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Gewindeschneid emaschine
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gewindeschneidemaschine, welche
einen Gewindeschneidevorgang in einem bereits vorher gebohrten Loch in einem Werkstück
durchführt, etwa einem Stück Blech oder einem Stück einer Metallplatte, und betrifft
insbesondere eine Gewindeschneidmaschine, bei welcher der Gewindeschneidevorgang
am Werkstück automatisch bei numerischer Steuerung mittels eines Gewindeschneidkopfes
nach der Bewegung und Positionierung des Werkstückes durchgeführt wird.
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Bei einer Gewindeschneidmaschine wird allgemein der Gewindeschneidevorgang
an einer Anzahl von Löchern durchgeführt, die in ein Werkstück bereits vorher eingebohrt
wurden, etwa ein Stück Blech, und zwar unter Verwendung einer Bohrpresse oder einer
Stanzpresse.
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Üblicherweise ist die Anzahl jener Löcher, welche mit einem Gewinde
versehen werden, außerordentlich klein, verglichen mit der Anzahl der Löcher, die
vorher in das Werkstück gebohrt wurden, so daß die Positionierung des Werkstücks
relativ zur Gewindeschneidmaschine von Hand durchgeführt wird. Aus diesem Grund
ist der Arbeitswirkungsgrad gering, so daß sich das Interesse nun auf die automatische
Positionierung des Werkstücks
richtet. Im Fall einer hohen Fertigungsvielfalt
mit geringen Fertigungsvolumen muß jedoch das Programm zum automatischen Positionieren
des Werkstücks erstellt werden, um mit dem Werkstück jedesmal dann kompatibel zu
sein, wenn der Typ oder das Werkstück verändert werden, so daß das Erstellen dieser
Programme zu einem Problem wird.
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Zusätzlich dreht sich bei einer herkömmlichen Gewindeschneidmaschine
die Spindel der Gewindeschneidmaschine allgemein auf eine geeignete Weise, und der
Vorschub der Spindel wird mittels einer Leitspindel erzwungen, welche mit der Steigung
des geschnittenen Gewindes übereinstimmt. In jenem Fall, in welchem demzufolge die
Zerspanungsfähigkeit des Gewindebohrers infolge der Abnutzung des Gewindebohrers
abnimmt, tritt das Problem auf, bei welchem der Gewindebohrer g7altsam vorangeführt
wird, was den Bruch verursacht.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Gewindeschneidmaschine vorzusehen,
bei welcher-Maßnahmen getroffen werden können, um den Bruch des Gewindebohrers zu
verhindern.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gewindeschneidmaschine
vorzusehen, bei welcher ein Programm zum Positionieren des Werkstücks mühelos erstellt
werden kann.
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Um die obigen Ziele zu erreichen, ist bei der vorliegenden Erfindung
eine tSßvorrichtung am Werkstück vorgesehen, welche das Werkstück trägt, und diese
Meßvorrichtung ermittelt übermäßigen Druck durch den Gewindebohrer, der dem Werktisch
gegenüberliegt-. Zusätzlich ist eine Meßvorrichtung vorgesehen, welche die Lagebewegung
in sowohl der X- als auch der Y-Richtung des Arbeitstisches ermittelt, und eine
Antriebseinrichtung kann frei in und außer Verbindung mit dem Arbeits-
tisch
sowohl in der X- als auch der Y-Richtung gebracht werden.
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
noch weiter ersichtlich, welche im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
vorgenommen wird, in welchen: Fig. 1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Gewindeschneidmaschine ist, Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, Fiy. 3 die Ansicht eines vergrößerten Schnitts ist,
der längs Linie III-III in Fig. 1 vorgenommen wurde, und Fig. 4 die Ansicht eines
vergrößerten Schnitts ist, der längs Linie IV-IV in Fig. 1 vorgenommen wurde.
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Es wird nun auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen; eine Gewindeschneidmaschine
1 weist einen Arbeitstisch 5 auf; der frei beweglich auf einem Grundsockel 3 getragen
ist, sowie einen Kopf für den Gewindeschneidevorgang, welcher den Gewindeschneidevorgang
an einem plattenförmigen Werkstück W durchführt, welches am Werktisch 5 angebracht
ist.
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Der Kopf 7 für den Gewindeschneidevorgang, der an der Seite des Grundsockels
3 angebracht ist, ist mit einer Anzahl verschiedenartiger Gewindeschneideeinheiten
versehen, so daß eine Vielfalt von Gewindeschnitten am Werkstück W durchgeführt
werden kann. Es ist, genauer gesagt, eine Säule 11 vertikal an der Seite des Grundsockels
3 über eine Anzahl von Stützblöcken 9 angebracht, und eine fächerförmige Revolveranorinung
13 ist horizontal frei drehbar an der Säule 11 angebracht.
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Die Revolveranordnungl3 besteht aus einem oberen Revolver 13 U und
einem unteren Revolver 13L,welche in vertikaler Richtung voneinander getrennt sind,
und die Sockel abschnitte des oberen Revolvers 13U und des unteren Revolvers 13L
sind einstückig mittels eines Nabenabschnitts 13B miteinander verbunden. Eine Anzahl
von Gewindebohreinheiten 17, von welchen jede mit einem Gewindebohrer 15 versehen
ist, sind am Endabschnitt des oberen Revolvers 13U zusammen mit einer Tast- bzw.
Tastspitzenvorrichtung 19 angebracht.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, sind jeder der ewindebohrer 15 an der Anzahl
von Gewindebohreinheiten 17 und ein Nadelteil 21, das in vertikaler Richtung frei
beweglich und an der Tasteinrichtung 19 angebracht ist, an einem gemeinsamen Bogen
angeordnet. Wenn daher die Revolveranordnung 13 um die Mittellinie der Säule 11
schwenkt, beschreibt jeder der Gewindebohrer 15, die an jeder Gewindebohreinheit
17 angeordnet sind, und das Nadelteil 21 an der Tasteinrichtung 19 eine Kurve in
Form eines gemeinsamen Bogens, und sowohl die Gewindebohrer 15 als auch das Nadelteil
21 können in derselben Arbeitslage eingestellt werden.
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Die Gewindebohreinheit 17 ist mit einer Antriebseinrichtung zum Antreiben
und Drehender Spindel versehen, an welcher der Gewindebohrer 15 angebracht ist,
sowie einem Mechanismus, um die Spindel in axialer Richtung voranzuführen, und eine
detaillierte Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise der Gewindebohreinheit
17 unterbleibt, weil ein solcher Mechanismus in der Technik durchaus bekannt ist.
Eine detaillierte, erläuternde Zeichnung unterbleibt, aber das Nadelteil 21 an der
Tasteinrichtung 19 wird in vertikaler Reich tung mittels eines eingebauten Zylinders
oder durch die Betätigung einer Magnetspule bewegt, und die Unterkante des Nadelteils
21 ist dazu eingerichtet, mit einem Loch, das in eine Schablone oder das Arbeitsstück
W gebohrt ist, in und außer Eingriff zu gelangen. Ob dieses
Nadel
teil 21 mit dem Loch im Werkstück W in Eingriff gelangt oder nicht, wird mittels
einer Meßeinrichtung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) ermittelt, etwa eines Grenzschalters,
der die Vertikalbewegung des Nadelteils21 ermittelt.
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Wie im einzelnen in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Anzahl von Schrittschaltblöcken
23, von welchen jeder mit einer V-förmigen Eingriffsnut 23V versehen ist, an der
Spitze des unteren Revolvers 13L in der Revolveranordnung 13 angebracht. Die Anzahl
von Schrittschaltblöcken 23 ist am unteren Revolver 13L entsprechend der Anzahl
von Gewindebohreinheiten 17 und Tasteinrichtungen 19 angebracht. Andererseits ist
an dem Grundsockel 3 eine Betätigungseinrichtung 27 angebracht, etwa ein Elektromagnet
oder ein Zylinder, welche mit einem Positionierungsstift 25 versehen ist, von welchem
der Abschnitt seiner Spitze frei in Eingriff mit den Eingriffsnuten 23V der Schrittschaltblöcke
23 bringbar ist. An der Rückkante des Positionierungsstiftes 25 ist ein Mitnehmer
25D angebracht, um einen Grenzschalter LS1 und einen Grenzschaltre LS2 zu betätigen,
welche am Grundsockel 3 angebracht sind und welche verwendet werden, um festzustellen,
ob ein Eingriff vorliegt. Dementsprechend ermitteln die Grenzschalter LS1 und LS2,
ob die Spitze des Positionierungsstiftes 25 in die Eingriffsnut 23V eingreift oder
nicht, was es ermöglicht, zu wissen, ob die Revolveranordnung 13 sich drehen kann
oder nicht.
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Eine detaillierte erläuternde Zeichnung ist nicht vorgesehen. An dem
Grundsockel 3 ist jedoch eine Anzahl von lagebestimmenden Grenzschaltern entsprechend
der Anzahl von Schrittschaltblöcken 23 bogenförmig angeordnet, und es ist ein Mitnehmer
vorgesehen, welcher die oben erwähnten Grenzschalter am unteren Revolver 13L der
Revolveranordnung 13 betatigt.
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Dementsprechend kann der Mitnehmer durch die Betätigung eines jeden
dieser Grenzschalter jeden der Schrittschaltblöcke 23 in eine Lage gegenüber der
Betätigungseinrichtung 27 weiterschalten und verbringen. Es ist, kurz gesagt, möglich,
jede Gewindebohreinheit 17 und Tasteinrichtung 19 in eine feste Arbeitslage weiterzuschalten
und in dieser zu halten.
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Ein Drehbetätigungszylinder 29 ist vorgesehen, um die Drehung der
Revolveranordnung 13 auszulösen. Ds Basisstück dieses Zylinders 29 ist derart angebracht,
daß es an einem Arm 31 frei schwenkt, welcher am Grundsockel 3 angebracht ist, und
die Spitze einer Kolbenstange 29P, die im Zylinder 29 derart versehen ist, daß sie
sich frei hin- und herbewegen kann, ist frei schwenkbar mit dem unteren Revolver
13L der Revolveranordnung 13 durch einen Scharnierstift 33 verbunden und dort getragen.
Dementsprechend wird mittels der Ausfahrwikkung des Zylinders 29 die Revolveranordnung
13 rund um die Säule 11 gedreht, und die Anzahl von Gewindebohreinheiten 17 und
Tasteinrichtungen 19 am oberen Revolver 13U der Revolveranordnung 13 kann weitergeschaltet
und in einer festen Arbeitslage angeordnet werden.
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Es wird wiederum auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen; eine Führungsschiene
35 ist angebracht, die sich in der Richtung nach links und rechts an sowohl der
Vorderseite als auch der Rückseite des Grundsockels 3 erstreckt, und der Arbeitstisch
5 ist an der Führungsschiene 35 frei beweglich getragen. Am Arbeitstisch 5 ist eine
Anzahl von Rollen 37 vorgesehen, welche sowohl die obere als auch die untere Fläche
sowie beide Seitenflächen der Führungsschiene 35 freiodrehbar berühren. Dementsprechend
wird der Arbeitstisch 5 längs der Führungsschiene 35 nur in den Richtungen nach
links und rechts frei hin- und herbeweglich geführt.
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Um den Arbeitstisch 5zu veranlassen, sich längs der Führungsschiene
in einer Richtung nach links und rechts hin- und herzubewegen, ist eine erste Drehantriebseinrichtung
39, wie ein Servomotor oder ein Schrittschaltmotor, am Grundsockel 3 angebracht
und erstreckt sich parallel zur Führungsschiene 35, und eine erste Kugelumlaufspindel
41, die mit der Drehantriebseinrichtung 39 gekoppelt ist, ist freidrehbar am Grundsockel
3 angebracht. Wie im einzelnen in Fig. 3 gezeigt, ist eine Kugelmutter 43 auf die
Kugelumlaufspindel 41 aufgeschraubt, und die untere Kante eines Verbindungsstiftes
47, der in einer zylindrischen Säule 45 getragen ist, die einstückig und senkrecht
am Arbeitstisch 5 angebracht ist, ist frei anbringbar und entfernbar in eine Gewindebohrung
43H geschraubt, die in die Kugelmutter 43 gebohrt ist. Zusätzlich ist eine erste
Zahnstange 49, die sich parallel zur Führungsschiene'35 erstreckt, an der unteren
Fläche des Arbeitstisches 5 angebracht, und eine Einrichtung 53 zum Ermitteln der
Lage und Bewegung, wie ein Impulskodierer, an welchem ein Ritzel 51 vorgesehen ist,
das mit der Zahnstange 49 in Eingriff steht, ist mittels eines Armes 55 am Grundsockel
3 angebracht.
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Mittels der soweit beschriebenen Anordnung läuft der Arbeitstisch
5 längs der Führungsschiene 35 durch die Betätigung der Drehantriebseinrichtung
39 und ist imstande, sich automatisch in einer Richtung nach links und rechts zu
bewegen. Wenn zusätzlich mittels des Verbindungsstiftes 47 die Verbindung zwischen
der Kugelmutter 43 und dem Arbeitstisch 5 gelöst wird, dann ist die Bewegung in
einer Richtung nach links und rechts nur durch Bewegung des Werktisches 5 von Hand
möglich. Die Positionierung des Werktisches 5 in einer Richtung nach links und rechts
kann mittels der Einrichtung 53 zum Ermitteln von Bewegung und Lage ermittelt werden.
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Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine zweite Führungsschiene 57 an
der oberen Fläche des Arbeitstisches 5 vorgesehen und erstreckt sich horizontal
in einer Richtung nabh vorne und hinten, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Arbeitstisches 5 verläuft. An der Führungsschiene 57 ist ein Schlittenteil 59
so getragen, daß es sich frei hin- und herbewegn kann.
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Am Schlittenteil 59 sind mehrere Rollen 61, die die Führungsschiene
57 frei drehbar berühren, derart vorgesehen, daß sie sich frei drehen. Zusätzlich
ist eine Anzahl von Werkstück-Spanneinrichtungen 63, welche frei den Kantenabschnitt
des plattenförmigen Werkstücks W ergreifen, am Schlittenteil 59 derart angebracht,
daß sie frei die Lage entsprechend der Breite des Werkstücks W einstellen können.
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Ferner, wie im einzelnen in Fig. 3 gezeigt, ist ein zylindrisch geformtes
Greifteil 67 am Schlittenteil 59 mittels eines Armes bzw. Bügels 65 angebracht.
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Im Inneren des Greifteils 67 ist ein Schubstift 71 angebracht, der
in eine Richtung nach oben mittels einer eingebauten Feder 69 gedrückt wird. Die
Oberkante des Schubstiftes 71 steht vom Greifteil 67 ab, und die Unterkante des
Schubstiftes 71 stimmt mit einem Grenzschalter LS3 überein, der am Arm 65 angebracht
ist. Dementsprechend kann der Grenzschalter LS3 durch Niederdrücken des Schubstiftes
71 betätigt werden.
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Um das Schlittenteil 59 zu veranlassen, sich längs der Führungsschiene
57 zu bewegen, ist eine zweite Drehantriebseinrichtung 73 am Arbeitstisch 5 angebracht,
während gleichzeitig eine zweite Kugelumlaufspindel 75, die mit der Drehantriebseinrichtung
73 gekoppelt ist und sich parallel zu den Führungsschienen 57 erstreckt, frei drehbar
am Werktisch 5 angebracht ist. Wie im einzelnen in Fig. 3 gezeigt, ist
eine
Kugelmutter 77 auf die Kugelumlaufspindel 75 aufgeschraubt, und die untere Kante
eines Verbindungsstiftes 81, der in einer zylindrischen Säule 79 getragen ist, die
einstückig senkrecht am Schlittenteil 59 angebracht ist, ist frei abnehmbar und
entfernbar in ein Gewindeloch 77H eingeschraubt, das in die Kugelmutter 77 gebohrt
ist. Zusätzlich ist eine zweite Zahnstange 83, die sich parallel zur Führungsschiene
57 erstreckt, am Schlittenteil 59 angebracht, und eine Einrichtung 87 zum Feststellen
von Bewegung und Lage, wie etwa ein Impulskodierer, an welchem ein Ritzel 85 vorgesehen
ist, welches mit der Zahnstange 83 in Eingriff steht, ist am Arbeitstisch 5 angebracht.
Mittels der soweit beschriebenen Ausbildung kann das Schlittenteil 59 automatisch
durch die Drehantriebseinrichtung 73 bewegt und angetrieben werden. Zusätzlich ist
durch Lösen der Verbindung zwischen der Kugelmutter 77 und dem Schlittenteil 59
durch den Verbindungsstift 81 die Bewegung des Schlittenteils 59 mit einer von Hand
angetriebenen Bewegung möglich.
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Es wird nun auf die Fig. 2 und 4 übergegangen; nahezu in der Mitte
des Arbeitstisches 5 ist ein Paar Meßplatten 89 angebracht, die sich in einer Richtung
nach links und rechts erstrecken, und zwar derart, daß sie ein wenig voneinander
getrennt sind. Diese Meßplatten 89 werden stets durch die Wirkung eines vorstehenden
Stiftes 95 und einer Feder 93 in einer Stößeleinrichtung 91 nach oben gedrückt,
welche an einer Anzahl von Stellen am Arbeitstisch 5 angebracht ist. Die Begrenzung
der Bewegung der Meßplatte 89 in der Richtung nach oben wird mittels einer Anzahl
von Stellschrauben 97 durchgeführt, welche die Meßplatte 89 und den Arbeitstisch
5 durchdringen. Auf einer oder einer Anzahl geeignet angeordneter, vorspringender
Stifte 95 ist ein verlängerter Abschnitt 95L vorgesehen, der sich in unterer Richtung
erstreckt, und dieser verlängerte Abschnitt 95Lliegt einem Grenz-
schalter
LS4 gegenüber, der in geeigneter Weise am Arbeitstisch 5 angebracht ist. Wenn dementsprechend
die Meßplatten 89 durch einen Druck niedergedrückt werden, der vom Werkstück W ausgeübt
wird, dann wird der Grenzschalter LS4 durch den verlängerten Abschnitt 95L des vorspringenden
Stiftes 95 betätigt.
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Es wird wieder auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen; eine Werkstück-Befestigungseinrichtung
99 ist am Grundsockel 3 vorgesehen, um sicherzustellen, daß sich das Werkstück W
dann nicht bewegt, wenn das Werkstück W durch die Werkstück-Spanneinrichtungen 63
ergriffen und umgesetzt wird. Dies soll detaillierter erläutert werden: auf der
Seite des Grundsockels 3 ist ein Armteil 101, welches sich in der Richtung nach
links und rechts erstreckt, an beiden Seiten der Säule 11 angebracht. Ein Druckzylinder
103 ist an der Spitze dieses Armteils 101 vorgesehen, um das Werkstück W durch Druck
zu sichern. Ein Tragsockel 105, der das Werkstück W vom unteren Teil her abstützt,
ist am unteren Teil des Druckzylinders 103 vorgesehen. Ferner ist am Arbeitstisch
5 ein Längsschlitz 5S in einer Richtung von links nach rechts ausgebildet, um den
störenden Eingriff mit dem Tragsockel 105 zu vermeiden.
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Zusätzlich ist eine Steuereinrichtung 107 zur geeigneten Steuerung
der vielfältigen Arten von Antriebseinrichtungen am Grundsockel 3 angebracht. Die
Steuereinrichtung 107 ist eine geeignete Steuereinrichtung, wie etwa eine numerische
Steuereinrichtung oder ein Computer.
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Bei einer Anordnung, wie sie oben kurz beschrieben wurde, wird eine
Schablone oder ein Werkstück, in welches bereits die Löcher eingebracht wurden,
von der Werkstück-Spanneinrichtung 63 ergriffen. Die Verbindung wird durch den ersten
und zweiten Verbindungsstift 47 und 81 gelöst, und der Arbeitstisch 5 und
das
Schlittenteil 59 werden in einen Zustand versetzt, in welchem sie frei von Hand
bewegt werden können.
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Andererseits wird die Tasteinrichtung 19 weitergeschaltet und in der
Arbeitslage am Kopf 7 für den Gewindeschneidevorgang angeordnet.
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Als nächstes wird das Greifteil 67 in geeigneter Weise längs der Führungsschmenen
35 und 57 sowie des Werkstücks 5 und des Schlittenteils 59 bewegt. Die in das Werkstück
W einzubringende Gewindebohrung liegt in der unteren Lage der Tasteinrichtung 19,
und nach Niederdrücken des Druckstiftes 71 wird der Grenzschalter LS3 erregt. Durch
die Erregung des Grenzschalter LS3 wird das Nadelteil 21 der Tasteinrichtung 19
veranlaßt, abgesenkt zu werden, und die untere Kante des Nadelteils 21 greift in
das Loch ein, welches dem Gewindebohrvorgang beim Werkstück W ausgesetzt werden
soll. Auf diese Seite werden dann, wenn die Unterkante des Nadelteils 21 mit dem
unteren Loch des Werkstücks W in Eingriff tritt, die Positionskoordinaten dieses
Loches von der ersten und zweiten Lagemeßeinrichtung 53 und 87 ermittelt und werden
in den Speicher der Steuereinrichtung 107 eingegeben und dort aufgezeichnet. Danach
werden auf dieselbe Weise, nachdem die Daten der Positionskoordinaten der erforderlichen
Löcher des Werkstücks W in den Speicher der Steuereinrichtung 107 eingegeben wurden,
der Werktisch 5 und das Schlittenteil 59 jeweils mit den Kugelmuttern 43 und 77
durch die Verbindungsstifte 47 und 81 verbunden. Dann werden auf der Grundlage der
Positionskoordinaten, die in die Steuereinrichtung 107 eingegeben wurden, die Drehantriebseinrichtungen
39 und 73 angesteuert und gedreht, und dann wird durch die Bewegung des Werktisches
5 und des Schlittenteils 59 die Positionierungsbevsegung des Werkstücks W automatisch
durchgeführt.
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Die Positionierungsbewegung isWerkstückes W wird so durchgeführt,
wie dies gerade beschrieben wurde, und die geeignete Gewindebohreinheit 17 im Kopf
7 für den Gewindeschneidevorgang wird in die Arbeitslage geschaltet. Wenn der Vorgang
zum Schneiden, Fräsen bzw.
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Drücken des Gewindes am Loch des Werkstücks W durchgeführt wird, wirken
in jenem Fall, in welchem die Schneidefähigkeit des Gewindebohrers 15 eine hohe
Abnahme zeigt, die Meßplatten 89 der Feder 93 entgegen, und der Grenzschalter LS4
wird durch den Druck der Gewindebbhreinheit 17 über das Werkstück W erregt.
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Wenn der Grenzschalter LS4 erregt wurde, dann wird der Gewindebohrer
15 zurückgefahren, und die übermäßige Schubkraft des Gewindebohrers 15 wird zurückgenommen,
so daß der Bruch des Gewindebohrers verhindert werden kann. Die vorliegende Erfindung
ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich, und in jenem Fall, in welchem der Gewindebohrer
einer solchen Abnutzung unterzogen ist, daß seine Schneidefähigkeit nachläßt, kann
diese Abnutzung ermittelt werden, bevor der Bruch des Gewindebohrers stattfindet.
Zusätzlich wird im Fall einer Fertigung mit großer Vielfalt und niedrigem Umfang
die Positionierungsbewegung des Werkstückes mühelos und automatisch bewirkt.
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Es wird darauf hingewiesen, daß sich die obige Beschreibung nur auf
bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bezieht, und daß zahlreiche
Abwandlungen oder Änderungen hieran vorgenommen werden können, ohne daß man den
Grundgedanken und Umfang der Erfindung verläßt, wie sie auch in den beigefügten
Ansprüchen beschrieben sind.
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