DE60022349T2

DE60022349T2 - Eine drehmaschine

Info

Publication number: DE60022349T2
Application number: DE60022349T
Authority: DE
Inventors: Douglas Kevin BINNIE
Original assignee: BINNIE K D ENG; KD Binnie Engineering Pty Ltd
Current assignee: BINNIE K D ENG; KD Binnie Engineering Pty Ltd
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: EP1189718A1; CN1153641C; CA2377012A1; JP2003503216A; HK1048275B; CA2377012C; EP1198318A1; ATE303222T1; CN1153640C; HK1048615B; DE60022349D1; EP1189718B1; HK1048615A1; CA2377015A1; WO2001000359A1; HK1048275A1; CN1358121A; US6694849B1; WO2001000358A1; JP2003503217A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Drehmaschine.
Zusammenfassung der Erfindung
US-A-1939137 offenbart eine automatische, vertikale, stabbearbeitende Mehrspindeldrehmaschine. Die Drehmaschine hat eine rotierende Trommel, die Werkstückhohlspindeln trägt. Die Trommel trägt die Spindeln und zugeordnete Werkstücke mit Unterbrechungen an die verschiedenen Bearbeitungsstellen der Maschine. Die Trommel kann sich vertikal nach oben und nach unten bewegen, aber sie kann nicht rotieren.
Gemäß der Erfindung ist eine Drehmaschine vorgesehen, mit
einer Stützstruktur, die einen Stützpfosten und einen Schlitten hat, der an dem Stützpfosten abgestützt ist;
einem Magazin für das Halten von wenigstens einem Werkstück, wobei das Magazin durch den Schlitten der Stützstruktur abgestützt ist und so an der Stützstruktur montiert ist, dass das wenigstens eine Werkstück im wesentlichen vertikal angeordnet ist, wenn ein Bearbeitungsvorgang an dem wenigstens einen Werkstück durchgeführt wird;
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schlitten gleitbar an dem Stützpfosten abgestützt ist und das Magazin drehbar durch den Schlitten abgestützt ist.
Der Schlitten kann bezüglich des Stützpfostens so gleitbar sein, dass ein Arbeitsende des Magazins, das heißt, das Ende des Magazins in der Nähe der Bearbeitungsstationen, aus dem Eingriff mit einem Antriebselement und dem Magazin, das geschwenkt ist, herausbewegt werden kann, um im wesentlichen horizontal für das Erleichtern des Nachladens des Magazins zu liegen.
Der Stützpfosten kann an einer Basisplatte montiert sein und ein Gehäuse kann an der Basisplatte, an den Stützpfosten angrenzend, montiert sein. Das Gehäuse kann einen Antriebsmechanismus, Kühlmittelbehälter, etc. haben.
Ein Bearbeitungsstationskopf kann an dem Gehäuse montiert sein, wobei der Bearbeitungsstationskopf die oder jede Bearbeitungsstation definiert. Der Bearbeitungsstationskopf kann verschiebbar an dem Gehäuse angeordnet sein. Erstens kann der Kopf drehbar verschiebbar bezüglich des Gehäuses sein, um die Schaltung der Bearbeitungsstationen zu erleichtern. Zweitens kann der Bearbeitungsstationskopf vertikal verschiebbar bezüglich des Gehäuses entlang einer Längsachse des Magazins sein.
Die Drehmaschine kann eine Steuereinrichtung haben, die zwischen dem Bearbeitungsstationskopf und einem Ende des Magazins näher zu dem Bearbeitungsstationskopf für das Steuern des Lieferns des oder jedes Werkstücks an seine zugeordnete Bearbeitungsstation angeordnet ist.
Die Steuereinrichtung kann eine Greifeinrichtung für das lösbare Greifen des oder jedes Werkstücks und eine Rotationseinrichtung für das drehbare Antreiben des oder jedes Werkstücks haben, um zu ermöglichen, dass der Bearbeitungsvorgang an dem oder jedem Werkstück durchgeführt wird. Die Steuereinrichtung kann des weiteren eine Löseeinrichtung haben, um zu ermöglichen, dass die Werkstücke von der Greifeinrichtung gelöst werden.
Die Greifeinrichtung kann eine Spannzange für das lösbare Greifen jedes zu bearbeitenden Werkstücks haben. Jede Spannzange kann fest mit einem Planetenrad montiert werden. Jedes Planetenrad kann wiederum drehbar durch ein Sonnenrad angetrieben werden, das über den im Gehäuse beherbergten Antriebsmotor gedreht wird. Somit kann die Rotationseinrichtung das Sonnenrad und die Vielzahl von Planetenrädern haben. Die Löseeinrichtung kann eine pneumatische Membran sein, die oben auf den Spannzangen beherbergt ist, oder ein elektromagnetisches System.
Eine Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen können in der wenigstens einen Bearbeitungsstation untergebracht sein, wobei die Bearbeitungsstation bezüglich des Magazins so schaltbar ist, dass verschiedene Bearbeitungsvorgänge sequenziell an einem der Bearbeitungsstation zugeordneten Werkstück ausgeführt werden können.
Vorzugsweise ist das Magazin ein Mehrspindelmagazin, das geeignet ist, eine Anzahl von operativen Werkstücken zu halten. Des weiteren kann die Drehmaschine eine Vielzahl von Bearbeitungsstationen haben, wobei eine jedem operativen Werkstück zugeordnet ist, so dass der Bearbeitungsvorgang an jedem der operativen Werkstücke gleichzeitig durchgeführt werden kann. Das Magazin kann konfiguriert sein, um Ersatzwerkstücke zusätzlich zu jedem operativen Werkstück zu halten. Mit „operativen Werkstücken" sind solche Werkstücke gemeint, an denen Bearbeitungsvorgänge ausgeführt werden oder ausgeführt werden sollen. Während gewisse Werkstücke, nämlich die operativen Werkstücke, Bearbeitungsvorgänge haben, die an ihnen ausgeführt werden, ist dann mit „Ersatzwerkstücken" gemeint, dass andere Werkstücke, die die Ersatzwerkstücke sind, in Reserve in der Nähe ihrer zugeordneten operativen Werkstücke für nachfolgende Bearbeitungsvorgänge gehalten werden ohne die Notwendigkeit einer ständigen Aufsicht, um das Magazin nachzuladen.
Wie vorstehend beschrieben kann jede Bearbeitungsstation eine Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen haben. Somit kann zum Beispiel jede Bearbeitungsstation ein Trennwerkzeug, ein Drehwerkzeug, ein Gewindeschneidwerkzeug, ein Bohrwerkzeug und eine Vielzahl von Drillbohrwerkzeugen haben. Fachmänner jedoch werden es schätzen, dass die tatsächliche Anordnung der gewählten Werkzeuge von den Bearbeitungsvorgängen abhängt, die an den verschiedenen Werkstücken ausgeführt werden sollen. Trotzdem hat jede Bearbeitungsstation dieselbe Auswahl an Bearbeitungswerkzeugen.
Die Drehmaschine kann computergesteuert sein. Dem zufolge kann ein Steuerschrank ein Schaltsystem beherbergen, das den Betrieb der Drehmaschine während der Benutzung steuert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine dreidimensionale Ansicht einer Drehmaschine gemäß der Erfindung zeigt, wobei ein Magazin davon in seiner operativen Position ist;
2 eine dreidimensionale Ansicht der Drehmaschine zeigt, wobei das Magazin in seiner inoperativen Ladeposition ist;
3 eine dreidimensionale Vorderansicht eines Teils der Drehmaschine in einem vergrößerten Maßstab zeigt; und
4 eine dreidimensionale Rückansicht eines Teils der Drehmaschine in einem ebenfalls leicht vergrößerten Maßstab zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein eine Drehmaschine gemäß der Erfindung. Die Drehmaschine 10 hat eine Stützstruktur 12, die ein Magazin 14 in einer im wesentlichen vertikalen, operativen Orientierung, wie in 1 gezeigt, abstützt.
Die Stützstruktur 12 hat eine Basisplatte 16, an der ein Gehäuse 18 montiert ist. Das Gehäuse 18 beherbergt Antriebsmotoren, Kühlmittelbehälter, Kühlungsventilatoren, etc., die durch eine Zugangstür 20 zugänglich sind.
Ein Stützpfosten 22 ist an der Basisplatte 16, an das Gehäuse 18 angrenzend, montiert. Ein Schlitten 24 ist gleitbar an dem Stützpfosten 22 montiert und wird über eine kettenangetriebene Baugruppe 26 (4) und einen Getriebemotor 28 angetrieben. Der Motor 28 wird durch einen Halter 30 an dem Stützpfosten 22 abgestützt.
Das Magazin 14 ist an dem Schlitten 24 durch eine Gabelkopfanordnung 32, die ein Schwenklager hat, drehbar abgestützt. Die Gabelkopfanordnung 32 ist ungefähr mittig entlang der Länge des Magazins 14 angeordnet.
Des weiteren ist zu beachten, das der Stützpfosten 22 zwei beabstandete Schienen 34 hat, die einen Zwischenraum 36 zwischen sich definieren, durch den das Magazin 14 passt, wie in 2 der Zeichnungen dargestellt ist, für das Laden des Magazins 14. Das Laden des Magazins 14 wird nachstehend detaillierter beschrieben.
Das Magazin 14 ist ein Mehrspindelmagazin und stützt eine Vielzahl von Werkstücken daran ab. In der abgebildeten Ausführungsform stützt das Magazin 14 vierundzwanzig Werkstücke in der Form von Stäben 38 ab, von denen sechs Stäbe 38 gezeigt sind und die, wie vorstehend definiert, die „operativen Werkstücke" sind, wobei die restlichen Stäbe die „Ersatzwerkstücke" sind, die ebenfalls vorstehend definiert sind.
Die Drehmaschine 10 hat einen Bearbeitungsstationskopf 40, der an dem Gehäuse 18 montiert ist. Der Bearbeitungsstationskopf 40 ist in einer z-Achse verschiebbar, wie durch Pfeil 42 angezeigt ist (3), und ist bezüglich des Gehäuses 18 in einer horizontalen oder x-Ebene auch drehbar, wie durch den Pfeil 44 in 3 der Zeichnungen dargestellt ist.
Der Bearbeitungsstationskopf 40 definiert eine Vielzahl von Bearbeitungsstationen 46. Es wird klar, dass es eine gleiche Anzahl von Bearbeitungsstationen 46 gibt wie operative Werkstücke oder Stäbe 38, das heißt, ausgenommen der Ersatzwerkstücke. Dem zufolge sind in der abgebildeten Ausführungsform sechs Bearbeitungsstationen 46 in Umfangsrichtung bei beabstandeten Intervallen an dem Kopf 40 angeordnet, obwohl nur eine Bearbeitungsstation 46 der Deutlichkeit halber dargestellt ist.
Jede Bearbeitungsstation 46 hat eine Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen. Zum Beispiel hat jede Bearbeitungsstation ein Trennwerkzeug, ein Drehwerkzeug, ein Gewindeschneidwerkzeug, ein Bohrwerkzeug und eine Vielzahl von Drillbohrwerkzeugen, zum Beispiel drei Drillbohrwerkzeuge.
Eine Steuereinrichtung oder ein Antriebskopf 48 ist zwischen einer Schaltplatte 50 am unteren Ende des Magazins 14 und dem Bearbeitungsstationskopf 40 angeordnet. Der Antriebskopf 48 liefert die Stäbe 38 zu den Bearbeitungsstationen 46 und steuert die Rotation der Stäbe 38 bezüglich der Bearbeitungsstationen 46. Wegen der vertikalen Orientierung des Magazins 14 werden die zu verarbeitenden Stäbe 38 durch Schwerkraft zu den Bearbeitungsstationen 46 geliefert. Dem zufolge ist eine Greifeinrichtung in dem Antriebskopf 48 für das Greifen der Stäbe 38 enthalten, wenn sie in ihren operativen Positionen sind. Jede Greifeinrichtung ist in der Form einer Spannzange ausgebildet, die in dem Antriebskopf 48 angeordnet ist. Jede Spannzange ist wiederum fest mit einem Planetenrad (nicht dargestellt) montiert, das in dem Antriebskopf 48 angeordnet ist. Die Planetenräder sind um ein Sonnenrad herum montiert und werden über einen Antriebsmotor, der in dem Gehäuse 18 montiert ist, durch ein Sonnenrad angetrieben, um die Stäbe 38 während der Benutzung zu drehen. Ein Spannzangenlösesystem 52 ist an dem Antriebskopf 48 montiert. Wenn Federn 54 des Spannzangenlösesystems 52 durch eine Membran 56 komprimiert werden, öffnen die Spannzangen und ermöglichen, dass die Stäbe 38 an ihre zugeordneten Bearbeitungsstationen 46 geliefert werden. In 3 der Zeichnungen ist zu beachten, dass einer der Stäbe 38, wie bei 38.1 dargestellt ist, so gezeigt ist, wie er sich durch den Antriebskopf 48 hindurch in seine operative Position bezüglich seiner zugeordneten Bearbeitungsstation 46 erstreckt.
Die Drehmaschine 10 ist computergesteuert und hat demzufolge einen Steuerschrank 58, in dem das einschlägige Prozessschaltsystem montiert ist. Eine Bedienungsperson bedient die Drehmaschine 10 über ein Steuerpaneel 60 an dem Steuerschrank 58. Es ist zu erkennen, dass der Steuerschrank 58 stattdessen ein Teil des Gehäuses 18 bilden könnte.
Während der Benutzung wird, um das Magazin 14 zu laden, die Schaltplatte 50 des Magazins 14 aus dem Eingriff mit dem Spannzangenlösesystem 52 des Antriebskopfs 48 gehoben. Das Magazin 14 wird dann bezüglich des Schlittens 24 über die Gabelkopfanordnung 32 geschwenkt, bis es eine im wesentlichen horizontale Orientierung annimmt, wie in 2 der Zeichnungen gezeigt ist. Die Stäbe 38 werden von dem Ende 62 in das Magazin geladen. Wenn alle Stäbe 38, eingeschlossen der Ersatzwerkstücke, geladen worden sind, wird das Magazin 14 dann wieder in seine vertikale Orientierung gehoben, wie in 1 der Zeichnungen dargestellt ist, so dass die Schaltplatte 50 mit dem Spannzangenlösesystem 52 des Antriebskopfs 48 eingreift.
Das Magazin 14 wird um seine Längsachse gedreht, bis Öffnungen in der Schaltplatte 50 sich mit Öffnungen in dem Spannzangenlösesystem 52 des Antriebskopfs 48 decken. Wenn dies geschieht, fallen die Stäbe durch Schwerkraft durch ihre zugeordneten Spannzangen hindurch. Um die Position, an der die Stäbe 38 bezüglich ihrer zugeordneten Bearbeitungsstationen 46 platziert werden, zu steuern, wird das Trennwerkzeug jeder Bearbeitungsstation 46 so in eine Position unter jeden Stab 38 gesetzt, dass das zu bearbeitende Ende jedes Stabs 38 auf das Trennwerkzeug fällt. Der Bearbeitungsstationskopf 40 wird abgesenkt, wobei jeder Stab 38 gegen das oberste Ende seines zugeordneten Trennwerkzeugs drückt, bis die Enden der Stäbe 38 in ihren erforderlichen Positionen bezüglich der Bearbeitungsstation 46 sind. Die Spannzangen klemmen die Stäbe 38 in dieser Position fest, während der Bearbeitungsstationskopf 40 bezüglich des Gehäuses 18 weiter abgesenkt wird. Verschiedene Bearbeitungsvorgänge werden dann an dem Ende jedes Stabs 38 durch geeignete Werkzeugwahl, Handhabung des Bearbeitungsstationskopfs 40 und durch Rotation der Stäbe 38 durch den Antriebskopf 48 des Magazins 14 ausgeführt. Wenn jeder Bearbeitungsvorgang beendet ist, wird der Bearbeitungsstationskopf 40 in der x-Ebene geschaltet oder gedreht, um das nächste Werkzeug bezüglich dem Ende des Stabs 38 in Position zu bringen, um den Bearbeitungsvorgang, für den dieses Werkzeug ausgerüstet ist, an dem Ende an dem Stab 38 zu bewirken. Wenn die Bearbeitung beendet ist, das heißt, der fertige Gegenstand ist ausgebildet worden, ist der letzte Vorgang, der an der Bearbeitungsstation 46 ausgeführt wird, das Trennen des fertigen Gegenstands von dem Rest des Endes jedes Stabs 38. Dies wird durch das Trennwerkzeug bewirkt, das unter dem Ende des Stabs 38 so in Position bleibt, dass, wenn der fertige Gegenstand von dem Ende des Stabs 38 getrennt ist und die Spannzangen gelöst sind, die Stäbe 38 durch die Schwerkraft wieder auf die Trennwerkzeuge fallen, wie vorstehend beschrieben ist, um bezüglich der Bearbeitungsstationen 46 in Position gebracht zu werden. Wenn eine Versorgung mit Stäben 38 erschöpft ist, wird das Magazin 14 bezüglich seiner Platte 50 gedreht, um ein Ersatzwerkstück wieder in Übereinstimmung mit jeder Öffnung in der Platte 50 zu bringen, um dieses durch den Antriebskopf 48 zum Bearbeitungsstationskopf 40 zu liefern.
Es ist zu beachten, dass ein Spänekanal 64 unter dem Bearbeitungsstationskopf 40 definiert ist. Ein Spänebeförderer oder eine Späneplatte 66 liefert Späne in den Kanal 64, um den Kanal 64 zu reinigen. Ein Reinigungsfinger (nicht dargestellt) ist so montiert, dass er sich in den Kanal 64 erstreckt und wird durch einen Motor angetrieben, wobei Späne aus dem Kanal 64 entfernt werden.
Kühlmittel wird von Räumen in dem Getriebegehäuse auf das Werkstück geleitet, das durch Löcher, die zu den Spannzangen benachbart sind, durch die Mittelsäule nach oben geliefert wird. Es wirkt als direkte Kühlung auf Kugellager in dem Getriebegehäuse. Kühlmittel zirkuliert auch zurück zum Kühlmittelbehälter in dem Gehäuse 18 durch innenliegende Ableitungen unter dem Spänetisch 66.
Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass, wegen der vertikalen Montage des Magazins 14, die Stellfläche der Drehmaschine um ca. 90° kleiner ist als die anderer Drehmaschinen mit horizontalen Magazinen, die der Anmelderin bekannt sind. Des weiteren ist das Liefern der Stäbe 38 zu den Bearbeitungsstationen 46 durch die vertikale Orientierung der Stäbe 38 erleichtert. Da die Stäbe 38 um eine vertikale Achse rotieren, ist auch ein Peitschen der Stäbe 38 gehemmt, was eine weniger laute Arbeitsumgebung zur Folge hat. Dies ermöglicht auch viel höhere Geschwindigkeiten, um die Vorteile der modernen Werkzeuge zu nutzen. Des weiteren können auch noch eine Hohlstange oder ein Rohr leicht bearbeitet werden, da Kühlmittel nicht durch die/das vertikal angeordnete Stange/Rohr nach oben fließen kann.
Ein weiterer Hauptvorteil der Erfindung ist, dass mehrere Gegenstände gleichzeitig hergestellt werden können. In dieser Hinsicht ist zu beachten, dass die Drehmaschine 10 irgendeine Anzahl von Bearbeitungsstationen 46 haben könnte, abhängig von der Komplexität der Komponenten oder der Gegenstände, die hergestellt werden sollen. Wegen der Tatsache, dass mehrere Gegenstände gleichzeitig hergestellt werden können, kann eine sehr hohe Produktionsrate mit den sich ergebenden Kosteneinsparungen erreicht werden.
Es wird durch Fachmänner erkannt, dass zahlreiche Variationen und/oder Modifikationen an der Erfindung gemacht werden können, wie in den spezifischen Ausführungsformen gezeigt ist, ohne von dem Umfang der Erfindung, die weitgehend beschrieben ist, abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind deshalb in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht als restriktiv zu betrachten.

Claims

Drehmaschine (10) mit einer Stützstruktur (12), die einen Stützpfosten (22) und einen Schlitten (24) hat, der an dem Stützpfosten abgestützt ist; einem Magazin (14) für das Halten von wenigstens einem Werkstück, wobei das Magazin (14) durch den Schlitten (24) der Stützstruktur (12) abgestützt ist und so an der Stützstruktur (12) montiert ist, dass das wenigstens eine Werkstück im wesentlichen vertikal angeordnet ist, wenn ein Bearbeitungsvorgang an dem wenigstens einen Werkstück durchgeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (24) gleitbar an dem Stützpfosten (22) abgestützt ist und das Magazin (14) drehbar durch den Schlitten (24) abgestützt ist.
Drehmaschine (10) nach Anspruch 1, in der der Stützpfosten (22) an einer Basisplatte (16) montiert ist und in der ein Gehäuse (18) an der Basisplatte (16), an den Stützpfosten (22) angrenzend, angeordnet ist.
Drehmaschine (10) nach Anspruch 2, in der ein Bearbeitungsstationskopf (40) an dem Gehäuse (18) montiert ist, wobei der Bearbeitungsstationskopf (40) die oder jede Bearbeitungsstation (46) definiert.
Drehmaschine (10) nach Anspruch 3, in der der Bearbeitungsstationskopf (40) verschiebbar an dem Gehäuse (18) angeordnet ist.
Drehmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Steuereinrichtung (48) hat, die zwischen dem Bearbeitungsstationskopf (40) und einem Ende des Magazins (14) näher zu dem Bearbeitungsstationskopf (40) hin angeordnet ist für das Steuern des Lieferns des oder jedes Werkstücks an seine zugeordnete Bearbeitungsstation (46).
Drehmaschine (10) nach Anspruch 5, in der die Steuereinrichtung (48) eine Greifeinrichtung für das lösbare Greifen des oder jeden Werkstücks und eine Rotationseinrichtung für das drehende Antreiben des oder jedes Werkstücks hat, um den Bearbeitungsvorgang, der an dem oder jedem Werkstück durchgeführt werden soll, zu ermöglichen.
Drehmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der eine Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen in der wenigstens einen Bearbeitungsstation (46) untergebracht ist, wobei die Bearbeitungsstation (46) bezüglich des Magazins (14) so schaltbar ist, dass verschiedene Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück, das der Bearbeitungsstation (46) zugeordnet ist, sequenziell ausgeführt werden können.
Drehmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der das Magazin (14) ein Mehrspindelmagazin ist, das eine Anzahl von operativen Werkstücken halten kann.
Drehmaschine (10) nach Anspruch 8, die eine Vielzahl von Bearbeitungsstationen (46) hat, wobei eine jedem operativen Werkstück zugeordnet ist, so dass der Bearbeitungsvorgang an jedem der operativen Werkstücke gleichzeitig durchgeführt werden kann.
Drehmaschine (10) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, in der das Magazin (14) so aufgebaut ist, dass Ersatzwerkstücke zusätzlich zu jedem operativen Werkstück zu halten.