DE4039827A1 - Vorrichtung zum einstellen des parallelen abstands zweier werkzeuge an einer numerisch gesteuerten werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des parallelen Abstandes zweier Werkzeuge an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine.

Es sind Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen zwei Werkzeuge in parallelem Abstand zueinander betrieben werden. Beispielsweise werden an einer numerisch gesteuerten Höchstdruck-Fluidstrahl-Schneidanlage zwei Schneidportale eingesetzt, um die Effizienz des Schneidvorganges zu steigern. Wenn symmetrische, in hoher Stückzahl aus dem Schneidgut auszuschneidende Teile vorhanden sind, ist es sinnvoll, zwei Schneidportale miteinander zu kuppeln, so daß die Schneiddüsen in einem parallelen Abstand zueinander geführt werden und dabei synchron Schneidbewegungen ausführen. Dies hat einerseits den Vorteil, daß nur eine Steuerung notwendig ist, zum anderen, daß eine Kollision der Schneidwerkzeuge bzw. der Schneidportale verhindert wird. Es ist bekannt, zwei im parallelen Abstand auf einer Werkzeugmaschine angeordnete Werkzeuge über eine Spindel miteinander zu verbinden, so daß hierüber der parallele Abstand der Werkzeuge zueinander eingestellt werden kann.

Nachteilig hieran ist, daß beim Zustellen der Werkzeuge über die Spindel Reibungsverluste auftreten, für die Spindel meist ein separater Antrieb vorgesehen werden muß und nur der parallele Abstand für zwei Werkzeuge einstellbar ist. Wenn folglich mehrere Werkzeuge in parallelem Abstand zueinander geführt werden sollen, muß eine entsprechende Anzahl von Spindeln vorgesehen werden. Außerdem ist während des Zustellvorgangs permanent der eingestellte Abstand der Werkzeuge zueinander zu prüfen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einstellen des parallelen Abstandes von Werkzeugen an einer Werkzeugmaschine zu schaffen, die möglichst ohne Reibungsverluste arbeitet, für eine unbegrenzte Anzahl von im parallelen Abstand zueinander geführten Werkzeugen einsetzbar ist und insbesondere für den Einsatz an hydraulischen Schneidanlagen oder Nähmaschinen Verwendung findet.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird es möglich, den parallelen Abstand der Werkzeuge zueinander bei numerisch gesteuerten Maschinen über die NC-Achse vorzunehmen. Dadurch, daß handelsübliche Magnetkupplungen zum Fixieren der Werkzeuge auf der Führungseinrichtung Verwendung finden können, und somit während des Zustellens kein Kontakt der Werkzeuge mit der Führungseinrichtung besteht, erfolgt das Zustellen reibungs- und damit verlustkraftfrei. Dadurch, daß jedes einzelne Werkzeug an einer beliebigen Stelle an der Führungseinrichtung fixiert werden kann, ohne daß davon die Stellung der anderen Werkzeuge direkt beeinflußt wird, ist es möglich, jede gewünschte Anzahl von parallel zueinander angeordneten Werkzeugen über dieselbe Zustelleinrichtung einzustellen. Durch die Fortbildung nach Anspruch 3 ist es möglich, ein einzelnes, aus mindestens zwei Teilen bestehendes Werkzeug (beispielsweise den Nähguthalter einer Nähmaschine) in seiner Größe zu verändern.

Anhand einer numerisch gesteuerten Schneidanlage mit zwei Schneidportalen soll die Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden. Die Zeichnung zeigt dabei:

Fig. 1 die vereinfachte perspektivische Darstellung einer numerisch gesteuerten Schneidanlage,

Fig. 2 den Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1 in noch weiter vereinfachter Darstellung,

Fig. 3 die Darstellung der Führungseinrichtung und ihre Verbindung zu den Werkzeugen,

Fig. 4 eine hydraulisch oder pneumatisch angesteuerte Fixiervorrichtung für das Werkzeug an der Werkzeugmaschine,

Fig. 5 den Schnitt entlang der Linie V-V nach Fig. 2,

Fig. 6 die vereinfachte Teil-Draufsicht auf die Schneidanlage gemäß Fig. 1, mit zwei Werkzeugen pro Schneidportal,

Fig. 7 einen in seiner Größe einstellbaren Nähguthalter für eine Nähmaschine,

Fig. 8 das Flußdiagramm des Steuerungsablaufs.

Die Erfindung ist keinesfalls nur auf die Verwendung an Schneidanlagen oder Nähmaschinen beschränkt, sie soll jedoch der Einfachheit halber anhand einer numerisch gesteuerten Schneidanlage mit Doppelportal erläutert werden.

Aus der perspektivischen Ansicht der Schneidanlage in Fig. 1 gehen deren wesentliche Merkmale hervor. Auf dem Maschinengestell 6 sind über dem Zuschneidtisch 14 (Werkzeugmaschine) nebeneinander zwei Schneidportale 7, 8 (Werkzeuge) an unter Abdeckungen 12 beidseitig vom Schneidtisch 14 angeordneten, hier nicht weiter dargestellten Zahnstangen längsverschieblich geführt. Von jedem Schneidportal 7, 8 kann die vollständige Längsausdehnung des Schneidtisches 14 überfahren werden. Jedes Schneidportal 7, 8 trägt einen auf diesem querverschiebbar gelagerten Schneidkopfträger 1, 2 mit der jeweiligen Schneiddüse S1, S2. Um eine synchrone Bewegung der Schneiddüsen S1, S2 in Querrichtung (X-Richtung) zu gewährleisten, sind die Schneidkopfträger 1, 2 über eine Welle 11 miteinander gekuppelt. Hierzu ist jeder Schneidkopfträger 1, 2 in bekannter Weise an einem Zahnriemen 10 bzw. 10′ befestigt, der über jeweils zwei Umlenkräder 9, 9′, die beidseitig an den Schneidportalen 7, 8 angeordnet sind, geführt ist. Die Umlenkräder 9, 9′ sind auf der Welle 11 fixiert, so daß die Bewegung der angesteuerten Schneiddüse auf die nicht angesteuerte Schneiddüse übertragen wird. In der weiteren Beschreibung wird davon ausgegangen, daß das Schneidportal 7 und der Schneidkopfträger 1 bzw. die Schneiddüse S1 vom Rechner 13 angesteuert werden (Master) und das Schneidportal 8 bzw. die Schneiddüse 2 nachlaufgesteuert sind (Slave).

Über die Führungseinrichtung, die aus der Führungsstange 3 und den Fixiereinrichtungen 4, 5 besteht, sind die Schneidportale 7, 8 miteinander verbunden. Die Fixiereinrichtungen 4, 5, mit denen die Schneidportale 7, 8 an der Führungsstange 3 ankuppelbar sind, können völlig identisch aufgebaut sein. In diesem Fall gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Fixiereinrichtungen 4, 5 gleichermaßen. Ebenso ist es aber auch denkbar, die Führungsstange 3 auf dem gesteuerten Schneidportal 7 starr zu befestigen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Fig. 2 verdeutlicht die Anordnung der Führungseinrichtung 3, 4, 5 auf den Portalen 7, 8. Die Führungsstange 3 weist vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf, wie aus der Schnittdarstellung nach der Fig. 5 hervorgeht. Fig. 5 zeigt den Schnitt entlang der Linie V-V nach Fig. 2. Hierbei ist das Schneidportal 8, um die Dimensionen zu verdeutlichen, sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung abgebrochen dargestellt. Die Fixiereinrichtung 4 besteht im wesentlichen aus einem Elektromagneten mit der Spule 15, den Federn 16 und dem Druckstempel 17. Der Druckstempel 17 ist auf seiner der Führungsstange 3 zugewandten Fläche mit einem hohen Haftreibungskoeffizienten aufweisenden Belag 19 versehen. Das rechteckige Gehäuse 18 der Fixiereinrichtung 4 weist einzelne Taschen auf, in der die Spule 15, der Spulenkern 20 und die Druckfedern 16 angeordnet sind. Der Druckstempel 17 ist am Spulenkern 20 befestigt und die Druckfedern 16 stützen sich einerseits an der Gehäusewandung 18 und andererseits an der Innenseite des Druckstempels 17 ab. Dadurch wird der Druckstempel 17 mit dem Belag 19 gegen die Führungsstange 3 gepreßt, während die Fixiereinrichtung 4 fest über die Gehäuseausleger 18a, 18b mit dem Schneidportal 8 verbunden ist. Dadurch wird die Führungsstange 3 zwischen dem Druckstempel 17 und dem Widerlager 21 geklemmt, so daß das Schneidportal 8 über die Führungsstange 3 und die Fixiereinrichtung 5 mit dem Schneidportal 7 fest verbunden ist.

Wird die Spule 15 des Elektromagneten erregt, so wird der Spulenkern 20 angezogen, d. h., der daran befestigte Druckstempel 17 wird angehoben und von der Führungsstange 3 gelöst. Damit wird die Verbindung des Schneidportals 8 von der Führungsstange 3 bzw. dem Schneidportal 7 gelöst. Wird nun das Schneidportal 7 angetrieben und in positiver oder negativer Y-Richtung gefahren, ändert sich der Abstand der Schneidportale 7, 8 zueinander. Über die numerische Steuerung durch den Rechner 13 kann die gewünschte Abstandsveränderung durch eine vom angetriebenen Schneidportal 7 zurückzulegende Wegstrecke reproduzierbar vorgegeben und kontrolliert werden. Wenn der richtige Abstand eingestellt ist, wird die Bestromung der Spule 15 beendet, so daß der Druckstempel 17 aufgrund der Federkraft wieder auf die Führungsstange 3 gepreßt wird und die beiden Schneidportale 7, 8 miteinander verbunden werden. Nicht nur die Einstellung des Abstandes kann durch die numerische Steuerung vorgenommen werden, sondern selbstverständlich auch die Ansteuerung des Elektromagneten.

Damit die Zustellung der Schneidportale 7, 8 zueinander möglich ist, ist die Welle 11 profiliert und durch eine entsprechende Gegenprofilierung des Zahnrades 9′ wird nur ein Formschluß erreicht, so daß die Welle durch das Zahnrad 9′ hindurchgeschoben werden kann. Wie bereits erwähnt, können die Fixiereinrichtungen 4, 5 identisch aufgebaut sein. Um eine kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, wird es sicherlich sinnvoll sein, wenn die Führungsstange 3 fest mit dem Schneidportal 7 verbunden ist, wie dies beispielsweise durch eine in Fig. 3 dargestellte Schraubverbindung erreichbar ist. Eine solche Schraubverbindung bedarf für den Fachmann zum Verständnis keiner ausführlichen Erläuterung, sondern es ist ersichtlich, daß die starr auf dem Schneidportal 7 angeordnete Fixiereinrichtung 5 mit einer Durchgangsbohrung 27 und einer dem Querschnitt der Führungsstange 3 angepaßten Ausfräsung 24 versehen ist. Durch die zur Durchgangsbohrung 27 koaxiale Gewindebohrung 25 in der Führungsstange 3 kann die Verbindung mittels der Schraube 26 hergestellt werden.

Die Fixiereinrichtung 4 kann anstelle elektromagnetischer Ansteuerung auch pneumatisch angesteuert werden. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt. Der Druckkolben 23 kann über die Kanäle 22 mit pneumatischem oder hydraulischem Druck beaufschlagt werden, so daß dadurch die Festlegung des Schneidportales 8 an der Führungsstange 3 hergestellt wird. Um auch hierbei die Zustellung möglichst reibungsfrei erfolgen zu lassen, könnte der Druckkolben 23 in hier nicht näher dargestellter Weise über Zugfedern nach seiner Druckentlastung angehoben werden, so daß kein Kontakt zwischen dem Druckkolben 23 und der Führungsstange 3 besteht.

An der Unterseite des Schneidportales 8 ist eine weitere Fixiereinrichtung 4a angebracht, die genauso aufgebaut ist wie die Fixiereinrichtung 4 und auf den Schneidtisch 14 einwirken kann. Über diese Fixiereinrichtung 4a wird das Schneidportal 8 dann und solange am Schneidtisch 14 fixiert, wie die obere Fixiereinrichtung 4 gelöst ist, um zu verhindern, daß das Schneidportal 8 während des Zustellens des Schneidportals 7 seine eingenommene Lage verändert und der vorgegebene Abstand zwischen den beiden Schneidportalen 7, 8 von dem durch die numerische Steuerung erzielbaren abweicht.

Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße Zustellvorrichtung, bei der zwei parallel auf einem Schneidportal 30 angeordneten Schneiddüsen S3, S4 zugestellt werden können. Hierbei ist die Düse S4 über die Fixiereinrichtung 5 mit der Führungsstange 3 fest verbunden und die Düse S3 über die Fixiereinrichtung 4 lösbar mit der Führungsstange 3 verbunden. Über die Fixiereinrichtung 4a kann die Düse S3 am Schneidportal 30 fixiert werden, während die Düse S4 zugestellt wird. Die Führungseinrichtungen 3, 4, 5 entsprechen in ihrer Ausführungsform den bereits beschriebenen, ebenso die Fixiereinrichtung 4a. Durch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann über ein und dieselbe Führungsstange nicht nur der Abstand zweier Werkzeuge zueinander eingestellt werden, sondern es können letztendlich beliebig viele Werkzeuge hintereinander angeordnet werden, und durch Antreiben eines einzigen und durch entsprechendes Lösen und Fixieren der anderen können diese nacheinander oder auch in beliebiger Reihenfolge zueinander eingestellt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann anstelle des Abstandes zweier Werkzeuge auch ein einzelnes, in seiner Größe variables Werkzeug, wie beispielsweise der Nähguthalter einer numerisch gesteuerten Näheinheit, eingestellt werden.

Ein solcher, aus der DE-A-32 16 528 (entspricht US 44 94 470) bekannter Nähguthalter ist in Fig. 7 dargestellt.

Der Nähguthalter 40 umfaßt zwei hinsichtlich der Linie 41 symmetrische Hälften 40a und 40b. Jede davon weist eine Auflageplatte 42 auf, welche über Schrauben 43 bzw. Stifte 44 mit je einer Verschiebeplatte 45a, b des Aufnahmeträgers 46 verbunden ist. Das Nähgut 6 wird auf der Auflageplatte 42 durch je eine Klammerplatte 47a, b gehalten, deren Form ebenso wie die der Auflageplatte 42 derjenigen des Nähguts 48 angepaßt ist. Der Andruck der Klammerplatten 26 wird durch je eine Spanneinheit 49a, b bewirkt.

Jede Verschiebeplatte 45a, b weist zwei zueinander parallele Schlitze 50 auf, wobei in jeden Schlitz 50 ein an dem Aufnahmeträger 46 befestigter Führungsbolzen 51 eingreifen. Hierdurch wird eine Einstellbarkeit der Verschiebeplatten 45a, b in Y-Richtung erreicht, so daß z. B. das Nackenteil eines zu nähenden Hemdkragens je nach der vorgegebenen Größe länger oder kürzer wird. Die Verstellung der Verschiebeplatten 45a, b erfolgt über die zuvor beschriebene Einstellvorrichtung. Auf der Verschiebeplatte 45b ist die Führungsstange 3 über die Fixiereinrichtung 5 und die Schraube 26 starr befestigt. Auf der Verschiebeplatte 45a ist ein der Größe des Nähguthalters 40 angepaßter Elektromagnet in der Fixiereinrichtung 4 angeordnet.

Auf der Auflageplatte 46 ist ein dem Widerlager 21 entsprechendes Widerlager (nicht gezeigt) vorgesehen, so daß die Verschiebeplatte 45a fest mit der Führungsstange 3 geklemmt werden kann. Ebenfalls nicht dargestellt ist die die Verschiebeplatte 45a auf der Auflageplatte 46 fixierende Fixiereinrichtung, wenn die obere Fixiereinrichtung 4 gelöst ist. Die auf der Zeichnung rechte Verschiebeplatte 45b wird über einen Schrittmotor in Y-Richtung angetrieben. Wenn die gewünschte Größe (hier: des Hemdenkragens) eingestellt ist, kann entweder der Nähguthalter 40 unter der auf- und abgehenden Nähnadel in X/Y-Richtung transportiert werden, oder die Nadel entlang der durch die symmetrischen Hälften 40a, b Kontur geführt werden. Beide Arten des Nähens sind seit langem Stand der Technik.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Einstellen des parallelen Abstands von Werkzeugen an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, wobei

• - nur eines der Werkzeuge (Schneidportale (7, 8); Schneiddüsen (S3, S4)) angetrieben ist,
• - die Werkzeuge (7, 8; S3, S4) über eine Führungseinrichtung (Führungs­ stange (3); Fixiereinrichtungen (4, 5) miteinander verbindbar sind,
• - die Führungseinrichtung aus einer Führungsstange (3) und starr mit den Werkzeugen (7, 8; S3, S4) verbundenen, auf die Führungsstange (3) lösbar einwirkenden Fixiereinrichtungen (4, 5) besteht,
• - maximal eine der Fixiereinrichtungen (4, 5) auch starr mit der Führungsstange (3) verbunden ist und
• - die lösbar mit der Führungsstange (3) verbindbaren Werkzeuge (7, 8; S3, S4) eine weitere Fixiereinrichtung (4a) aufweisen, durch die das von der Führungsstange (3) gelöste Werkzeug an der Werkzeugmaschine (14) festlegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung (4) aus einer lösbaren Kupplung besteht, die einen Druckstempel (17) aufweist, der mit einem auf dem Werkzeug (8) angeordneten Widerlager (21) zusammenwirkt und der Druckstempel (17) und das Widerlager (21) die Führungsstange (3) zwischen sich aufnehmen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen des parallelen Abstands der Werkzeuge (7, 8; S3, S4) selbsttätig durch die numerische Steuerung der Werkzeugmaschine (14) ausführbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des aktuellen Bearbeitungsvorgangs an einem Werkstück durch synchrone Werkzeugbewegungen, das Hauptprogramm in ein Unterprogramm verzweigt, in dem die Daten des einzunehmenden Abstands der Werkzeuge (7, 8; S3, S4) zueinander für den nächsten Bearbeitungsvorgang enthalten sind und aufgrund dieser Daten das angetriebene Werkzeug relativ zu dem nicht angetriebenen bewegt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht angetriebene Werkzeug während der Zustellbewegung des angetriebenen Werkzeugs an der Werkzeugmaschine festgesetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle mehrerer Werkzeuge (7, 8) ein einzelnes aus mindestens zwei Teilen (40a, b) bestehendes in seiner Größe variables Werkzeug (Nähguthalter (40)) vorgesehen ist.