DE3906380A1

DE3906380A1 - Arbeitskopf fuer automatische werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE3906380A1
Application number: DE3906380A
Authority: DE
Inventors: Armando Corsi
Original assignee: Jobs SpA
Current assignee: Jobs SpA
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1989-03-01
Publication date: 1989-09-21
Also published as: IT1220733B; FR2628352B1; FR2628352A1; US5014542A; ES2012677A6; IT8844804A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Arbeitskopf für automatische Werkzeugmaschinen mit einem an einer Gabel mit einer Anzahl von Freiheitsgraden angelenkten Hauptträger oder Werkzeug aggregat. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen solchen Arbeitskopf, der es ermöglicht, die Anzahl der Arbeits achsen der Maschine zu erhöhen.

Im besonderen ist der Arbeitskopf gemäß der Erfindung, der als wesentlichen Bestandteil eine Gabel besitzt, die an einem beweglichen Träger befestigt ist und mit einer gewissen Anzahl von Freiheitsgraden versehen ist und an der eine Werkzeugeinheit angelenkt ist, gekennzeichnet durch das Vorhandensein von Mitteln, die es gestatten, sowohl die Translationsbewegung als auch die gesteuerte Drehbewegung des Werkzeugs gegenüber seiner eigenen Achse zu steuern und zu kontrollieren, welche Stellung auch immer die Werkzeugeinheit gegenüber der Gabel und dem betreffen den Träger einnimmt.

Bei den bekannten Werkzeugmaschinen kann das Werkzeug Be wegungen entlang einer gewissen Anzahl von Achsen, maximal 7 Achsen, ausführen. Eine Werkzeugmaschine dieser Art ist zur besseren Erläuterung in Fig. 1 schematisch dargestellt. Diese Maschine enthält eine Säule 1, die entlang einer Grundplatte 2 verschieblich ist und an der ein Träger 3 für einen insgesamt mit 4 bezeichneten Arbeitskopf ange bracht ist. In der Figur sind die Arbeitsachsen der Maschine gezeigt. Die Säule 1 führt eine Verschiebebewegung in Rich tung der Achse X aus und kann sich um die Achse B drehen, die rechtwinklig zur letzteren ist. Der Träger oder Support 3 verstellt sich entlang der Säule inmitten der Achse Y und in Richtung der rechtwinklig zu Y verlaufenden horizon talen Achse Z. Die Achse C ist die erste Drehachse oder Rotationsachse des Arbeitskopfes und hat einen Vektor par allel zur Achse Z. Die Achse A ist die zweite Drehachse oder Rotationsachse des Arbeitskopfes, und ihr Vektor dreht sich in Abhängigkeit von der Stellung der Achse C auf Ebenen, die rechtwinklig zum Vektor der Achse Z sind. Bei den moderneren Maschinen hat das Werkzeug dann noch die Möglichkeit, sich gegenüber dem eigenen Support oder Träger bzw. gegenüber der eigenen Werkzeugeinheit 6 entlang einer Achse W, die koaxial zur Achse Z ist, zu bewegen, wenn die Drehung der Werkzeugeinheit gegenüber der Achse A 0 Grad beträgt. Bis hier geht der Stand der Technik.

Es gibt jedoch besondere Arbeitssituationen, bei denen die Notwendigkeit vorhanden ist, daß das Werkzeug gegenüber einer weiteren Achse gedreht werden kann, insbesondere ergibt sich die Notwendigkeit, das Werkzeug um eine Achse zu drehen, deren Vektor mit demjenigen der Achse W zusammen fällt, wobei die Bewegung des Werkzeugs mit größter Präzision kontrolliert und gesteuert wird. Dies kommt z.B. vor, wenn die Apparatur oder die Vorrichtung als Manipulator ver wendet wird, zum präzisen Positionieren von Stücken, oder wenn man besondere Werkzeuge, z.B. Paare von Spitzen, Bohr spitzen, -backen oder Nietwerkzeuge usw. verwenden muß.

Die heutzutage bekannten Werkzeugmaschinen sind mit dieser Möglichkeit nicht versehen, die hingegen durch den Arbeits kopf gemäß der Erfindung geschaffen wird, der dank der besonderen Eigenschaften oder Charakteristika der Werkzeug einheit, mit der er versehen ist, sowohl Bewegungen des Werkzeugs gemäß der Achse W als auch Drehbewegungen gemäß einer weiteren Achse, die wir C ₁ nennen wollen und die parallel zur vorherstehend genannten Achse ist, gestattet. Im besonderen wird bei dem Arbeitskopf gemäß der Erfindung das Werkzeug am Ende einer Hohlwelle montiert, die eine Translationsbewegung in axialer Richtung unter der Wirkung einer Einheit aus Motor und Untersetzungsgetriebe ausführt und die ihrerseits an einem drehbaren Support oder Träger angebracht ist, der von einer zweiten Einheit aus Motor und Untersetzungsgetriebe betätigt wird unter der Kontrolle eines drehbaren Umsetzers, der ebenfalls mit der Welle fest verbunden ist.

Gemäß der Erfindung ist der neue Arbeitskopf dadurch gekenn zeichnet, daß für die Lagerung des Werkzeugs eine Hohlwelle vorgesehen ist, die mit Hilfe von Lagern in einer Büchse gelagert ist, die axial gleiten kann, und daß Antriebsmittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe gesteuerte bzw. kontrollier te Drehbewegungen der Hohlwelle gegenüber der Büchse ausge führt werden.

In der Zeichnung ist außer der bereits erwähnten Darstellung des Standes der Technik ein Ausführungsbeispiel des Gegen standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Werkzeugmaschine gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 die Werkzeugeinheit eines Arbeitskopfes gemäß der Erfindung von hinten gesehen und

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2 in einem Schnitt gemäß der Linie A-A der Fig. 2.

Bei einem Arbeitskopf gemäß der Erfindung ist der Werkzeug kopf, der z.B. ein Elektrofutter oder eine andere Vorrich tung vergleichbarer bekannter Art sein kann, am Ende einer Hohlwelle 7 befestigt, die mit Hilfe von Lagern 8 im Innern einer Büchse 9 gelagert ist. Diese letztere kann über Gleitlager 10 im Innern einer Hülse 11 gleiten, die am Gehäuse 12 der Werkzeugeinheit, die insgesamt mit 6 in Fig. 3 bezeichnet ist, befestigt ist.

Die Werkzeugeinheit kann um die Achse III-III mit Bezug auf die schematisch in Fig. 2 gezeigten und mit 14 bezeich neten Arme der Traggabel drehen. Die Büchse 9 ist mit einem Träger oder Support 15 fest verbunden, der mit dem Teil 16 an einer Rollenumtriebsschnecke 17 angreift, auf der eine Riemenscheibe 18 aufgekeilt ist. Diese steht in treiben der Verbindung mit einer Riemenscheibe 19, die von einem Motor 20 angetrieben wird. Vorzugsweise ist der Motor 20 ein Gleichstrommotor, z.B. von der "Seltene-Erden-Motor"-Art, und demzufolge bringt der Motor 20 die Schraube 17 zum Umlaufen um ihre eigene Achse, wobei die Translationsbe wegung der Schnecke 16 und als Folge hiervon die Gleit bewegung in axialer Richtung der Büchse 9 und der Hohlwelle 7 mit dem darauf angebrachten Werkzeug erzeugt wird.

An der Hohlwelle 7 ist auch noch ein Zahnkranz 21 befestigt, der mit einem Ritzel 22 eingreift, das seinerseits mit dem Zahnrad 23 einer aus Motor und Untersetzungsgetriebe bestehenden Einheit 24 in Eingriff steht. Die Höhe des Ritzels 22 ist groß genug, um zu ermöglichen, daß der Zahn kranz 21 den Verstellbewegungen der Hohlwelle 7 folgend entlang diesem Ritzel gleiten kann. Die Einheit 24 und die Ritzel 22 und 23 sind an einem Träger 25 (Fig. 2) ange bracht, der bei 26 am Gehäuse der Werkzeugeinheit angelenkt ist und der Wirkung einer Tellerfeder 27 ausgesetzt ist, die bestrebt ist. das Ritzel 22 gegen den Zahnkranz 21 angedrückt zu halten, um eventuelles Spiel zu annullieren. Die Amplitude der Drehbewegungen des Zahnkranzes 21 wird mit Hilfe eines drehbaren Umsetzers ermittelt, festgestellt, der mit den Vorrichtungen zum Steuern und Kontrollieren der Maschine verbunden ist.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:
Zunächst wird der Arbeitskopf gegenüber dem zu bearbeiten den Werkstück mit Verstellbewegungen entlang sechs Achsen positioniert, sodann müssen die Verstellbewegungen des Werkzeugs entlang den Achsen W und C ₁ ausgeführt werden. In dem Fall, wenn z.B. die Maschine als Manipulator oder als Handlingsgerät verwendet wird, kann es zweckmäßig sein, zunächst die Verstellbewegung des Werkzeugs entlang der Achse C ₁ zu bewirken, um dieses Werkzeug winkelmäßig zu positionieren, und dann seine Vorschubbewegung zu erzeugen. In diesem Falle betätigen die Steuer- und Kontrollvorrich tungen der Maschine die aus Motor und Untersetzungsgetriebe bestehende Einheit 24, die über das Paar von Ritzeln 22 und 23 den Zahnkranz 21 betätigt, mit dem zusammen auch die Hohlwelle 7 dreht, auf der das Werkzeug montiert ist. Die Amplitude der Drehbewegung wird mit Hilfe des dreh baren Umsetzers festgestellt und ermittelt.

Die Einwirkung der Tellerfeder 27 auf den Träger, an dem die Einheit 24 und die Ritzel 23 und 22 angebracht sind, hat zur Wirkung, daß dieses letztere immer gegen die Ver zahnung des Zahnkranzes 21 angedrückt gehalten wird, wobei auf diese Weise eventuelles Spiel annulliert wird, das sich z.B. als Folge von Abnutzung ergeben könnte.

Sobald das Werkzeug gedreht worden ist, kann man seine Vorschubbewegung beginnen lassen. Zu dem obengenannten Zweck wird der Motor 20 betätigt, der die Schraube 17 über die Ritzel 18 und 19 in Drehung versetzt. Die Schnecke 16, die mit dem Träger oder Support 15 der Büchse 9 fest ver bunden ist, gleitet dann entlang der Welle, wobei sie den aus der Büchse und der Hohlwelle 7, die im Innern der Büchse mit Hilfe der Lager 8 gelagert ist, bestehenden Komplex mit sich mitnimmt. Die Amplitude der Translationsbewegung hängt natürlich außer von der Länge der Schraube 17 auch von derjenigen des Ritzels 22 ab, entlang dessen Verzahnung diejenige des Zahnkranzes 21 läuft.

Ein Fachmann kann sodann zahlreiche Veränderungen und Varian ten vorsehen, die jedoch innerhalb der vorliegenden Erfindung liegend angesehen werden.

Claims

1. Arbeitskopf für automatische Werkzeugmaschinen mit einem an einer Gabel mit einer Anzahl von Freiheitsgraden angelenkten Hauptträger oder Werkzeugaggregat, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lagerung des Werkzeugs eine Hohlwelle vorgesehen ist, die mit Hilfe von Lagern in einer Büchse gelagert ist, die axial gleiten kann, und daß Antriebs mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe gesteuerte bzw. kontrollierte Drehbewegungen der Hohlwelle gegenüber der Büchse ausgeführt werden.

2. Arbeitskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Büchse ein Gleitstück fest verbunden ist, das an einer Rollenumtriebsschnecke angreift, und daß Antriebs mittel vorgesehen sind, die dazu dienen, die mit Gewinde versehene Welle um ihre eigene Achse in Drehung zu versetzen.

3. Arbeitskopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hohlwelle ein Zahnkranz fest verbunden ist, der um die Achse der Hohlwelle herum mit Hilfe von zugeord neten Antriebsmitteln in Drehung versetzt werden kann.

4. Arbeitskopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Hohlwelle zugeordneten Antriebsmittel unter der Wirkung von elastischen Mitteln stehen, die sie gegen den Zahnkranz gepreßt halten können.

5. Arbeitskopf für automatische Werkzeugmaschinen mit einem an einer Gabel mit einer Anzahl von Freiheitsgraden angelenkten Hauptträger oder Werkzeugaggregat, dadurch gekennzeichnet, daß er folgende Teile enthält:

a) eine gleitbar an dem Hauptträger gelagerte Büchse;
b) ein mit der Büchse fest verbundenes Gleitstück, das an einer Rollenumtriebsschnecke angebracht ist, die von Antriebsmitteln angetrieben wird, die im Innern des Hauptträgers angeordnet sind;
c) eine im Inneren der Büchse mit Hilfe von Lagern gelagerte Hohlwelle;
d) einen mit der Büchse und der Hohlwelle koaxialen und mit der Hohlwelle fest verbundenen Zahnkranz;
e) Antriebsmittel, die den Zahnkranz in Drehung versetzen;
f) Kontrollorgane zum Steuern und Kontrollieren der Ampli tude der vorgenannten Drehbewegungen.

6. Arbeitskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Mittel vorgesehen sind, die dazu dienen, die vorgenannten Antriebsmittel gemäß 5e) an den Zahnkranz angelegt bzw. angedrückt zu halten.