DE60007243T2

DE60007243T2 - Arbeitseinheit mit automatischer Werkzeugwechselvorrichtung und Transfermaschine mit einer derartigen Einheit

Info

Publication number: DE60007243T2
Application number: DE60007243T
Authority: DE
Inventors: Oscar Porta
Original assignee: PORTA SpA; PORTA SpA VILLA CARCINA
Current assignee: PORTA SpA; PORTA SpA VILLA CARCINA
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: IT1313756B1; EP1083026A2; US6467145B1; ITMI991905A0; ITMI991905A1; EP1083026B1; DE60007243D1; CA2304918A1; EP1083026A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einer Vorrichtung zum automatischen Wechseln von Werkzeugen versehenen Vorrichtung, die insbesondere für Transferwerkzeugmaschinen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bestimmt ist, wie aus der EP-A-0794033 bekannt.
Wie bekannt ist, werden Transferwerkzeugmaschinen herkömmlicherweise zum Ausführen von Bearbeitungsvorgängen an einem in Rohform gelieferten Metallwerkstück verwendet, um das Werkstück durch die Übertragung von einer anfänglichen Eingangsbearbeitungsstation zu einer Endbearbeitungsstation bzw. Ausgangsstation durch einen rotatorischen bzw. drehbaren Tischaufbau in ein Fertigprodukt umzuwandeln.
Die erwähnten Bearbeitungsvorgänge werden durch Arbeitseinheiten ausgeführt, die gewöhnlich zur Aufnahme eines einzelnen Werkzeuges bestimmt sind und dementsprechend einen bestimmten bzw. eingestellten Verarbeitungs- oder Bearbeitungsvorgang ausführen.
Somit wäre es nicht möglich, eine von Vornherein zur Ausführung von Fräsvorgängen konzipierte oder voreingestellte Arbeitseinheit so zu verändern, dass sie in eine Gewindeherstellungseinheit umgewandelt wird, unter der Vorraussetzung, dass das Bearbeitungswerkzeug nicht manuell ausgetauscht wird.
Zur Bereitstellung einer Transferwerkzeugmaschine mit einer größeren Arbeitsflexibilität wurden Bearbeitungsköpfe mit einem automatischen Werkzeugwechselsystem (die sogenannten „Revolverköpfe") hergestellt.
Diese letzteren weisen im Wesentlichen drehbare Revolver auf, die auslegerähnlich hervorstehend auf einer dazugehörigen Bearbeitungseinheit angebracht sind und eine Vielzahl von Werkzeughalterungsvorrichtungen tragen, wovon jede wiederum mit einem zweckbestimmmten Mandrel und jeweiligen Lagern versehen ist.
Auf Grund der den Revolverkopf antreibenden Drehbewegung kann ein und dieselbe Arbeitseinheit zur Durchführung verschiedener Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück verwendet werden, ohne das dazugehörige Bearbeitungswerkzeug manuell zu wechseln.
Mit Werkzeughalterungsrevolverköpfen versehene Arbeitseinheiten nach dem Stand der Technik sind jedoch von großen Nachteilen betroffen, die hauptsächlich mit den vergleichsweise großen Abmessungen und der auslegerähnlichen Anordnung derselben auf der Arbeitseinheit in Zusammenhang stehen.
Um die Baugröße zu verringern, bietet der Stand der Technik die Konstruktion von Einzelwerkzeughalterungen mit verringerten Abmessungen, und dementsprechend von Mandrels und Lagern mit kleinen Größen für dieselben an.
Folglich wird die Festigkeit dieser Vorrichtungen dementsprechend verringert, weshalb sie eine geringere Beständigkeit gegen mechanische Belastungen aufweisen, denen die Vorrichtungen während der Bearbeitung des Werkstückes ausgesetzt sind (Belastungen des Mandrels und der Lager, Vibrationen, Stöße usw.).
Deshalb müssen Arbeitseinheiten nach dem Stand der Technik, die insbesondere zur Aufnahme von hochfesten Werkzeughalterungen konzipiert sind und folglich große Abmessungen aufweisen, proportional vergrößert werden, um hochfeste Mandrels und Lager aufzunehmen.
Dementsprechend weist die Bearbeitungseinheit vergleichsweise große Abmessungen auf, und kann darüber hinaus nur mit einer vergleichsweise kleinen Anzahl von Werkzeughalterungen versehen werden, wenn man die auf einer solchen Vorrichtung tolerierbare Maximalgröße berücksichtigt.
Weiterhin würde die auslegerähnliche Anordnung der oben erwähnten Revolverköpfe eine große vordere Abmessung im Verhältnis zu dem Transferwerkzeugmaschinenmandrel umfassen, was Raum- und Handhabungsprobleme verursachen würde, die sich mit der Vergrößerung der Größe der Werkzeughalterungen ebenfalls vergrößern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer neuartigen Arbeitseinheit, die eine stark verringerte Baugröße im Verhältnis zu Bearbeitungseinheiten nach dem Stand der Technik aufweist, wobei die mechanische Festigkeit der Werkzeughalterungsvorrichtungen gleich ist.
Innerhalb des Umfanges des oben erwähnten Zieles besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Arbeits- oder Bearbeitungseinheit, die insbesondere so konzipiert ist, dass die Größe des Revolverkopfes unabhängig von derjenigen der Werkzeughalterungen verringert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Arbeits- oder Bearbeitungseinheit für Transferwerkzeugmaschinen, bei der die Dimensionierung der Werkzeughalterungsvorrichtungen nicht die mechanischen Festigkeitseigenschaften der Arbeitseinheit beeinflusst.
Das oben erwähnte Ziel und die Aufgaben sowie weitere Aufgaben, die nachfolgend offensichtlicher werden, werden durch die Arbeitseinheit erreicht bzw. gelöst, wie sie in dem unabhängigen Anspruch 1 beansprucht wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den verbleibenden Ansprüchen festgelegt.
In Bezug auf eine Arbeits- oder Bearbeitungseinheit nach dem Stand der Technik bietet die Arbeitseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil einer viel geringeren Größe, wobei die mechanische Festigkeit der Werkzeughalterungsvorrichtungen gleich ist.
Die Arbeitseinheit gemäß der Erfindung bietet jedoch den Vorteil, dass sie auf Grund der Verwendung eines für alle Werkzeughalterungsvorrichtungen einheitlichen einzelnen Mandrels baulich viel einfacher und preisgünstiger als dem Stand der Technik ähnliche Arbeitseinheiten ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erwähnten, und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend an Hand der folgenden detaillierten Offenbarung der bevorzugten Ausführung der Arbeits- oder Bearbeitungseinheit gemäß der Erfindung offensichtlicher, die mittels eines nicht begrenzenden Beispiels in den Figuren der dazugehörigen Zeichnungen veranschaulicht ist, wobei:
1 eine schematische Draufsicht ist, die eine drehbare Tischtransferwerkzeugmaschine veranschaulicht, die eine Arbeits- oder Bearbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Arbeits- oder Bearbeitungseinheit gemäß der Erfindung in einer verriegelten Werkzeughalterungsposition veranschaulicht;
3 eine im Wesentlichen entlang der Linie III-III der in 2 dargestellten Arbeits- oder Bearbeitungseinheit abgenommene Querschnittsansicht veranschaulicht;
4 eine weitere Querschnittsansicht ist, welche die erfindungsgemäße Arbeits- oder Bearbeitungseinheit veranschaulicht, wobei die Werkzeughalterung oder Halterungsvorrichtung in einer entriegelten bzw. freigegebenen Position dargestellt ist;
5 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Arbeits- oder Bearbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei der Revolverkopf gegenüber der in 2 dargestellten Position verdreht ist;
6 und 7 ein Detail der auf der Arbeitseinheit gemäß der Erfindung montierten Werkzeughalterungsvorrichtung jeweils in einer verriegelten oder fest verbundenen Position, und in einer freigegebenen oder entriegelten Position veranschaulichen;
8 eine perspektivische Explosionsansicht ist, welche die Arbeitseinheit der vorangegangenen Figuren veranschaulicht;
10 und 11 ein Detail der in den vorangegangenen Figuren dargestellten Werkzeughalterungsvorrichtung jeweils in einer fest verbundenen Position derselben, und in einer freigegebenen Position derselben veranschaulichen, in welcher sie jeweils mit dem Mandrel fest verbunden oder von demselben entriegelt ist;
12 eine abgeänderte Ausführungsform der Arbeits- oder Bearbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei die Werkzeughalterung mit dem Mandrel fest verbunden oder an demselben verriegelt ist;
13 die abgeänderte Ausführungsform von 12 veranschaulicht, wobei sich die Werkzeughalterung in einer entriegelten oder freigegebenen Position befindet;
14 eine weitere perspektivische Ansicht ist, die ein Detail des Revolverkopfes der in 12 und 13 dargestellten Arbeitseinheit veranschaulicht;
15 und 16 ein Detail der auf der Arbeitseinheit von 12 und 13 montierten Werkzeughalterungsvorrichtung jeweils in einer im Verhältnis zu dem Mandrel verriegelten und in einer entriegelten Position veranschaulichen; und
17 bis 20 von der Arbeits- oder Bearbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Arbeits- bzw. Bearbeitungsschritte veranschaulichen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die in 1 dargestellte Transferwerkzeugmaschine weist einen drehbaren Tisch 1 auf, der die zu verarbeitenden oder bearbeitenden Werkstücke oder Gegenstände 2 trägt.
Die im Rohzustand auf den Drehtisch 1 geladenen Werkstücke 2 werden insbesondere von einer Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen 3 bearbeitet, die auf einer entsprechenden Arbeits- oder Bearbeitungseinheit 4 angebracht sind, die wiederum einen revolverartigen Bearbeitungskopf aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Arbeits- oder Bearbeitungseinheit 4 (2 und 3) Folgendes auf:

– einen Revolverkopf 7 mit einer rotatorischen bzw. Drehplatte 9;
– eine Vielzahl von Werkzeughalterungsvorrichtungen 8, die auf der Drehplatte 9 des Revolverkopfes 7 montiert sind;
– einen Tragearm 5 zum Tragen des Revolverkopfes 7 auf dem Rahmen der Transferwerkzeugmaschine;
– einen Mandrel 6, der von einer auf der Transferwerkzeugmaschine montierten Antriebs-Reduktionseinrichtung angetrieben wird.

Wie in 3, 6 und 7 klar dargestellt, ist jede Werkzeughalterungsvorrichtung 8 mit einem der Außenseite der Platte 9 gegenüberliegenden Erweiterungselement oder Anschlussstück 10 für das Bearbeitungswerkzeug 3 versehen.
Auf der entgegengesetzten Seite ist darüber hinaus ein Kupplungselement 11 zum Verbinden der Werkzeughalterung mit dem Bearbeitungs- oder Arbeitsmandrel 6 vorgesehen.
In der in 3 und 6 dargestellten verriegelten oder fest verbundenen Position wird die Werkzeughalterung 8 durch eine Schnellkupplungseinrichtung axial auf dem Kopf des Mandrels 6 zurückgehalten, die einen Spreizring 12 aufweist, der wiederum in einer auf dem Mandrel vorgesehenen Aufnahme 13 untergebracht ist.
Der Ring 12 ist auf seiner Innenseite mit einem Läufer 14 versehen, der ausgehend von einem Längsachsenloch 15 des Mandrels 6 verschiebbar ist.
Genauer ausgedrückt ist der Läufer 14 mit einem Profilabschnitt 24 versehen, der gegen den Ring 12 anliegt und in Richtung der Pfeile F2, F3 von 3 bewegbar ist.
Die oben erwähnte Axialverlagerung wird über einen auf dem hinteren Abschnitt des Mandrels vorgesehenen Hydraulikkolben 23 auf den Läufer 14 übertragen.
Die Übertragung der Drehbewegung des Mandrels auf die jeweilige Werkzeughalterung, die durch den Spreizring 12 jeweils in Axialrichtung gegenseitig verriegelt oder fest verbunden ist, wird durch den Eingriff einiger starr mit einem Ende des Mandrels 6 verbundener Radelemente 26 ausgeführt, deren Achse im Verhältnis zu dem Endabschnitt radial ausgerichtet ist, wobei jeweils Hohlräume 31 des Abschnittes der Werkzeughalterung 8 dem Ende des Mandrels 6 gegenüberliegen (siehe 3, 5, 7, 10, 11).
Wie in 3, 8 und 9 klar dargestellt, ist der Revolverkopf 7 mit einer hohlen Innenprofilaufnahme oder -aussparung 18 versehen, in welcher der die Einheit 4 tragende Tragearm 5 verschiebbar in Eingriff steht.
Ein aus Hydraulikkolben 19, Zylinder 16, 17 bestehender Aufbau ist so mit dem Arm 5 gekoppelt, dass er den Revolverkopf 7 im Verhältnis zu dem Mandrel 6 in die Richtungen der in 3 und 4 dargestellten Pfeile F4 und F5 verfährt.
Genauer ausgedrückt erfolgt die Verlagerung des Revolverkopfes 7 des Mandrels in Richtung von Pfeil F4 gleichzeitig mit dem Verfahren des Kolbens 23 in der Richtung von Pfeil F2 von 3.
Deshalb wird der Profilabschnitt 24 des Läufers 14 auf Grund der oben erwähnten Verfahrbewegung oder Verlagerung so in den Spreizring 12 hineinbewegt, dass er eine Verringerung des Durchmessers des Ringes verursacht, wodurch eine schnelle Freigabe der Werkzeughalterung 8 von dem Mandrel 6 ermöglicht wird (siehe 4 und 7).
Dann kann die Platte 9 um die Drehachse 20 z. B. in Richtung des in 4 dargestellten Pfeils F1 gedreht werden.
Diese Drehbewegung wird durch den in 8 und 9 dargestellten, aus Ritzel 27 und Zahnkranz 28 bestehenden Aufbau erreicht.
Durch die oben erwähnte Drehbewegung kann der Werkzeughalterung 29 von 2 auf dem Mandrel 6 durch die Werkzeughalterung 30 von 5 ausgewechselt werden.
Wenn die Werkzeughalterung 30 auf die Achse 22 des Mandrels 6 (4) ausgerichtet ist, treibt der Kolben 19 den Revolverkopf 7 in Form einer Rückkehrbewegung in Richtung des in 4 dargestellten Pfeils F5 an, wodurch eine Verriegelung des Mandrelkopfes innerhalb des Kupplungselementes 11 derselben Werkzeughalterung ermöglicht wird.
Dann wird der Läufer 14 in die in 4 dargestellte Pfeilrichtung F3 zurückverfahren, wodurch der Ring 12 dazu veranlasst wird, sich in seine Seite 13 auf dem Kopf des Mandrels zu spreizen.
Dann wird der Werkzeughalterung 30 erneut auf ihrem Mandrel 6 eingerastet.
In der in 12 bis 16 dargestellten abgeänderten Ausführungsform ist die Arbeits- oder Bearbeitungseinheit 4 anstatt mit dem Rad 26-Verriegelungssystem der Werkzeughalterungen 8 vorzugsweise mit einem HIRTH-Kranzkupplungselement 21 versehen.
Dementsprechend bewirkt die Verbindung des Spreizringes 12 mit dem Läufer 14 einerseits die axiale Verriegelung der Werkzeughalterung und des Mandrels, und andererseits bewirkt das HIRTH-Kranzsystem die Übertragung der Drehbewegung von dem Mandrel 6 auf die bereits axial auf dem Mandrel in Eingriff stehende Werkzeughalterung 8.
Die mehreren Arbeitsschritte der Bearbeitungseinheit gemäß der Erfindung sind in 17 bis 20 klar dargestellt.
Zu Beginn wird die die Bearbeitung ausführende Werkzeughalterung 25 in 17 dargestellt.
Der Austausch dieser Werkzeughalterung z. B. durch die Werkzeughalterung 29 wird durch Drehen des Revolverkopfes 27 wie durch Pfeil F1 von 18 dargestellt, nach dem Entfernen des Revolverkopfes in die Richtung von Pfeil F4 von dem Mandrel 6 ausgeführt.
Die neue Anordnung oder Position der Werkzeughalterung 29 ist in 19 dargestellt, wobei 20 die Wiedereinnahme des Verriegelungsstatus oder -zustandes der Werkzeughalterung auf dem Mandrel durch das Antreiben des Revolverkopfes 7 in Richtung von Pfeil F5 darstellt.
Anstatt des Radaufbaus 26 oder des HIRTH-Kranzkupplungssystems 21 könnte jede beliebige andere Einrichtung verwendet werden, die zur Bereitstellung gleichwertiger Funktionen geeignet ist.
Ebenso kann der Kolbenantrieb 19 zum Antreiben des Revolverkopfes 7 durch ein kugelrückführendes Schraubensystem bzw. Kugelumlaufspindelsystem ersetzt werden.
Darüber hinaus ist es zur Bereitstellung eines Schnellarretiervorgangs möglich, beliebige andere Vorrichtungen, wie den oben offenbarten Spreizring, zu verwenden.

Claims

Arbeitseinheit (4) für eine Transferwerkzeugmaschine, wobei die Transferwerkzeugmaschine einen Rahmen aufweist, wobei die Arbeitseinheit einen Revolverkopf (7) mit einer werkzeugtragenden rotatorischen Platte (9), welche eine äußere Oberfläche und eine innere Aufnahme definiert, aufweist, wobei eine Vielzahl von Werkzeughalterungsvorrichtungen (8) auf der äußeren Oberfläche der rotatorischen Werkzeugplatte aufgebracht sind, einem Tragearm (5) zum Tragen des Revolverkopfes (7) auf dem Rahmen, einem arbeitenden Mandrel (6), welches einen Mandrelkopf aufweist und welches an die Werkzeughalterungsvorrichtungen (8) durch ein schaltbares Kupplungssystem (11) gekoppelt ist, mit einer Vielzahl von durch die äußere Oberfläche der rotatorischen Platte (9) geformten Öffnungen, wobei jede Öffnung eine Werkzeughalterungsvorrichtung (8) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Kupplungssystem einen Spreizring (12), welcher in eine auf dem Kopf des Mandrels (6) angeordnete Aufnahme (13) eingebracht ist, um darin ein entsprechendes Kupplungselement (1) einzukuppeln, welches auf den Werkzeughalterungsvorrichtungen (8) vorgesehen ist, wobei der Ring (12) einen Läufer (14) aufweist, um den Spreizring von einer Verriegelungsposition der Werkzeughalterungsvorrichtung, in welcher die Werkzeughalterungsvorrichtung an dem Mandrel (6) eingerastet ist zu einer Entriegelungsposition der Werkzeughalterungsvorrichtung zu fahren, wobei der Mandrelkopf starr mit einer Vielzahl von rotatorischen Antriebsmitteln ausgebildet ist, wobei jedes zum Einkuppeln jeweils mit einem Rücksprung der Werkzeughalterungsvorrichtung (8) für einen rotatorischen Antrieb der jeweiligen Werkzeughalterungsvorrichtung versehen ist, wobei die rotatorische Platte (9), in deren innerer Aufnahme ein Zahnstangentriebaufbau (27, 28) zum rotatorischen Antrieb der rotatorischen Platte (9) um deren rotatorische Achse (20) aufweist.
Arbeitseinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (14) verschiebbar in einem axialen Längsloch des Mandrels (6) eingebracht ist und einen Profilabschnitt (24) zum Einrasten des Spreizrings (12) aufweist und durch einen Kolben (23) von einer Position, in welcher der Spreizring die Werkzeughalterungsvorrichtung auf dem Mandrel eingerastet hält, zu einer Position, in welcher der Spreizring (12) die Werkzeughalterungsvorrichtung (8) von dem Mandrel (6) entriegelt.
Arbeitseinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotatorischen Antriebsmittel auf dem Kopf des Mandrels (6) eine Vielzahl von radialen Vorsprüngen (26) um jedes in jeden Rücksprung der jeweiligen Werkzeughalterungsvorrichtung (8) einzurasten, aufweist.
Arbeitseinheit gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge Radelemente (26) mit einer von dem Mandrel (6) radial verlängerten rotatorischen Achse aufweisen.
Arbeitseinheit gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die rotatorischen Antriebsmittel gewölbte Kupplungselemente (11), welche auf einer Seite am Kopf des Mandrels (6) und auf einer gegenüberliegenden Seite an der Werkzeughalterungsvorrichtung (8) befestigt sind.
Arbeitseinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der revolvertragende Arm (5) als rotatorisch axial verschiebbarer Tragearm mit einem axialen Längsrücksprung, um darin das Mandrel aufzunehmen, ausgebildet ist.
Arbeitseinheit gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der revolvertragende Arm (5) einen in einer Aufnahme (18) des Revolverkopfes (7) eingebrachten Endabschnitt aufweist, wobei Antriebsmittel für den Revolverkopf als Verschiebeantrieb des Revolverkopfs auf dem Arm vorgesehen sind.
Arbeitseinheit gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel für den Revolverkopf einen Zylinder- und Kolbenaufbau aufweisen.
Arbeitseinheit gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel für den Revolverkopf einen kugelrückführenden Schraubenaufbau aufweisen.