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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen automatischen Palettenwechsler für das Einladen
und Ausladen einer Palette für die Halterung eines Werkstückes an einer Werkzeugmaschine.
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Früher vorgeschlagene Palettenwechsler dieser Art sind mit einem Wechslerarm versehen
worden, der zwischen dem Maschinentisch und dem Palettenaufnehmer angeordnet war, wo die
Paletten ausgetauscht wurden. Der Wechselarm ist dabei um eine vertikale Trägerwelle drehbar
und entlang der Welle auch aufwärts- und abwärtsbewegbar.
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Ein Nachteil derartiger Palettenwechsler liegt darin, daß der Palettenwechsel relativ lange dauert
Die langsame Geschwindigkeit des Palettenwechsels beruht auf der Tatsache, daß die
Wechselarme lang genug sein müssen, um den Umfangsbereich der Palette zu erreichen und zu
ergreifen. Im Ergebnis wird der Radius der kreisförmigen Bewegung der Austauscharme groß und
es besteht die Gefahr der Kollision mit anderen Gegenständen, wie z.B. Schienen und Führungen,
die für den Transport der Palette an einen Ort verwendet werden, wo die Paletten ausgetauscht
werden. Zusätzlich nimmt wegen der größeren Kreisbewegung die Geschwindigkeit der
Wechselarme unvermeidbar ab.
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Aus der DE-A-35 41 600 ist es bekannt, einen Palettenwechsler bereitzustellen, der kurze
Austauscharme hat, die an Paletten an einem Punkt neben bzw. direkt vor den jeweiligen
Wechslerarmen angreifen. Die Paletten werden durch Drehen der Wechselarme um eine vertikale
Achse ausgetauscht, um die Paletten auf kreisförmigen Führungsflächen durch eine Drehung um
180º gleiten zu lassen.
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Während der Palettenwechsler der DE-A-35 41 600 wahrscheinlich schneller als die zuvor
bekannten Wechsler arbeitet, ist er in der Herstellung teurer wegen des Erfordernisses der
Führungsflächen. Darüber hinaus können sich Bearbeitungsspäne an den Führungsflächen
niederschlagen, was z.B. zu Verschleiß und einem möglichen Festsetzen der Paletten auf den
Führungsflächen führt.
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Gemäß der Erfindung ist ein automatischer Palettenwechsler vorgesehen, der zwischen einem
Palettenträger für die Aufnahme einer ersten Palette an einer Position des Palettenwechsiers und
einem Tisch für die Aufnahme einer zweiten Palette an einer anderen Position des
Palettenwechsiers angeordnet ist, wobei der Palettenwechsler aufweist: einen Palettenwechselarm, der an einer
Trägerwelle gelagert ist, so daß er um die Achse desselben drehbar und aufwärts und abwärts
entlang dieser Achse bewegbar ist, Antriebseinrichtungen, um eine Drehung und die Auf- und
Abwärtsbewegung des Wechselarmes zu bewirken, eine Klemmeinheit zum Festklemmen der
zweiten Palette an dem Tisch, und Betätigungseinrichtungen für die Betätigung der Klemmeinheit,
wobei der Palettenwechselarm an jedem seiner Enden Paletteneingriffseinrichtungen aufweist, die
mit jeder Palette in Eingriff bringbar sind, und Eingriffsblöcke an Seitenabschnitten der Paletten
ausgebildet sind, die jeweils an dem Palettenträger und dem Tisch gehaltert sind, wobei die
Seitenabschnitte einander zugewandt sind, so daß die Eingriffsblöcke einander gegenüberliegen,
um so mit den Paletteneingriffsmitteln jeweils in Eingriff zu treten, dadurch gekennzeichnet, daß
der Palettenwechselarm so aufgebaut ist, daß er die Paletten nach Art eines Auslegers
(freitragend) anhebt und trägt, wenn er ihre Positionen verändert
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Ein solcher Palettenwechsler kann in der Lage sein, die Paletten schnell zu wechseln und er kann
in der Lage sein, sich in Verbindung mit den Palettenklemmeinrichtungen auf dem Maschinentisch
zu bewegen.
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Die Erfindung ist schematisch anhand eines Beispiels in den zugehörigen Zeichnungen
wiedergegeben, von denen:
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Figur 1 eine Draufslcht ist, welche ein Bearbeitungszentrum zeigt, welches einen
automatischen Palettenwechsler gemäß der Erfindung beinhaltet,
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Figur 2 eine vergrößerte Draufsicht ist, welche den Palettenwechsler gemäß Figur 1 zeigt.
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Figur 3 eine vertikale Schnittansicht mit einem Schnitt entlang der Linie 3-3 in Figur 2 ist,
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Figur 4 eine vertikale Schnittansicht mit einem Schnitt entlang der Linie 4-4 in Figur 2 ist
und
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Figur 5 eine Querschnittsansicht ist, welche einen Abschnitt des Palettenwechslers gemäß
Figur 1 zeigt.
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Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen, wonach ein Palettenwechsler an einem
Bearbeitungszentrum montiert ist, welches im folgenden die Maschine genannt wird. Die Maschine
weist einen Korpus 1, ein Bett 2 und eine Hauptspindel 3 auf, die in Richtung der Achse Z in
Richtung des Doppelpfeiles bewegbar ist
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Die Maschine weist einen Tisch 5 auf, der auf dem Bett 2 angeordnet und entlang einer
Führungsschiene 4 in Richtung einer Achse X bewegbar ist. Der Tisch weist eine
Palettenklemmeinheit 55 auf, durch welche eine Palette P&sub1;, die ein Werkstück trägt (nicht dargestellt) geklemmt
werden kann. Das Werkstück soll durch ein (nicht dargestelltes) Werkzeug bearbeitet werden,
welches von der Hauptspindel 3 getragen wird.
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Der Palettenwechsler weist einen Korpusrahmen 10 an der Vorderseite des Bettes 2 auf. Über
dem Korpusrahmen 10 ist eine Palettenhalterung 11 gegenüber dem Tisch 5 und an einer Stelle
angeordnet vorgesehen, wo die Paletten ausgetauscht werden. Ein Wechselarm 12 ist zwischen
dem Tisch 5 und dem Palettenträger 11 angeordnet und ist an einer Trägerwelle 13 gehaltert, so
daß der Wechslerarm 12 sich um die Achse der Trägerwelle 13 dreht und sich entlang der
Trägerwelle 13 bewegt.
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Der Palettenträger 11, wie er in den Figuren 2 bis 4 dargestellt ist, ist oberhalb des
Korpusrahmens 10 angeordnet und nimmt eine Palette P&sub2; auf, auf welcher ein Werkstück montiert ist, das
von einem Palettenmagazin oder einem Palettenvorrat transportiert wird.
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Jede Palette P&sub1; und P&sub2; ist mit einem Eingriffsblock 14 versehen, in welchen der Wechslerarm 12
eingreifen kann. Die beiden Paletten P&sub1; und P&sub2; sind derart angeordnet, daß die jeweiligen Blöcke
14 einander gegenüberliegen.
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Der Wechslerarm 12, wie er in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, ist aus einer rechtwinkligen,
kurzen (Ansatz)Platte hergestellt, welche halbkreisförmige Rippen oder Leisten 15 hat, die an
entgegengesetzten Enden konzentrisch mit der Trägerwelle 13 ausgebildet sind. Der Wechslerarm
12 ist mit horizontal gleitbaren Verriegelungszapfen 17 versehen, die durch Pfosten 16 geführt
werden, welche aufrecht auf dem Wechslerarm stehen. Eine obere Platte 18 ist an den Pfosten
16 befestigt
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Die Trägerwelle 13 ist einem zylindrischen Stutzen 20 gelagert, der an dem Korpusrahmen 10
derart angebracht ist, daß die Welle 13 sich drehen und in ihrer Längsrichtung bewegen kann. Wie
oben beschrieben, trägt die Trägerwelle 13 an ihrem oberen Ende den Wechslerarm 12 und hat
Getriebezahnräder 21 und ein Rad 22 an ihrem unteren Ende. Zusätzlich ist die Trägerwelle 13
mit einer axialen Bohrung 23 versehen, in welcher eine Stange 24 für die Betätigung der
Verriegelungszapfen 17 frei aufgenommen ist. Die Stange 24 ist an ihrem unteren Ende mit dem
Korpusrahmen 10 drehbar verbunden, erstreckt sich nach oben und ist mit ihrem oberen Ende
25 in einem Raum in der oberen Platte 18 des Wechslerarmes 12 aufgenommen. Die
Verriegelungszapfen 17 sind schwenkbar mit dem oberen Teil 25 der Stange 24 über
Verbindungsglieder 26 verbunden. Wenn der Wechslerarm 12 sich zusammen mit der Trägerwelle
13 nach oben bewegt, erstrecken sich die Verriegelungszapfen 17 in den jeweiligen Richtungen
nach auswärts, wie durch die Kettenlinien in Figur 3 angezeigt wird, und verriegeln dadurch die
Paletten P&sub1; und P&sub2;.
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Jeder Eingriffsblock 14 ist mit einer halbkreisförmigen Nut 27 versehen, mit weicher eine der
Eingriffsleisten 15 des Wechselarmes 12 in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Nut 27 mit
einem Stopp 28 (Figur 2) versehen ist. Jeder Block 14 ist mit einer Aussparung 29 versehen, um
den Verriegelungszapfen 17 aufzunehmen.
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Die Eingriffsleisten 15 des Wechselarmes 12 passen genau in die kreisförmigen Nuten 27 des
Blockes 14 und halten damit die Paletten P&sub1; und P&sub2; auf den jeweiligen Seiten des Wechselarmes
12. Wenn der Wechselarm 12 sich anhebt bzw. angehoben wird, erstrecken sich die
Verriegelungszapfen 17 in radialer Richtung, um mit den Aussparungen 29 in Eingriff zu treten und
verriegeln die Paletten P&sub1; und P&sub2;.
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Die Welle 13, welche die Wechselarme 12 trägt, kann durch eine Antriebseinheit gedreht und
auf- und abbewegt werden, was unter Bezug auf die Figuren 3 bis 5 beschrieben wird:
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Eine zwischengeschaltete Getriebewelle 31 ist drehbar an dem Korpusaufbau 10 parallel zu der
Welle 13 montiert. Die Welle 31 trägt ein Zahnrad 32, welches mit dem Zahnrad 21 und der
Revolvertrommel 33 einer Nockeneinheit in Eingriff bringbar ist. Die Revolvertrommel 33 weist
radial angeordnete Rollen auf.
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Der Korpusaufbau 10 trägt eine Antriebswelle 34, die senkrecht zu der zwischengeschalteten
Getriebewelle 31 angeordnet ist. Die Antriebswelle 34 wird durch einen Zahnrad- bzw.
Getriebemotor 35 angetrieben und ist mit einem Nocken 36 der Nockeneinheit, Nockenplatten 37,
38 zur Bewegung des Wechselarmes 12 nach oben und unten sowie zwei Nockenplatten 39, 40
für den Antrieb von hydraulischen Zylindern 51 und 52 (Figur 4) ausgerüstet, welche die
Palettenklemmeinheit 55 auf dem Tisch 5 freigeben.
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Kniehebel 41 und 42 bewegen sich in Verbindung mit den Nockenplatten 37 und 38 und werden
drehbar auf Zapfen 43 bzw. 44 gehaltert Die Kniehebel 41 und 42 sind jeweils an einem Ende
mit einem Nockenfolger 45 versehen, der in Kontakt mit den Nockenplatten 37 bzw. 38 gehalten
wird, und am anderen Ende mit einer Rolle 46, die in Kontakt mit dem Rad 22 gehalten wird.
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Wie in Figur 4 dargestellt, wirken die Kolben 53 und 54, die durch die Nockenplatten 39 und 40
betätigt werden, auf ein Fluid in den Hydraulikzylindern 51 und 52 und ermöglichen dadurch, daß
das Fluid in die Palettenklemmeinheit 55 eintritt. Die Kolben 53 und 54 werden synchron mit der
Betätigung der Klemmeinheit 55 betätigt
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Der Palettenwechsler arbeitet folgendermaßen:
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Die Anfangsposition, in welcher der Wechselarm zu arbeiten beginnt, ist durch ausgezogene
Linien in den Figuren 1 und 2 dargestellt. In diesem Zustand wird die Antriebswelle 34 gedreht
Das Drehmoment wird über die zwischengeschaltete Getriebewelle 31, das Zahnrad 32, das
Zahnrad 21 und die Trägerwelle 13 auf den Wechselarm 12 übertragen. Der Wechselarm 12 wird
um 90º in Richtung des in Figur 1 dargestellten Pfeiles gedreht und ermöglicht damit, daß seine
Eingriffsrippen 15 in die Nuten 27 der Eingriffsblöcke 14 eingreifen und die Paletten P&sub1; und P&sub2;
tragen.
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Die Kolben 53 und 54 werden durch die Nockenplatten 39 und 40 betätigt, um das Fluid in den
Hydraulikzylindern 51 und 52 in die Klemmeinheit 55 des Tisches 5 zu drücken und damit die
Palette P&sub1; freizugeben (abzuklemmen).
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Die Kniehebel 41 und 42, die durch die Nockenplatten 37 und 38 betätigt werden, heben die
Trägerwelle 13 über das Rad 22 in die durch die gestricheiten Linien in Figur 3 angezeigte
Position an. Auf dieser Stufe erstrecken sich die Verriegelungszapfen 17 nach außen und greifen
in die Aussparungen 29 ein und verriegeln damit die Paletten P&sub1; und P&sub2;. Der Wechselarm 12 hebt,
während er entsprechend dem Anstieg der Trägerwelle 13 ansteigt, die Paletten P&sub1; und P&sub2;
oberhalb des Tisches 5 und des Palettenträgers 11 an. Während die Paletten P&sub1; und P&sub2; sich in
dem angehobenen Zustand befinden, dreht sich der Wechselarm 12 um 180º und tauscht damit
die Positionen der Paletten P&sub1; und P&sub2; aus.
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Dann senkt sich der Wechselarm 12 in die in Figur 3 mit ausgezogenen Linien dargestellte
Position ab und ordnet die Palette P&sub1; auf dem Palettenträger 11 und die Palette P&sub2; auf dem Tisch
5 an. Wegen des Absenkens des Wechseiarms 12 werden die Verriegelungszapfen 17 aus den
Aussparungen 29 außer Eingriff gebracht und entriegeln damit die Paletten P&sub1; und P&sub2;.
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Anschließend dreht sich der Wechselarm 12 um 90º und kehrt in die Ausgangsposition zurück,
die in den Figuren 1 und 2 mit ausgezogenen Linien angezeigt wird. Die Palette P&sub2;, die auf dem
Tisch 11 verblieben ist, wird durch die Klemmeinheit 55 festgeklemmt bzw. eingespannt und das
drauf angeordnete Werkstück kann durch ein Werkzeug (nicht dargestellt) an der Spindel 3 der
Maschine bearbeitet werden. Das Fluid in der Klemmeinheit 55 wird in die hydraulischen Zylinder
51 und 52 zurückgedrückt. Der Vorgang kann wiederholt werden.