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Vorrichtung zum Umspannen p-lanparalleler Werkstücke
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umspannen planparalleler
Werkstücke, mit einer Werkstückaufnahme zum Positionieren der Werkstücke zwecks
bearbeitung an aufeinanderfolgen<ien Bearbeitungsstationen.
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Die auf herkömmliche Weise in der Praxis übliche Handhabung von Werkstücken,
welche in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen an zwei parallel zueinander
verlaufenden, entgegengesetzten Seiten bearbeitet werden sollen, wie beispielsweise
das Flachechleifen von Gegenständen durch Schruppen und Schlichten, ist besonders
beim Umspannen recht zeit- und kostenaufwendig, da es manuell von einer Bedienungsperson
ausgeführt wird und somit auch dem Einsatz vollautomatischer Transferstraßen hindernd
im Wege steht.
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Der Erfindung liegt; die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben,
welche ein selbsttätiges, schnelles Umspannen und genaues Positionieren von auf
entgegengesetzten Seiten zu bearbeitenden Werkstücken ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Werkstückaufnahme
wenigstens zwei in bestimmtem Abstand zueinander angeordnete Spannplatten aufweist,
deren einander zugekehrte Spannflächen sich in einem Umspannbereich wenigstens teilweise
überschneidend sowie bezogen auf das jeweils umzuspannende Werkstück los lassend
bzw. anziehend ausgebildet sind.
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Es liegt beispielsweise im Rahmen der Erfindung, das Umspannen der
Werkstücke mit pneumatischen Mitteln, d. h. durch
Anlegen bzw. Abbauen
eines Unterdruckes an den Spannplatten vorzunehmen und dabei die Werkstücke von
der einen Spannfläche zu lösen und auf die gegenüberliegende Spannfläche zu überführen.
Um hingegen auch WerkstUcke, deren wirksame bzw. beaufschlagte SpannElAche durch
zahlreiche Durchbrechungen vermindert ist, mit ausreichender Spannkraft halten und
bearbeiten zu können, wird gemäß einer vorteilhaften erBindungsgem8ßen Ausgestaltung
vorgeschlagen, die Werksttickaufnahme mit Magnetspannplatten zu versehen.
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Zweckmäßigerweise sind die Spannplatten um parallel zueinander verlaufende
Achsen drehbar angeordnet. Darüberhinaus sind die Spannplatten nach einer Weiterbildung
der Erfindung aufeinanaerfolgenden Bearbeitungsstationen einer Bearbeitungsmaschine
direkt zugeordnet, wobei die Bearbeitungsstationen Schleifstationen einer Flachschleifmaschine
sein können.
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Grundsätzlich wäre es denkbar, die Spannplatten der Werkstückaufnahme
senkrecht, d. h. um eine horizontale Achse drehbar anzuordnen, wobei die Werkstücke
zwischen seitlichen Spannflächen übergeben werden. Hingegen läßt sich die vorgeschlagene
Umspannvorrichtung in einschlägige Schleifaggregate besonders problemlos integrieren,
wenn gemäß einem weiteren Vorschlag die Spannplatten in unterschiedlichen Höhenebenen
angeordnet sind, wobei der die Werkstücke aufliegend positionierenden Stützfläche
der Spannplatten ein oberseitiges Schleifwerkzeug und der die Werkstücke überkopf
positionierenden Stützfläche der Spannplatten ein unterseitiges Schleifwerkzeug
zugeordnet ist.
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Für die Ausfuehrung mehrerer aufeinanderfolgender Arbeits-Vorgänge
an einem Werkstück ist es besonders vorteilhaft,
wenn die Werkstückaufnahme
aus drei Spannplatten besteht, von denen in Flußrichtung der Werkstücke jeweils
zusammenwirkende Spannplatten in zueinander versetzten öhenebenen angeordnet sind,
derart, daß die mittlere Spannplatte über den beiden äußeren auf gleichem Niveau
befindlichen Spannplatten liegt.
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Eine im Hinblick auf die Arbeitsgenauigkeit der Maschine besonders
günstige Aufteilung der Bearbeitungsschritte ist weiterhin dadurch möglich, daß
bezogen auf die Flußrichtung der Werkstücke, der ersten und letzten Spannplatte
jeweils eine Bearbeitungsstation und der mittleren Spannplatte zwei Bearbeitungsstationen
zugeordnet sind. Eine solche Aufteilung der Bearbeitungsstationen kommt besonders
bei einer vorteilhaften Ausgestaltung zur Geltung, wonach der Bearbeitungsstation
der ersten Spannplatte ein Schruppwerkzeug, den beiden Bearbeitungsstationen der
mittleren Spannplatte ein Schruppwerkzeug bzw. ein Schlichtwerk#eug und der Bearbeitungsstation
der letzten Spannplatte ein Schlichtwerkzeug zugeordnet sind. Bei dieser Anordnung
wird zunächst eine unbearbeitete Seite des Werkstücks soweit vorbereitet, daß das
Werkstück für die Grob- und Feinbearbeitung der entgegengesetzten Seite ausreichend
genau positioniert werden kann und anschließend die zuvor grob bearbeitete erste
Seite anschließend durch exaktes Spannen an der fein bearbeiteten Gegenseite ebenfalls
einer Feinbearbeitung unterzogen werden kann.
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Die erfindungsgemäße automatische Umspannvorrichtung ist nach einer
weiterhin vorgeschlagenen Variante so ausgebildet, daß sie in automatischen Transferstraßen
universell eingesetzt werden kann. Dies ist dadurch möglich, daß jeweils
zwei
Spannplatten in einer separaten Umspannstation mittels einer Spannvorrichtung gegenüberliegend
positionierbar und um eine gemeinsame Achse um 1800 verschwenkbar sind.
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Nach einem weiteren Vorschlag ist der ge<genseiLlgc Abstand zusammenwirkender
Spannplatten mittels eines Antriebes veränderbar. Diese Veränderbarkeit kann entweder
zur Bearbeitun#g unterschiedlich dicker Werkstücke in einer entsprechenden Anpassung
bzw. Einstellbarkeit des Abstandes zwischen den Spannplatten bestehen, oder es kann
im Sinne einer Annäherung der Spannplatten zum Zwecke der Übergabe während des Umspannens
der Werkstücke eine Verstellung während des Betriebes erfolgen.
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Zweckmäßigerweise sind die Spannplatten auf Paletten befestigt, welche
mittels eines Transportgestänges in die Umspannstation hinein- bzw. herausförderbar
sind.
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Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß nach erfolgter
Bearbeitung einer Seite des Werkstückes dessen automatische Umspannung entweder
während eines Haltetaktes oder auch während des Gleichlaufes der beiden Spannplatten
sowie auch im Wechsel zwischen jeweils zwei eine Umspannstation durchlaufenden Spannplatten
erfolgen kann, wodurch sowohl eine Bedienungsperson, als auch eine für das vormals
manuell erfolgende Umspannen erforderliche Totzeit eingespart werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen naher erläutert: Hierbei zeigt: Figur 1 eine Draufsicht auf
eine Flachschleifmaschine mit erfindungsgemäßer Umspannvorrichtung, Figur 2 eine
teilgeschnittene Seitenansicht der Flachschleifmaschine gemaß Figur 1, Figur 3 eine
teilweise geschnittene Ansicht einer Umspannvorrichtung einer separaten Umspannstation,
und Figur 4 eine Vorderansicht der Umspannstation gemäß Figur 3.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte FlachschleiBmaschine ist eine
sogenannte Rundtischmaschine mit vier Schleifstationen 1 bis 4 zum Schleifen von
relativ flachen tellerförmigen Werkstücken 6, beispielsweise in Form von Ventiltellern.
Das Schleifen dieser Werkstücke 6 erfolgt im sogenannten Umfangsschliff, d. h. mit
dem Umfang von den Schleifstationen 1 bis 4 zugeordneten Schleifscheiben 7 bis 11.
Die Schleifscheiben 7 bis 11 sind jeweils an einem in Pfeilrichtung 12 auf und ab
verschiebbaren bzw. zustellbaren Schleifkopf 13 angeordnete Die Schleifköpfe 13
sind dabei an Ständern 14 bis 18 angeordnet, welche alle an einem gemeinsamen Maschinenbett
19 befestigt sind. Die Schleifscheiben 7 bis 11 sind jeweils von einem Schleifmotor
21 antreibbar. Jeder Schleif scheibe 7 bis 11 ist aunerdem eine in Richtung des
Doppelpfeils 21 zustellbare Abrichtvorrichtung 22 zugeordnet, bestehend aus einem
Abrichtmotor 23 und einer mit Diamanten besetzten Abrichtrolle 24. Zum halten und
Umspannen der Werkstücke 6 zum Zwecke des Schleifens ihrer Oberseite bzw, ihrer
Unterseite dient eine Werkstückau£nahme, bestehend aus drei Magnetspannplatten 26
bis 28, beispielsweise der Type 122 mit Segmentpolteilung und abschaltbaren Segmenten
der Firma Wagner KG, Heimertingen/Bayern. Die Magnetspannplatten 26 bis 28 sind
in Richtung der Pfeile 29 bis 32 rotierend antreibbar und derart relativ zueinander
angeordnet, daß sie sich jeweils in einem Umspannbereich 33 bzw. 34 teilweise überschneiden,
wobei die beiden äußeren Magnetspannplatten 26 und 28 auf gleichem Niveau angeordnet
sind und die mittlere Magnetspannplatte 27 auf einem darüberliegenden Niveau angeordnet
ist. Hierbei wirken jeweils die Spannplatten 26
und 27 sowie die
Spannplatten 27 und 28 mit ihren einander zugekehrten Spannflächen zusammen, so
daß der Werkstückfluß von der Spannplatte 26 über die Spannplatte 27 zur Spannplatte
28 erfolgt.
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Der ersten Magnetspannplatte 26 ist die Schleifstation 1 zugeordnet,
deren oberhalb der Magnetspannplatte 26 angeordnete Schleifscheibe 7 als Schruppwerkzeug
ausgebildet ist. Der Magnetspannplatte 27 sind die Schleifstationen 2 und 3 zugeordnet,
deren Schleifscheibe 8 wiederum als Schruppwerkzeug und deren Schlei£scheibe 9 als
Schlichtwerkzeug ausgebildet und beide unterhalb der Magnetspannplatte 27 angeordnet
sind. Der Magnetspannplatte 28 ist die Schleifstation 4 zugeordnet, deren Schleifscheibe
11 als Schlichtwerkzeug ausgebildet und wiederum oberhalb der Magnetspannplatte
28 angeordnet ist.
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Jede der Magnetspannplatten 26 bis 28 ist gemäß Figur 2 auf einem
Rundtisch 36 angeoranet, welcher mittels einer Schnekke 37 und eines Schneckenrades
38 drehend antreibbar ist.
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Nachfolgend sei die Arbeitsweise der Flachschleifmaschine anhand der
Figur 1 näher erläutert: Zum Zwecke der Erläuterung der an den einzelnen Magnetspannplatten
26 bis 28 vorgenommenen Arbeitsgänge sind die Magnetspannplatten in einzelne Sektionen
unterteilt sowie zur Erläuterung ihres Zustandes bezüglich der Magnetisierung oder
Entmagnetisierung sind einzelne sich.über die entsprechenden Bereiche erstreckende
Pfeile eingezeichnet.
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In einer mit 39 bezeichneten Beladezone werden die Werkstücke 6 einzeln
auf die erste Magnetspannplatte 26 aufgelegt und in einer sich daran ansthließenden
Kontrollzone 41 die richtige Lage und Anzahl der Werkstücke 6 kontrolliert, wobei
in der Kontrollzone 41 gleichzeitig der Beginn der
Einschaltung
der magnetischen Spannkraft erfolgt, was durch den Doppelpfeil 42 angezeigt ist.
Danach durchläuft die Magnetspannplatte 26 in Pfeilrichtung 29 die eigentliche Schleifstation
1, in der die Werkstücke 6 durch die oberseitig angeordnete Schleifscheibe 7 auf
einer Seite grob bearbeitet, d. h. geschruppt werden, wobei sich der Magnetspannbereich
zum Halten der Werkstücke 6 über den gesamten Kreisbogen des Doppelpfeils 43 erstreckt.
Innerhalb dieses Magnetspannbereiches schließt sich an die Schleifzone 44 wiederum
eine Kontrollsone 46 zur Lagekontrolle der bearbeiteten Werkstücke 6 sowie eine
Säuberungszone 47 zum Entfernen von Schleifstaub und Kühlmittelresten an. In dem
sich an die Säuberungszone 47 anschließenden Bereich wird die Magnetspannplatte
26 entmagnetisiert, was durch den Doppeipfeil 48 angedeutet ist, um damit die Ubergabe
der einseitig bearbeiteten Werkstücke 6 auf die nächstfolgende, darüberliegende
Magnetspannplatte 27 vorzubereiten. Entsprechend wird die zuvor in einer Säuberungszone
49 gesäuberte Magnetspannplatte 27 magnetisiert, was durch den Doppelpieil 52 angedeutet
ist. In der den beiden Magnetspannplatten 26 und 27 gemeinsamen Übergabezone 51,
in der sich die beiden Magnetspannplatten 26, 27 teilweise Uberlagern und in der
die das Werkstück 6 abgebende Magnetspannplatte 26 voll entmagnetisiert (Doppelpfeil
50) und die das Werkstück 6 übernehmende Magnetspannplatte 27 voll magnetisiert
ist, wird das Werkstück 6 von dieser nach obenhin angezogen und damit an seiner
zuvor grob geschliffenen Oberfläche gehalten. Bei den eingezeichneten Drehrichtungen
29 und 31 der beiden Magnetspannplatten 26, 27 erfolgt die Übergabe jeweils in deren
Stillstandsphase.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Magnetspannplatten ermöglicht darüberhinaus
unter erheblicher Zeiteinsparung die Ubergabe der Werkstücke während der Rotation
der Magnetspannplatten, welche dabei durch Drehrichtungsumkehr der einen oder anderen
Magnetspannplatte auf Gleichlauf gebracht werden müssen, wobei selbstverständlich
u.a. eine entsprechende Umgruppierung dçr Magnetspannplatten bzw. der Bearbeitungsstationen
erforderlich werden würde.
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Der volle Magnetspannbereich der Magnetspannplatte 27 erstreckt sich
über die beiden Schleifstationen 2 und 3, was durch den Doppelpfeil 53 angedeutet
ist. Vor dem Transport der Werkstücke 6 zur zweiten Schleifstation 2 erfolgt eine
Kontrolle in einer Kontrollzone 54, in der die korrekte Übergabe bzw. die Lage der
Werkstücke 6 nach der Übergabe kontrolliert wird. In der Schleif zone 56 wird dann
anschließend die Gegenseite des Werkstückes 6 durch die als Schruppwerkzeug ausgebildete,
untenliegende Schleifscheibe 8 grob vorbearbeitet. Nach dem Schrupp-Schleifen wird
eine erneute Lagekontrolle in einer tontrollzone 57 vorgenommen, worauf in einer
dritten Schleifzone 58 der Schleifstation 3 durch die als Schlicht-Werkzeug ausgebildete,
untenliegende Schleifscheibe 9 eine Fertigbearbeitung der vorgeschruppten Oberfläche
erfolgt. Nach dem Schlicht-Schleifen werden die Werkstücke in einer Kontrollzone
59 auf -Ebenheit, Güte und Maßhaltigkeit ihrer bearbeiteten Oberfläche geprüft,
wobei gleichzeitig die Säuberung der Spannfläche der Magnetspannplatte 27 vorgenommen
wird. Der folgende Doppelpfeil 61 deutet den Beginn der Ausschaltung, d. h. der
Entmagnetisierung der Magnetspannplatte 27 an, während der Doppelpfeil 62 gleichzeitig
den Beginn der Einschaltung, d. h.
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der Magnetisierung der darunterliegenden Magnetspannplatte 28 anzeigt.
Die sich anschließende tibergabezone 63 für beide Magnetspannplatten 27 und 28 liegt
innerhalb der durch den Doppelpfeil 64 gekennzeichneten magnetfreien Zone der Magnetspannplatte
27 sowie innerhalb des durch den Doppelpfeil 66 gekennzeichneten Magnet-Spannbereichs
der Magnetspannplatte 28. Auf diese Wiese werden die Werkstücke 6 aus ihrer hängenden
Anordnung zurückgeführt in eine liegende Formation, in der ihre auf der ersten Magnetspannplatte
26 geschruppte oberEl~he wieder für eine weitere Bearbeitung zugänglich ist. Nach
erneuter Lagekontrolle in einer Kontrollzone 67 werden die Werkstücke 6 in einer
Schleif zone 68 der vierten Schleifstation 4 von der als Schlichtwerkzeug ausgsbildeten,
obenliegenden Schleifscheibe 11 fertigbearbeitet. In der folgenden Kontrollzone
69 werden die geschlichteten Werkstücke abschließend auf Maßhaltigkeit und Oberflächengüte
kontrolliert. Nach dem Passieren einer Säuberungszone 71 erfolgt im Bereich des
Doppelp£eils 72 der Beginn der Entmagnetisierung der Magnetspannplatte 28, worauf
innerhalb eines durch einen Doppelpfeil 73 angedeuteten rnagnetfreien Bereiches
in einer Entnahmezone 74 die bearbeiteten Werkstücke 6 von der Magnetspannplatte
28 entfernt werden.
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Die Ubergabe der Werkstücke 6 von der Magnetspannplatte 27 auf die
Magnetspannplatte 28 könnte ebenso wie bei der ersten Übergabe während des Gleichlaufes
der beiden Magnetspannplatten erfolgen,
Bei der in den Figuren
3 und 4 gezeigten Variante des Erfindungsgegenstandes ist die Umspannvorrichtung
als innerhalb einer Transferstraße angeordnete separate Umspannstation 176 ausgebildet.
Die Umspannstation 176 ist als ein um eine Achse 177 verschwenkbarer Drehkörper
ausgebildet, welcher mit zwei Führungsringen 178, 179 versehen ist, die mittels
Führungsrolen 181 auf einem Grundgestell 182 gelagert sind. An dem Führungsring
179 ist ein Zahnkranz 183 befestigt, welcher mit einem Antriebsritzel 184 eines
Schwenkmotors 186 kämmt.
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Die Umspannstation 176 ist mit zusätzlichen Bauteilen versehen, die
jeweils doppelt und um 1800 versetzt zueinander angeordnet sind. Die genannten Bauteile
weisen einen fest mit den beiden Führungsringen 178 und 179 verbundenen Träger 187
auf, an dem relativ verschiebbar eine Spanneinheit 188 für Paletten 189 angeordnet
ist, welche vertikal an Fuhrungsstangen 191 geführt und durch eine Spindel 192 von
einem Motor 193 verschiebbar ist. Die Spanneinheit 188 ist darüberhinaus mit in
eine Nut 194 der Paletten 189 eingreifenden, hydraulisch betätigten Schwenkspannern
196 versehen. Zum Transportieren der Paletten 189 ist ein Transportgestänge 197
zum Beladen und ein Transportgestänge 198 zum Entladen der Umspannstation 176 vorgesehen.
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Jede Palette 189 trägt eine Permanent-Magnetspannplatte 199, welcher
zum Spannen von Werkstücken 201 eine Spanneinheit 202 zugeordnet ist, welche eine
durch einen Stellmotor 203 axial verschiebbare sowie um 1800 verdrehbare Pinole
204 aufweist, die mit einem Steckschlüsselaufsatz 206 versehen ist, welcher mit
einem Vierkantzapfen 207 der Magnetspannplatte 199 in Eingriff gebracht werden kann.
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Die Wirkungsweise der Umspannstation 176 ist folgende: Eine mit einseitig
bearbeiteten Werkstücken 201 beladene Magnetspannplatte 199 bzw. Palette 189 wird
mittels des Transportgestänges 197 von einer nicht dargestellten Bearbeitungsstation
~beispielsweise einffl Schleifmaschine, zur Umspannstation 176 übergeführt und gegenüber
einer oberseitig ständig in der Umspannstation 176 im Austausch bereitgestellten
Magnetspannplatte 199 positioniert. Hierbei greifen die Schwenkspanner 196 der Spanneinheit
188 in die Nut 194 der Palette 189 ein. Die Schwenkspanner 196 werden um 900 verschwenkt
und verriegeln dabei die Palette 189 auf der Spanneinheit 188. Anschließend werden
die Motoren 193 der obenliegenden und untenliegenden Spanneinheit 188 in Betrieb
gesetzt, wobei die Spindeln 192 in Richtung der Doppelpfeile 208 die Spanneinheiten
188 und damit die Magnetspannplatten 199 aufeinanderzubewegen. Anschließend wird
der Schwenkmotor 186 in Betrieb gesetzt, dessen Antriebsvitzel 184 den Zahnkranz
183 mit den FUhrungsringen 178, 179 in Richtung des Doppelpfeils 209 um 1800 verschwenkt,
so daß die zuvor eingefahrene und verspannte, auf ihrer zugeordneten Magnetspannplatte
199 mit den Werkstücken 201 beladene Palette 189 nach oben und die gegenüberliegende
Palette 189 nach unten gelangt. Als nächstes werden durch Aktivieren der Stellmotoren
203 die Pinolen 204 der beiden Spanneinheiten 202 verfahren, so daß die an den Pinolen
204 befestigten Steckschlüsselaufsätze 206 über die Vierkantzapfen 207 an den Permanent-Magnetspannpiatten
199 greifen. Durch eine Drehung der Steckschlüsselaufsätze 206 um 1800 wird die
die Werkstücke 201 tragende obere Magnetspannplatte 199 entmagnetisiert und
die
untere Magnetspannplatte 199 magnetisiert, wodurch die Werkstücke 201 an Letztere
übergeben und verspannt werden.
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Anschließend fahren die Pinolen 204 in Richtung des Doppelpfeils 211
in ihre Ausgangsstellung zurück. Danach werden die beiden Spanneinheiten 188 in
Richtung der Doppelpfeile 208 nach oben bzw. nach unten bewegt, so daß sich die
gegenüberliegenden Magnetspannplatten 199 voneinander entfernen. Es folgt die Entriegelung
der nunmehr die Werkstücke 201 auf der Magnetspannplatte 199 tragenden unteren Palette
189 durch entsprechende BeauEschlagung des Schwenkspanners 196, worauf ein nicht
dargestelltes Transportsystern die Palette 189 mit den Werkstücken 201 mittels des
Transportgestänges 198 aus der Umspannstation 176 herausbefördert und zu einer Weiterbearbeitungsstation
überführt, in der die nunmehr freiliegende entgegengesetzte Oberfläche der Werkstücke
201 ebenfalls bearbeitet werden kann.
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Es sei erwähnt, daß auf die vertikale Zustellbewegung der Spanneinheiten
188 verzichtet werden kann, wenn die transportierten und verarbeiteten Werkstücke
immer die gleiche Dicke aufweisen. Eine einmalige feste Einstellung des relativen
Abstandes der Paletten bzw. der Magnetspannplatten zueinander in der Umspannstation
ist in diesem Fall ausreichend.
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Anstelle der im Ausführungsbeispiel verwendeten Permanent-Magnetspannplatten
können auch Elektro-Permanent-Magnetspannplatten oder auch Elektro-Magnetspannplatten
eingesetzt werden, wobei in diesen Fällen allerdinys eine zusätzliche Stromverbindung
für die Umspannstation geschaffen werden müßte bzw. die Palett#ständig mit einer
Stromversorgung verbunden sein müßten.
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Es wäre weiterhin denkbar, die Umspannstation 176, statt um eine horizontale
Achse 177 so anzuordnen, daß sie um eine vertikale Achse verschwenkbar ist.