HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft Kassettenwechselgeräte für
Indexvorschub-Bearbeitungssysteme zum Wechseln von Kassetten, die in
einem Indexvorschub-Bearbeitungssystem Bearbeitungseinheiten
bilden, wobei aufeinanderfolgende Bearbeitungsvorgänge wie
Stanzen, Biegen, Ziehen und andere derartige Vorgänge an einem
Werkstück im Rahmen eines einzigen Systems ausgeführt werden
und wobei jeder Vorgang in einer Gruppe Bearbeitungseinheiten
mit Indexvorschub des Werkstücks von einem Prozeß zum
nachfolgenden Prozeß vorgenommen wird, so daß am Werkstück init einem
neuen Bearbeitungsvorgang eingesetzt wird, bis schließlich alle
Bearbeitungsvorgänge im letzten Prozeß vollendet sind.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Zum Herstellen von Metallblecherzeugnissen einer vorgegebenen
Gestalt oder Form durch Stanzen, Biegen, Ziehen, Pressen oder
andere Bearbeitungsarten eines Metallbleches, beispielsweise
eines Stahlbleches, hat man das Werkstück bisher einigen
Bearbeitungsprozessen unterzogen. Zur Herstellung einer großen
Menge der Metallblecherzeugnisse hat man Vorrichtungen
eingesetzt, die mit einem einzigen Metallbearbeitungsstempel oder
-stößel einige Bearbeitungsvorgänge oder Bearbeitungsstufen
dadurch ermöglichen, daß das Werkstück den aufeinanderfolgenden
Stufen sequentiell zugeführt wird, wobei dann der gesamte
Bearbeitungsvorgang in der letzten Stufe vollendet wird. Diese Art
eines metallbearbeitenden Werkzeugblocks nennt man im
allgemeinen Stufenpresse. Weil eine Stufenpresse mit jedem Stempelhub
der Presse ein Stück eines Metallblecherzeugnisses herstellen
kann, hat sie wegen dieser hohen Effizienz eine weitverbreitete
Anwendung gefunden.
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Die oben beschriebene herkömmliche Stufenpresse hat zahlreiche
Vorteile wie beispielsweise einen hohen Erzeugnisausstoß, eine
kurze Austragzeit beginnend mit der Werkstückbeschickung bis
hin zur Fertigstellung mit weniger Zwischenlagerprodukten,
sowie eine Massenproduktion mit einer geringen Anzahl
Arbeitskräfte. Es treten allerdings die nachstehenden
Unzulänglichkeiten auf.
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Die Konstruktion einer Stufenpresse ist nämlich von einer
solchen Art, daß eine Vielzahl Stempel/Stößel- Matrize/Gesenk-
Sätze in einem einzigen Werkzeugblock integriert werden müssen.
Dadurch ist der Aufbau des Werkzeugblocks extrem komplex, und
an die Technologie zur Herstellung des Werkzeugblocks werden
sehr hohe Anforderungen gestellt, was mit einer längeren
Herstellungszeit und erhöhten Herstellungskosten verbunden ist.
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Zum Reparieren eines teilweise beschädigten Werkzeugblocks oder
zum Einstellen des Werkzeugblocks ist es notwendig, den gesamten
Werkzeugblock zu zerlegen. Solche Arbeiten sind kompliziert und
mühsam, und benötigen deshalb viel Zeit und Arbeit. Wenn bei der
Herstellung einer großen Vielfalt von Erzeugnissen in kleineren
Mengen bei jeder geringfügigen Änderung in der Form und
Abmessung der Werkstücke speziell konstruierte Werkzeuge hergestellt
und verwendet werden müssen, kann man den Anforderungen nicht
genügen, die an ein sogenanntes flexibles Fertigungssystem (FMS)
zu stellen sind, das in jüngster Zeit zunehmend propagiert wird.
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Zur Überwindung dieser schwierigkeiten hat der Anmelder bereits
eine Patentanmeldung eingereicht, die ein
Indexvorschub-Bearbeitungssystem betrifft, das eine einfache Konstruktion hat und sehr
leicht auch in Teilbereichen eingestellt werden kann
(EP-A-0456205). Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Kassettenwechselgerät, das ausgehend von der bereits verbesserten älteren
Erfindung eine weitere Verbesserung darstellt und mit dem
bezweckt wird, die Zeit zum Einrichten oder Umrüsten des Werkzeugs
in einem Indexvorschub-Bearbeitungssystem beträchtlich zu
vermindern.
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Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein
Indexvorschub-Beartungssystem, auf das die Erfindung angewendet werden soll. Nach
Fig. 1 sind mit den Bezugszahlen 100 - 500 versehene
Bearbeitungseinheiten in der Vorschubrichtung eines Werkstücks (nicht
gezeigt) auf einem Sockel 1 in Abständen von beispielsweise 2P
voneinander angeordnet (P ist ein Vorschubschritt des
Werkstücks). Entsprechend einer Vielzahl Bearbeitungsprozesse sind in
den Bearbeitungseinheiten 100 - 500 Bearbeitungswerkzeugpaare
vorgesehen, also Paare aus einem Stempel, Stößel oder dergleichen
und aus einem Gegenstempel, einer Gegenplatte, Matrize oder
dergleichen.
Es wird jetzt der Aufbau dieses
Indexvorschub-Bearbeitungssystems beispielshalber anhand der Bearbeitungseinheit 100
beschrieben. Ein Block oder Rahmen 101 der Bearbeitungsarbeit hat
eine im wesentlichen U-förmige Gestalt und weist an seinem
unteren Ende einen schwalbenschanzförmigen Fuß 102 auf, der
einstükkig mit dem übrigen Block oder Rahmen ausgebildet ist und dazu
dient, in eine schwalbenschwanzförmige Nut 103 einzugreifen, die
im Sockel 1 vorgesehen ist und eine Verschiebung des Rahmens 101
in der Vorschubrichtung des Werkstücks zuläßt, jedoch eine
Bewegung senkrecht zur Vorschubrichtung des Werkstücks begrenzt.
Ferner sind vorgesehen eine Verschiebeeinstellvorrichtung 104, eine
Klemmvorrichtung 105 und am oberen Ende des Rahmens 101 der
Bearbeitungseinheit ein hydraulischer Zylinder 106. An einer
seitwärts gerichteten Oberfläche des hydraulischen Zylinders 106 ist
eine Positionsmessvorrichtung 107 angebracht.
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Eine Kassette 108 hat eine im wesentlichen U-förmige Gestalt, und
im oberen Abschnitt der Kassette ist vertikal verschiebbar ein
Stempel oder ein Gegenstempel (beide nicht gezeigt) und im
unteren Abschnitt der Kassette ein Gegenstempel oder Stempel (beide
nicht gezeigt) vorgesehen, wobei der Stempel und Gegenstempel
jeweils aufeinander abgestimmt sind. Die Kassette 108 ist in einer
austauschbaren Art und Weise vorgesehen. Die Kassette 108 ist
durch Angriff oder Anlage an Positionierteile 309 und 310
positioniert, die in der Figur bei der Bearbeitungseinheit 300
dargestellt sind. Ferner ist eine Festell- oder Klemmschraube 111
vorgesehen. Die Kassette 108 kann somit bei einem vorbestimmten
Ort dadurch positioniert werden, daß die Kassette mit Hilfe einer
Positioniervorrichtung (nicht gezeigt, vergleiche aber die
Bezugszahlen 309 und 310 in der Bearbeitungseinheit 300) eingepaßt
und dann an dem eingepaßten Ort mit Hilfe der Klemmschraube 111
fixiert wird. Im Anschluß an die Fixierung der Kassette 108 wird
eine Betätigungsstange (nicht gezeigt) des hydraulischen
Zylinders 106 mit dem vertikal verschiebbaren Stempel oder
Gegenstempel, die bereits oben erwähnt sind verbunden.
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Fig. 2A und 2B sind Schaubilder, die die Bearbeitungszustände
eines Werkstücks erläutern sollen. Hierbei ist Fig. 2A eine
Ansicht von oben, und Fig. 2B eine Ansicht im Querschnitt von der
Seite. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszahlen versehen
wie in Fig. 1. In Fig. 2A und Fig. 2B kennzeichnet die
Bezugszahl 2 ein Werkstück, das intermittierend mit einem Schritt P
in der Richtung eines in der Figur eingezeichneten Pfeils
vorgeschoben wird. Das Werkstück 2 wird somit im Indexvorschub in
einen Bearbeitungsspalt zwischen einem Paar
Bearbeitungswerkzeuge, also einem Stempel-Gegenstempel-Paar, das nach der obigen
Fig. 1 in der Kassette 108 (und gleichermaßen in den anderen
Kassetten) vorgesehen ist. Nach Fig. 1, 2A und 2B sind die
Bearbeitungseinheiten 100 bis 500 derart ausgestaltet, daß zunächst
ein Bearbeitungsvorgang zum Herstellen von Führungslöchern 3,
dann ein Bearbeitungsvorgang zum Ausbilden von bogenförmigen
Einschnitten 4 und schließlich ein erster bis dritter Ziehvorgang
ausgeführt werden.
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Die Bearbeitungseinheit 100 hat zum Lochstanzen der
Führungslöcher 3 einen Stempel und Gegenstempel, und sie hat ferner
Führungen (nicht gezeigt), die in Abständen P in der
Vorschubrichtung des Werkstücks 2 gesehen in die Führungslöcher 3 eingreifen.
Folglich werden bei jeder Betätigung der Bearbeitungseinheit 100
sequentiell die Führungslöcher 3 gestanzt, und die Führungen
werden dann in die gestanzten Führungslöcher 3 eingeführt, um zu
verhindern, daß das Werkstück 2 in unerwünschter Weise von einem
vorgegebenen Ort bzw. einer vorgegebenen Bahn abweicht. Dadurch
wird die Bearbeitungsgenauigkeit sichergestellt.
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Die Bearbeitungseinheit 200 stanzt die bogenförmigen Schlitze 4,
und die Bearbeitungseinheit 300 führt den ersten Ziehvorgang aus,
um im Werkstück 2 einen tassenförmigen Vorsprung 5 auszubilden,
und sie erweitert die Breite der bogenförmigen Schlitze 4, so
daß diese in bogenförmige Nuten 6 übergehen. Die
Bearbeitungseinheit 400 führt den zweiten Ziehvorgang aus, wobei die Höhe des
Vorsprungs 5 vergrößert wird, und gleichzeitig werden
Flanschlöcher 7 gestanzt. Dia Bearbeitungseinheit 500 führt den dritten
Ziehschritt aus, wobei der Vorsprung 5 auf eine vorbestimmte Höhe
gebracht wird. Es erfolgen dann noch Schneid- und andere
Bearbeitungsvorgänge, um ein tassenförmiges Metallblecherzeugnis einer
vorbestimmten Gestalt und Größe zu erhalten. Selbstverständlich
wird auch in den Bearbeitungseinheiten 200 bis 500 zwecks
Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Genauigkeit eine Positionierung
ausgeführt, und zwar dadurch, daß Führungen in die ausgebildeten
Führungslöcher 3 eingreifen.
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Das oben beschriebene Indexvorschub-Bearbeitungssystem hat einen
einfacheren Aufbau als herkömmliche Bearbeitungssysteme mit
Indexvorschub, und es bietet verschiedene Vorteile, wie
beispielsweise eine einfachere Herstellung und wesentlich effizientere
Bearbeitung in Fertigungssystemen, die eine große Vielfalt von
Erzeugnissen in kleineren Mengen produzieren. Es hat allerdings
auch Nachteile, die die nachstehend beschriebenen Probleme
aufwerfen.
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Wenn einzelne Bearbeitungsprozesse bei der Bearbeitung mit
Indexvorschub geändert werden sollen, müssen die Bearbeitungseinheiten
100 bis 500, die beispielsweise auf die derzeitigen
Bearbeitungsprozesse abgestellt sind, entsprechend den neuen
Bearbeitungsprozessen geändert werden. Obgleich die Bearbeitungseinheiten durch
Austausch der Kassetten 108, die in den Bearbeitungseinheiten
100 bis 500 eingesetzt sind, umgerüstet werden können, muß man
den Betrieb des Indexvorschub-Bearbeitungssystems solange
unterbrechen, bis die Kassetten in den zahlreichen
Bearbeitungseinheiten durch neue Kassetten ersetzt worden sind.
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Im Anschluß an das Ersetzen der oben erwähnten Kassetten durch
neue Kassetten sind Testoperationen notwendig, um das Ausmaß der
Zusammenarbeit zwischen den Stempeln und Gegenstempeln
(Gegenwerkzeuge) zu überprüfen, die die Kassetten ausmachen, und um den
Bearbeitungszustand des Werkstücks, die Abmessungsgenauigkeit
usw. zu überprüfen. Sind die Abstände zwischen den neuen
Bearbeitungseinheiten geändert worden, müssen die Positionen,
Vorschubschritte und andere Größen nachgestellt werden. Während der
Durchführung dieser Testoperationen, Ein- und Nachstellungen
sowie anderer Operationen, die das Ein- und Umrichten der
Werkzeuge betreffen, muß die Indexvorschub-Bearbeitungsoperation des
Werkstücks unterbrochen werden. Das
Indexvorschub-Bearbeitungssystem mit dem oben beschriebenen Aufbau hat die Wirkung, daß im
Vergleich zum herkömmlichen Indexvorschub-Bearbeitungssystem die
Zeit vermindert wird, die man zum Ein- und Umrichten der
Werkzeuge benötigt. Zur weiteren Steigerung der Produktivität ist es
allerdings erforderlich, die zum Ein- und Umrichten der Werkzeuge
benötigte Zeit noch mehr zu vermindern, um die eigentliche
Werkstückbearbeitungszeit
des Indexvorschub-Bearbeitungssystems zu
erhöhen.
KURZE DARLEGUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben
angesprochenen Probleme zu lösen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, für
Indexvorschub-Bearbeitungssysteme ein Kassettenwechselgerät
vorzusehen, das die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Indexvorschub-
Bearbeitungssystems verbessern kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 veranschaulicht in einer perspektivischen Darstellung ein
Indexvorschub-Bearbeitungssytem, auf das die Erfindung anwendbar
ist.
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Fig. 2A und 2B veranschaulichen in einer Ansicht von oben sowie
einer geschnittenen Ansicht von der Seite den Bearbeitungszustand
eines Werkstücks
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Fig. 3 und 4 zeigen in einer Ansicht von oben und einer Ansicht
von vorne ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Fig. 5 ist eine Darstellung des Ausführungsbeispiels längs einer
in Fig. 4 eingezeichneten Linie A-A, wobei an der Linie
vorgesehene Pfeile die Blickrichtung anzeigen.
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Fig. 6 und 7 sind Darstellungen, die dazu dienen, den
Betriebszustand einer in Fig. 5 gezeigten Transfereinheit zu erläutern.
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Fig. 8 ist eine in einem vergrößerten Maßstab dargestellte
Ansicht einer als Beispiel dienenden Bearbeitungseinheit von Fig.
5.
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Fig. 9 ist eine in einem vergrößerten Maßstab dargestellte,
geschnittene Ansicht längs einer in Fig. 8 eingezeichneten Linie
B-B.
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Fig. 10 ist eine in einem vergrößerten Maßstab dargestellte,
teilweise geschnittene Ansicht zur Veranschaulichung der in Fig.
8 dargestellten Kassette und ihres Umfeldes.
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Fig. 11 ist eine Ansicht in der in Fig. 10 mit einem Pfeil C
eingezeichneten Blickrichtung.
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Fig. 12 ist eine geschnittene Ansicht längs der Linie D-D in
Fig. 10
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in
einer Ansicht von oben und von vorne. Fig. 5 ist eine Ansicht
längs einer in Fig. 4 eingezeichneten Linie A-A, wobei
eingezeichnete Pfeile die Blickrichtung angeben. Ein in Fig. 3 bis 5
dargestelltes Indexvorschub-Bearbeitungssystem 11 sind
entsprechend einer Vielzahl maschineller Bearbeitungsprozesse zehn
Einheiten, beispielsweise zehn Bearbeitungseinheiten 12, längs der
Werkstückvorschubrichtung (bei der Darstellung nach Fig. 3
und 4 die Richtung von rechts nach links) jeweils in einem
Abstand mP voneinander angeordnet (m ist eine beliebige positive
ganze Zahl, P ist der Vorschubschritt des (nicht dargestellten)
Werkstücks). Im vorliegenden Fall sollten die Abstände, in denen
die Bearbeitungseinheiten 12 voneinander angeordnet sind,
vorzugsweise so gewählt sein, daß sie geringfügig kleiner als mP
sind. Eine Indexvorschubvorrichtung 13, eine
Verbindungsvorrichtung 14 und eine Werkstückvorschubvorrichtung 15 sind alle in
bezug auf die Werkstückvorschubrichtung auf der Eingabeseite im
Indexvorschub-Bearbeitungssystem angeordnet.
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Angrenzend an die Vorderseite des
Indexvorschub-Bearbeitungssystems 11 ist eine Kassettenwechselvorrichtung 16 vorgesehen.
Eine Palette 17, die beispielsweise eine flache, plattenförmige
Gestalt hat, ist so ausgebildet, daß die Kassetten 18, die in den
das Indexvorschub-Bearbeitungssystem 11 bildenden
Bearbeitungseinheiten 12 vorzusehen sind, in vorbestimmten Abständen
zueinander beherbergt und gehalten werden können. Die Bezugszahlen
17a, 17b, 17c und 17d bezeichnen die möglichen Orte der Palette
17. Die Palette ist nämlich in einer solchen Weise vorgesehen,
daß sie sequentiell von 17a, nach 17b, nach 17c, nach 17d, nach
17a ... mit Hilfe einer Palettentransfervorrichtung (nicht
gezeigt) bewegt werden kann.
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Auf der Kassettenwechselvorrichtung 16 ist eine der Vorderseite
des
Indexvorschub-Bearbeitungssystems 11 gegenüberstehende
Transfereinheit 19 vorgesehen, die ein in einer solchen Weise
ausgebildetes Angriffsteil 20 aufweist, das derart ausgebildet ist,
daß es in bezug auf einen am Ende der Kassette 18 vorgesehenen
Angriffsabschnitt in und außer Angriff gebracht werden kann, wie
es später noch beschrieben wird, wobei das Betätigungsteil 20
in Richtung auf das Indexvorschub-Bearbeitungssystem 11
vorgeschoben und von ihm wieder getrennt werden kann. Die Richtung, in
der das Angriffsteil 20 dem Indexvorschub-Bearbeitungssystem 11
genähert und von ihm wieder getrennt werden kann ist derart, daß
sie die Vorschubrichtung des Werkstücks (nicht gezeigt)
schneidet, und zwar vorzugsweise orthogonal.
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In der Nachbarschaft der Kassettenwechselvorrichtung 16 ist ein
Voreinstellständer 22 vorgesehen. Eine Versuchs- oder
Testbearbeitungseinheit 23, die identisch mit den Bearbeitungseinheiten
12 ausgebildet ist, welche das Indexvorschub-Bearbeitungssystem
11 bilden, ist auf dem Voreinstellständer 22 vorgesehen.
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Unter Bezugnahme auf den oben beschriebenen Aufbau soll
nachstehend die Betriebsweise der Erfindung beschrieben werden. Eine
Kassette 18 für eine neue Bearbeitungsoperation wird zunächst in
die Testbearbeitungseinheit 23 auf dem Voreinstellständer 22
eingesetzt, um den Zusammenwirk- oder Überdeckungszustand von
Stempel und Gegenstempel (beide nicht gezeigt) einzustellen, die
die Kassette 18 bilden, und durch einführen eines Werkstücks
(nicht gezeigt) für eine neue Bearbeitungsoperation eine
Versuchs- oder Testbearbeitung auszuführen, wobei der
Bearbeitungszustand solange ein- bzw. nachgestellt wird, bis eine
vorgegebene Genauigkeit erreicht wird. Die Bearbeitungsbedingungen und
andere gewonnene Daten werden gegebenenfalls in eine numerische
Steuerung (nicht gezeigt) eingegeben. Nach Vollendung der oben
beschriebenen Testbearbeitung und Einstelloperationen wird die
Kassette 18 aus der Testbearbeitungseinheit 23 herausgenommen und
an einem vorbestimmten Platz auf der Palette 17 beherbergt und
gehalten, wobei sich die Palette 17 am Ort 17b des
Kassettenwechselgerätes 16 befindet.
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Diese versuchsbearbeitungs- und Einstelloperationen werden an
allen Kassetten 18 vorgenommen, die für neue
Bearbeitungsoperationen
gedacht sind und die Kassetten 18 werden sequentiell auf der
am Ort oder Platz 17b befindlichen Palette 17 beherbergt und
gehalten. Die Palette 17 hat Positioniernuten bei vorgestimmten
Abständen in einer solchen Weise, daß eine Vielzahl der Kassetten
18 in Übereinstimmung mit dem Vorschubschritt mP für neue
Bearbeitungsoperationen vorgesehen sein kann. Die die Kassetten 18
tragende Palette 17 wird zum Ort oder Platz 17c mit Hilfe einer
Palettentransfervorrichtung (nicht gezeigt) abgesenkt und
anschließend nach links bewegt, wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist,
so daß dann die Kassette beim Erreichen des Bereitschaftsortes
17d zum Stillstand gebracht und festgehalten wird.
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Nach Vollendung vorbestimmter Operationen in dem jetzt in Betrieb
befindlichen Indexvorschub-Bearbeitungssystem 11 wird die
Transfereinheit 19 betätigt, um das Angriffsteil 20 zu der Kassette 18
zu bewegen. Fig. 6 und 7 sind Schaubilder zur Erläuterung des in
Fig. 5 dargestellten Arbeitszustands der Transfereinheit 19.
Gleiche Teile sind in Fig. 3 bis 5 mit denselben Bezugszahlen
versehen. In Fig. 5 bis 7 ist zu erkennen, daß das Angriffsteil
20 ein Betätigungsteil 24 mit einem vertikal verschiebbaren Stift
25 aufweist. Wenn sich das am Angriffsteil 20 vorgesehene
Betätigungsteil 24 dem Ende der Kassette nähert, wie es in Fig. 6
dargestellt ist, greift der Stift 25 in eine Kupplungsöffnung (nicht
gezeigt) ein, die am Ende der Kassette 18 vorgesehen ist. Durch
betätigen des Betätigungsteils 24 in dieser Stellung kann der
Stiff 25 veranlaßt werden, in das oben erwähnte Kupplungsloch
(vergl. Fig. 7) einzugreifen.
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Nachdem der Stift 25 in Eingriff gelangt ist mit dem
Kupplungsloch an der Kassette 18, die an der das
Indexvorschub-Bearbeitungssystem 11bildenden Bearbeitungseinheit 12 vorgesehen ist,
wird der Klemm- oder Verriegelungszustand der Kassette 18 mit der
Bearbeitungseinheit 12 dadurch gelöst, daß eine entsprechende
Klemmvorrichtung (nicht gezeigt) betätigt wird, die in einer noch
zu beschreibenden weise vorgesehen ist. Der Zylinger 21 wird dann
betätigt, um die Kassette 18 aus der Bearbeitungseinheit 12
herauszuziehen und sie auf einer leeren Palette 17 zu platzieren,
die zuvor an den Platz oder Ort 17a an der Vorderseite des
Indexvorschub-Bearbeitungssystems 11 gebracht worden ist. Nachdem die
Kassette 18 auf der Palette 17 beherbergt und gehalten wird, wird
das Betätigungsteil 24 in umgekehrter Richtung betrieben, um den
Stift 25 aus dem Kupplungsloch der Kassette 18 zu nehmen.
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Als nächstes wird die Palette 17 vom Platz 17a zum Platz 17b
verschoben, wie es in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, und zwar mit
Hilfe der (nicht gezeigten) Palettentransfervorrichtung. Die
Kassette 18, die nach Beendigung der Bearbeitung jetzt auf der
Palette 17 beherbergt und gehalten wird, wird einer Wartung und
Überprüfung unterzogen und zu einem vorbestimmten Lagerplatz
transferiert. Nachdem die Palette 17 in der obigen Weise bewegt
oder verschoben worden ist, wird diejenige Palette 17, die sich
zur Zeit am Bereitschaftsort 17d befindet, angehoben, so daß eine
für eine neue Bearbeitungsoperation gedachte Kassette 18 der
Vorderseite des Indexvorschub-Bearbeitungssystems 11
gegenübergestellt wird. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Zustand kann man den
Stift 25 veranlassen, mit einem Kupplungsloch (nicht gezeigt) der
Kassette 18 für die neue Bearbeitungsoperation in Eingriff zu
gelangen, und zwar durch Betätigen des Betätigungsteils 24, wobei
sich die neue Kassette auf der Palette 17 befindet (bei der
Darstellung ist die die Kassette 18 tragende Palette 17 allerdings
noch am Ort 17d).
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Durch Betätigen des Zylinders 21 kann dann die Kassette 18 für
die neue Bearbeitungsoperation (im angehobenen Zustand der
Palette) in die Bearbeitungseinheit 12 eingesetzt und durch Betätigen
einer Klemmvorrichtung (nicht gezeigt) dort fest angebracht
werden. Danach kann man dann mit der neuen Kassette eine
Indexvorschubbearbeitung ausführen, wobei vor dem Betätigen des
Indexvorschub-Bearbeitungssystems 11 das Betätigungsteil 24 in
umgekehrter Richtung betrieben, der Stift 25 aus dem Kupplungsloch der
Kassette 18 genommen und die Transfereinheit 19 durch Betätigen
des Zylinders 21 in umgekehrter Richtung in den in Fig. 3 bis 5
dargestellten Zustand gebracht worden ist.
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Obgleich bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform
die Bearbeitungseinheiten 12 in gleichen Abständen voneinander
angeordnet sind, kann man die Anordnungsabstände zwischen den
Bearbeitungseinheiten 12 willkürlich in einer Art und Weise wählen,
in der die Indexvorschubbearbeitung am Werkstück vorgenommmen
wird. Das Herausnehmen und Einsetzen der Kassette in die
Bearbeitungseinheit
12 kann man in einem Zustand vornehmen, bei dem die
Bearbeitungseinheiten 12 gleiche Abstände voneinander haben, oder
die Bearbeitungseinheiten 12 können im Anschluß an das Einsetzen
der Kassetten in die Bearbeitungseinheit 12 zu vorbestimmten
Stellen bewegt werden. Nachdem die Kassetten 18 auf der Palette
17 in einem Zustand angeordnet worden sind, der demjenigen der
Bearbeitungseinheiten 12 entspricht, die in vorbestimmten
Abständen voneinander angeordnet sind, können die Kassetten 18 in der
oben beschriebenen Weise eingesetzt werden.
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Die Beschreibung spricht auch die Verwendung einer Palette 17 an,
die in Form einer flachen Platte ausgebildet ist und als
Kassettenträger die Kassette 18 beherbergt und festhält. Als
Kassettenträger kann man aber auch eine endlose Fördervorrichtung vom
Drehtyp verwenden, ähnlich einem Werkzeughalter, wie er in einem
Bearbeitungszentrum verwendet wird, und dabei dieselbe Wirkung
erzielen. Hierbei kann der Drehbereich entweder zweidimensional
oder dreidimensional sein oder aber auch eine Kombination aus
diesen beiden Möglichkeiten.
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Ferner kann man die die Bearbeitungseinheit 12 darstellende
Kassette 18 entweder für sich alleine, also einzeln, oder in einer
fest vorgegebenen Anzahl oder in ihrer Gesamtheit in Form eines
Blocks gleichzeitig austauschen. Diese Austauschoperationen kann
man manuell oder automatisch in Übereinstimmung mit einem
vorbestimmten Programm vornehmen. Obgleich die Beschreibung auf ein
Beispiel Bezug nimmt, bei dem der Stift 25 des Betätigungsglieds
24 in ein Kupplungsloch am Ende der Kassette 18 eingreift, ist
diese Kupplungsverbindung nicht auf eine Kombination aus Loch und
Stift begrenzt. Man kann auch andere Konstruktionen benutzen, um
denselben Effekt zu erzielen, wenn nur die Transfereinheit 19 und
die Kassette 18 miteinander in Eingriff und außer Eingriff
bringbar sind.
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Nach Beendigung der Testbearbeitung und der Einstellung in der
Testbearbeitungseinheit 23 wird das bei der
Testbearbeitungsoperation bearbeitete Werkstück in eine Vielzahl Kassetten 18
eingepaßt, die von der Palette 17 beherbergt und gehalten werden, und
die Kassetten 18 können zusammen mit dem Werkstück in die
Bearbeitungseinheiten 12 eingesetzt werden. In diesem Falle können
alle Bearbeitungseinheiten im Anschluß an den Wechsel der
Kassetten 18 von Anfang an in Betrieb genommen werden, und zwar
dadurch, daß man das hintere Ende des Werkstücks mit Hilfe einer
Schweißvorrichtung 14 an ein neues Werkstück anschweißt.
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Fig. 8 ist eine im Maßstab vergrößerte Seitenansicht einer
Ausführungsform der in Fig. 3 bis 5 dargestellten
Bearbeitungseinheit. Fig. 9 eine im Maßstab vergrößerte Querschnittsansicht
längs der Linie B-B in Fig. 8. Gleiche Teile sind mit denselben
Bezugszeichen versehen wie in Fig. 3 bis 7. Nach Fig. 8 und 9
enthält die Bearbeitungseinheit 12 eine eigentliche
Bearbeitungseinheit in Form eines Blocks oder Rahmens 33 aus einem Fuß 31 und
einem Ständer 32, die beispielsweise mit Hilfe von Schrauben
(nicht gezeigt) zu einem Stück fest miteinander verbunden sind,
das im wesentlichen eine invertierte L-Gestalt hat, und eine
Kassette 18, die austauschbar in den Bearbeitungseinheit-Rahmen 33
eingesetzt ist. Der Rahmen 33 ist gleitend verschiebbar in eine
schwalbenschwanzförmige Nut 35 eingesetzt, die an einem Sockel 34
vorgesehen ist, und zwar über einen schwalbenschwanzförmigen
Vorsprung 36.
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Am oberen Abschnitt des Ständers 32 ist in einer solchen Weise
ein hydraulischer Zylinder 37 vorgesehen, daß ein an der Kassette
18 vorgesehener Stempelkopf 39 mit Hilfe einer Stange 38 betätigt
werden kann. Ferner weist die Kassette 18 einen Stempelhalter 40
und einen Gegenstempelhalter 41 auf, die dazu dienen, einen
Stempel bzw. einen Gegenstempel (beide nicht gezeigt) zu haltern. Am
vorderen Ende der Kassette 18 befindet sich ein Kupplungsloch 42
und auf der Hinterseite der Kassette sind Positionierteile 43
vorgesehen. Das Kupplungsloch 42 ist in einer solchen Weise
ausgebildet, daß ein in Fig. 3 und 4 dargestellter Stift ohne
weiteres in Eingriff mit dem Kupplungsloch 42 gebracht und daraus
wieder entfernt werden kann. Die Positionierteile 43 sind derart
ausgebildtet, daß der Stempel und der Gegenstempel an
vorbestimmten Stellen in demjenigen Zustand angeordnet werden können, bei
dem die Kassette in den Fuß 31 eingesetzt und mit ihm in
Berührung gebracht wird.
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Im Sockel 34 ist in Längsrichtung der Bearbeitungseinheit 12 eine
Gewindespindel 44 vorgesehen. Schneckenräder 45 in einer der
Anzahl der Bearbeitungseinheiten 12 entsprechenden Anzahl stehen
mit der Gewindespindel 44 drehbar in Eingriff. Ein Flanschteil 46
ist mit den beiden Achsenenden jedes Schneckenrades 45 fest
verbunden. Am unteren Ende des Fußes 31 der Bearbeitungseinheit 12
ist ein Antriebsteil 47 in einer solchen Weise fest angebracht,
daß es gleitend in das Flanschteil 46 eingreift und das
Schnekkenrad 45 gefangenhält. Am unteren Ende des Fußes 31 ist mit
einer Schelle 49 ein Servomotor 48 angebracht. Am Ende der
Ausgangswelle 50 des Servomotors ist eine Schnecke 51 vorgesehen,
die mit dem Schneckenrad 45 in Eingriff steht. Das Ende der
Ausgangswelle 50 ist in einer Schelle 52 gelagert, die am unteren
Ende des Fußes 31 angebracht ist.
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Wird unter Bezugnahme auf den oben beschriebenen Aufbau der
hydraulische Zylinder 37 betätigt, wird der Stempelkopf 39 von der
Stange 38 nach unten getrieben, so daß der Stempel und der
Gegenstempel (beide nicht gezeigt), die vom Stempelhalter 40 bzw. vom
Gegenstempelhalter 41 gehaltert sind, miteinander in Eingriff
kommen. Auf diese Weise kann man einen Lochungsvorgang oder
Schnittvorgang oder auch einen anderen Bearbeitungsvorgang an dem
zwischen dem Stempel und Gegenstempel befindlichen Werkstück
ausführen. Die oben erwähnte Indexvorschubbearbeitung kann durch das
Indexvorschub-Bearbeitungssystem dadurch vorgenommen werden, daß
eine Vielzahl Bearbeitungseinheiten 12 in der Vorschubrichtung
des Werkstücks angeordnet sind.
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Zum Austauschen der Kassette 18 kann man die Kassette 18 ohne
weiteres aus der Bearbeitungseinheit 12 herausnehmen bzw. in die
Bearbeitungseinheit 12 einsetzen, und zwar dadurch, daß der in
Fig. 5 und 6 gezeigte Stift 25 mit dem Kupplungsloch 42 in
Eingriff gebracht wird, das am vorderen Ende der Kassette 18
vorgesehen ist. Zum Einsetzen der Kassette in die Bearbeitungseinheit
12 können der Stempel und der Gegenstempel bereits dadurch an
vorbestimmten Stellen angeordnet werden, daß die Kassette 18
solange vorgeszhoben wird, bis die Positionierteile 43 in Berührung
mit dem Fuß 31 gelangen. Um die Position der Bearbeitungseinheit
12 einzustellen oder die Bearbeitungseinheit 12 zurück in ihre
ursprüngliche Position zu bringen, wird im Anschluß an das
Einsetzen md feste Anbringen der Kassette in bzw. an dem Fuß 31 der
Servomotor 48 durch Signale von einer numerischen Steuerung
(nicht gezeigt) angesteuert, um die Ausgangswelle 50, die
Schnekke 51 und das Schneckenrad 45 um ein vorbestimmtes Ausmaß von
Umdrehungen zu drehen. Auf diese Weise wird das Schneckenrad 45 auf
der Gewindewelle 44 verschoben, wodurch die Bearbeitungseinheit
12 vom Antriebsteil 47 zu einer vorbestimmten Stelle bewegt wird.
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Fig. 9 befaßt sich mit der Beschreibung einer Ausfährungsform,
bei der die Anzahl der Schneckenräder gleich der Anzahl der
Bearbeitungseinheiten 12 ist und die Schneckenräder mit einer
einzigen gemeinsamen Gewindewelle 44 zusammenarbeiten, um die
jeweilige Bearbeitungseinheit 12 zu einer vorbestimmten Stelle zu
bewegen. Die Gewindewelle 44 kann man allerdings auch in
Übereinstimmung mit der Anzahl der Bearbeitungseinheiten 12 unterteilen,
und jede Gewindeteilwelle in eine Gewindemutter eingreifen
lassen, die an der jeweiligen Bearbeitungseinheit 12 befestigt ist,
um auf diese Weise durch Drehung der Gewindeteilwellen die
Bearbeitungseinheiten 12 durch Verschieben einzustellen.
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Fig. 10 ist eine maßstäblich vergrößerte, teilweise geschnittene
Seitenansicht der in Fig. 8 dargestellten Kassette 18 and ihrer
Umgebung. Fig. 11 ist eine Ansicht in der in Fig. 10
eingezeichneten Blickrichtung C. Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht längs
der Linie D-D in Fig. 10. Gleiche Teile sind mit denselben
Bezugszahlen versehen wie in Fig. 8. Eine Leiste 61, die einen
beispielsweise rechteckförmigen Querschnitt hat, ist einstückig am
der Kassette 18 längs derjenigen Richtung vorgesehen, in
der die Kassette 18 in die Bearbeitungseinheit 12 eingesetzt bzw.
aus ihr herausgenommen wird. Die beiden seitlichen Oberflächen
der Leiste 61 bilden Referenzoberflächen 61a. Eine Nut 62 ist in
einer solchen Weise vorgesehen, daß sie zur Oberseite des Fußes
31 hin offen ist und daß die Leiste 61 gleitend in die Nut 62
eingreifen kann. Somit bilden beide Seiten der Nut 62
Referenzoberflächen 62a, die in einem engen gleitenden Kontakt mit den
Referenzoberflächen 61a der Leiste 61 stehen.
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Eine T-förmige Nut ist etwa im Mittenbereich der Leiste 61
vorgesehen. Am Fuß 31 ist eine Klemmvorrichtung 64 in einer solchen
Weise befestigt, daß eine Klemmklinke 65 in der T-förmigen Nut in
bezug die Nut verschoben werden kann. Ferner sind vorgesehen ein
Zylinder 66 mit einem Kolben 67, wobei die Klemmklinke 65 am
freien Ende einer Kolbenstange 68 fest angebracht ist. Die seit
lichen Oberflächen des Endes der Leiste 61 sollten in der
Längsrichtung abgeschrägt sein, gleichermaßen wie das vordere Ende der
Nut 62. Der Zylinder 66 ist so ausgebildet, daß er mit Druckluft
oder einem hydraulischen Druckmittel betätigt werden kann. Eine
Feder 69 ist so vorgesehen, daß sie die Kolbenstange 68 nach
unten zu drücken sucht.
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Wenn bei dem oben beschriebenen Aufbau durch Einschieben der
Kassette 18 in den Fuß 31 in einem Zustand, bei dem der Zylinder 66
betätigt ist, die Positionierung der Kassette beendet worden ist,
kann die Kassette 18 an dem Fuß 31 dadurch fest angebracht
werden, daß die Betätigung des Zylinders 66 unterbunden wird, wobei
die Klemmklinke 65 unter der Einwirkung der Feder 69 über die
Kolbenstange 68 fest nach unten gedrückt wird und somit die
Klemmklinke 65 mit der T-förmigen Nut 63 in Eingriff kommt. Die
Kassette 18 kann somit trotz der Klemmklinke 65 in bezug auf die
T-förmige Nut 63 dadurch verschoben werden, daß der Zylinder 66
betätigt wird. Um das Einsetzen der Kassette 18 in den Fuß 31
bzw. ihre Herausnahme aus dem Fuß zu erleichtern, ist
vorzugsweise ein Teil der Seitenoberflächen der Leiste 61 und der Nut 62
abgeschrägt, wie es oben beschrieben worden ist.
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Die mit der Bearbeitungseinheit 12 ausführbaren
Bearbeitungsoperationen sind nicht auf solche wie beispielsweise Lochen,
Schneiden usw. beschränkt. Die Bearbeitungseinheit 12 kann
beispielsweise auch Zieh-, Biege- und Pressoperationen ausführen. Ferner
ist die in der Bearbeitungseinheit 12 vorgesehene
Antriebsvorrichtung nicht auf hydraulische Zylinder beschränkt. Es besteht
nicht nur die Möglichkeit Fluiddruckzylinder unter Verwendung von
Luft, Wasser usw. als Druckmittel vorzusehen, sondern es können
auch Antriebsvorrichtungen eingesetzt werden, die nicht von
Fluiddruckzylindern Geörauch machen.
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Die Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau und der oben
beschriebenen Arbeitsweise kann eine Vielzahl von Kassetten für
neue Bearbeitungsoperationen vorab vorbereiten und einstellen,
ohne daß dazu die gerade ausgeführte Operation des Indexvorschub-
Bearbeitungssystems unterbrochen werden müßte. Ferner kann sie in
sehr kurzer Zeit für bisherige Bearbeitungsoperationen dienende
Kassetten automatisch durch Kassetten ersetzen, die für neue
Bearbeitungsoperationen gedacht sind. Die Erfindung verbessert
daher in einem beträchtlichen Maße die Arbeits- und
Betriebsgeschwindigkeit des Indexvorschub-Bearbeitungssystems.