetzten Richtung die linke Mitnehmeraussparung 38 der Grundplatte 35 des mit der Bearbeitungsstation 1 verbundenen Werkzeugkopfes lediglich durch diese Bewegung unmittelbar mit dem Mitnehmer 13 in Eingriff kommt und das andererseits ein Kippen der Ubernahmestation 25 entgegen der Pfeilrichtung 33 zu einem Eingreifen der rechten Mitnehmeraussparung 38 der Grundplatte des folgenden Werkzeugkopfes 8 mit dem rechten Mitnehmer führt.

Ausgehend von diesem Zeitpunkt führt der Hydrozylinder 12 eine vollständige Hubbewegung bis zu der in Fig. 3 mit gestrichelten Linien dargestellten Stellung aus und bringt dadurch dank der erwähnten Dimensionierung der Hubbewegungen und der Abstände zwischen den Mitnehmeraussparungen den neuen Werkzeugkopf 8 in Mittelstellung und den Werkzeugkopf 8, dessen Einsatz beendet ist, in die linke Stellung vor die Ubergabestation 26. Sobald diese Bewegung des Hydrozylinders beendet ist, beginnt die Bearbeitungsstation mit ihrer Zubringbewegung und danach mit der Vorschubbewegung wobei sich die mitgenommene Grundplatte 35 selbsttätig mit ihrer Mitnehmeraussparung 38 von dem rechten Mitnehmer 13 löst. Gleichzeitig führen die Übernahmestation 25 und die Ubergabestation 26 eine Kippbewegung in Richtung der Pfeile 33 und 34 aus, so daß sie die Mitnehmeraussparung 38 der linken Grundplatte 35 von dem linken Mitnehmer 13 löst;. Die Rückkehr des Hydrozylinders 12 in die Ruhestellung kann somit ungehindert während der Anfangsphase der Bearbeitung

809811/0792

- 15 -

erfolgen, ohne daß ein Mechanismus zum Umklappen der Mitnehmer 13 vorgesehen werden muß. Insbesondere erkennt man, daß zwischen der schnellen Rückkehr der Bearbeitungsstation und dem Anfang der schnellen Zubringbewegung der Bearbeitungsstation für die folgende Bearbeitung die einzige Stillstandszeit diejenige ist, die durch die Hubbewegung des Hydrozylinders 12 beansprucht wird, was einem sehr kurzen Zeitverlust entspricht.

Um die Werkzeugköpfe 8 bei der oben beschriebenen Bewegung zu führen, werden anstatt von Schlitten, die sich in Führungsbahnen bewegen oder von auf feststehenden Schienen abrollenden, beweglichen Rollen, bewegliche Schienen verwendet, die mit den Werkzeugköpfen 8 fest verbunden sind und die sich auf losen, an festen Stellen angebrachten Rollen verschieben. Eine dieser Schienen besteht aus der bereits erwähnten unteren Schiene 36, an der unteren Kante der Grundplatte 35, die dank der Anordnung der Mitnehmeraussparungen 38 ungehindert über die Mitnehmer 13 bei deren Annäherungs- und Rückkehrbewegung passieren kann. Diese Schiene wirkt zusammen mit einer Anzahl von Rollen 42 mit horizontalen Achsen, die an der Grundseite der Bearbeitungsstation angeordnet sind, sowie mit ähnlichen Rollen 43, die an den Grundseiten der Übernahmestation 25 und der Ubergabestation 26 angeordnet sind. Alle Rollen 42 und 43 sitzen lose auf ihren Achsen und dienen zur Aufnahme des Gewichtes der Werkzeugköpfe 8 während ihrer transversalen Bewegung. Vorzugsweise sind die Rollen 42 auf exzentrischen Achsen 44 gelagert, die im Fuß der Bearbeitungsstation 1 drehbar gelagert sind und gleichzeitig um einen bestimmten Winkel mit Hilfe von Hebeln 45 verstellt werden können, die an ihrer Hinterseite befestigt sind. Mittels einer Kuppelstange 46, die mit diesen Hebeln ein vielfaches Parallelogramm bildet, wird die gesamte Anord nung durch einen nicht dargestellten Hydrozylinder betätigt, der über eine Pleuelstange 47 auf das obere Ende 48 eines

80981 1/0792

- 16 -

- 16 - 273981Q

der doppelten Hebel 45 einwirkt. Die Betätigung dieses Hydrozylinders verursacht ein Absenken aller Rollen 42 . unter die normale Rollebene.

Die Grundplatte 35 verfügt ebenfalls über eine obere Schiene 49, die ein horizontales Verbindungsteil, mit dem es mit der Grundplatte 35 verbunden ist, und einen sich vertikal nach unten erstreckenden Rand aufweist, der sich zwischen Rollen 50 mit vertikalen Achsen und der Stirnfläche der Bearbeitunysstation 1 erstreckt. Die vertikalen Achsen der Rollen 50 sind auf mit der Bearbeitungsstation 1 fest verbundenen Haltern 51 sowie auf den Stirnflächen 29 und 30 der Ubernahmestation 25 und der Ubergabestation 26 angeordnet. Die oberen Rollen 50 mit vertikalen Achsen wirken mit der oberen Schiene 49 zusammen, um die Grundplatte 35 zurückzuhalten und bei den transversalen Zubringbewegungen der Werkzeugköpfe deren Kippen zu verhindern.

Die Anordnung wird durch eine Reihe von Zusatzvorrichtungen vervollständigt, die die Funktionen einer horizontalen und vertikalen Zentrierung, einer Befestigung und einer Ankopplung jedes Werkzeugkopfes 8 mit der Bearbeitungsstation 1 haben. Die horizontale Zentrierung, die als erste erfolgt, wird mit Hilfe eines unter der Wirkung eines Hydrozylinders 53 in der Bearbeitungsstation 1 nach außen verschiebbaren Index-Stiftes 52 erreicht, dessen Spitze die Form eines vertikal aufgespannten Prismas mit trapezförmiger Grund- und Deckfläche hat, und der in eine Ausnehmung 54 entsprechender Form in einem mit der Grundplatte 35 fest verbundenen Teil 55 eingreifen kann.

Nachdem der Werkzeugkopf 8 durch den entsprechenden Mitnehmer 13 über die Rollen 42, 43 und 50 in die geeignete Stellung vor der Bearbeitungsstation 1 gebracht worden ist, wird der Index-Stift 52 betätigt und positioniert mit großer

80981 1/0792

- 17 -

Genauigkeit den Werkzeugkopf 8 in horizontaler Richtung auf der Bearbeitungsstation 1. Anschließend verursacht der oben erwähnte und in der Zeichnung nicht dargestellte Hydrozylinder eine Betätigung der exzentrischen Achsen 44 und ein Absenken der Rollen 42, wodurch horizontale, an den beiden horizontalen Enden ausgebildete Sitzflächen 56 gegen entsprechende Sitzflächen 57 an der Bearbeitungsstation 1 zur Anlage kommen, um eine genaue Positionierung in vertikaler Richtung herbeizuführen. Anschließend vollzieht sich die Befestigung der gesamten Grundplatte 35 gegen die Bearbeitungsstation 1 mit Hilfe von Fixierungsköpfen 58, die jeweils durch einen Hydrozylinder 59 betätigbar sind und die mit Kupplungskörpern 60 in Gestalt von Führungsschienenabschnitten zusammenwirken, die in etwa an den vier Ecken der Grundplatte 35 mit nur einer in die beiden horizontalen Richtungen mündenden Fuge angeordnet sind und die ein Durchführen des Kopfes 58 und der Stange des Hydrozylinders 59 erlauben. Die Ankopplung des Getriebes der Hauptantriebseinheit zwischen der Bearbeitungsstation 1 und dem Werkzeugkopf 8 geschieht mit zwei zugeordneten Klauenkupplungsscheiben 61 und 62, von denen die erste an einem mit Keilnuten versehenen Zapfen 63 befestigt ist, der in der Antriebswelle 64 der Bearbeitungsstation 1 verschieblich gelagert ist und von denen die zweite mit der Einganswelle des Werkzeugkopfes 8 verbunden ist. Der Zapfen 63 ist unter der Wirkung einer über einen Hydrozylinder 67 betätigbaren Gabel 66 axial verschiebbar, um ein Ineinandergreifen der Klauenkupplungsscheiben sowie deren Auseinanderrücken vor einer horizontalen Verschiebung zu ermöglichen.

Man sieht also, daß alle diese Zusatzeinrichtungen Vorsprünge aufweisen, und zwar sowohl auf der Rückseite der Grundplatte 35 als auch auf der Stirnfläche 7 der Bearbeitungsstation 1. Bei einer üblichen Führungseinrichtung würden diese Vorsprünge die Bewegung senkrecht zum transversalen Transfer in liegender Anordnung verhindern und würden eine

80981 1/0792

- 18 -

zusätzliche Lösebewegung senkrecht zu den Stirnflächen 35 und 29 oder 30 erfordern. Im Gegensatz dazu ist es mit der erfindungsgemäßen Anordnung, d.h. mit den beweglichen, auf festen Führungsrollen gleitenden Schienen möglich, die Rollen, insbesondere die oberen Rollen 50, so zu positionieren, daß zwischen ihnen Raum für die Vorsprünge der Grundplatte frei bleibt. Dazu sind beispielsweise pro Stelle vier Rollen 50 vorgesehen,und zwar sowohl an der Stirnseite 7 als auch den Stirnseiten 29 und 30, die jeweils in zwei Zweier-Gruppen auf den Halterstücken 51 angeordnet sind und zwischen denen genügend Platz in der Mitte für die Bewegung der Klauenkupplungsscheibe 62 und seitlich genügend Platz für das Vorbeiführen der an der Grundplatte 35 angeordneten Kupplungskörpern 60 , vorhanden ist.

Auf diese Weise können die Einrückbewegung jedes Werkzeugkopfes 8 an der Ubernahmestation 25 in horizontaler Lage und die Ausrückbewegung eines anderen Werkzeugkopfes 8 an der Übergabestation 26 ebenfalls in horizontaler Lage ungehindert stattfinden, ohne daß ein zusätzlicher Kipp- oder Lösmechanismus vorgesehen werden muß. Wie man in Fig. 3 erkennt, ist lediglich an einer Seite der oberen Berandung jeder Grundplatte 35 ein Anschlußstück 68 für die elektrischen und die hydraulischen Anschlüsse vorgesehen, das mit einer feststehenden Koppelvorrichtung an der Bearbeitungsstation 1 zusammenwirkt und das mit Hilfe eines Hydrozylinders zum Ankoppeln und Entkoppeln dieser Verbindungen verschiebbar ist.

Es ist wesentlich zu beachten, daß bei einer Verschiebung der Werkzeugköpfe in Richtung des Pfeiles 27 die beiden vorhandenen Werkzeugköpfe gleichzeitig durch die miteinander verbundenen Mitnehmer 13 verschoben werden, so daß Zusammenstöße zwischen den Werkzeugköpfen ausgeschlossen sind. Die Werkzeugköpfe werden auf der Umlaufbahn 14 so befördert, daß sich ihre Werkzeuge 69 auf ihrer Oberseite befinden, wobei

809811 /0792

- 19 -

die Werkzeuge 69 unabhängig von ihren Ausmaßen geschützt sind. Bei diesen Umläufen rollt jede Grundplatte 35 auf seitlichen Rollen 70 der Umlaufbahn 14, wobei geeignete seitliche Führungen und elastische Anschlagpuffer 71 vorgesehen sind, die an der Oberseite jeder Grundplatte 35 angeordnet sind und Zusammenstöße zwischen verschiedenen Grundplatten verhindern.

Es muß auch bemerkt werden, daß zur Verringerung des Platzbedarfes der Vorrichtung die obere Schiene 49 aus zwei Abschnitten besteht, um zwischen ihnen den für das Teil 55 mit der Ausnehmung 54 für die Zentrierung des Index-Stiftes notwendigen Platz zu lassen.

Man erkennt somit, daß alle Funktionen, insbesondere die der Beförderung und Führung, während des transversalen Transfers mit sehr einfachen Mitteln erreicht werden, die eine senkrechte Bewegung in horizontaler Lage ohne zusätzliche Komplikationen ermöglichen.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist zusätzlich zwischen dem Gleittisch 4 und der Bearbeitungsstation 1 eine Konsole 17 angeordnet, die mit vertikalen Gleitbahnen und einem Antrieb 19 für die vertikale Bewegung der Bearbeitungsstation versehen ist, damit die verschiedenen Werkzeugköpfe eine veränderliche Positionierung in Bezug auf das Werkstück erhalten können oder damit eine vertikale Vorschubbewegung, wie beim Fräsen oder Schneiden, ausführbar ist. Die schnelle Rückkehr in die Ausgangsstellung der Bearbeitungsstation 1 geschieht durch gleichzeitige Betätigung der schnellen vertikalen und der schnellen horizontalen Rückwärtsbewegung, also ohne zusätzlichen Zeitverlust. Alle oben erläuterten Vorteile gelten daher ebenfalls.

- 20 -

80981 1/0792

Bei einer weiteren in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist die gesamte Anordnung nach Fig. 5 an einem Schlitten 6a befestigt, der auf transversalen, feststehenden Führungsschienen 20 unter der Wirkung eines geeigneten Mechanismus verschiebbar ist, so daß eine weitere Möglichkeit für eine transversale Bewegung der Bearbeitungsstation 1 gewonnen wird. In diesem Fall vollzieht sich das Auswechseln der Werkzeugköpfe in jeder beliebigen Position des Schlittens 6a auf den transversalen Führungsschienen 20. Jedoch können die wegen der Bearbeitungsschritte des nächsten Bearbeitungszyklus erforderlichen Verschiebungen des beweglichen Schlittens sofort nach der schnellen Rückwärtsbewegung der Bearbeitungsstation 1 stattfinden, somit also ohne Einführung eines zusätzlichen Zeitverlustes.

Die Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung arbeitet somit mit einer Folge von programmierten Schritten in der gleichen Weise wie eine* klassische Transfer-Maschine, aber mit dem Unterschied, daß sich die verschiedenen Schritte hier zeitlich folgen, statt räumlich aufeinander zu folgen. Der Ausstoß der produzierten Teile ist somit notwendigerweise wegen der einzigen Bearbeitungsstation niedriger, aber die Produktivität der Maschine bleibt ganz und gar vergleichbar mit der von Transfer-Maschinen, die unter den gleichen Bedingungen die gleiche Folge von Bearbeitungsschritten ausführen. Die Maschine gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß die Zeiten für die verschiedenen Bearbeitungsschritte von unterschiedlicher Dauer sein können, während sie bei einer klassischen Transfer-Maschine zwangsläufig dem längsten Bearbeitungsschritt angepaßt sind.

Wenn die zu bearbeitenden Werkstücke Bearbeitungsstellen in verschiedenen Ebenen haben, kann selbstverständlich jedes Werkstück auf einem drehbaren Auflagetisch mit automatischer Steuerung eingespannt werden, um die Zeitverluste durch Lageänderungen der Werkstücke zu vermeiden.

80981 1/0792

- 21 -

Schließlich können die Zeitverluste durch das Einspannen und Ausspannen der Teile verhindert werden, indem eine Anordnung, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, verwendet wird. Zwei identische drehbare Auflagetische 21 dienen zur Aufnahme der Werkstücke und zur Ausrichtung der verschiedenen Flächen, die vor der Bearbeitungsstation 1 bearbeitet werden müssen. Die beiden Auflagetische 21 sind selbst auf einem Tisch 23 angeordnet, der mit Hilfe von transversalen Gleitschienen auf einer Auflage 24 verschiebbar ist. Sobald ein Werkstück fertig ist, verschiebt sich der Tisch in der einen oder der anderen Richtung, um den neuen Rohling der Bearbeitungsstation zuzuführen, während der Werkzeugkopf für einen neuen Zyklus von Bearbeitungsschritten ausgewechselt wird. Damit steht die gesamte Zeit zur Verfügung, die für die verschiedenen Bearbeitungsschritte an den verschiedenen Bearbeitungsebenen eines Werkstücks notwendig ist;,' um das vorher bearbeitete Werkstück auszuspannen und einen neuen Rohling einzuspannen.

Selbstverständlich kann die oben beschriebene Bearbeitungseinheit zur Steigerung der Produktivität, wenn dies gewünscht ist, in mehreren Exemplaren verwendet werden, um das gleiche Werkstück oder die gleichen Werkstücke, die in einer kurzen Transferstraße aufeinanderfolgen, zu bearbeiten. Beispielsweise kann man für ein Werkstück mit zwei sich gegenüberliegenden Bearbeitungsebenen zwei identische Einrichtungen verwenden, die sich gegenüberstehen, um die Produktivität zu verdoppeln und eine Rückführung der Werkstücke zu vermeiden.

80981 1/0792

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar). Webergasse 3. Postfach 2739810 2. September 1977 Telefon

PA 28 raeh Stuttgart (07 11)3565

Telex 07 256610 smru

Telegramme Patentschutz Essllngenneckir

Patentansprüche

( 1.!Werkzeugmaschine für eine Folge von mannigfaltigen ^"-^^ Bearbeitungsschritten mit Hilfe von Werkzeugköpfen mit wenigstens einer Arbeitsspindel sowie mit Hilfe von Fördervorrichtungen für die Werkzeugköpfe und Vorrichtungen für die Vorschubbewegung in Bezug auf aufeinanderfolgende Werkstücke aufweisenden Einheiten, wobei die Werkzeugmaschine über eine einzige Bearbeitungsstation, mehrere Werkzeugköpfe und eine Fördervorrichtung zum transversalen Transfer unter gleichzeitiger Zufuhr eines neuen Werkzeugkopfes zu der Bearbeitungsstation und Abtransport des vorhergehenden Werkzeugkopfes verfügt und wobei an den beiden Enden der Fördervorrichtung zum transversalen Transfer eine Förderbahn, durch die die Bahn der Werkzeugköpfe geschlossen wird, sowie eine Übernahmestation und eine Ubergabestation vorgesehen sind, die um eine horizontale Kippachse aus einer vertikalen Stellung in eine horizontale Stellung überführbar sind, so daß die Werkzeugköpfe bei der Bearbeitung horizontal verlaufende Arbeitsspindeln aufweisen und auf der Förderbahn mit ihren Arbeitsspindeln nach oben weisend transportierbar sind, wobei die Übernahmestation und die Ubergabestation in der vertikalen Stellung ohne Zwischenstufe den direkten transversalen Transfer der Werkzeugköpfe

«09811/0792

zu oder von der Bearbeitungsstation und in der horizontalen Stellung den horizontalen Transfer der Werkzeugköpfe senkrecht zu der Kippachse gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkzeugkopf (8) über eine in der Bearbeitungsstellung senkrechte Grundplatte (35) verfügt, deren unterer Rand einen als Schiene (36) ausgebildeten Vorsprung sowie zwei an den Enden des Randes angeordnete Teile (37) aufv/eist, die die Grundplatte (35) nach vorn und nach unten verlängern und jeweils eine Mitnehmeraussparung (38) in Gestalt einer Nut haben, welche in 3inem Abstand voneinander angeordnet sind, der _:twa der Länge der Grundplatte (35) entspricht, und die mit zwei vertikalen Mitnehmern (13) in Eingriff bringbar sind, deren obere Enden unterhalb dem unteran Rand (3G) liegen,daß die beiden Mitnehmer (13) an zv/ei mit je einer Stange (41) eines Hydrozylinders (12) mit beidseitig herausgeführten Stangen verbundenen Schlitten (40) befestigt sind und der Hubweg des Hydrozylinders (12) dem Transferschritt entspricht, der etv/as größer als die Länge der Grundplatte (35) ist, daß die Entfernung zwischen den beiden so miteinander verbundenen Mitnehmern (13) gleich dem um den Hubweg vergrößerten Abstand der Mitnehmeraussparungen (38) ist und die Mitnehmer (13) so angeordnet sind, daß sie mit den Mitnehmeraussparungen (38) in Eingriff bringbar sind und daß die Einrück- und Ausrückbewegungen der Mitnehmer (13) und der Mitnehmeraussparungen (3 8) in der Mittellage vor der Bearbeitungsstation (1) ausschließlich durch die Rückwärts- und Vorwärtsbewegungen der Bearbeitungsstation (1) und in den Endlagen ausschließlich durch die Aufrichtbewegung in die vertikale Stellung und die Kipp-

8098 11/0792

273981Q

bewegung in die horizontale Stellung der Übernahme-Station (25) und der Ubergabestation (26) durchführbar sind.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Werkzeugköpfe (8) während des transversalen Transfers zwei bewegliche, mit der Grundplatte (35) fest verbundene Schienen (36, 49) vorgesehen sind, denen an festgelegten Stellen an der Stirnseite (7) der Bearbeitungsstation (1) und den Stirnseiten (29, 30) der Ubernahmestation (25) und der Übergabestation (26) freilaufende Rollen (42, 43, 50) zugeordnet sind, und der als Schiene (36) ausgebildete untere Rand der Grundplatte (35) mit den auf horizontalen Achsen gelagerten Rollen (42, 43) zusammenwirkt, daß die obere Schiene (49) mit den auf vertikalen Achsen gelagerten Rollen (50) zusammenwirkt und derart angeordnet ist, daß einerseits der Werkzeugkopf (8) gegen ein Kippen um die untere Schiene (36) zurückhaltbar ist und andererseits die obere, auf den Rollen (50) gleitende schiene (49) während der Verschiebung in der zu der Kippachse (32) senkrechten Richtung einrückbar und ausrückbar ist, daß die oberen Rollen (50) mit vertikaler Achse und ihre Halter (51) so angeordnet sind, daß sie in der senkrechten Richtung für die rückwärtigen VorSprünge Platz schaffen, die die Grundplatte (35) aufweist und die insbesondere durch die Hilfsvorrichtungen (55, 60, 62) zur Ankopplung und Fixierung gebildet sind.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schiene (49) in ihrer Mitte unterbrochen ist, so daß ein Teil (55) mit einer Ausnehmung

(54) in Gestalt eines senkrechten Prismas mit trapezförmigem, horizontalem Querschnitt montierbar ist, in die die entsprechende Spitze eines in der Bearbeitungs-

809811/0792

station (1) verschiebbaren Index^Stiftes (52) zur horizontalen Zentrierung der Grundplatte (35) in der Bearbeitungsstellung einführbar ist.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt der oberen Schiene (49) sowie jeder Halter (51) der oberen Rollen (5O) im wesentlichen horizontale Sitzflächen (56, 57) aufweist, mit deren Hilfe die vertikale Zentrierung der Grundplatte (35) durchführbar ist, wozu außerdem die unteren Rollen (42) an der Bearbeitungsstation (1) auf exzentrischen Achsen (44) gelagert sind, die alle gleichzeitig in gleicher Richtung durch eine geeignete Steuervorrichtung zum gleichzeitigen Absenken der Rollen (42) betätigbar sind.
5. Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderbahn (14) für die Werkzeugköpfe (8) aus Abschnitten eines Rollenförderers zusammengesetzt ist, dessen Rollen (70) unmittelbar unter zwei seitlichen Streifen der Grundplatte (35) drehbar angeordnet sind und daß seitliche Führungen und elastische Anschlagpuffer (71) zur Vermeidung eines Zusammenpralls der Werkzeugköpfe (8) vorgesehen sind.
6. Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine einzige Bahn zum Transfer und Speichern in der horizontalen Ebene aufweist, daß die Zahl der Werkzeugköpfe (8) gleich der Anzahl der Bearbeitungsschritte eines Bearbeitungszyklus für ein Werkstück 1st und diese auf der Umlaufbahn (14) in der für die Bearbeitungsschritte erforderlichen Reihenfolge so angeordnet sind, daß der transversale Transfer bei jedem Bearbeitungsschritt nur um einen Schritt voranschreitet und die Gesamtheit der Werkzeugköpfe (8) pro

809811/0792

Bearbeitungszyklus nur einen kompletten Umlauf mitmacht und daß die Bahn (14) eine Aufnahmekapzität aufweist, die für die Aufnahme der Werkzeugköpfe ausreicht, welche bei der Folge von Bearbeitungsschritten mit der größten Komplexität notwendig sind.
7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, bei der die Umlaufbahn die Gestalt eines Vielecks aus geradlinigen, motorbetriebenen Rollenförderem aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufbahn (14) in den Ecken Kippvorrichtungen zur Richtungsänderung sowie mindestens eine Beladestation und eine Entladestation für die Werkzeugköpfe (8) aufweist, so daß deren Anzahl, Art und Reihenfolge an jedes neue Bearbeitungsprogramm anpaßbar ist.
8. Werkzeugmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei automatisch gesteuerte, drehbare Auflagetische (21) aufweist, die auf einem automatischen Schlitten (23) angeordnet sind, der abwechselnd den einen oder anderen drehbaren Auflagetisch (21) zu der Bearbeitungsstation (1) heranführt, so daß die zu bearbeitenden Werkstücke während des Verlaufes des Bearbeitungszyklus eines Werkstückes einspannbar und ausspannbar sind.
9. Werkzeugmaschinenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren Werkzeugmaschinen nach einem der vorangehenden Ansprüche zusammengesetzt ist und die gleiche Folge von Werkstückenmit gleichen oder verschiedenen Bearbeitungsebenen in der gleichen oder in gegeneinander versetzten Bearbeitungsstationen 1 bearbeitet wird, indem die Werkzeugmaschinen das Bearbeitungsprogramm unter sich aufteilen.

809811/079 2