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Vorrichtung zum spanenden Bearbeiten
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von Werkstücken Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spanenden
Bearbeiten von Werkstücken gemäß dem OberbeLrrifi des Anspruchs 1.
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derartige Vorrichtungen sind dem Fachmann etwa in Form von Revolverdrehbänken
bekannt. Bei Ihnen tragt der Wechselkopf in fester Winkelstellung eine Mehrzahl
von Werkzeugen, welche nac-heinander zu einer Arbeitsstellung gefahren werden, in
welcher sie mit einer Antriebseinheit vel'Wlockt werden und dann ein Werkstück bearbeiten.
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Bei derartigen Vorrichtungen läßt sich jedoch bei vorgegebener Größe
des Wechselkopfes nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Werkzeugen auf dem
Wechselkopi unterbringen, da der konstante und unveränderbare Winkelabstand zwischen
aufeinanderfolgenden Werkzeugen so groß sein muß, daß die dem j jeweils mit der
Antriebseinheit verblockten Werkzeug benachbarten Werkzeuge auch bei einem Verfahren
des Werkstückes nicht unbeabsichtigt in Anlage an dieses kommen.
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lurch die vorliegende Erfindung soll daher eine Vorrichtung gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiter gebildet werden, daß auf dem Wechselkopf
eine größere Anzahl von Werkzeugen untergebracht werden kann, ohne daß hierzu seine
Gesamtabmessungen vergrößert werden müßten.
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Dæse aufhabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung gemäß
Anspruch 1.
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Bei der erfindungsgenäßen Vorrichtung ist das bei bekannten Wechselköpfen
verwendete prinzip einer äquidistanten auteinanderfolge von Werkzeugen aufgegeben.
Ein größerer Abstand der Werkzeuge wird nur dort eingehalten, wo dies im Hinblick
auf die unbehinderte Verfahrbarkeit des Werkstückes bezüg.ich des werkzeuges wirklich
erforderlich ist. Im restlichen Bereich des Wechselkopfes können die Werkzeuge unter
beliebiemiLbstand angeordnet sein, so daß sich insbesondere eine durch eine dichte
Aufeinanderfolge von Werkzeugen
gebildete Warteschlange vor der
eigentlichen Bearbeitungsstation erzielen läßt, aus der Werkzeuge auch in rascher
bfolL:e abgerufen werden können.
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hierzu sind die Werkzeuge erfindungsgemäß von Laufkatzen eines Schleppkreisförderers
getragen. Derartige Schleppkreisförderer (power and free conveyor) sind an und für
sich zum Transport von Werkstücken in den Fertigungsstraßen bekannt. Es wurde bisher
aber nicht erkannt, daß sich ein Schleppkreisförderer auch für das aufeinanderloluene
Zufüiiren von Werkzeugen zu einer Arbeitsstation einer Werkzeugmaschine für die
spanende Bearbeitung von lierkstucken gut eignet, da man dann auf einanderfolgende
Werkzeuge bei der Arbeitsstation unter großem abstand anordnen kann und trotzdem
insgesamt eine sehr dichte Aufeinanderfolge von Werkzeugen und damit eine kompakte
Bauweise des Wechselkopfes erzielt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen
angegeben.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf
eine besonders kompakte Bauweise des Wechselkopfes bei großem Speichervermögen von
Vorteil. Außerdem läßt sich so eine besonders saubere Pührung aer :Laufkatzen erzielen,
wie dies für ein schonendes und präzises fördern erwünscht ist.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 3 kann auch ein Belasten von
laufkatzen mit schweren Werkzeugen nicht dazu führen, daß die innen liegenden Enden
der Laufkatzen von der iiaufplatte abheben. Die Abstützung des inneren flaufkatzenendes
an der Unterseite der Laufplatte iührt zu keiner erhöhung des Bewegungswiderstandes
in Umfangsrichtung, wenn man von der Weiterbildung der Erfindung gemäß ;anspruch
4 Gebrauch macht.
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Schleppkreisförderer bestehen üblicherweise aus einer Tragschiene
für die Laufkatzen und Förderketten, mit welchen die Laufkatzen über Klinken verbindbar
sind. Derartige hettenförderer können auch für die Zwecke der Erfindung verwendet
werden. Bildet man den Schleppkreisförderer gemäß Anspruch 5 aus, so hat die Oberseite
der Laufplatte eine im wesentlichen durchgehende Fläche, was im Hinblick auf die
Betriebssicherheit aber auch im Hinblick auf eine leichte Reinigung von Spänen von
Vorteil ist.
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Im prinzip kann man das Einstellen eines größeren Abstan-des zwischen
dem in der Bearbeitungsstation befindlichen Werkzeug und dem ersten Werkzeug der
davorstehenden Warteschlange auch unter Verwendung von entsprechenden Ausrückeinrichtungen
und Anschlägen erfolgen, welche am kopf der Warteschlange und bei der Bearbeitungsstation
angeordnet sind und von denen in anderem Zusammenhang (vgl. Anspruch 16) auch bei
der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht wird.
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Verwendet man dagegen zum Hineinbeween und lierausbewegen der Werkzeuge
in die Bearbeitungsstation einen getrennten, intermittierend bewegten Hilf sförderer,
so läßt sich eine besonders präzise Positionierung der Werkzeuge in der Bearbeitungsstation
erzielen, außerdem können die Werkzeuge rasch und doch schonend gefördert werden,
wenn man den Hiltsförderer über ein Schrittschaltgetriebe antreibt, welches auf
rasche und doch sanfte Beschleunigung ausgelegt ist.
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Bei dem kontinuierlich laufenden Schleppkreisförderer ist dagegen
bei hohen ?ördergeschwindigkeiten das L-inkuppeln und Auskuppeln der Laufkatzen
immer mit unerwünschten kuc'xen verbunden. Der Schleppkreisförderer sollte daher
verhältnismäßig langsam laufen.
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Die lleiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 ist wieder im Hinblick
auf eine im wesentlichen durchgehende Oberseite der liaufplatte von Vorteil.
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Hit der Weiterbildung der Erfindung gemäß anspruch 8 wird auf einfache
Weise das Umschalten der Förderfunktion vom Schleppkreisförderer auf den Hilfsförderer
erzielt.
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Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 9 und 10 erleichtern
die Konstruktion und die Linäustierung der Vorrichtung, da diejenigen Stellen der
Laufjplatte, an denen abfallende oder ansteigende Nockenflächenabschnitte vorgesehen
sind, direkt denjenigen Stellen entsprechen, bei denen die zweiten Mitnehmmittel
bzw. die
zweiten Mitnahmemittel ausgerückt oder eingerückt werden.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 wird erreicht,
daß die Laufkatzen reibschlüssig in eine gewünschte Indexstellung hineinbewegt werden
können, obwohl die zweiten Hitnehmmittel schon ausgeklinkt sind. Damit kann die
gewünschte Umschaltung der Förderfunktion vom Schleppkreisförderer auf den Hilf
sförderer und umgekehrt auch dann sichergestellt werden, wenn in der Praxis keine
hunderprozentige Synchronisierung der Gegentaktbewegung der zweiten Hitnehmmittel
und der zweiten Mitnahmemittel erreicht werden sollte. Außerdem wird mit dieser
Weiterbildung erzielt, daß die vor der Bearbeitungsstation stehende Warteschlange
sanft aus dem Stillstand beschleunigt wird, da bei jeder Laufkatze ein Xeibschluß
zum Hitnehnring vorliegt.
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Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 wird erreicht,
daß sich das Ausmaß des Reibschlusses zwischen Laufkatze und Mitnehmring in Abhängigkeit
von der Stellung der zweiten Mitnehmmittel ändert.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 13 ist im Hinblick
auf eine einfache Fertigung des Mitnehmringes und des Förderringes von Vorteil.
Außerdem benötigen derartige Mitnehmringe und Förderringe keine gesonderte Schmierung,.besorgen
eine gewisse Stoßdämpfung und laufen geräuscharm.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 ist im Hinblick
auf eine kleine Kontaktfläche zwischen Viitnehmring und Förderring sowie den sie
aufnehmenden Nuten der Laufplatte von Vorteil.
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Bei Verwendung einer Kunststoffleiste, wie sie im Anspruch 15 angegeben
ist, kann der Antrieb des Mitnehmringes und des i1'örderringes von der Unterseite
der Laufplatte her erfolgen, so daß die Oberseite der Laufplattevollig frei ist.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 16 können die Laufkatzen auch
an einer von der Arbeitsstation abgelegenen Stelle einfach angehalten werden. Die
hierbei erreichte Endlage ist bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 17 besonders
präzise vorgegeben.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 18 ist im Hinblick
auf eine gute GewichtsaufVahme der Werkzeuge und Werkzeugträger durch die Laufplatte
von Vorteil; außerdem werden so die auf die Laufkatze ausgeübten Kippmomente klein
gehalten. Bei einer Vorrichtung gemaß Anspruch 19 kann die Anzahl der nacheinander
der Bearbeitungsstation zueführten Werkzeuge noch weiter vergrößert werden. Der
Schleppkreisförderer dient dann nicht mehr als einzig Vorratsspeicher für die Werkzeuge
sondern als PufLerspeicherr welcher zwischen ein großes Werkzeugmagazin und die
Bearbeitungsstation geschaltet ist.
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vie Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 20 ist im Hinblick
auf eine einfache Ausbildung der Kupplunen zwischen dem 's'rans)ortarm und den Werkzeugträgern
einerseits und den Werkzeugträgern und den Laufkatzen andererseits von Vorteil,
da beide Kupplungen räumlich weit voneinander getrennt sind und der Dransportarm
nicht in die Bohn der Laufkatzen ragt.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 21 kann man besonders viele Werkzeuge
auf geringem Raum unterbringen und diese nacheinander in der durch das Aufstecken
der Werkzeugträger auf dem Endlosförderer vorgegebenen Ordnung dem Schlep-tkreisförderer
des Wechselkopfes zuführen.
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Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 22 läßt sich das völlige aufrüsten
und Abrüsten der Werkzeuge besonders einfach durchführen.
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Nachstehend wir die erfindung anhand eines Ausführunüs beispieles
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
eine 1 eine Aufsicht auf eine Anlage zum spanenden Bearbeiten von Werkstücken mit
einer Vielzahl von Werkzeugen, welche aus einer Werkzeugmaschi.e und einem lösbar
mit dieser verbundenen fahrbaren Werkzeugmagazin besteht,
einen
vertikalen Schnitt durch die Anlage nach Fig. 1 längs der dortigen Schnittlinie
II-II 3 eine Aufsicht auf einen Teil einer ringiörmigen Lauiplatte eines Werkzeugwechselkopfes
der in Fig. 1 und 2 gezeigten Werkzeugmaschine, Fig. 4 einen radialen Schnitt durch
den in Fig. 3 gezeigten Teil der Laufplatte des Werkzeugwechselkopfes längs der
dortigen Schnittlinie IV-IV, eine Aufsicht auf die Unterseite einer Laufkatze des
Wechselkopfes der in den ig. 1 und 2 gezeigten Werkzeugmaschine, Fig. 6 eine aufsicht
auf einen Teil der Laufplatte des Werkzeugwechselkopfes, welcher einer übergabestation
des Wechselkopfes benachbart ist, an welcher Verkzeuge zwischen dem Wechselkopf
und dem Werkzeugmagazin ausgetauscht werden; Fig. 7 eine Aufsicht auf eine Kunststoffleiste,
aus welcher sich ein Mitnehmring und ein Förderring des Werkzeugwechselkopfes herstellen
lassen einen S einen transversalen Schnitt durch die Kunststoffleiste nach Fig.
7 längs der dortigen Schnittlinie VIII-VIII und Fig. 9 schematisch den Antrieb eines
Endlosförderers des Werkzeugmagazinws.
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£ig. 1 zeigt eine Anlage zum numerisch gesteuertell automatischen
spanenden Bearbeiten von Werkstücken, welche aus einer dort insgesamt mit 10 bezeichneten
Werkzeugmaschine und einem 1GS-bar mit dieser verbundenen Werkzeug-Magazinwagen
12 besteht.
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Der Magazinwagen 12 hat eine Rahmenpiatte 14, welche von maschinenseitigen
vorderen Laufrädern 16 und hinteren auirädern 18 getragen ist. Die hinteren Laufräder
18 sina frei laufend und um eine von der Laufradachse entfernte vertikale achse
verschwenkbar, so daß es sich in ihrem einschlag auf die åeweilige Bahn des Magazinwagens
12 einstellen kann.
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Die vorderen Laufräder 16 sind in fester Ausrichtung so montiert,
daß ihre Drehachse parallel zur Längsachse des Magazinwagens verläuft. Für jedes
der Laufräder 16 ist ein zugeordnet er Antrieb 20 vorgesehen.
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Batterien und eine Steuerschaltung für die Antriebe 20 sint in einem
von der mitte der hahmenplatte 14 getragenen kasten 22 untergebracht. Ein von Hand
betätigbares Steuergerät 24 ist über eine flexible Leitung 26 mit der im kasten
22 enthaltenen Steuerschaltung für die Antriebe 20 verbunden. Es hat Steuerknöpfe
28 für Vor- und Rückwärtsfahrt, sowie einen Lenkhebel 30, über welchen die Verteilung
der Antriebsleistung auf die beiden Antriebe 20 gesteuert wir Auf diese Weise kann
der Magazinwagen 12 ähnlich wie ein kettenfahrzeug gelenkt werden.
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Zu beiden Seiten des kastens 22 ist in der Rahmenplatte 14 jeweils
ein Umlenkrad 32 bzw. 34 um eine vertikale Achse drehbar gelagert. Die Umlenkräder
haben eine im wesentlichen zylindrische, aus einzelnen ebenen Facetten 36 bestehende
Mantelfläche. Uber sie läuft eine insgesamt mit 38 bezeichnete Förderkette. Diese
besteht aus über Gelenkstifte 40 miteinander verbundenen Traggliedern 42 mit im
wesentlichen quaderförmiger Gestalt. Die Tragglieder 42 können sich mit ihren Innenflächen
an die Facetten 36 der Umlenkräder 32 und 34 anlegen, wodurch eine Eraftübertragung
zwischen den Umlenkrädern und der Förderkette sichergestellt ist. Die Tragglieder
42 sind auf einer durchlaufenden Unterlage 43 abgestützt und so präzise in ihrer
vertikalen Stellung vorgegeben. Jedes der Tragglieder 42 trägt nach oben weisende
Zapfen 44, auf welche insgesamt mit 46 bezeichnete Werkzeugträger aufsteckbar sind,
welche hierzu mit entsprechenden Bohrungen versehen sind. In Fig. 1 ist der größte
Teil der Tragglieder 42 zu Erläuterungszwecken ohne aufgesteckte Werkzeuträger wiedergegeben.
Bei einem im Einsatz bei'in lichen Magazinwagen ist dagegen der größte Teil der
Tragglieder mit Werkzeugträgern besetzt. Nur so viele Tragglieder sind in der Regel
leer, wie Werkzeugträger zur Verwendung in der Werkzeugmaschine 10 gerade entnommen
sind.
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llie lSig. 2 zeigt, ist in den Werkzeugträgern 46 jeweils eine Aufmahmehülse
48 drehbar gelagert, welche mit einem Innenkonus zur Aufnahme des komplementären
konusförmigen
Schaftes eines Werkzeuges, z B. des Bohrers 50 versehen
ist. Die außen liegenden Stirnflächen der Aufmahmehülsen 48 sind mit radialen Nuten
52 versehen, in welche entsprechende NitnehmfinLer der Antriebsspindel der Werkzeugmaschine
eingeführt werden können, wie später noch genauer beschrieben werden wird.
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Am Boden 54 des Fabrikationsraumes sind durch U-Profile gebildete
Führungsschienen 56 befestigt, welche das Ausrichten des Magazinwagens 12 auf die
Werkzeugmaschine 10 erleichtert. Einführenden 58 der iührungsschienen 56 sind nach.
außen kelchförmig erweitert.
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Um eine präzise Positionierung des Magazinwagens 12 an der Werkzeugmaschine
10 sicherzustellen, sind am Bett 60 der letzteren Ausleger 62 befestigt, welche
am freien Ende über Stifte 64 lösbar mit der Rahmenplatte 14 verbunden sind.
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Der Antrieb der Förderkette 38 erfolgt unter Steuerung durch die Hauptsteuerung
der Werkzeugmaschine 10. Line Abtriebswelle 66 eines entsprechend, in der Zeichnung
nicht näher wiedergegebenen Antriebsmotors steht seitlich von dem Maschinenbett
60 der Werkzeugmaschine 10 über. Ihr freies Ende ist mit einer polygonalen Ausnehmung
versehen, in welche eine entsprechend polygonale Antriebsstange 68 in Gleitpassung
einführbar ist. Die Antriebsstange 68 ist über Lagerblöcke 70, 72 an der Rahmenplatte
14 gelagert und trägt eine Gewindeschnecke 74. Letztere kämmt mit
einem
schräg verzahnten Zahnrad 76, welches auf die Welle 6 des Umlenkrades 32 aufgekeilt
ist. Das andere Umlenkrad 34 ist frei laufend.
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Die Werkzeugmaschine 10 hat einen auf dem Maschinenbett 60 in z-Richtung
(vgl. das Koordinstensystem nach Fig. 1) verschiebbaren Ständer 80. Die entsprechende
Bewegung besorgt ein Getriebemotor 82 zusammen mit einer Gewindespindel 84, welche
in einer entsprechenden Gewindebohrung des Ständers 80 läult. Der Ständer 80 hat
im wesentlichen die Form eines Doppel-T-Trägers. An dessen unterem Ende ist eine
Basisplatte 86 befestigt, sein oberes Ende trägt eine Abschlußplatte 88. Durch die
vertikalen Ausnehmungen 90, 92 des Ständers 80 erstrecken sich zwei Gewindespindeln
94, 96, welche in der Basisplatte 86 und in der Abschlußplatte 88 gelagert sind.
Zugehörige Getriebemotoren 98, 100 zum Antrieb dieser Gewindespindeln sind von der
Abschlußplatte 88 ge-@ragen.
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Aui der Gewindespindel 96 laufen in die Ausnehmung 92 formschlüssig
eingreifende Ansätze 102, 104 von Tragplatten 106, 108, die über stabförmige Distanzkörper
110 zu einer Einheit verbunden sind. Die Tragplatte 106 trägt aber ein Zwischenstück
112 eine Befestigungsplatte 114, auf welcher ein Spindelantriebsnotor 116 angeordnet
ist.
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Ciee an besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat die untere Tragplatte
1U8 größere radiale Abmessungen und tragt über
mehrere stehbolzen
118 freitragend eine ringförmige Laufplatte 120. Diese hat eine innen liegende ringförmige
Führungsnut 121 und eine außen liegende ringförmige Führungsnut 122 sowie einen
in sie drehbar eingelassenen Mitnehmring 123 und einen drehbar in sie eingelassenen
Förderring 124. Weitere Einzelheiten der Laufplatte 120 werden später unter Bezugnahme
auf die Figuren 3, 4 und 6 beschrieten.
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Aus den Fig. 1 und 2 ist ferner ersichtlich, daß die Tragplatten 106,
108 eine rechteckige mittige Ausnehmung 126 haben, mit welcher sie auf den Außenllächen
des Ständers EO geführt sind.
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die Fig. 2 zeigt, erstreckt sich die Abtriebswelle 128 des Spindelantriebsmotors
116 durch die Lagerplatte 108 zu einem von dieser getragenen Getriebekasten 1,U,
der schematisch als einen Winkeltrieb enthaltend gezeigt ist.
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In wirklichkeit kann der Getriebekasten 130 zusätzlich Vorgelege zur
Änderung der Drehzahl der Antriebsspindel 132 aufweisen. Die Antriebsspindel 132
hat polygonalen Querschnitt und greift in Gleitpassung in eine komplementäre axiale
ausnehmung einer Antriebshülse 134 ein, die in Getriebekasten 130 durch einen nicht
gezeigten Linearmotor zwischen einer zurückgezogenen Stellung, in welcher von ihrer
Stirnfläche getragene Antriebsfinger 136 in den Getriebekasten zurückgezogen sind,
und einer lrbeitsstellung verlagerbar ist, in welcher die antriebsfinger 136
in
die Nuten 52 einer mit der Antriebsspindel fluchtenden Aufnahmehülse 48 eingreift.
In dieser Stellungist die antriebshülse 134 in Fig. 2 wiedergegeben.
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Aui der Laufplatte 120 ist eine Vielzahl von insgesamt mit 138 bezeichneten
Laufkatzen in Umfangsrichtung verschiebbar geführt. Die Laufkatzen haben einen über
den äußeren Hand der Laufplatte 120 herabhängenden Tragabschnitt 140.
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In dessen Unterseite sind nicht näher wiedergegebene kupplungsteile
vorgesehen, welche zusammen mit in den aber seiten der Werkzeugträger 46 vorgesehenen
Kupplungsteilen ein gesteuertes Verbinden und Lösen der Werkzeugträger an den Laufkatzen
ermöglichen. Derartige kpplungsteile können z. B. bajonettverschlußähnlich oder
schloßälinlich ausgebildet sein oder auch Teile einer Nagnetkupplung sein.
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Die Laufkatzen haben ferner einen die Laufplatte120 übergreifenden
Brückenabschnitt 142 und einen den inneren Hand der Laufplatte 120 untergreifenden
Abstützabschnitt 144.
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Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind auf der Unterseite des Brückenabschnittes
142 zwei kreisbogenförmige uleitschuhe 146, 148 angeordnet, welche formschlüssig
in den liührungsnuten 121 und 122 laufen. Zwischen denbeiden Gleitschuhen 146 und
148 hat der Brückenabschnitt eine auf seiner Längsachse liegende rechteckige Ausnehmung
150 und eine zu seinem seitlichen Rand hin offene rechteckige Ausnehmung 152.
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In der Ausnehmung 150 ist ein Prismenkörper 154 vertikal geführt,
welcher auf seiner Unterseite eine Nockenfolgerolle 156 und einen radial zu diesem
nach innen versetzten Mitnahmestift 158 trägt. Der Mitnahmestift 158 fluchtet radial
mit dem Förderring 124. In der Ausnehmung 152 ist ein Prismenkörper 160 mittels
eines unter Abstand vom seitlichen Rand des Brückenabschnittes 142 angeordneten
stiftes 162 verschwenkbar gelagert. Der Prismenkörper 160 trägt einen Mitnehmstift
164, welcher in radialer Richtung mit dem Nitnehmring 123 fluchtet. Radial vom Mitnehmstift
164 nach innen versetzt trägt der Prismenkörper 160 eine Nockenfolgerolle 166.
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Die beiden Prismenkörper 154 und 160 sind zusätzlich zum Gewicht durch
nicht gezeigte Druckfedern in Richtung nach unten, also in Richtung zur Laufplatte
120 hin vorgespannt.
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Der Prismenkörper 160 trägt auf seiner Oberseite einen Betätigungsarm
168 mit einer aufgesetzten Rampenfläche 170.
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Läuft eine Laufkatze 138 auf eine vorhergehende, in Hig. 5 gestrichelt
angedeutete und mit 138' bezeichnete Laufkatze auf, so läuft die Rampenfläche 170
auf diese Laufkatze hinauf, wodurch der Betätigungsarm 168 und damit auch der Prismenkörper
160 verschwenkt wird. Damit kommt der Nitnehmstift 164 außer Eingriff mit dem Nitnehmring
123, der später noch genauer beschrieben wird.
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Auf dem teilweise weggebrochen wiedergegebenen xbstützsbschnitt 144
sind zwei auf der Unterseite der Laufkatze Ic abrollende Stützrollen 172 vorgesehen,
welche verhindern können, daß sich das radial innen liegende Bilde einer Laufkatze
abhebt, wenn diese ein schweres Werkzeug trägt.
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nie Fig. 3 und 4 zeigen minzelheiten der susbildun" der Laufplatte
1O. Man erkennt neben der inneren Führungsnut 121 und der äußeren Führungsnut 122
den Mitnehmring 123, welcher in einer weiteren Nut 174 der Laufplatte 120 E,eführt
ist, und den Förderring 124, welcher in einer Nut 176 der Laufplatte 120 geführt
ist.
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Der Mitnehmring 123 hat nach oben offene Mitnehmbohrungen 178, in
welche die Nitnehmstifte 164 eingreifen können und welche unter geringem Abstand
voneinander angeordnet sind.
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Der Förderring 124 hat Mitnahmebohrungen 180, in welche die Mitnahmestifte
158 eingreifen können und welche unter so großem Winkelabstand angeordnet sind,
wie dies die unbehinderte Beweglichkeit des Werkstückes bezüglich der der Bearbeitungsstation
benachbarten Werkzeuge notwendig macht. fliose Bearbeitungsstation ist/in Fig. 1
mit B bezeichnet, wahren eine Wartestation-für das als nächstes zu verwendende Werkzeug
mit h und eine Wartestation lür das zuletzt verwendete Werkzeug mit O bezeichnet
sind.
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D bezeichnet eine übergabestation, bei welcher Werkzeugträger zwischen
der Werkzeugmaschine 10 und den Magazinwagen 12 ausgetauscht werden. Der Winkelabstand
der
en Mitnehmbohrung 180 entspricht somit dem gewünschten Winkelabstand
der aufeinanderfolgenden Stationen A, B und C.
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Zum Fördern der Werkzeugträger 46 zwischen den Stationen , B, C ist
der einen Hilfsförderer darstellende sörderring 124 vorgesehen, während der das
Fördermittel eines Schleppkreisförderers darstellende Mitnehmring 123 die Werkzeugträger
zwischen der Übergabestation D und der Wartestation A sowie der Wartestation C und
der UberL;abestation D fördert. Dieses Umschalten der Förderfunktion erfolgt unter
Verwendung von Nockenflächen, welche durch die Oberseite-von ringförmigen Stegen
182 und 184 gebildet sind, welche die Nuten 174 und 176 radial nach innen bzw.
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radial nach außen begrenzen. In Fig. 3 sind abgesenkte Oberflächenbereiche
dieser Nockenflächen durch kreuze angedeutet. Kurz vor Erreichen des der Station
A zugeordneten Radlusstrahles 186 der Laufplatte weist der Steg 182 eine ansteigende
Rampenfläche 188, der Steg 184 eine abfallende Rampenfläche 190 auf.
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Bei einer Laufkatze, welche sich dem Radiusstrahl 186 nähert, luft
somit die Nockenfolgerolle 166 auf der Rampenfläche 180 nach oben, wodurch der Nitnehmstift
164 aus der ihn gerade aufnehmenden Nitnehmbohrung 178 herausgezogen wird. Gleichzeitig
läuft die Nockenfolgerolle 156 auf der Xampenfläche 190 nach unten, wodurch der
Mitnahmestift 158 in die Mitnahmebohrung I0 gleiten kann.
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Da die beiden entgegengesetzt geneigten Rampenflächen 188, 190 ebenfalls
auf einem gemeinsamen Radiusstrahl angeordnet sind, kann die beim Entspannen der
Druckfeder für den Prismenkörper 154 frei werdende Energie zum Spannen der Druckieder
für den Prismenkörper 160 beitragen, so daß der zusätzliche Bewegungswiderstand
in Umfangsrichtung beim Vorbeilaufen einer Laufkatze an den Rampenflächen 188, 190
insgesamt sehr klein ist.
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Da sich in der Praxis eine exakte Synchronisierung der Ausrückbewegung
des Mitnehmstiftes 164 und der l;inrückbewegung des Mitnahmestiftes 158 ohne große
Herstellungskosten und sorgfältige Wartung nicht immer sicherstellen, läßt, tragen
die Prismenkörper 160 einen nachgiebigen reibkörper 162, welcher in der Nachbarschaft
des Stiftes 162 angeordnet ist, und zwar zum größeren Teil zwischen dem Stift 162
und dem seitlichen Rand des Prismenkörpers 16 liegend. Damit wird zugleich mit dem
Ausrücken des Mitnehmstiftes 164 ein schwacher Reibschluß zur Oberseite des Mitnehmringes
123 hergestellt, welcher ausreicht, die Laufkatze noch so weit weiterzuschieben,
bis der Mitnahmestift 156 anz in die Nitmahmebohrung 180 einrastet.
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Der Verlauf der Nockenflächen auf den Stegen 182, 184 bei der Wartestation
C ist analog zu demjenigen bei der viartestation A und braucht daher nicht im einzelnen
beschrieben zu werden.
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Wie am besten aus ig. 4 ersichtlich ist, ist an die Unterseite des
llitnehnringes 123 eine Zahnstane 194, an die Unterseite des Förderringes 124 eine
Zahnstange 126 angejoriat. In einem an der Unterseite der Laufplatte 120 be-@estigten
Lagerblock sind zwei mit diesen kömmende Zahnräder 200, 202 frei drehbar auf einer
achse 204 gelagert. Das Zahnrad 200 kämmt mit einem hitze 206, das von der Abtriebswelle
208 eines ständig umlaufenden Getriebemotors 210 getragen ist. Das Zahnrad 202 kämmt
inil: eine Ritzel, das von der Antriebswelle 214 eines Getriebemotors 216 getragen
ist. Letzterer wird nur dann erre t, wenn ein neues Werkzeug von der Wartestation
in die Bearbeitungsstation 3 gebracht werden soll. Die Beendigung der Erregung des
Getriebemotors 216 kann dadurch ges-teuert werden, daß man diesen für eine vorgegebene
anzahl von Drehun0en seines Rotors arbeiten läßt oder daß man r der Bearbeitungsstation
A einen mit einer Laufkatze oder einem Werkzeugträger zusammenarbeitenden Endschalter
oder eine entsprechende Lichtschrankenanordnung vorsieht, oder dadurch, daß man
in der Laufplatte selbst eine Lichtschranke oder einen flagnetlühler vorsieht, welche
n radialen Durchgangsbohrungen bzw. magnetischen Einsätzen des Förderringes zusammenarbeiten,
die unter gleichem Winkelabstand wie die Nitmahmebohrungen 180 angeordnet sind.
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Gem2ß Fig. 4 weist ein entsprechender Stellungsgeber für den Förderring
124 ein bündig in den zwischen den Nuten 174 und 176 liegenden Steg 218 eingelassenes
Lampengehäuse
220 mit einer Birne und ein ebenfalls bündig in den Steg 184 eingelassenes Detektorgehäuse
222 mit einer lichtempfindlichem Diode auf. Die so gebildete Lichtschranke arbeitet
mit radialen Bohrungen 224 zusammen, deren achse die Achse der Mitnahmebohrungen
180 rechtwinklig schneidet.
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6 zeigt eine Auisicht auf denjenigen Teil der Laufplatte 120, welcher
der Übergabestation l; zugeordnet ist.
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In ihm ist ein im wesentlichen rechteckiges, aber radial rußen und
radial innen durch kreisbögen begrenztes Plattensegment 226 vorgesehen, welches
abgesehen von den nachstehend noch genauer zu beschreibenden Abweichungen in einer
Arbeitsstellung eine durchgehende Fortsetzung der Laufplatte darstellt und welches
durch einen nicht gezeigten, unter der Laufplatte 120 angeordneten Linearmotor,
z. B. einen Elektromagneten, abgesenkt werden kann.
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Der auf dem Plattensegment 226 liegende abschnitt des im bereich der
Schleppförderung abgesenkten (vgl. die eingezeichneten kreuze) Steges 182 hat eine
Rampe 228, welche zu einem mit der Oberseite der Laufplatte 120 fluchtenden vte-F)lateau
230 führt.
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Illit dieser Ausbildung des Plattensegnentes 226 wird erreicht, daß
die Nitnehmfinger 164 bei der Annäherung an die Übergabestation D aus dem Nitnehmring
123 ausklinken, wenn sich das Plattensegment 226 in seiner angehobenen Arbeitsstellung
befindet. Über den Reibkörper 192 wird
dann die in die Ubergabestation
D einlaufende Laufkatze noch exakt bis an einen mit der Vorderkante ihres Brückenabschnittes
142 zusammenarbeitende Anschlagrippe 232 bewegt. Letztere ist ebenfalls vom Plattensegment
226 getragen. Wird das Plattensegment 226 abgesenkt, so kann der Nitnehmstift 164
wieder in eine Mitnehmbohrung 178 gleiten; zugleich wird die Anschlagrippe 232 aus
der Bahn des Brückenabschnittes 142 bewegt. Damit kann die in der tibergabestation
D befindliche Laufkatze nach Abgabe eines Werkzeugträgers und Übernahme eines neuen
Werkzeugträgers unter Schlep<)törderung in Richtung auf die Wartestation li laufen,
bis entweder der Betätigungsarm 168 auf eine schon dort befindliche Laufkatze aufläuft
und den Mitnehmstift 164 ausrückt oder bis die Nockenrolle 166 die Rampenfläche
188 hinaufläuft.
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Falls gewünscht, kann in Förderrichtung gesehen stromauf der Ubergabestetion
D ein weiteres Plattensegment wie das Plattensegnent 226 angeordnet werden, vor
dem sich dann die Warteschlange aus mit abgearbeiteten Werkstücken bestückten Laufkatzen
bildet. Dieses zweite Plattensegment wird dann abgesenkt, wenn die Übergabestation
frei ist.
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binde ringförmige Laufplatte, wie sie oben beschrieben wurce, läßt
sich einfach auf einer Drehmaschine herstellen. an kann eine derartige ringförmige
Laufplatte auch nach der Iierstellung in Sektoren unterteilen und letztere durch
aul einer iiräsmaschine hergestellte geradlinige Plattenabschnitte
mit
geradlinigen Nuten verbinden. So kann man bei den Stationen k bis C sowie D jeweils
ein halbkreisiörmiges Laufplattenteil vorsehen und aieses durch zwei gleich lange
geradlinige Laufplattenteile zu einem Oval verbinden, so daß man noch mehr Laufkatzen
bei gleichen Abmessungen des einen Zwischenspeicher für Werkzeuge darstellenden
Schleppkreisförderers in x-Richtung zu Warteschlagen auflaufen lassen kann. Man
kann auch die Stationen A, ss, O unct D auf geradlinigen Laufplattenteilen vorsehen,
welche an ihren inden durch halbkreisförmige Laniplattenteile verbunden sind. In
diesem alle erhält man ein größeres Speichervermögen des Schleppkreisförderers bei
konstanten Abmessungen in y-Richtung iver Mitnehmring 123 und der Förderring 124
können eni;-sprechend bearbeitete Drehteile sein. Statt dessen kann man auch mit
entsprechenden Mitnehmmitteln versehene Förderketten verwenden, welche in den Nuten
174 und 176 laufen.
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Man kann diese Ringe aber auch aus geradlinigem, biegbarem kunststofimaterial
herstellen, wie es nachstehend unter Bezugnahme auf die lig. 7 und 6 beschrieben
wird. Dies ist einerseits im Hinblick auf die ertigungskosten, die Geräuschdämpfung
und die Wartungsfreiheit von Vorteil und ermöglicht zugleich den Betrieb von geradlinige
Abscirnitte enthaltenden Schleppkreisförderern.
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Die sig. 7 und 8 zeigen ein aus etwas elastischem, niedere Reibung
aul dem Metall der Laufplatte aufweisenden kunststoifmaterial gespritztes, im unbelasteten
Zustand
geradliniges Leistenmaterial 234 mit einer unten angespritzten
Zalinstange 236. Das Leistennaterial hat eilen über der Zahnstange liegenden kern
238 und von diesem getragene Arme 240 mit halbzylindrischen Stirnflächen 242.
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In das Material des Kernes können die Mitnehmbohrungen 178 oder die
h-itnahmebohrungen 180 eingebohrt werden. in ills erwünscht, kann man diese Bohrungen
auch schen beim Spritzen mit herstellen, kann dann aber nicht ein und dasselbe Leistenmaterial
für den Mitnehmring und den Förderring verwenden.
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Durch Verbinden (z. 13. Verkleben oder Verschweißen) der Enden eines
entsprechend langen Stückes des Leistenmateriales 234 kann man den Mitnehmring 123
oder den Förderring 124 leicht erstellen. Diese Ringe liegen dann über die Stirnflächen
242 nur linienhaft an den Seitenwänden der Nuten 174, 176 an. as Zusammenbiegen
des Leistenmateriales ist leicht möglich, da die Arme 240 durch Zwischenraume getrennt
sind. Das Leistenmaterial kann auch ähnlich wie eine Kette gleichermaßen gut durch
geradlinie, nach rechts gekrümmte und nach links gekrümmte Förderwegabschnitte lauren.
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uie oben beschriebene Werkzeugmaschine mit den durch die Laufplatte
120, den Mitnehmring 123, den Förderring 124 und die Laufkatzen 138 gebildeten Werkzeugwechselkepl
arbeitet zusammen mit dem Magazinwagen 12 wie nachstehend beschrieben ist:
Bei
der Umstellung auf die Bearbeitung eines neuen lierksiücktypes trägt der Wechselkopf
zunächst keinerlei Werkzeuge, alle Laufkatzen stehen leer in einer Warteschlange
vor der tbergabestation D. Nun wird ein Nagazlnwen 12 mit den für die Bearbeitung
erforderlichen Werkneuen an die Werkzeugmaschine herangefahren und über die Stifte
64 fest mit ihr verbunden. Nun fluchtet die in der tbergabestation D stehende Laufkatze
138 vertikal mit einem auf einem Tragglied 42 sitzenden Werkzeugträger 46. Der Transportarn
146 wird über die Gewindespindel 94 so bewegt, daß er den mit ihm verblockten Werkzeugträger
bis in Anlage an den Tragabschnitt 140 der Laufkatze 138 anhebt, mit dem der Werkzeugträger
46 dann verblockt wird, während die Kupplung zwischen dem Transportarm 146 und dem
Werkzeug träger 46 gelöst wird.
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Nun wird das Plattensegment 226 abgesenkt, so daß die Laufkatze 138
zusammen mit dem von ihr getragenen Werkzeug träger vom Nitnehmring 123 in Richtung
zur Warte station A gefördert wird, eine (leere) Laufkatze 138 läuft in die Übergabestation
D ein. Nun wird der Gransportarm 146 ab-Esesenkt, bringt aber in dieser Anlaufphase
noch keinen Werkzeugträger mit. Dann wird die Förderkette 38 um eine Teilung weiter
bewegt, so daß ein neuer Werkzeugträger an den Transportarm 146 kommt und mit diesem
gekoppelt werden kann. Hiernach läuft der Werkzeugübergabezyklus weiter, wie obenstehend
schon beschrieben.
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Dieses Bestücken der aufeinanderfo Igenden Laufkatzen erfolgt mit
der für den Transportarm 146 und den Magazinwagen 12 insgesamt charakteristischen
Taktzeit so lange, bis alle vor der Übergabestation D stehenden Laufkatzen mit Werkzeugträgern
bestückt sind. Ab demjenigen Zeitpunkt, zu dem die zuerst bestückte Laufkatze zur
Ubergabestation D zurückkehrt, wird bei der Abwäftsbewegung des Transportarmes 146
jeweils ein Werkzeugträger wieder auf die jörderkette 38 zurückgesetzt.
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zeitlich unabhängig von der Bestückung der Laufkatzen können bestimmte
Laufkatzen durch intermittierendes Antreiben des Förderringes 124 aus der Warteschlange
bei der Wartestation A abgerufen werden. Man kann so vorübergehen auch Bearbeitungsvorgänge
mit verschiedenen Werkzeugen ohne Unterbrechung durchführen, deren Dauer kürzer
ist als der Werkzeugaustauschtakt bei der Übergabestation.
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Das Abrüsten der Werkzeugmaschine erfolgt automatisch dann, wenn dem
Transportarm leere Tragglieder zugeführt werden, so daß er auch keine neuen Werkzeugträger
nach oben bringen kann. Diese leeren Tragglieder brauchen nicht mit denjenigen identisch
zu sein, auf denen ursprünglich die zuerst verwendeten Werkzeuge saßen. Verwendet
man in den Werkzeuge sätze für verschiedene Werkstücktypen tragenden Magazinwagen
Förderketten gleicher Länge, so können z. 13. einige der Tragglieder für einfache
Bearbeitungsvorgänge schon von Anfang an unbesetzt sein. Wünscht man in diesem alle
kein vollständiges abrösten der Werkzeugmaschine sondern
die anschließende
Bearbeitung eines Werkstückes des gleichen Tyues, so kann die Förderkette des Nagazinwagens
nach Abnahme des letzten Werkzeugträgers rasch um die Länge der nicht besetzten
Tragglieder vorgesetzt werden.
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silan erkennt, daß die oben beschriebene Werkzeugmaschine einen sehr
rasc-hen unabhängigen Werkzeugwechsel bei kompakten Abmessungen ermöglicht und auch
von ungelerntem Personal leicht bedient werden kann. Dabei weist sie einen verhältnismäßig
einfachen Aufbau auf und enthält keine komplizierten und störungsamfälligen Mechanismen.
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Selbst wenn man völlig ohne Nagazinwagen arbeitet, kann man eine große
Anzahl von Werkzeugen auf der Werkzeugmaschine speichern und hat trotzdem eine unbehinderte
Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück, wie bei einer herkömmlichen Werkzeugmaschine.
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£ig. 4 zeit schematisch den Antrieb der Förderkette 38 von der Werkzeugmaschine
10 her. Die Abtriebswelle 66 ist mit dem Ausgang eines Differentialgetriebes 300
verbunden.
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Dessen einer inan ist über eine Welle 302 mit einen Getriebemotor
304 verbunden, der bei Aktivierung die Welle 202 jeweils so oft dreht, daß unter
Berücksichtigung; der übersetzung zwischen Gewindeschnecke 74 und Zahnrad 76 sowie
des ltadius des Umlenkrades 32 die Förderkette 38 genau um eine Teilung weiter bewegt
wird. Der zweite ninang des Difierentialgetriebes 300 ist über eine Welle 306 und
ein
Zwischengetriebe 308 mit der Gewindespincel 84 verbunden.
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Das Ubersetzungsverhältnis des Zwischengetriebes 308 ist unter Berücksichtigung
der Steigung der Gewindespindespindel 84, der Ubersetzung zwischen Gewindeschnecke
74 und Zahnrad 76 sowie des Radius des Umlenkrades 32 so gewählt, daß die Förderkette
beim bewegen des Ständers 80 in x-Richtung durch den Getriebemotor 82 genau synchron
zum Ständer 80 veriahren wird. Damit kann ein Werkzeugaustausch zwischen Werkzeugmaschine
1u und Magazinwagen 12 auch einen olino weiteres durchgeführt werden, wenn der Ständer
80 Während eines Bearbeitungsvorganges aus seiner Mittenstellung herausgefahren
ist.