DE4225509A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine zur rotativen Bearbeitung von in ein motorisch angetriebenes Futter eingespannten Werkstücken.

Es ist bekannt, die Werkstücke in axialer Richtung dem Futter zuzuführen. Nach dem Einspannen des Werkstücks in der arbeitsgerechten Position erfolgt die Bearbeitung des Werkstücks. Anschließend öffnet das Futter, und das Werkstück kann in axialer Richtung das Futter verlassen. Diese Vorgänge können manuell oder auch automatisch durchgeführt werden. Bei einer automatischen Beschickung des Futters entsteht ein erheblicher Steuerungsaufwand. Auch verlangen solche Bauformen stabförmig verlaufende Werkstücke.

Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der in Rede stehenden Art in her­ stellungstechnisch einfacher Weise so auszugestalten, daß das Beschicken und Entnehmen der Werkstücke kurzfri­ stig durchführbar ist. Ferner ist angestrebt, daß ohne Abänderung des Futters beispielsweise auch winkelförmig gebogene Werkstücke problemlos einspannbar sind.

Gelöst wird die Erfindungsaufgabe bei einer gattungsgemä­ ßen Werkzeugmaschine durch einen Werkstück-Ausfallkanal des Futters und eine motorische Steuerung, derart, daß es in vertikal abwärts gerichteter Position des Werk­ stück-Ausfallkanals stehenbleibt.

Zufolge derartiger Ausgestaltung ist eine Werkzeugmaschi­ ne der eingangs genannten Art von erhöhtem Gebrauchswert angegeben. Das in das Futter eingespannte Werkstück kann nach Beendigung des Bearbeitungsprozesses aufgrund der motorischen Steuerung des Futters nach Öffnen der Spann­ backen desselben durch den vertikal abwärts gerichteten Ausfallkanal das Futter verlassen, ohne daß hierzu geson­ derte Steuerungsmittel einzusetzen wären. Dies ist kurz­ fristig durchführbar, was die Wirtschaftlichkeit der Werkzeugmaschine erhöht. Gegebenenfalls kann die motori­ sche Steuerung so beschaffen sein, daß zum Beschicken des Futters der Ausfallkanal in vertikal ausgerichteter Position nach oben weist, so daß von dort aus die Werk­ stücke zugeführt werden können. Nach erfolgter Bearbei­ tung kommt dann das Futter über die motorische Steuerung in einem solchen Moment zum Stillstand, daß das bearbei­ tete Werkstück, wie zuvor geschildert, aus dem Futter herausfallen kann. Der Werkstück-Ausfallkanal des Fut­ ters erlaubt es ferner, nicht nur stabförmige Werkstücke zu bearbeiten. Beispielsweise können bereits mit einer 90°-Abwinklung versehene Werkstücke eingespannt und bearbeitet werden. Die Abwinklung wird dann von dem Werkstück-Ausfallkanal aufgenommen, und das Beschicken bzw. Entladen kann ebenfalls störungsfrei in der zuvor geschilderten Weise geschehen.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß der Werk­ stück-Ausfallkanal Teilabschnitt eines ein ganzes Zwei­ backenfutter geradlinig kreuzenden Kanals ist. Von der einen Seite des Zweibackenfutters werden in entsprechen­ der Stopposition die Werkstücke zugeführt. Nach Bearbei­ ten des Werkstücks verlassen dann die Werkstücke das Futter in Richtung der anderen Seite des Kanals. Es ist auch nur eine einzige Stoppstellung erforderlich, was den Aufbau der motorischen Steuerung vereinfacht. Es bietet sich an, daß die Kanalendabschnitte sich trichter­ förmig erweitern, was insbesondere beim Zuführen der Werkstücke sich als vorteilhaft erweist.

Darüber hinaus ist eine solche Ausgestaltung getroffen, daß das Futter zentral zur Ausrichtung der Werkstück-Auf­ nahme eines Werkstück-Magazins zufahrbar ist. Der das Zweibackenfutter kreuzende Kanal erlaubt eine Schrittdre­ hung des Werkstück-Magazins, wobei das von der entspre­ chenden Werkstück-Aufnahme getragene Werkstück unter Einschwenken in den Kanal in eine zentrale Ausrichtung zum Futter gelangt. Nach Schließen der Spannbacken er­ folgt das Zurückfahren des Futters unter gleichzeitiger Mitnahme des betreffenden Werkstückes, welches die Werk­ stück-Aufnahme verläßt. Danach kann das Futter mit dem Werkstück in die Bearbeitungsposition fahren. Nach Been­ digung des Bearbeitungsvorganges öffnen die Spannbacken in der Stopposition des Futters, so daß das Werkstück durch den vertikal abwärts gerichteten Werkstück-Ausfall­ kanal das Futter verlassen kann. Es folgt anschließend erneut das zentrale Zuführen des Futters in Richtung der Werkstück-Aufnahme. Es bieten sich hierbei zwei Möglich­ keiten an. Die eine besteht darin, daß das Werkstück beim Zufahren des Futters bereits in der mit diesem fluchtenden Werkstück-Aufnahme vorhanden ist. Es kann jedoch die Werkstück-Aufnahme mit einem Werkstück in die zentrale Position zum Futter einschwenken.

Schließlich ist es erfindungsgemäß von Vorteil, daß die Werkzeugmaschine als Schlagmesser-Fräsmaschine mit in bestimmtem Drehzahlverhältnis über eine elektrische Welle synchronisierten Antriebsmotoren für Futter und Werkzeugspindel gestaltet ist. Diese Art des Antriebes kommt der Steuerung des Futters entgegen, das Futter in einer solchen Position stillzusetzen, daß der Werkstück- Ausfallkanal nach Stillstand stets in abwärts gerichte­ ter Position verläuft.

Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Schlagmes­ ser-Fräsmaschine mit in Bearbeitungsposition befindlichem Werkstück,

Fig. 2 eine Stirnansicht eines Zweibackenfutters mit dieses kreuzendem Kanal einschließlich einer Greifer-Zubringeinrichtung,

Fig. 3 einen teilweisen Horizontal schnitt durch das Futter mit eingebrachtem Werkstück,

Fig. 4 eine weitgehend der Fig. 3 entsprechende Darstellung, jedoch während der Bearbeitung des Werkstücks,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch ein Zweibackenfut­ ter auf Höhe des Kanals mit eingebrachtem, winkelförmig gebogenem Werkstück,

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5 und

Fig. 7 in schematischer Darstellung ein Werkstück- Magazin mit zentral zur Ausrichtung der Werk­ stück-Aufnahme zufahrbarem Futter.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugmaschine als Schlagmesser-Fräsmaschine 1 ausgebildet. Letztere besitzt ein Maschinengestell 2 zur Aufnahme von Antriebs­ motoren 3, 4 für ein Futter 5 bzw. eine Werkzeugspindel 6. Durch die Antriebsmotoren 3, 4 werden das Futter 5 und die Werkzeugspindel 6 in einem bestimmten Drehzahl­ verhältnis angetrieben. Hierzu werden die einzelnen Antriebsmotoren 3, 4 von einer elektronischen Synchroni­ sierungseinrichtung 7 zwangsgesteuert.

Die Rotationsachse des Futters 5 bildet die X-Achse. Senkrecht dazu verläuft die Z-Achse der Werkzeugspindel 6. Bestückt ist die Werkzeugspindel 6 mit einem Schlag­ messer 8. Das Futter 5 sowie sein Antrieb sind auf einem nicht veranschaulichten Querschlitten angeordnet, so daß ein vom Futter 5 aufgenommenes Werkstück W in der Y-Rich­ tung zugestellt werden kann.

Die Werkzeugspindel 6 und der zugeordnete Antriebsmotor 4 sind an einem justierbaren, vertikal ausgerichteten Drehteller 9 angeordnet.

Bezüglich des Futters 5 handelt es sich beim Ausführungs­ beispiel um ein Zweibackenfutter. Dieses beinhaltet die beiden sich diametral gegenüberliegenden Spannbacken 10 und 11, welchen nicht veranschaulichte, an sich bekannte Keilstangen zugeordnet sind. Rechtwinklig zur durch die Spannbacken 10, 11 verlaufenden Ebene erstreckt sich ein das ganze Zweibackenfutter geradlinig kreuzender Kanal 12. Dieser setzt sich aus zwei Teilabschnitten 13 und 14 zusammen, welche Teilabschnitte 13, 14 beiderseits der Spannbacken 10, 11 verlaufen. Es ist eine solche motori­ sche Steuerung getroffen, daß bei Stillstand des Werk­ stück-Antriebes und damit des Futters 5 der Kanal 12 vertikal verläuft. Der untere Teilabschnitt 14 des Ka­ nals 12 bildet dadurch einen Werkstück-Ausfallkanal für das Werkstück W. Der obere Teilabschnitt 13 stellt dage­ gen den Werkstück-Einbringkanal dar.

Gemäß Fig. 1 bis 4 sind die Werkstücke W stabförmig gestaltet. Die eine Seite derselben soll ein zahnartig profiliertes Ende 15 gemäß Fig. 4 erhalten. Die Werk­ stücke W gelangen über eine Zuführschiene 16 in den Bereich eines zangenartigen Greifers 17. Die Zangenschen­ kel tragen die Bezugsziffern 18 und 19, deren einander gegenüberliegende Flächen zur Aufnahme des Werkstücks W ausgekehlt sind. Der Zangenschenkel 19 ist Träger eines verstellbaren Anschlages 20 für das Werkstück W, so daß dieses stets eine vorbestimmte Position zum Futter 5 erhält. Das Zuführen des Werkstücks W geschieht in Pfeil­ richtung (vgl. Fig. 2). Begünstigt ist das Einführen durch eine trichterförmige Erweiterung 13′ des Teilab­ schnitts 13. Der den Werkstück-Ausfallkanal darstellende Teilabschnitt 14 ist ebenfalls mit einer entsprechenden Erweiterung 14′ ausgestattet. Das Einbringen des Werk­ stücks W mittels des Greifers 17 erfolgt bei geöffneten und demgemäß um das entsprechende Maß auseinandergefahre­ nen Spannbacken 10, 11. Sobald das Werkstück W zentral zum Futter 5 verläuft, schließen die Spannbacken 10, 11. Der Greifer 17 öffnet und kehrt in seine Ausgangsstel­ lung zurück, um dort ein neues Werkstück W aufzunehmen. Das Futter 5 wird nun in die Bearbeitungsposition ge­ bracht, und zwar durch entsprechende Schlittenbewegung, wobei das verzahnte Ende 15 mittels des Schlagmessers 8 am Werkstück W erzeugt wird, vgl. Fig. 4. Ist der Ar­ beitsprozeß beendet, wird durch die motorische Steuerung ein Stillstand des Futters 5 bewirkt. In dieser Position verläuft der Kanal 12 vertikal und damit auch der Werk­ stück-Ausfallkanal (Teilabschnitt 14). Durch Auseinander­ fahren der Spannbacken 10, 11 wird das Werkstück W zum Herausfallen aus dem Futter 5 freigegeben. Das Werkstück W durchwandert hierbei den Werkstück-Ausfallkanal in Abwärtsrichtung und kann in einen nicht veranschaulich­ ten Behälter hineinfallen.

Zur Aufnahme eines neuen Werkstücks W wird dann durch Schlittenbewegung das Futter 5 in seine Aufnahmeposition gebracht.

Es wäre möglich, anstelle eines das Spannfutter vollstän­ dig kreuzenden Kanals 12 ausschließlich einen Ausfallka­ nal vorzusehen. Die motorische Steuerung müßte dann so erfolgen, daß nach dem Herausfallen des Werkstücks eine 180°-Schrittdrehung erfolgt, so daß dann der Ausfallka­ nal den Einbringkanal darstellt.

In den Fig. 5 und 6 ist eine abgewandelte Ausführungs­ form dargestellt. Gleiche Bauteile tragen gleiche Bezugs­ ziffern. Es wird nun ein abgewandelt gestaltetes Werk­ stück W′ bearbeitet. Bezüglich desselben handelt es sich um einen Rundstab, der durch Abbiegen in eine Winkelform gebracht ist. Er setzt sich zusammen aus den beiden Schenkeln 21 und 22. Der längere Schenkel soll endseitig mittels des Schlagmessers bearbeitet werden. Mittels eines zangenartigen Greifers 23 wird das Werkstück W′ in die Einspannposition gebracht. Die Zangenschenkel 24, 25 des Greifers 23 erfassen das Werkstück W′ nahe der Biege­ stelle, derart, daß der kürzere Schenkel 22 vertikal ver­ läuft. Beim Ausführungsbeispiel ist der kürzere Schenkel 22 nach oben gerichtet. Es könnte jedoch auch ein Ab­ wärtsverlauf des kürzeren Schenkels 22 vorliegen. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel fahren die Zangenschenkel 24, 25 des Greifers 23 in den Kanal 12 des ebenfalls als Zweibackenfutter gestalteten Futters 5 hinein. Ferner ist der Greifer 23 mit einem justierbaren Anschlag 26 ausgestattet, so daß das Werkstück W′ stets in einer bestimmten Ausrichtung dem Futter 5 übergeben wird. Nach Einbringen des Werkstücks W′ in das Futter fahren die Spannbacken 10, 11 - automatisch gesteuert - in die Spannstellung. Anschließend öffnen die Zangen­ schenkel 24 und verlassen den Kanal 12 in Pfeilrichtung gemäß Fig. 5. Es kann nun das Bearbeiten des aus dem Futter herausragenden Endes des Werkstücks W′ geschehen.

Ist der Bearbeitungsvorgang beendet, bleibt das Futter wiederum in einer solchen Position stehen, daß der Kanal 12 vertikal ausgerichtet ist. Daher kann nach Öffnen der Spannbacken 10, 11 das bearbeitete Werkstück nach unten durch den Werkstück-Ausfallkanal 14 aus dem Futter 5 fallen.

Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 zeigt ein um eine Achse 27 schrittweise drehbar angetriebenes Werkstück-Magazin 28. Dieses ist als drehbare Scheibe ausgebildet mit mantelwandseitig in gleicher Winkelver­ teilung angeordneten Werkstück-Aufnahmen 29. Letztere sind in Form von Bohrungen erstellt und nehmen formpas­ send das stufenförmig abgesetzte Ende 30 der Werkstücke W′′ auf. Dem scheibenförmigen Werkstück-Magazin 28 wer­ den die Werkstücke an der Ladestation A zugeführt, und zwar in der veranschaulichten Pfeilrichtung. Dabei wird das Werkstück W′′ an die zuoberst befindliche Werkstück- Aufnahme 29 übergeben.

Es ist eine solche Teilung der Werkstück-Aufnahmen ge­ troffen, daß sich stets in der mittleren Horizontalebene des scheibenförmigen Werkstück-Magazins 28 eine Werk­ stück-Aufnahme befindet, die mit dem Futter 5 fluchtet. Gemäß Fig. 7 ist das Futter 5 zentral zur Ausrichtung der Werkstück-Aufnahme 29 des Werkzeug-Magazins 28 zuge­ fahren. Das dort befindliche Werkstück W′′ erstreckt sich somit im Bereich zwischen den beiden Spannbacken 10, 11. Diese schließen, so daß bei Verlagerung des Spannfutters 5 in entgegengesetzter Richtung zum Werk­ stück-Magazin 28 das Werkstück W′′ mitgenommen wird, und zwar in die strichpunktierte Stellung. Von dort aus kann das Futter 5 in die Bearbeitungsposition fahren, so daß beispielsweise an dem stufenförmig abgesetzten Ende 30 des Futters ein Sechskant gefertigt werden kann. Nach Beendigung des Arbeitsprozesses bleibt das Futter 5 in einer solchen Stellung stehen, daß nach Freigabe durch die Spannbacken 10, 11 das fertig bearbeitete Werkstück durch den Werkstück-Ausfallkanal 14 des Futters 5 heraus­ fällt.

Anschließend kann das Futter 5 wieder zentral auf die betreffende Aufnahme 29 des Werkstück-Magazins 28 zufah­ ren. In diesem kann sich entweder bereits durch Schritt­ drehung ein neues Werkstück W′′ befinden. Oder es ist auch möglich, daß nach erfolgtem Zufahren das Werkstück- Magazin 28 um einen Schritt weiterdreht, wobei das der Übergabeposition B benachbarte Werkstück W′′ den oberen Teilabschnitt 13 des Kanals 12 durchfährt und in den Bereich zwischen den beiden Spannbacken 10, 11 des Fut­ ters 5 gelangt. Die Schrittdrehung des scheibenförmigen Werkstück-Magazins 28 ist dabei auf die Teilung der Werkstück-Aufnahmen zueinander abgestimmt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein. Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen.

Claims (4)

1. Werkzeugmaschine zur rotativen Bearbeitung von in ein motorisch angetriebenes Futter (5) eingespannten Werk­ stücken, gekennzeichnet durch einen Werkstück-Ausfallka­ nal (14) des Futters (5) und eine motorische Steuerung, derart, daß es in vertikal abwärts gerichteter Position des Werkstück-Ausfallkanals (14) stehenbleibt.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstück-Aus­ fallkanal Teilabschnitt (14) eines ein ganzes Zweibacken­ futter (5) geradlinig kreuzenden Kanals (12) ist.

3. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (5) zentral zur Ausrich­ tung der Werkstück-Aufnahme (29) eines Werkstück-Maga­ zins (28) zufahrbar ist.

4. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugmaschine als Schlagmes­ ser-Fräsmaschine (1) mit in bestimmtem Drehzahlverhält­ nis über eine elektrische Welle synchronisierten An­ triebsmotoren (3, 4) für Futter (5) und Werkzeugspindel (6) gestaltet ist.