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Werkstück-Fördervorrichtung für Werkzeugmaschinen u. dgl.
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Bei der Erfindung handelt es sich um eine Fördervorrichtung zum selbsttätigen
Einsetzen eines zu bearbeitenden Werkstückes in eine Werkzeugmaschine u. dgl. sowie
zum Entfernen nach Abschluß der Bearbeitung.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Bedienung von Werkzeugmaschinen,
insbesondere zur Metallbearbeitung, dadurch zu vereinfachen, daß die zu bearbeitenden
Werkstücke selbsttätig der betreffenden Maschine zugeführt und gleichfalls selbsttätig
in die Einspantlglieder der Maschine eingesetzt werden, so daß jede Handbedienung
entfällt. Weiter soll nach der Erfindung das Werkstück nach Abschluß der Bearbeitung
wiederum selbsttätig aus der Maschine herausgenommen und von dieser zum Freimachen
für das folgende Werkstück entfernt werden.
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Erfindungsgemäß ist eine an den Einspanngliedern der Bearbeitungsmaschinen
vorbeigeführte Förderbahn für wenigstens einen Werkstückgreifer und für diesen eine
Steuerung vorgesehen, mit der die Greiferschenkel das Werkstück nach Einspannen
in die Maschine gegen eine Schließkraft lösen, so daß jede Handbedienung in Vorbereitung
der Bearbeitung entfällt.
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Als besonders wertvoll erweist sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
für aus mehreren Einzelmaschinen bestehende Bearbeitungsanlagen, bei denen das einzelne
Werkstück nacheinander in verschiedenen Einzelmaschinen bearbeitet werden soll,
wie dies z. B. bei Anlagen für die Fertigbearbeitung von Zahnrädern u. dgl. der
Fall ist. Hier kommt der Vorzug einer Vermeidung jeder Handbedienung in erhöhtem
Maße zur Geltung, indem die Möglichkeit geschaffen wird, selbst größere Bearbeitungsanlagen
von nur einer Bedienungsperson überwachen zu lassen, ohne daß etwa Konzessionen
hinsichtlich der Bearbeitungsgüte gemacht werden müssen.
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Diese und weitere Merkmale des Erfindungsgedankens werden an einigen
in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erörtert. In den Zeichnungen
zeigt Fig. 1 schematisch eine aus mehreren Einzelmaschinen bestehende Bearbeitungsanlage
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 und 3 eine Einzelmaschine dieser Anlage
von verschiedenen Seiten gesehen, Fig. 4 in vergrößertem Maßstab die Fördervorrichtung
und ihre Steuerung gemäß der Schnittlinie 4-4 der Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt gemäß
5-5 der Fig. 3, Fig. 6 einen Schnitt gemäß 6-6 der Fig. 4, Fig. 7 einen Teil des
auch in Fig. 4 dargestellten Antriebes zur Erzeugung einer schrittweisen Förderung,
Fig. 8 einen Schnitt gemäß S-S der Fig. 6, Fig. g bis II eine andere Ausführung,
Fig. 12 das Schaltschema einer Druckmittelsteuerung für die verschiedenen Teile
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Bei dem Schema nach Fig. I handelt es sich um eine aus mehreren Einzelmaschinen
I2 zum Fertigbearbeiten (Schlichten) von Zahnrädern bestehende Bearbeitungsanlage
mit einer endlosen Förderbahn für einen Transporteur 33. Dieser bringt die Werkstücke
(Zahnräder 47) zu den Einzelmaschinen 12 und setzt sie in deren Einspannglieder
ein, um sie nach Abschluß der Bearbeitung aus der Maschine wieder zu entfernen.
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Den für das Verständnis des Beispieles wesentlichen äußeren Aufbau
der Einzelmaschine 12 zeigen die Fig. 2 und 3. Ein Maschinensockel I3 trägt einseitig
ein säulenartiges Gehäuse I5, das einen seitlich über das Gehäuse herausragenden
Kopf I7 aufweist. Unterhalb des Kopfes I7 ist an der Säule I5 ein Schlittengehäuse
19 heb- und senkbar angeordnet. Dieses trägt an seiner Oberseite ein Bearbeitungswerkzeug
21, das bestimmungsgemäß eine zahnradähnliche Gestalt hat und von einem nicht dargestellten
Motor angetrieben wird. Das zu bearbeitende Werkstück ist oberhalb des Werkzeuges
2I zwischen zwei Reitstöcken 23 und 25 anzuordnen, die beide vom Kopf I7 getragen
werden und an diesem in Richtung der Umlaufachse des Werkzeuges 21 einstellbar geführt
sind. Zum Verstellen der beiden Reitstöcke ist je ein Stellzylinder 27 bzw.
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29 vorgesehen, dessen Kolben jeweils an einem der beiden Reitstöcke
angreift und zur Erzeugung der Verstellbewegung mit einem Druckmittel zu beaufschlagen
ist. Die Steuerung des Druckmittels wird weiter unten im Zusammenhang mit Fig. I2
er örtert.
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Die endlose Führungsbahn 3I für den Transporteur 33 erstreckt sich
unterhalb des Maschinen kopfes I7 und durch die Maschinensäule I5 hindurch (vgl.
Fig. 3). Der an der endlosen Bahn 3I geführte Transporteur 33 besteht aus mehreren
nach Art von Kettengliedern gelenkig mittels Bolzen 39 miteinander verbundenen Teilen
35, an denen je zwei Führungsrollen 4I mittels Zapfen 43 gelagert sind und in die
Führungsschiene 3I eingreifen.
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Jeder Teil 35 trägt zwei Greiferschenkel 45 mit Greiferbacken 49
zum Erfassen und Halten eines Werkstückes 47 (Zahnrades). Die Innenflächen 51 der
Greiferbacken 49 sind bogenförmig gestaltet und in die Backe eingelassen, so daß
diese das zu haltende Zahnrad auch an seinen Stirnseiten etwas übergreift (Fig.
8). Im übrigen sind die Greiferschenkel 49 so ausgebildet, daß sie eine Drehung
des von ihnen gehaltenen Rades gestatten, damit nach Einsetzen des Radwerkstückes
zwischen den Reitstöclçen 23 und 25 der Bearbeitungsvorgang auch ohne Entfernen
des Greifers unbeeinträchtigt bleibt.
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Handelt es sich bei den zu bearbeitenden Werkstücken nicht um Räder,
so sind die Greiferbacken der anderen Werkstückform sinngemäß anzupassen.
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Die zur Lagerung der Rollen 41 vorgesehenen Zapfen können gleichzeitig
zur Lagerung der Greiferschenkel 45 an dem betreffenden Teil 35 des Transporteurs
dienen. Eine jeweils zwischen den beiden Schenkeln 45 eines Greiferpaares ausgespannte
Feder 53 ergibt eine Schließkraft, durch die die Backen 49 in Anlage am Werkstück
gehalten werden.
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Dabei ist die Einwärtsschwenkbewegung der Schenkel 45 durch Anschlagstifte
55 begrenzt, die an einwärts gerichtetenArmen jedes Schenkels angeordnet sind. Diese
Arme dienen zugleich zum Offnen der Schenkel unter Spannen der Feder 53.
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Zum Abwärtsschwenken dieser Arme (Offnen des Greifers) ist nach dem
in Abb. 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ein Stößel 71 vorgesehen, der in
einem Rahmen 67 auf und ab beweglich geführt und als Zahnstange ausgebildet ist,
in die ein Ritzel 69 eingreift, das gleichzeitig mit einer zweiten Zahnstange65
kämmt. Diese ist im Rahmen 67 horizontal verschiebbar geführt und mittels einer
Stange 63 mit dem Kolben eines Stellmotors 6I verbunden.
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Der Rahmen 67 ist auf der Führungsbahn 3I über den beiden Reitstöcken
23 und 25 jeder Einzelmaschine 12 gelagert. Wird der Kolben des Zylinders 6i in
der Stellung nach Fig. 4 auf der rechten Seite mit Druck beaufschlagt, so wandert
die Zahnstange 65 nach links und erteilt dem Stößel 71 einen Abwärtshub, so daß
dieser die einander zugekehrten Schenkelarme abwärts schwenkt und damit die Schenkel
45 selbst unter Spannen der Feder 53 spreizt, d. h. den Spanndruck zwischen den
Backen 49 und dem Radwerkstück aufhebt.
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Wegen der Anordnung des Stößels 7I im Bereich des Werkzeuges 21 jeder
Maschine besteht die Älöglichkeit zum Oeffnen der Greifer nur an dieser Stelle der
Führungsbahn 3I, während an allen anderen Stellen die Feder 53 das Werkstück zwischen
den Backen 49 eingespannt hält.
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Der Transporteur 33 bringt die von den einzelnen Greifern gehaltenen
Werkstücke nacheinander zu den Einzelmaschinen I2. Dazu ist dem Transporteur eine
schrittweise Vorschub- oder Schaltbewegung zu erteilen. Der hierzu vorgesehene Antrieb
75 ist nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 innerhalb einer der Einzelmaschinen
angeordnet, kann aber ebensogut an einer anderen Stelle der Führungsbahn vorgesehen
werden. Im einzelnen besteht nach
diesem Beispiel der Antrieb aus
einem Zylinder 77, der kombiniert mit Preßluft und Druckflüssigkeit betrieben werden
kann und dessen Kolbenstange 79 (Fig. 4) dem Transporteur eine langsameVorschubbewegung
erteilt, dagegen einen schnellen Rückhub ausführt. Die Kolbenstange 79 trägt am
Ende einen Kopf 8I, der in einer auf der Bahn 3I gelagerten Führung 82 gleitet und
auf beiden Seiten je eine Klinke 83 an einem Zapfen 85 trägt. Die Klinken 8.3 reichen
bis dicht auf die Transporteurglieder 35 herab und damit in die Bahn einer Mitnehmernase
57 hinein, die an einem der beiden Schenkel jeden Greiferpaares vorgesehen ist.
Auf der Rückseite sind die Klinken 83 abgeschrägt, damit sie beim Rückhub der Kolbenstange
79 unter Anheben über die Nasen 57 hinweggleiten und unwirksam bleiben.
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Nach dem Anheben bringt die Schwerkraft die Klinken 83 wieder in ihre
lotrechte Stellung zurück.
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Tritt die Kolbenstange aus ihrer linken Endstellung heraus (Fig. 4)
ihren Vorwärtshub (Rechtshub) an, dann stoßen die Klinken 83 gegen eine der Nasen
47, stützen sich dabei am Kopf 8I ab und nehmen den Transporteur 33 mit den Greifern
45 mit, bis am Ende des Rechtshubes eine Anschlagmutter 53 der Kolbenstange 79 an
den Zylinder 77 anstößt.
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Diese Stellung ist so zu wählen, daß in ihr das Zahnrad zwischen die
Reitstöcke 23 und 25 gelangt ist und nunmehr, von diesen gehalten, zwischen den
Greiferbacken 49 seine Abwälzbewegung im Eingriff mit dem Werkzeug 21 ungehindert
ausführen kann.
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Außer der Einhaltung einer vorgegebenen Stellung am Ende des Schaltschrittes
ist weiter wesentlich, daß der Transporteur 33 nach Beginn der Bearbeitung nicht
weiterwandern kann. Demgemäß ist eine Sperrung 95 vorgesehen, die den Transporteur
33 in seiner durch die Vorschubbewegung einmal erreichten Lage hält. Im einzelnen
besteht diese Sperrung aus zwei Platten 97 (Fig. 7), die einstellbar in zwei zu
beiden Seiten der Führungsbahn 3I vorgesehenen Haltern 99 gelagert sind. Zur Einstellung
der Platten 97 dienen Einstellbolzen IOI. Die durch Einstellen gewonnene Lage jeder
Platte ist an der Bahn 3I durch Schrauben Io3 gesichert. Zwischen den Platten 97
sind zwei winkelförmige Anschläge 105 an einem Zapfen IO9 schwenkbar gelagert, der
einen Arm 1 1 1 für den Angriff einer Schraubenfeder 113 trägt. Diese Feder schwenkt
den Arm III abwärts und hält also die Anschläge 105 angehoben, so daß sie außerhalb
der von den Greifernasen 57 bestrichenen Bahn bleiben.
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An dem Kopf 8I der Kolbenstange 79 ist ein Finger 119 mit einem Querzapfen
121 angebracht, der die Anschläge 105 unter Spannen der Feder II3 abwärts schwenken
soll, so daß die Anschläge mit ihrer Fläche II7 zur Anlage an die Greifernasen 57
kommen. Damit ist der Transporteur 33 an einer Weiterbewegung so lange gehindert,
wie die Kolbenstange 79 ihren Rückhub noch nicht angetreten hat.
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Beim Rückhub nämlich gibt der Querzapfen 121 des Fingers I I9 die
Anschläge 105 frei, so daß diese unter Wirkung der Feder 113 wieder aus der Bahn
der Greifernase 57 heraus angehoben werden.
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Bei der anderen Ausführung nach den Fig. 9 bis 1 1 ragen die Greiferschenkel
45' nach oben über den Transporteur, d. h. über ihre Schwenkzapfen 43: heraus und
sind durch einen Kniehebel I25 miteinander verbunden. Die beiden Kniehebelteile
sind mittels eines Zapfens I29 aneinandergelenkt. Eine Feder I3I ist um einen der
Gelenkzapfen I27 herumgewickelt und greift mit ihren Enden in Aussparungen eines
Greiferschenkels 45' ein. Im übrigen sind die beiden Schenkel45' unterhalb ihrer
Schwenkzapfen 43' wiederum durch eine Feder I33 miteinander verbunden. Die Federn
I3I und I33 brauchen bei dieser Ausführung die Greiferschenkel nicht geschlossen
zu halten, weil der Kniehebel 121 die Greiferschenkel in ihrer Schließlage sperrt,
indem in dieser Lage der Gelenkzapfen I29 des Kniehebels etwas oberhalb der Verbindungslinie
der beiden seitlichen Gelenkzapfen 127 liegt. Einer der beiden Kniehebelteile 125
trägt einen Anschlag I34, der eine weitere Aufwärtsschwenkung der Kniehebel teile
über die Strecklage hinaus verhindert und damit eine zuverlässige Blockierung der
geschlossenen Greiferschenkel gewährleistet.
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Zum offenen der Schenkel wird der Kniehebel nach unten in die gestrichelt
angedeutete Stellung (Fig. 4) durchgeknickt. Dabei wird nicht nur die Sperrung aufgehoben,
sondern es werden gleichzeitig die Schenkel unter Spannen der Feder 133 gespreizt.
Zum Durchknicken ist nach dem in Fig. 10 dargestellten Beispiel ein Hebel 143 mit
einem Querstift 145 versehen, der sich beim Abwärtsschwenken des Hebels I43 auf
das Kniegelenk I29 legt und dieses durchdrückt. Der Hebel I43 sitzt an einem Ende
einer Buchse I39, die an einem rahmenfest gehaltenen Bolzen 141 gelagert ist. Das
andere Ende der Buchse trägt einen Hebelarm 137, der unter Vermittlung eines Zwischenlenkers
I35 an die Kolbenstange des Zylinders 6I' angeschlossen ist. Durch einen Linkshub
(Fig. IO) werden die beiden Hebel 137 und I43 entgegengesetzt zum Uhrzeigerumlaufsinn
geschwenkt und die Greiferschenkel 45' gespreizt, während die Federn I31 und I33
bei einem Rechtshub die Schenkel 45' in ihre Schließstellung zurückführen, in der
sie durch den Kniehebel I25 gesperrt sind.
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Nun zu der Steuerung der verschiedenen Stellzylinder: Ein Schaltungsschema
dieser Steuerung zeigt Fig. I2, und zwar nur für eine Einzelmaschine. Die für die
Einzelmaschinen vorzusehenden Schaltungen nach Fig. 12 sind in Reihe anzuordnen.
Der Antrieb für die Schrittschaltung ist grundsätzlich unabhängig von der Zahl der
Einzelmaschinen.
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Das Druckmittel wird einer Leitung 157 zugeführt, in die ein Filter
I59 eingebaut ist. Diese Leitung führt zu einem Vierwegeventil I.55 mit einer Steuerspule
153, die durch Bedienung eines Startknopfes 151 erregt werden kann. Bei Erregung
der Spule I53 wird das Ventil I55 so eingestellt, daß es dem Druckmittel aus der
Leitung I57 den Weg in die Leitungen I6I, I63 und in die Leitungen I65, I67 freigibt.
Die letztgenannten Leitungen führen jeweils zur Außenseite der Reit-
stockzylinder
27 und 29. Deshalb werden die Reitstöcke 23 und 25 einander genähert und nehmen
das zwischen ihnen vom betreffenden Greifer gehaltene Radwerkstück auf. Die Abstände
zwischen den Einzelmaschinen und den Greifern sind so gewählt, daß jeweils ein Werkstück
bzw. ein Greifer zwischen den beiden Reitstöcken einer Maschine liegt. Dabei können
gegebenenfalls zwischen den in Arbeitsstellung befindlichen Greifern noch weitere
Greifer mit Werkstücken eingeschaltet werden. Das beim Vorschieben der Reitstöcke
23 und 25 aus den Zylindern 27 und 29 verdrängte Strömungsmittel, z. B. Luft, kann
durch einen Auslaß ins Freie gelangen. Wird eine Flüssigkeit als Strömungsmittel
benutzt, also mit einer hydraulischen Steuerung gearbeitet, so wird die verdrängte
Flüssigkeit in üblicher Weise zu einem Sammelbehälter geleitet. In die Leitung I69
ist ein Drosselventil 175 eingesetzt. so daß das Strömungsmittel durch die Leitung
I69 aus dem Zylinder 27 langsamer als aus dem Zylinder 29 durch die Leitung I7I
abströmt. Deshalb erreicht der (hintere) Reitstock 25 das Werkstück eher als der
(vordere) Reitstock23. Hat der Kolben des Zylinders 27 sein Hubende erreicht, dann
betätigt ein Ansatz I77 der Kolbenstange einen Grenzschalter I79 und leitet dadurch
den Bearbeitungsvorgang ein.
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Gleichzeitig steigt mit Erreichen des Hubendes der Druck in den Leitungen
I65, I67 und I63 an, so daß beim Überschreiten eines vorgegebenen Druckwertes in
der Leitung 163 ein tSberdruckventil 181 öffnet und das Strömungsmittel in den Zylinder
6 I,6I' gelangen läßt. Der Kolben dieses Zylinders löst die Greiferschenkel vom
Werkstück 47, 47', das nunmehr zwischen den Reitstöcken 23 und 25 eingespannt gehalten
wird.
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Von der Leitung 157 zweigt eine Leitung I83 zu einem zweiten Vierwegeventil
I85 ab, dem der Zylinder 77 für die Schrittschaltung nachgeschaltet ist. Für die
Ventilverstellung in einer Richtung dient eine Spule 107. während für die Rückstellung
z. B. eine Feder vorgesehen werden kann. Das Strömungsmittel tritt, nachdem das
Ventil 185 diesen Weg freigegeben hat, in eine Leitung 189 in eine Seite des Zylinders
77 ein, so daß die Kolbenstange 79 aus dem Zylinder herausgefahren und damit der
nächste Schaltschritt vorbereitet wird.
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Das während dieses Hubes vom Kolben verdrängte Strömungsmittel entweicht
durch eine Leitung 191 und das Ventil 185 ab.
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Ist die Bearbeitung des Werkstückes in der Maschine abgeschlossen,
dann tritt die Fördervorrichtung in Tätigkeit. Zu diesem Zweck ist die Maschine
mit einem Zeitgeber 193 ausgerüstet, der nach Abschluß der Bearbeitung einen Grenzschalter
195 betätigt und dadurch eine Spule I97 des Ventils I55 erregt und das Ventil so
umsteuert, daß das Strömungsmittel aus der Leitung I6I ausströmen kann. Damit ergibt
sich eine Entspannung im Zylinder 6I, 6I', und eine Feder 200 führt den Kolben dieses
Zylinders in seine Ausgangsstellung zurück. Demgemäß spannen die Federn 53, I3I,
I33 das zunächst noch von den beiden Reitstöcken 23, 25 gehaltene Werkstück 47 nunmehr
zwischen deii Backen 49 wieder ein. Gleichzeitig fließt das Strömungsmittel aus
den Zylindern 27 und 29 durch die Leitungen I65, I67 über das Ventil I55 ab, und
unter Druck stehendes Strömungsmittel tritt durch die Leitungen I73, I69, I7I auf
die anderen Zylinderseiten, so daß die Reitstöcke 23 und 25 vom NNrerkstück zurückgezogen
werden. Am Ende des Rücl;hubes betätigt der Anschlag I77 des Zylinders 27 einen
Grenzschalter 20I, wodurch die Spule I87 erregt und das Vierwegeventil I85 so umgesteuert
wird, daß die Kolbenstange 79 in den Zylinder 77 eingefahren und damit der Transporteur
um eine Schritteinheit weitergeschaltet wird. Die Kolbenstange 79 steuert am Hubende
einen Grenzschalter 203 für die Spule I53 und leitet damit das nächste Arbeitsspiel
ein.
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Der geschilderte Arbeitskreislauf wird so lange wiederholt, bis das
selbsttätige Arbeiten willkürlich unterbricht.
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Nur eine Person kann mehrere Werkstücke in die Greifer des Transporteurs
einbringen und den Startkuopf 151 bedienen. Die einzelnen Arbeitsgänge und das Weiterschalten
vollziehen sich selbsttätig, bis jedes Werkstück alle Maschinen I2 passiert hat
und vollendet ist.