DE69601360T2

DE69601360T2 - Festhängung von werkzeugköpfen für numerisch gesteuerte arbeitsstation

Info

Publication number: DE69601360T2
Application number: DE69601360T
Authority: DE
Inventors: Andre Azema
Original assignee: Renault Automation SA
Current assignee: Renault Automation Comau SA
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: US5876315A; EP0821632B1; FR2733448A1; JPH11503978A; EP0821632A1; ES2126398T3; FR2733448B1; AU5767196A; WO1996033840A1; DE69601360D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Werkzeugmaschinen, insbesondere betrifft sie eine Bearbeitungseinheit mit numerischer Steuerung für eine Transfermaschine.
In seiner Patentanmeldung EP-A-0 193 465 hat der Anmelder eine Bearbeitungseinheit mit drei Achsen (X, Y, Z) und numerischer Steuerung für eine Transfermaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs vorgeschlagen. Diese Einheit, wie sie in der perspektivischen Ansicht von Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt einen Rahmen 10, der sich im wesentlichen aus einer Bank 11 zusammensetzt, die ein Paar Schienen 12 und 13 aufweist, die es ermöglichen, daß eine vertikale Konsole 20, die die obengenannte Bank 11 überragt, in einer horizontalen, durch den Pfeil X dargestellten Bewegung, gleitet. Diese Konsole 20 vom Einblocktyp mit zwei Ständern 21 und 22 weist ein Paar Schienen 21a und 22a auf, auf denen in einer vertikalen, durch den Pfeil Y dargestellten Bewegung eine Puppe 30 gleitet, die von einem Spindelträger-Schieber 40 durchquert wird, der sich in horizontaler Richtung (Pfeil Z) im rechten Winkel zur Bewegung X bewegt. Ein Magazin 50, das durch einen Kranz 51 gebildet wird, der Gerätekassetten 60 trägt, ist auf der Puppe 30 vorgesehen, wobei es die Konsole 20 umgibt. Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist unter "Kassette" ein Gehäuse zu verstehen, das eine Kinematik aufweist, die den Antrieb einer oder mehrerer Bearbeitungsspindeln abwickelt, durch die auf den zu bearbeitenden Werkstücken verschiedene Arbeitsvorgänge ausgeführt werden können, wie z. B.:
- Fräsen einer Seite durch Abtasten für Getriebe
- Umriß-Fräsen für Zahnradpumpen,
- Fräsen mit treppenförmigem Ausgangspunkt für Zylinderköpfe oder Achsschenkel
- Fräsen mit Vorbohrung
- Präzisionsbohrungen mit exaktem Achsabstand,
- Beschneiden, Schneiden von Innen- oder Außengewinden,
- Anbringen von Öffnungen in verschiedenen Positionen und mit verschiedenen Abmessungen je nach den Optionen,
- usw.
Der Kranz 51 des Magazins 50 ist so vorgesehen, daß er in einer durch den Pfeil R dargestellten Drehbewegung um die Konsole 20 herum drehbar ist, so daß er die Kassette 60, die entsprechend dem durchzuführenden Bearbeitungsvorgang ausgewählt wurde, vor das tragende Ende 41 des Schiebers 40 bringen kann. In der Folge ermöglicht die Steuerung der Bewegung Z des Schiebers 40, dessen tragendes Ende 41 so ausgestattet ist, daß es die vom Kranz 51 gewählte Kassette 60 aufnehmen und befestigen kann, daß durch diesen Kranz die obengenannte gewählte Kassette 60 direkt zu dem zu bearbeitenden Werkstück geführt wird, wodurch das Eingreifen eines Werkzeugwechselarms vermieden wird. Um die Bearbeitungsvorgänge an dem obengenannten Werkstück durchführen zu können, ist in dem Schieber 40 ein Antriebsorgan 42 integriert, das mit der Kinematik der befestigten Kassette 60 zusammenarbeitet, um auf der Höhe seines tragenden Endes 41 die verschiedenen Spindeln, mit denen die befestigte Kassette 60 ausgestattet ist, in Drehung (Pfeil r) versetzen zu können.
In dieser Einheit ist die Kassette 60 insbesondere am tragenden Ende 41 des Schiebers 40 unter Zwischenschaltung einer Kassettenträgerplatte 61 befestigt, die auch das Mittel zur Befestigung der Kassetten 60 am Kranz 51 des Magazins 50 darstellt. Der rechte Abschnitt dieser Platten 61 weist zu diesem Zweck Abmessungen auf, die denjenigen des rechten Abschnitts des tragenden Endes 41 des Schiebers 40 entsprechen, wodurch es möglich wird, mit Hilfe mehrerer Streben, die parallel zum Antriebsorgan 42 sind, die Platte 61 am tragenden Ende 41 des Schiebers 40 zu befestigen.
Die allgemeine Ausführung der Bearbeitungseinheit gemäß der Patentanmeldung EP-A-0 193 465 stellt zwar einen unbestrittenen Fortschritt gegenüber der Funktionsweise von Maschinen des damaligen Stands der Technik dar, beim derzeitigen Stand allerdings weist sie Verbesserungsmöglichkeiten auf, insbesondere im Bereich des Mechanismus, der das Befestigungssystem der Kassettenträgerplatten bewegt, dessen Komplexität nach wie vor ein Hindernis darstellt, sowohl was die Herstellungskosten als auch was die Funktionsweise betrifft. Es gibt zahlreiche Quellen für Störungen dieses Mechanismus, um so mehr, als gewisse Teile, wobei es sich insbesondere um die Streben handelt, aufgrund des Phänomens erheblicher Abnutzung Einstellungs-, Kontroll- und Wartungsarbeiten größeren Ausmaßes verlangen, und oft sogar ein Austausch erforderlich ist. Darüber hinaus besteht bei einem solchen Mechanismus die Gefahr, daß sich die Kassette, die durch das obengenannte tragende Ende des Schiebers gehalten wird und unter der Einwirkung eines Spiels oder durch Abnutzung bewegt wird, vom tragenden Ende des Schiebers löst und hinunterfällt.
Ausgehend von diesen Feststellungen und von im vorhinein aufgestellten Qualitätsvorschriften hat der Anmelder daher Forschungsarbeiten durchgeführt, deren Ziel es war, den Mechanismus zur Befestigung von Kassetten zu verbessern, indem deren Führung im Magazin verbessert wird und ihre Verbindung mit dem Schieber während der Phasen der Bearbeitung der Werkstücke sowie der Entnahme und/oder der Verstauung der Kassetten perfektioniert wird. Diese Forschungsarbeiten führten zu einer originalen Ausführungsform eines Mechanismus zur Befestigung der Kassetten am tragenden Ende des Schiebers einer Bearbeitungseinheit mit numerischer Steuerung.
Zur Darstellung des Ziels der vorliegenden Erfindung und für ein besseres Verständnis der letzteren stützt sich die Beschreibung auf das Beispiel der dreiachsigen Bearbeitungseinheit, wie sie in der Patentanmeldung EP-A-0 193 465 vorgeschlagen wurde, doch es versteht sich von selbst, daß der vorgeschlagene Befestigungsmechanismus in jede andere Transfermaschine dieses Typs integriert werden kann und daß diese auch zwei Achsen oder eine einzige Achse aufweisen kann.
Eines der wichtigsten Ziele der Erfindung, das es erlaubt, dieses neue Konzept für einen Mechanismus zur Befestigung von Kassetten anzuwenden, ist es, den Kranz, der das sich drehende Magazin (Pfeil R) trägt, um eine kreisförmige Spur herum zu führen, die in Bezug auf den Rahmen nicht drehbar vorgesehen ist und an der zumindest eine Gleitschiene vorgeformt ist, in der mit der Kassette verbundene, rollende Elemente gehalten und geführt werden. Die Gestaltung dieser kreisförmigen Spur, die die Drehung R des Kranzes 51 steuert, hat den großen Vorteil, daß in der obengenannten Gleitschiene (die in Bezug auf den Rahmen nicht drehbar ist), die Kassetten gehalten und geführt werden, die durch den obengenannten Kranz um die Konsole herum in eine Drehbewegung versetzt werden. Diese Korrektur der Drehung der Kassetten durch ein fixes Element des Rahmens, nämlich die Gleitschiene der kreisförmigen Spur, ermöglicht es, deren Standortbestimmung zu verfeinern und ihren Halt auf dem Magazin zu gewährleisten.
Das Vorhandensein dieser kreisförmigen Spur ermöglicht es, entsprechend den grundlegenden Dispositionen der Erfindung einen beweglichen Gleitschienenabschnitt vorzusehen, der vor dem obengenannten Spindelträger-Schieber angeordnet ist, um den Bewegungen des letzteren folgen zu können. Auf diese Weise kann der bewegliche Gleitschienenabschnitt, in dem auch die rollenden Elemente der ausgewählten, vor den Schieber gebrachten Kassette untergebracht sind, die Bewegungen des Schiebers mitverfolgen, der bei seinen Bewegungen durch die Puppe und das Magazin die Kassette und den beweglichen Gleitschienenabschnitt, in dem sich die rollenden Elemente der Kassette befinden, mit sich führt.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, den beweglichen Gleitschienenabschnitt mit dem Ende eines Arms zu verbinden, der in einer Translationsbewegung in einer fest mit dem Rahmen verbundenen Auflage geführt wird und dazu bestimmt ist, die Bewegungen des genannten Gleitschienenabschnitts mitzuverfolgen, der von den rollenden Elementen der Kassette gezogen wird, die vom Spindelträger-Schieber bewegt wird.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, in der vorderen vertikalen Fläche der Kassetten, die der Fläche der Bearbeitungsspindeln gegenüberliegt und dazu bestimmt ist, vor dem tragenden Ende des Schiebers zu erscheinen, zumindest eine Rille zu bilden, die vorzugsweise einen Querschnitt in der Form eines T aufweist, das sich (ganz oder teilweise) über die Breite der Kassetten erstreckt und dazu bestimmt ist, mit zumindest einem Greiforgan, das am tragenden Ende des Schiebers vorgesehen ist, zusammenzuarbeiten. Wenn die Rille der ausgewählten Kassette vor dem Greiforgan des tragenden Endes des Schiebers erscheint, wird auf diese Weise durch die Drehbewegung R der vom Kranz des Magazins bewegten Kassette das genannte Greiforgan automatisch in die Rille eingeführt, bevor die Rollorgane die Spur des Magazins verlassen. Wenn man dieses Greiforgan mit einem einfachen Flanschverbindungsmittel im Inneren des T der Rille verbindet, erhält man einen Mechanismus zur Befestigung der Kassetten am Schieber, der unfehlbar, einfach aufgebaut und leicht einzusetzen ist. Sollte das Flanschverbindungsmittel defekt sein, ist das Greiforgan darüber hinaus alleine in der Lage, die Kassette am Schieber zu halten.
Das allgemeine Konzept der Erfindung wurde oben in seiner elementarsten Form beschrieben; feinere Details einer günstigen Ausführungsform eines Mechanismus zur Befestigung von Kassetten auf dem Schieber einer Bearbeitungseinheit mit numerischer Steuerung, die die grundlegenden Konzepte der Erfindung beachtet, werden aber durch die folgende Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen, die diese Ausführungsform illustrieren, besser verständlich, wobei
Fig. 2 und 3 Schnittdarstellungen des Schiebers 40 und des Magazins 50 der dreiachsigen Bearbeitungseinheit von Fig. 1 darstellen, in die der erfindungsgemäße Befestigungsmechanismus integriert ist,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung in aufgelösten Einzelteilen ist, die die verschiedenen Organe dieses Befestigungsmechanismus darstellt, und
Fig. 5 und 6 perspektivische Darstellungen sind, die die Funktionsweise dieses Befestigungsmechanismus zeigen.
Fig. 2 und 3 zeigen den Schieber 40, das Magazin 50 und die Gerätekassetten 60 der dreiachsigen Bearbeitungseinheit mit numerischer Steuerung, so wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wobei jedoch ein neuer Mechanismus zur Befestigung der Kassetten 60 integriert ist, bei dem die grundlegenden Konzepte der Erfindung beachtet werden. Um die folgende Erklärung verständlicher zu machen, zeigt der rechte Teil der Zeichnungen das Magazin 50 mit einer Kassette 60, die ausgewählt und vor dem Schieber 40 positioniert wurde, während der linke Teil der Zeichnungen eine Kassette 60 zeigt, die nicht ausgewählt wurde und im Magazin 50 eine Position einnimmt, die diametral entgegengesetzt zur ersten ist.
Gemäß der Erfindung wird der Kranz 51 des Drehmagazins 50, das die Kassetten 60 hält, in seiner Drehbewegung (Pfeil R) um eine kreisförmige Spur 52 geführt, die in der Höhe des oberen Teils des Kranzes 51 mit dem Rahmen 10 der Maschine verbunden ist. Wie detaillierter im linken Teil der Zeichnungen zu sehen ist, weist die Basis der Spur 52 eine Gleitschiene 52a auf, die durch einen winkelförmigen Teil dargestellt ist und in der Rollen 62a und 62b gleiten und gehalten werden können, die paarweise an der oberen Wand der Kassetten 60 vorgesehen sind, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Diese winkelförmige Gleitschiene 52a definiert den Weg, in dem die Rollen 62a und 62b der Kassetten 60 rollen, wenn der Kranz 51 um die kreisförmige Spur 51 herum in eine Drehbewegung (Pfeil R) versetzt wird.
Wie im rechten Teil von Fig. 3 und 4 sowie in den gesamten Fig. 4, 5 und 6 dargestellt ist, weist die kreisförmige Spur 52 in dem Teil, der sich gegenüber dem Spindelträger-Schieber 40 befindet, einen Gleitschienenabschnitt 52a' auf, der in der Verlängerung des winkelförmigen Profils der fixen Gleitschiene 52a ein Profil in der Form eines umgekehrten U aufweist und beweglich ist, so daß er den Bewegungen (Pfeil Z) des genannten Schiebers folgen kann, wobei sich, wenn die ausgewählte Kassette 60 am tragenden Ende 41 des Schiebers 40 befestigt wird, der U- förmige Gleitschienenabschnitt 52a', der von den im Inneren befindlichen Rollen 62a und 62b der Kassette 60 gezogen wird, von der Spur 52 löst, um dem Schieber zu folgen, wie dies in Fig. 3 und 6 dargestellt ist. Um die Bewegungen (Pfeil Z) des beweglichen Gleitschienenabschnitts 52a' zu unterstützen, ist der bewegliche Gleitschienenabschnitt 52a' mit dem Ende eines Arms 53 verbunden, der in einer Translationsbewegung (Pfeil Z) im Inneren einer Auflage 53a geführt wird, die fest mit dem Rahmen 10 verbunden ist.
Die Kassetten 60 weisen an ihrer vorderen vertikalen Fläche, die dazu vorgesehen ist, vor dem tragenden Ende 41 des Schiebers 40 zu erscheinen, zwei parallele Rillen 63a und 63b auf, die jeweils einen T-förmigen Querschnitt aufweisen und auf einem Teil der Breite der genannten Kassetten gebildet sind. Diese Rillen 63a und 63b arbeiten mit geeigneten Greiforganen 41a und 41b zusammen, die am tragenden Ende 41 des Schiebers 40 vorgesehen sind, wobei die Greiforgane 41a und 41b allmählich und automatisch in die Rillen 63a und 63b eingeführt werden, wenn die ausgewählte Kassette 60 vor dem obengenannten tragenden Ende 41 zu erscheinen beginnt. Dies erfolgt unter der Einwirkung der Rotation R der Kassette 60, die schließlich ganz vor dem tragenden Ende des Schiebers 40 erscheint. Diese Greiforgane 41a und 41b sind mit einfachen Flanschverbindungsmitteln verbunden, die es ermöglichen, die Befestigung der ausgewählten Kassette 60 am Schieber 40 zu verstärken. Auf diese Weise kann das Antriebsorgan 42, mit dem das tragende Ende 41 des Schiebers 40 versehen ist (siehe Fig. 1), mit der Kinematik des Gehäuses der Kassette 60 zusammenarbeiten, die bereit ist, die Bearbeitungsvorgänge durchzuführen. Die Rillen 63a und 63b sind auf der Breite der Kassetten 60 so gestaltet, daß sie mit der Kreisbewegung R der Greiforgane 41a und 41b zusammenarbeiten. D. h. diese Rillen sind gekrümmt vorgeformt oder zumindest aus Gründen der Vereinfachung der Herstellung auf der kreisförmigen Wegstrecke der genannten Greiforgane sektorenweise so verteilt, daß sie sich in Befestigungsposition vor den letzteren befinden. Ebenso ist das T-förmige Profil dieser Rillen mit geneigten Flächen zur besseren Verteilung der Kraft der Greiforgane versehen, die durch den Fachmann entsprechend gestaltet werden.
Es ist klar, daß es bei der obigen Beschreibung und Darstellung des Mechanismus zur Befestigung von Kassetten eher um eine Bekanntmachung als um eine Begrenzung geht. Selbstverständlich können an dem obigen Beispiel im Rahmen der Ansprüche verschiedene Umgestaltungen, Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden.
Um ein besseres Verständnis der Zeichnungen zu ermöglichen, folgt eine Liste der Bezugszeichen mit ihrer Legende.
10 ........ Rahmen
11 ........ Bank.
12, 13 ..... Schienen der Bank 11
20 ........ Konsole
21, 22 ..... Ständer der Konsole 20
21a, 22a ... Schienen der Ständer 21, 22
30 ......... Puppe
40 ........ Schieber
41 ........ tragendes Ende des Schiebers 40
41a, 41b ... Greiforgane
42 ........ Antriebsorgan
50 ......... Magazin
51 ........ Kranz des Magazins 50
52 ........ fixe kreisförmige Spur
52a ........ fixe winkelförmige Gleitschiene
52a' ....... beweglicher Gleitschienenabschnitt in der Form eines umgekehrten U
53 ........ Führungsarm des Gleitschienenabschnitts 52a'
53a ........ Führungsauflage des Arms 53
60 ......... Gerätekassetten
61 ........ Kassettenträgerplatte
62a, 62b ... Rollen zum Halten der Kassetten
63a, 63b ... T-förmige Rillen der Kassetten
Pfeil X .... Schiebebewegung der Konsole 20
Pfeil Y ... Schiebebewegung der Puppe 30
Pfeil Z .... Schiebebewegung des Schiebers 40
Pfeil R .... Drehbewegung des Kranzes 51
Pfeil r .... Drehbewegung des Spindelträgersteuerungsorgans 42

Claims

1. Bearbeitungseinheit mit numerischer Steuerung für eine Transfermaschine des Typs, der einen Rahmen (10) aufweist, auf dem ein drehbares (Pfeil R) Magazin (50) montiert ist, das durch einen Kranz (51) gebildet wird, der Gerätekassetten (60) trägt und von einem Spindelträger-Schieber (40) durchquert (Pfeil Z) werden kann, wobei der Kranz (51) des obengenannten drehbaren Magazins (50) in seiner Rotationsbewegung (Pfeil R) um eine kreisförmige Spur (52) geführt wird, die in Bezug auf den Rahmen (10) nicht drehbar vorgesehen ist und so vorgeformt ist, um auch die Drehbewegung (Pfeil R) der Kassetten (60) zu begleiten, die um den obengenannten Kranz (51) herum bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Spur (52) zur Führung des Magazins (50) eine Gleitschiene (52a) aufweist, in der Führungsrollen (62a und 62b) gehalten und geführt werden, die mit den Gerätekassetten (60) verbunden sind und sich an der oberen Wand der Kassetten (60) befinden, und daß die winkelförmige Gleitschiene (52a), die sie führt, an der Basis der kreisförmigen Spur (52) gebildet ist, die am oberen Teil des Magazins (50) vorgesehen ist.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obengenannte kreisförmige Spur (52), die in Bezug auf den Rahmen (10) nicht drehbar vorgesehen ist, auf der Höhe des obengenannten Spindelträger-Schiebers (40), einen Gleitschienenabschnitt (52a') aufweist, der mit einer Beweglichkeit versehen ist, die es ihm ermöglicht, den Bewegungen (Pfeil Z) des obengenannten Schiebers zu folgen.

3. Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obengenannte bewegliche Gleitschienenabschnitt (52a') ein Profil in der Form eines umgekehrten U aufweist, das in der Verlängerung des winkelförmigen Profils der obengenannten fixen Gleitschiene (52a) angeordnet ist.

4. Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obengenannte bewegliche Gleitschienenabschnitt (52a') mit einem Arm (53) verbunden ist, der in einer fest mit dem Rahmen (10) verbundenen Auflage (53a) eine Translationsbewegung (Pfeil Z) ausführt, um mit dem Spindelträger-Schieber (40) die Bewegungen (Pfeil Z) des obengenannten mobilen Gleitschienenabschnitts (52a') zu begleiten, in dem sich die Rollen (62a und 62b) der Kassette (60) befinden, die am genannten Schieber (40) befestigt ist.

5. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obengenannten Kassetten (60) in ihrer vorderen vertikalen Wand, die dazu bestimmt ist, vor dem tragenden Ende (41) des Spindelträger- Schiebers (40) zu erscheinen, zumindest eine Rille (63a oder 63b) aufweisen, die teilweise oder ganz über die Breite der Kassetten (60) gebildet ist, um mit einem Greiforgan (41a oder 41b) zusammenzuarbeiten, das an dem genannten tragenden Ende (41) vorgesehen ist und das durch die Wirkung der Drehbewegung (Pfeil R) der Kassette gleitend in die obengenannte Rille (63a oder 63b) eingreift.

6. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obengenannte Greiforgan (41a oder 41b) durch ein einfaches, geeignetes Flanschverbindungsmittel im Inneren des Profils der Rille (63a oder 63b) unterstützt wird, um die Befestigung der Kassette (60) an dem obengenannten tragenden Ende zu verstärken.

7. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obengenannte Rille (63a oder 63b) der Kassetten (60) einen T-förmigen Querschnitt mit geneigten Flächen zur Kraftverteilung aufweist.

8. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obengenannte Rille (63a oder 63b) gekrümmt vorgeformt ist, so daß die kreisförmige Bahn (Pfeil R) des obengenannten Greiforgans (41a und 41b) reproduziert wird.

9. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obengenannte Rille (63a oder 63b) sektorenweise verteilt ist, so daß die kreisförmige Bahn (Pfeil R) des obengenannten Greiforgans (41a und 41b) reproduziert wird.