DE3101765C2

DE3101765C2 - Werkzeugmaschine mit Werkstückzuführorganen

Info

Publication number: DE3101765C2
Application number: DE3101765A
Authority: DE
Inventors: Günther 7981 Ravensburg Blum; Gerhard 7311 Notzingen Stark
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-01-21
Filing date: 1981-01-21
Publication date: 1985-02-21
Also published as: GB2092487A; DD201987A5; ES8301721A1; SE8107777L; BR8200274A; DE3101765A1; JPS6113937B2; IT8125882A0; JPS57132947A; US4460081A; FR2498104A1; ES508921A0; IT1140403B

Abstract

Bei einer Werkzeugmaschine (1) mit einem Bearbeitungstisch (3), der aus einem in Y-Richtung (5) verfahrbaren Grundtisch (4) und einem auf dem Grundtisch (4) in X-Richtung (7) durch eine NC-Steuerung bewegbaren Koordinatentisch (6) besteht, wird vorgeschlagen zur Einsparung eines besonderen Antriebs für den Palettenwechsel, daß auf dem Koordinatentisch (6) ein Grundtischteil (8) fest angeordnet ist und an diesem Grundtischteil (8) oder dem Koordinatentisch (6) ein Werkstückzuführorgan (2) in Form von Paletten (10, 11) von einem Grundgestell (9) aus hin- und herführbar ist und zwar zwangsweise unter dem Einfluß der gesteuerten Bewegung des Grundtisches (4) selbst gegenüber dem Koordinatentisch (6), wobei mindestens zwei Paletten (10, 11) vorgesehen sind, die zusammen mit dem Grundtischteil (8) eine Bearbeitungsfläche (18, 19, 20) aufweisen. Bei geringem Konstruktionsaufwand kann so der Werkstückwechsel stark beschleunigt und so die Produktivität wesentlich erhöht werden.

Description

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die Aufnahme auf dem Koordinatentisch bereitsteht,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Maschine in einer Position, in der sich der Koordinatentisch um ein Stück, in X-Richtung bewegt hat,

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Maschine, in der die Arbeitsposilion erreicht ist und die Palette mit dem Rohteil praktisch den Anschluß an den Grundtischteil erreicht hat,

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine Maschine mit aufgeschobener Püäette mit einem Fertigteil und eine Palette mit einem Rohteil in Aufnahmeposition,

Fig.5 einen Schnitt durch das Zwangsgetriebe in größerer Darstellung,

F i g. 6 eine Ansicht der Werkzeugmaschine mit dem Palettenwechsler,

F i g. 7 eine Ansicht eines Teiles des Grundtischteiles in größerer Darstellung mit einem Palettenanschlag,

F i g. 8 einen Schnitt durch einen Teil einer Palette mit einem Teil der Transportzahnstange in gegenseitiger Verbindungsposition,

Fig.9 eine Draufsicht auf eine Werkzeugmaschine mit einem Magazin zur Aufnahme einer Vielzahl von Paletten.

Die Bearbeitungsmaschine setzt sich zusammen aus einer Werkzeugmaschine 1 und Werkstückzuführorganen 2. Der Bearbeitungstisch 3 hat mehrere Teile, nämlich einen Grundtisch 4, der in V-Richtung 5 (Doppelpfeil) bewegbar ist, einen Koordinatentisch 6, der auf dem Grundtisch 4 in X-Richtung 7 senkrecht zur Y-Richtung 5 verschiebbar ist. Die Richtungen 5,7 verlaufen senkrecht zueinander und unterliegen gemeinsam einer Λ/C-Steuerung. Fest auf dem Koordinatentisch 6 ist ein Grundtischteil 8 vorgesehen, d. h. der Koordinatentisch 6 bewegt sich in gleicher Weise wie der Grundtischteil 8.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel steht neben der Werkzeugmaschine 1 ein Grundgestell 9, das ein Werkstückzuführorgan 2 in Form zweier nebeneinander liegender Paletten 10, 11 trägt (Fig. 1). Diese liegen in V-Richtung 5 hintereinander. Die Paletten 10, 11 entsprechen in ihrer Breite etwa der Breite des Grundtischteiies 8, ihre Längen sind etwas größer als die des Grundtischteiles 8, so daß ein Grundtischteil 8 und eine Palette 10 bzw. 11 bis auf einen umlaufenden Rahmen am Koordinatentisch 6 diesen etwa ausfüllen. In der in Fig. 1 dargestellten Position ist die Palette 11 auf das Grundgestell 9 aufgeschoben und zwar über den Koordinatentisch 6, der kurz zuvor noch die untere Position mit der Palette 11 eingenommen hat, wobei das Werkstück auf der Palette 11 durch die Werkzeugmaschine 1 bearbeitet worden ist. Die auf dem Grundgestell 9 in der gezeigten Position befindliche Palette 10 ist mit einem Rohteil beladen, also einem Werkstück, das in der nächsten Stellung auf den Koordinatentisch 6 gebracht und dann bearbeitet wird.

Für die gekoppelte Bewegung des Grundtisches 4, des Koordinatentisches 6 und der Paletten 10, 11 wird die /VC-Steuerung benützt und dazu ein Zwangsgetriebe 12 eingesetzt. Dieses setzt sich zusammen aus einer fest mit dem Grundtisch 4 verbundenen Zahnstange 13, einem Ritzel 14, einer Transportführungsstange 15, einer am Ende der Transportführungsstange 15 befindlichen Führung 16 und jeweils einer Führungsstange 17 an jeder Palette 10,11.

Die Oberflächen des Grundtischteiles 8 und der beiden Paletten 10, 11 stellen Grundbearbeitungsflächen 18, 19, 20 dar, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Ebene liegen, sie tragen gleichmäßig T-Nuten, so daß die Werkstücke in gleicher Weise aufgespannt werden können.

Bei der Darstellung nach F i g. 2 ist die Palette 11 mit dem bearbeiteten Werkstück an gleicher Stelle geblieben, die Palette 10 dagegen ist bereits zu einem Teil vom Grundgestell 9 über das Zwangsgetriebe 12 abgezogen und auf den Koordinatentisch 6 aufgebracht

In der Fig.3 ist die Bearbeitungsmaschine, in der neben dem Grundtischteil 8 die Palette 10 vollständig auf dem Koordinatentisch 6 untergebracht ist, wiedergegeben. Die aufgespannten Werkstücke können gemeinsam durch die entsprechenden Werkzeuge bearbeitet werden.

Die Palette 11 kann zunächst noch an ihrer ursprünglichen Stelle stehen, das fertig bearbeitete Werkstück kann aber auch bereits abgenommen und wieder mit einem neuen Rohteil bestückt sein.

Der Koordinatentisch 6 ist in V-Richtung 5 und in ΛΓ-Richtung 7 durch die Λ/C-Steuerung so verschoben, daß die positionierte Bearbeitung einsetzen kann.

Die Darstellung nach F i g. 4 entspricht etwa der nach F i g. 1. Hier ist das Werkstück bearbeitet und das Werkstück auf der Palette 10 ist über den Koordinatentisch 6 auf das Grundgestell 2 geschoben. Vorher ist die Palette 11 mit einem neuen noch zu bearbeitenden Werkstück beladen. Der Koordinatentisch 6 ist über die X-Richtung 7 und die V-Richtung 5 in die Führung 16 der beladenen Palette 11 eingefahren und steht somit in Position um die Palette 11 mit einer Bewegung in X+-Richtung mit Hilfe der Transportführungsstange 15 aufzuziehen. Das Zwangsgeiriebe 12 entspricht in seiner Stellung der in F i g. 1.

In Fig.5 ist in größerer Darstellung das Zwangsgetriebe 12 dargestellt. Man kann gut erkennen, wie das Ritzel 14 über Wälzlager 23, 24 im Koordinatentisch 6 gelagert ist. Die Zahnstange 13 ist im Grundtisch 4 festgehalten, sie kämmt mit dem Ritzel 14. Die Transportführungsstange 15 ist relativ bewegbar zum Koordinatentisch 6 und zum Grundtischteil 8. Das Ritzel 14 und die Transportführungsstange 15 stehen über ein Zahnrad 21 und eine Kupplung 22 miteinander in Verbindung. Dabei ist die Kupplung 22 als Elektromagnetkupplung ausgeführt, die eine Mitnahmescheibe 25 aufweist und über einen Keil 26 ständig mit der Welle des Ritzels 14 in Verbindung steht. Je nach Schaltzustand kann die Mitnahmescheibe 25 mit dem Zahnrad 21 eine Einheit bilden oder von diesem gelöst sein.

Das Zahnrad 21 mit der Kupplung 22 ist in einer nach unten offenen Öffnung 36 im Grundtischteil 8 angeordnet. Die Übersetzung Zahnstange 13 — Ritzel 14 — Zahnrad 21 — Transportführungsstange 15 ist so gewählt, daß der Verschiebeweg der Transportführungsstange 15 größer ist als der erforderliche Verschiebeweg der Palette 10 bzw. 11. Diese schlägt durch die Zwangsführung an die entsprechend angeordneten Palettenanschläge 30 am Grundtischteil 8 und 30' am Grundgestell 9 an. Durch den zugeordneten größeren Verstellweg der Transportführungsstange 15 muß dann bei Erreichen der Anschläge 30 bzw. 30' die Kupplung 22 durchrutschen, wodurch ein sicheres Anliegen an den Anschlägen 30, 30' erreicht wird, ohne daß die gewünschten Endlagen der Palette 10 bzw. 11 exakt programmiert und eingehalten werden müssen. Trotz großer Toleranzen kann jeweils eine genaue und exakt gleiche Endlage der Paletten 10,11 erreicht werden.

In der Darstellung nach Fig. 6 erkennt man weitere Einzelheiten, so insbesondere die Werkzeugmaschine 1 mit einem Werkzeug 27 an einem vertikal bewegbaren

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Ständer 28. Erkennbar sind ferner der Grundtischteil 8 mit der Transportführungsstange 15, die am unteren Teil des Grundtischteiles 8 sitzt. Über der Transportführungsstange 15 befindet sich am Grundtischteil 8 an dessen Stirnseite 29 ein Palettenanschlag 30, der mit einem Druckschalter 31 mit einer Druckluftversorgung 32 in Verbindung steht, der mit einer reproduzierbaren Schaltgenauigkeit von mindestens 0,05 mm arbeitet (F i g. 7). Wird von der Palette 10,11 durch irgendwelche Verschmutzungen oder Steuerungsfehler die Endlage auf dem Grundtischteil 8 nicht erreicht, so wird zur Verhinderung von Werkzeugbeschädigungen die Kupplung 22, die als Rutschkupplung ausgebildet ist, durchrutschen. Bei der Bearbeitung des Werkstücks ist die Kupplung 22 stets geöffnet, so daß eine Verschiebung des Grur.dtischteüs 8 gegenüber dem Grundtisch 4 ohne Relativbewegung der Palette 10 auf dem Grundtischteil 8 möglich ist.

Erreicht die Palette 10 bzw. 11 den Palettenanschlag 30 nicht oder ist noch ein zu großer Abstand zwischen Palette und Palettenanschlag, so erfolgt über den Druckschalter 31 eine Stillsetzung der Maschine, um Werkstück- und Werkzeugbeschädigungen wegen nicht ordnungsgemäßer Positionierung des Werkstücks zu verhindern.

Am vorderen, dem Werkstückzuführorgan 2 zugekehrten Ende der Transportführungsstange 15 befindet sich die Führung 16 in Form einer Nut, in der die Führungsstange 17 der Palette 10 oder 11 gleiten kann (Fig.8), wodurch die Transportführungsstange 15 mit der Palette 10 bzw. 11 gekuppelt bzw. entkuppelt werden kann. Es handelt sich dabei bei der dargestellten Konstruktion um eine formschlüssige Zwangskupplung einer der Paletten 10 bzw. 11 mit der Transportführungsstange 15. Durch Verschiebung des Grundtischs 4 mit allen Aufbauten in der K-Richtung 5 kann nach Wahl über die Λ/C-Steuerung entweder die Palette 10 (Fig. 1) oder die Palette 11 (Fi g.4) mit der Transportführungsstange 15 gekuppelt sein.

Bei Bewegung der Transportführungsstange 15 in X-Richtung 7 wird die Palette 10 auf den Koordinatentisch 6 aufgezogen, dabei kann das Ende der Transportführungsstange 15 in ein Abdeckungsrohr 40 eintauchen, das fest am Grundtischteil 8 angeordnet ist. Demgegenüber ist die Zahnstange 13 fest am Grundtisch 4 angeordnet, so daß bei einer Verschiebung des Grundtischteils 8 das Ritzel 14 in ihr abrollen kann. Der eigentliche Antrieb für den Grundtischteil 8 ist in den Ausführungsbeispielen nicht dargestellt, er wird über die Λ/C-Steuerung gesteuert und bewirkt indirekt über das Zwangsgetriebe 12die Bewegung der Paletten 10 bzw. 11.

Diese Bewegung wird durch das Abrollen des Riizels 14 in der Zahnstange 13 erzeugt und durch ein bestimmtes Zähneverhältnis zwischen dem Ritzel 14 und dem Zahnrad 21 übersetzt z. B. im Verhältnis 1 :4. Dadurch kann die Palette 10 mit einem relativ kurzen Weg in X-Richtung 7 (etwa 250 mm) auf den Koordinatentisch 6 aufgebracht werden. Nachdem die Aufspannposition (Palettenanschlag 30) erreicht ist, wird die Palette 10 hydraulisch geklemmt und dann die Kupplung 22 gelöst. Jetzt kann die Bearbeitung des Werkstücks in geeigneter Lage begonnen werden. Nach der Bearbeitung gelangt die Palette 10 auf das Grundgestell 9. Der Koordinatentisch 6 fährt zurück in die Ausgangsposition, übernimmt mit der Transportführungsstange 15, die mit einem neuen Werkstück beladene Palette 11 und fährt bis letztere schließlich am Grundtischteil 8 anschlägt, worauf sich die Vorgänge wiederholen.

Das Grundgestell 9 kann gegenüber der Werkzeugmaschine 1 auch spiegelbildlich auf der anderen Seite der Werkzeugmaschine 1 angeordnet sein. Es liegt auch im Rahmender Erfindung,die Palettenübcrgabc nicht in der X-Richtung 7, sondern in der V-Richtung 5 durchzuführen, was für die Programmierung der /VC-Steuerung problemlos möglich ist.

Beim in F i g. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf dem Grundgestell 9 mehrere Paletten 10,·) bis lOc und 11 bis He angeordnet. Sie können auf einer U-föimigen Umlaufbahn bewegt werden, wobei beispielsweise die Palette 10 mit bearbeiteten Teilen und die Paletten 10a bis e, 11 bis c mit noch zu bearbeitenden Rohteilen beladen sind. Die Paletten 11, Ma bis eund 1Oe bis a werden dann vom Koordinatentisch 6 in der beschriebenen Weise nacheinander zum Platz 1! zur Bearbeitung abgeholt und nach dem Bearbeiten wieder auf das Grundgestell 9 auf den freien Platz der Palette 10 zurückgebracht. Während der Bearbeitung auf der Maschine 1 werden die auf dem Grundgestell 9 verbliebenen Paletten 10, 11 mittels geeignetem Antrieb entgegen dem Uhrzeigersinn in die nächste Position getaktet, damit immer der Platz der Palette 10 zur Aufnahme einer Palette mit bearbeiteten Teilen frei ist und auf dem Platz der Palette 11 die nächste Palette mit einem Rohteil zur Abholung bereitsteht. Das ganze Grundgestcll 9 mit den Paletten 10 und 11 kann dann Teil einer Transferstraße sein oder nur als Zwischenpuffer dienen zur möglichst optimalen Ausnutzung der Werkzeugmaschine 1. An einem solchen größeren Gestell 9 können auch mehrere Werkzeugmaschinen 1 ähnlich einer Transferstraße angeordnet sein, um verschiedene Bearbeitungsstufen, die mit einer Werkzeugmaschine 1 allein nicht durchgeführt werden können, zu bewältigen. Damit kann die Maschine 1, soweit die Zahl der Paletten 10,11 reicht, ohne Bedienungsmann weiterarbeiten, wodurch ohne Personalaufwand eine Schichtverlängerung in beachtlichem Umfang möglich wird.

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55 Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

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unreinigungen gehalten wird, und daß der beim Auf-Patentansprüche: treffen der Palette (10, 11) auf dem Anschlag (30)

ansteigende Staudruck über einen elektrischen

!.Werkzeugmaschine mit vorzugsweise vertikaler Druckschalter (31) zur Überwachung der Position

Arbeitsspindel (27) und einem Bearbeitungstisch (3), s der Palette(10, U)aufdemGrundteil(8)herangezoder aus einem in y-Richtung (5) verfahrbarem NC- gen wird.

steuerbaren Grundtisch (4) und einem auf dem 8. Maschine nach Anspruch 4 oder 7, dadurch ge-Grundtisch (4) in A"-Richtung (7) bewegbaren NC- kennzeichnet, daß der Grundtischteil (8) an seiner steuerbaren Koordinatentisch (6) besteht, auf dem der ankommenden Palette (10, 11) zugeordneten ein Grundtischteil (8) fest angeordnet ist zu dem io Stirnseite (29) mit einem Anschlag (30) versehen ist, oder dem Koordinatentisch (6) ein Werkstückzu- der bei ungenügender Annäherung über einen führorgan (2) in Form von Paletten(10,11) von min- Druckschalter (31) die Maschine abschaltet,
destens einem Grundgestell (9) aus hin und her bewegbar ist, wobei die Paletten (10,11) zusammen mit

dem Grundtischteil (8) eine Bearbeitungsfläche (18, 15
19,20) aufweisen und mindestens die Bearbeitungsflächen (19, 20) der Paletten (10, 11) in einer Ebene Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine liegen, und wobei ein Antrieb für den Bearbeitungs- Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Antisch (3) gleichzeitig für die Hin- und Herbewegung Spruchs 1.

der Paletten (10,11) verwendet ist, dadurch ge- 20 Eine Werkzeugmaschine der genannten Art ist aus kennzeichnet, daß die Hin- und Herbewegung der DE-OS 29 40 822 AI bekanntgeworden, fn dieser der Paletten (10, 11) vom Grundgestell (9) zum Druckschrift ist erwähnt, daß zum Verschieben der Pa-Grundtischteil (8) und zurück durch Überlagerung lette der vorhandene Antrieb des Koordinatentisches mit der gesteuerten Bewegung des Koordinatenti- Verwendung finden kann. Bei dieser bekannten Werksches (6) oder des Grundtisches (4) über ein schaltba- 25 zeugmaschine ist es deshalb zwar möglich, die Paletten res Getriebe (12) derart erfolgt, daß der Verschiebe- mit einem für den Bearbeitungstisch verwendeten Anweg und damit auch die Verschiebegeschwindigkeit trieb hin- und herzubewegen, jedoch erfolgt die Hinder Palette (10, 11) gegenüber dem Koordinaten- und Herbewegung unabhängig von bzw nicht gleichzeitisch (6) oder dem Grundtisch (4) größer ist als der tig mit der Bewegung des Grundtisches oder des Koor-Verschiebeweg und die Verschiebegeschwindigkeit 30 dinatsntisches in die betreffende Richtung. Dies bedeudes Koordinatentisches (6) bzw. des Grundtisches let, daß die Zeit, die die betreffende Palette aus ihrer (4). Bearbeitungsstellung in die Umrüststellung auf dem Ge-
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn- stell bzw. zurück benötigt, wegen der begrenzten zu zeichnet, daß das Getriebe (i2) eine fest am Grund- erreichenden Geschwindigkeiten noch relativ groß ist.
tisch (4) angeordnete Zahnstange (13). ein im Koor- 35 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, dinatentisch (6) gelagertes Ritzel (14) und eine ge- eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu genüber dem Grundtisch (4) verschiebbar gelager- schaffen, bei der die für den Werkstückwechsel benötigten Transportführungsstange (15) aufweist, wobei te Nebenzeit weiter verringert werden kann.

das Ritzel (14) mit der Zahnstange (13) und ein mit Diese Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der dem Ritzel (14) über eine Kupplung (22) verbünde- 40 genannten Art durch die im Kennzeichen des Annes Zahnrad (21) mit der Transportführungsstange Spruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
(15) kämmt. Diese Bewegungsüberlagerung bei gleichzeitiger Ge-
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn- triebeübersetzung macht es nicht nur möglich, daß die zeichnet, daß das Zahnrad (21) gegenüber dem Rit- betreffende Palette den Weg zwischen Bearbeitungszel (14) einen größeren Teilkreisdurchmesser auf- 45 tisch und Grundgestell schneller zurücklegen kann, sonweist, welches Teilkreisdurchmesserverhältnis die dem bringt auch dadurch einen Zeitvorteil, daß bspw. Relativbewegung zwischen Transportführungsstan- das Heranholen einer Palette vom Grundgestell schon ge (15) und Koordinatentisch (6) bestimmt. während der Neupositionierung des Bearbeitungsti-
4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge- sches in dessen Arbeitsstellung vorgenommen werden kennzeichnet, daß die Endlagen der Palette (10,11) 50 kann. Die Nebenzeit für den Werkstückwechsel ist dadurch Palettenanschläge (30,30') festgelegt sind und durch wesentlich verringert.

daß eine Rutschkupplung (22) für den Schutz des Aus der EP 00 00 874 Al ist zwar ein Zahnstangen-Getriebes (12) vor einer Beschädigung wegen des trieb, bestehend aus einer Zahnstange und einem Zahnaufgezwungenen Überwegs der Paletten (10, 11) rad, bekannt, jedoch dient dieser Zahnstangentrieb Ievorgesehen ist. 55 diglich zur Hin- und Herbewegung einer Palette unmit-
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn- telbar von einem zugeordneten Antriebsmotor aus. Dazeichnet, daß die zwischen Ritzel (14) und Zahnrad bei erfolgt weder eine Ableitung des Zahnstangenan-(21) angeordnete Kupplung (22) kraftschlüssig aus- triebes von der Bewegung des Koordinatentisches oder geführt ist und mittel:. Durchrutschen das Andrük- des Grundtisches unmittelbar noch erfolgt eine Überken der Transportführungsstange (15) bzw. der Pa- 60 setzung gegenüber dieser Bewegung.

lette (10, 11) gegen die Palettenanschläge (30, 30') Zweckmäßige Weiterbildungen des Anmeldungsgc-

ermöglicht. genslandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus zeichnet, daß die Kupplung (22) als Magnetkupplung der Zeichnung. Es zeigt

(37)ausgeführt ist. b5 Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Werkzeugmaschine
7. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn- mit zwei Paletten auf einem Grundgestell, wobei eine zeichnet, daß der Palettenanschlag (30) am Grund- Palette mit einem Fertigteil auf das Grundgestcll aufgetischteil (8) mittels einer Preßltiftdüse frei von Ver- schoben ist und die andere Palette mit einem Rohteil für