DE4324509A1 - Verfahren zum Bewegen einer drehbaren Haltevorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Gebiet der Werkzeugmaschinen, und bezieht sich im besonderen auf eine verbesserte Werkstück-Haltevorrichtung, die auf dem Arbeitstisch der Werkzeugmaschine angebracht werden kann, und die verwendet wird, um das Werkstück von einer Winkelposition in eine andere Winkelposition zu bringen.

Werkzeugmaschinen bestehen in vielen unterschiedlichen Formen. Einige dieser schließen Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Säulenbohrmaschinen u. dgl. ein. Einige dieser werden manuell gesteuert, während andere automatisch oder numerisch gesteuert werden.

Im allgemeinen haben solche Fräs- oder Bohrmaschinen typischerweise einen beweglichen Arbeitstisch, der verwendet wird, das Werkstück von einer Position in die andere zu bringen. In Abhängigkeit von der Art des Arbeitsgangs, der an dem Werkstück ausgeführt wird, kann es notwendig sein, das Werkstück um eine Achse zu drehen. Gleichzeitig könnte es höchst wünschenswert sein, wenn ein solcher Mechanismus in Verbindung mit einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine verwendet wird, um die Drehung als eine programmierte Bearbeitungsfolge der Werkzeugmaschine zu beinhalten.

Somit müssen numerisch gesteuerte (NC)-Fräs- und Bohrmaschinen mit Werkstückhaltetischen ausgerüstet werden, mit der eine oder mehrere Drehachsen steuerbar sind, zusätzlich zu den drei grundlegenden Achsen, entlang der das Werkstück bewegt werden kann, um zusammengesetzte Winkelflächen oder Löcher zu schneiden. Ein erster unabhängig steuerbarer Drehtisch kann mit einem Servoantrieb versehen werden, der in einer relativ geradlinigen Vorwärtsweise arbeitet. Eine zweite, drehbare Halteeinrichtung jedoch, die auf der ersten angebracht ist, birgt ein kompliziertes Problem dahingehend in sich, daß elektrische Verbindungen vorgesehen werden, die der ersten Winkelbewegung angepaßt werden müssen. Außerdem ist das Erfordernis für eine solche zweite Drehachse selten und die Kosten für eine zusätzliche servogesteuerte Achse können nur schwer gerechtfertigt werden.

Die vorliegende Erfindung überwindet diese Probleme durch Verwenden der grundlegenden drei Achsen-Bewegungen der Maschine auf eine neue Weise, um den Winkelantrieb und eine Positioniergenauigkeit zu schaffen, ohne daß eine zusätzliche Verdrahtung und Kosten eines zugeordneten Servoantriebs erforderlich sind.

Zum Stand der Technik wird angeführt, daß z. B. in den US-Patenten Nr. 49 91 463 und 48 84 474 (Kawata) ein Mechanismus beschrieben ist, der eine schrittweise Drehung eines indexierbaren, drehbaren Werkstückhalters mittels der geradlinigen Bewegung eines (nicht schneidenden) Werkzeugs in der Maschinenspindel relativ zur Aufnahme des Drehtisches bewirkt. Dieses wird mittels einer linear-drehbar-arbeitenden Sperrklinkenvorrichtung ausgeführt, die mit einem freigebenden und arretierenden Indexiermechanismus zusammenarbeitet, der präzise den Drehtisch an vorbestimmten Winkelpositionen plaziert. Die linear fortschreitende Bewegung des Werkzeugs gibt erst den Tisch frei und sperrt ihn dann über einen annähernd festgelegten schrittweisen Winkel, so daß das Zurückziehen des Werkzeugs dem Tisch ermöglichen kann, präzise in der nächsten indexierten Position zu arretieren.

Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren zum Bewegen einer drehbaren Haltevorrichtung von einer ersten Winkelposition in eine zweite Winkelposition. Das verbesserte Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines Ständers, Anbringen der Haltevorrichtung auf dem Ständer zur Drehbewegung um eine Achse; Anbringen eines Stiftes in der Spindel einer Werkzeugmaschine; Bewegen des Stiftes relativ zur Haltevorrichtung, um ausgewählt die Haltevorrichtung in einer Stellung exzentrisch zu der Achse in Eingriff zu bringen; und ausgewähltes Bewegen des Stiftes, während er mit der Haltevorrichtung in Eingriff befindlich ist, relativ zu der Achse von einer Stellung zur anderen, wodurch die Haltevorrichtung sich von der ersten Winkelposition in die zweite Winkelposition dreht.

In einer Ausführungsform kann die Haltevorrichtung einen Kurbelarm haben, der sich von der Achse wegwärts erstreckt. Der von der Spindel getragene Stift kann auswählbar in eine Bohrung eingesetzt werden, die in dem vorderen Ende des Kurbelarms vorgesehen ist, und der Stift kann in einem programmierten Kreisbogen bewegt werden, um die Haltevorrichtung ausgewählt relativ zum Ständer zu drehen. In einer anderen Form kann der Stift in einen Schlitz eingreifen, der in dem Kurbelarm vorgesehen ist, so daß eine lineare Bewegung des Stiftes eine Drehbewegung des Kurbelarms und der Haltevorrichtung erzeugt. In einer weiteren Form der Erfindung kann der Stift einfach an einen Stab anstoßen, der sich nach außen von dem Kurbelarm erstreckt, wobei mit einer Linearbewegung des von der Spindel getragenen Stiftes, der an eine geeignete Fläche an der Haltevorrichtung oder dem Werkstück angreift, eine Winkelbewegung des Kurbelarmes und der Haltevorrichtung um die Achse erzeugt wird.

Dementsprechend ist es ein allgemeines Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren der Verwendung eines von einer Spindel getragenen Stiftes zu schaffen, um ausgewählt eine drehbare Haltevorrichtung von einer ersten Winkelposition in eine zweite Winkelposition zu bewegen.

Ein anderes Ziel ist es, einen verbesserten Werkstückhaltemechanismus zu schaffen, der relativ zu einem Tisch in einer der drei senkrecht aufeinanderstehenden orthogonalen linearen Richtungen bewegt werden kann und/oder drehbar um zwei senkrechte Achsen bewegt werden kann, wobei die letztgenannte Drehbewegung ohne einen unabhängigen zugeordneten Servoantriebsmechanismus ausgeführt wird.

Diese und andere Ziele und Vorteile werden aus dem vorstehenden und der nachstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Patentansprüchen ersichtlich. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht des verbesserten Mechanismus, der die drehbare Haltevorrichtung auf dem Ständer angebracht zeigt, und außerdem den von der Spindel getragenen Stift zeigt, der in ausgerichteter Beziehung zu dem Kurbelarm befindlich ist, und außerdem einen alternativen Kurbelarm zeigt, der einen Schlitz hat, der so angeordnet ist, daß eine Linearbewegung des Stiftes eine Drehbewegung des Werkstückes bewirkt, und

Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform des Mechanismus, wobei diese Ansicht einen vertikal angeordneten, von einer Spindel getragenen Stift zeigt, der so angeordnet ist, daß beim Bewegen in einer Horizontalrichtung eine Drehbewegung der Haltevorrichtung relativ zum Ständer erzeugt wird.

Am Anfang sollte klar verständlich sein, daß mit gleichen Bezugszeichen beabsichtigt ist, gleiche Aufbauelemente, Abschnitte oder Flächen anzugeben, die durch die verschiedenen Zeichnungsfiguren übereinstimmen, als solche Elemente, Abschnitte oder Flächen, die durch die gesamte Beschreibung weiter beschrieben oder erläutert werden, so daß die detaillierte Beschreibung eine Gesamtheit darstellt. Außer wenn es anderweitig angegeben ist, wird beabsichtigt, daß die Zeichnungen (z. B. Schraffur, Anordnung der Teile, Proportionen, Grad, usw.) zusammen mit der Beschreibung zu lesen sind, und daß sie als ein Teil der gesamten Beschreibung dieser Erfindung zu betrachten sind. Wenn in der nachfolgenden Beschreibung die Begriffe "horizontal", "vertikal", "links", "rechts", "aufwärts" und "abwärts" sowie Ableitungen davon in adjektiver und adverbaler Form sich auf die Orientierung des dargestellten Aufbaus verwendet werden, beziehen sie sich darauf, wie die besondere Figur dem Betrachter vorliegt. In gleicher Weise beziehen sich die Begriffe "nach innen" und "nach außen" im allgemeinen auf die Orientierung einer Fläche relativ zur Achse seiner Verlängerung oder Achse der Drehung.

Zurückkehrend zu den Zeichnungen, und im besonderen zu Fig. 1, schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Vorrichtung oder einen verbesserten Mechanismus, deren erste bevorzugte Ausführungsform allgemein mit 20 angegeben ist, der angepaßt ist, ausgewählt auf dem Arbeitstisch, fragmentarisch mit 21 dargestellt, einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) angebracht zu sein. Dieser Arbeitstisch ist so dargestellt, daß er in irgendeine der drei senkrecht aufeinanderstehenden orthogonalen Richtungen bewegbar ist, die im allgemeinen durch die Richtungspfeile A-A, B-B und C-C entsprechenderweise relativ zu einer Spindel, von der ein fragmentarischer Abschnitt mit 22 angegeben ist, angegeben werden. Diese Spindel ist so angepaßt, daß sie einen Randendabschnitt eines zylindrischen Stiftes aufnimmt und hält, dessen gegenüberliegender vorspringender Abschnitt im allgemeinen mit 23 angegeben ist.

Der Mechanismus 20 ist so dargestellt, daß er ein stabiles, rechteckiges Basisteil 24 aufweist. Ein Ständer, der allgemeinen mit 25 angegeben ist, ist so dargestellt, daß er auf dem Basisteil 24 zur Drehbewegung um eine vertikale Achse y-y angebracht ist. Diese Drehbewegung ist durch die Richtung der Pfeile D-D angegeben.

Der Mechanismus weist eine Haltevorrichtung auf, die allgemein mit 26 angegeben ist, die auf dem Ständer zur Drehbewegung um eine horizontale Achse x-x angebracht ist, die nominell die Vertikalachse y-y schneidet. In Fig. 1 ist die Haltevorrichtung so gezeigt, daß sie einen vorderen Teil 28 und einen hinteren Kurbelarm 29 aufweist. Diese beiden Teile 28 und 29 sind mittels einer Horizontalwelle (nicht gezeigt) verbunden.

Der Kurbelarm 29 ist so gezeigt, daß er in der Form eines Schenkels ausgebildet ist, der einen unteren Randendabschnitt hat, der die Achse x-x umgibt, und der einen oberen Randendabschnitt hat, der die horizontale Durchgangsbohrung 30 umgibt. Ein Feststellmechanismus (nicht gezeigt) ist innerhalb des Ständers 25 um die Horizontalwelle angeordnet. Dieser Klemmechanismus wirkt wie eine Bremse, um im Reibeingriff die Haltevorrichtung in irgendeiner Winkelposition relativ zum Ständer in Eingriff zu bringen und festzuhalten. Im besonderen ist der Feststellmechanismus so gezeigt, daß er einen zwischengeschalteten, schwenkbaren, hundeknochenförmigen Hebel 31 aufweist, der auf dem Kurbelarm angebracht ist. Der obere Randendabschnitt des Hebels 31 ist mit der Kurbelarmbohrung 30 ausgerichtet, und ist so angeordnet, daß er ausgewählt durch die vordere Endfläche des Stiftes 23 in Eingriff gelangt, wenn der Stift 23 ausgewählt in die Bohrung 30 eingesetzt wird. Der andere Randendabschnitt des Hebels 31 ist so angeordnet, daß er den Feststellmechanismus löst.

In dieser Ausführungsform kann der Tisch 21 ausgewählt betätigt werden, um den Mechanismus in irgendeine der drei senkrecht aufeinanderstehenden orthogonalen Richtungen zu bewegen, die jeweils mit A-A, B-B und/oder C-C angegeben sind. In gleicher Weise kann der Ständer ausgewählt um eine vierte Achse y-y mittels einer geeigneten Einrichtung, wie z. B. einem elektrischen Servomotor gedreht werden. Der vorliegende Mechanismus gehört zu der Einrichtung oder dem Mechanismus zum Drehen der Haltevorrichtung um eine horizontale fünfte Achse x-x. In dieser Beziehung ist die Werkzeugmaschinenspindel 22 so angeordnet, daß sie das vordere Ende des Stiftes 23 in die Kurbelarmbohrung 30 einsetzt. Wenn der Stift 23 in die Bohrung 30 eingesetzt ist, gelangt dieser in Eingriff mit dem Hebel 31 und löst den Klemmechanismus, wodurch ermöglicht wird, daß die Haltevorrichtung relativ zum Ständer gedreht wird. Der Stift wird dann entlang eines winkelförmigen Bogens um eine Achse x-x bewegt, um die Haltevorrichtung von der ersten Winkelposition in eine zweite Winkelposition zu bewegen. Danach wird der Stift aus der Bohrung 30 zurückgezogen. Wenn dieses auftritt, gelangt der Klemmechanismus wieder in Eingriff, um fest und sicher die Haltevorrichtung in der neuen Winkelposition relativ zum Ständer zu halten. Somit ist in dieser ersten Ausführungsform der Stift 23 angepaßt, sich um eine Achse x-x kreisförmig zu bewegen. Das kann in die A-A und C-C-Maschinenpositionierachsen programmiert werden. Somit wird die axiale Position des Stiftes 23 relativ zur Haltevorrichtungsbohrung 30 verwendet, um ausgewählt die Klemmung zu arretieren und zu lösen.

Fig. 1 zeigt eine alternative Ausführungsform des Kurbelarms, die allgemein mit 29′ angegeben ist und in der Kurbelform mit einem Schlitz versehen ist, der von den sich gegenüberliegenden parallelen Seitenwandflächen 30′, 30′ begrenzt wird. Somit ist der Stift 23 angepaßt, ausgewählt in diesem Schlitz aufgenommen zu werden. Die Linearbewegung des Stiftes 23 wird eine entsprechende Drehbewegung der Haltevorrichtung 26 um eine Achse x-x erzeugen. In anderen Ausführungsformen kann der Fluiddruck einer Kühlmittelfördermenge verwendet werden, um ausgewählt den Klemmechanismus in Eingriff und außer Eingriff zu bringen.

Fig. 2 stellt eine zweite Ausführungsform des Mechanismus dar, der allgemein mit 32 angegeben ist. Diese Ausführungsform ist ebenfalls angepaßt, auf einem Maschinentisch angebracht zu werden, der wiederum mit 21 angegeben ist, und außerdem ein Basisteil 24 und einen Ständer 25 aufweist, die beide zuvor beschrieben wurden. Der vordere Abschnitt der Haltevorrichtung ist der gleiche, wie bereits beschrieben. Der hintere Abschnitt der Haltevorrichtung jedoch, ist so gezeigt, daß er einen Kurbelarm 33 aufweist, der durch die Achse x-x halbiert wird. Der Kurbelarm 23 ist so gezeigt, daß er zwei Stifte aufweist, die einzeln mit 34 angegeben sind, und die sich von ihren oberen und unteren Wandendabschnitten nach rechts erstrecken. In dieser Ausführungsform ist der in der Spindel getragene Stift 23 angeordnet, und ist so angepaßt, daß er zuerst an einen der Stifte 34 angreift. Danach kann der Spindelstift 23 linear bewegt werden (d. h. horizontal in Richtung des Pfeils 35), um eine entsprechende Drehung der Haltevorrichtung relativ zum Ständer zu erzeugen. In diesem Zusammenhang ist der Feststellmechanismus separat vorgesehen. Ein Hebel 36, dessen unterer Rand mit dem Klemmechanismus verbunden ist, weist einen stabartigen Vorsprung 38 auf, der sich nach hinten von seinem oberen Randendabschnitt erstreckt. Der Spindelstift, wiederum mit 23 angegeben, kann horizontal in Richtung des Pfeils 39 bewegt werden, um den Hebel 36 in die jeweilige Position über den Mittelpunkt zu verschieben, um ausgewählt den Mechanismus zu arretieren oder zu lösen. Somit würde in der zweiten Ausführungsform die Spindel betätigt werden, um zuerst die Haltevorrichtung zu lösen, und um dann die Haltevorrichtung relativ von dem Ständer aus einer ersten Position in eine zweite Position zu drehen, und dann die Haltevorrichtung in dieser zweiten Position zu arretieren. Somit erzeugt in dieser zweiten Ausführungsform eine Horizontalbewegung des vertikal angeordneten von der Spindel getragenen Stiftes eine Winkelbewegung des Feststellhebels 36 oder des Kurbelarms 33, wie angepaßt.

Deshalb schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Bewegung einer drehbaren Haltevorrichtung von einer ersten Winkelposition in eine zweite Winkelposition. Das verbesserte Verfahren weist die aufeinanderfolgenden Stufen des Vorsehens eines Ständers, Anbringen der Haltevorrichtung auf dem Ständer zu einer Drehbewegung um eine Achse, Anbringen eines Stiftes in dem Spindel einer Werkzeugmaschine, Bewegen des Stiftes, um an die Haltevorrichtung in einer Stellung exzentrisch zur Achse anzugreifen, und ausgewähltes Bewegen des Stiftes, entweder bogenförmig oder linear relativ zur Hauptschwenkachse von einer Stellung zur anderen, um dadurch die Haltevorrichtung aus der ersten Winkelposition in die zweite Winkelposition zu drehen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bewegen einer drehbaren Haltevorrichtung von einer ersten Winkelposition in eine zweite Winkelposition, gekennzeichnet durch die Stufen:
Vorsehen eines Ständers;
Anbringen der Haltevorrichtung auf dem Ständer zur Drehbewegung um eine Achse;
Anbringen eines Stiftes in der Spindel einer Werkzeugmaschine;
Bewegen des Stiftes, tun die Haltevorrichtung in einer Stellung, die exzentrisch zur Achse liegt, in Eingriff zu bringen; und
ausgewähltes Bewegen des Stiftes von einer Stellung in eine andere Stellung, um somit die Haltevorrichtung um die erste Achse aus der ersten Winkelposition in die zweite Winkelposition zu drehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel auf einer Werkzeugmaschine angebracht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkzeugmaschine verwendet wird, die numerisch gesteuert ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Bohrung aufweist, die an einer Stelle exzentrisch zu der Achse positioniert ist und wobei der Stift in der Bohrung aufgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Haltevorrichtung ein Schlitz erstreckt, wobei der Stift so ausgebildet ist, daß er in dem Schlitz solcherart aufgenommen wird, daß die lineare Bewegung des Stiftes eine Drehbewegung der Haltevorrichtung erzeugt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung von der Haltevorrichtung hervorsteht und daß die Spindel solcherart an dem Vorsprung angreift, daß eine lineare oder bogenförmige Bewegung der Spindel eine Drehbewegung der Haltevorrichtung erzeugt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die zusätzliche Stufe des ausgewählten Lösens der Haltevorrichtung aus der ersten Winkelposition.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die zusätzliche Stufe des ausgewählten Arretierens der Haltevorrichtung in der zweiten Winkelposition.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung als Funktion der axialen Position des Stiftes gelöst wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung als eine Funktion eines Fluiddruckes gelöst wird.