NO174142B - Maskin for bearbeiding av arbeidsstykker - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en maskin for bearbeiding av arbeidsstykker, omfattende et todelt arbeidsbord for understøt-telse av et arbeidsstykke, en fastspenningsanordning på hvert arbeidsbord for inngrep med tverrgående sidekanter av arbeidsstykket, og verktøyaggregater som er bevegelig anordnet på tverrgående føringsanordninger i et mellomrom mellom arbeidsbordene, for bearbeiding av arbeidsstykket.

En bore- og fresemaskin av ovennevnte type er kjent fra EP-A2-0292 712. I denne kjente maskin er arbeidsstykket fastspent i begge ender ved hjelp av klemlister, slik at en bearbeiding på disse ender ikke er mulig. Arbeidsstykket kan dessuten ikke bearbeides under bevegelse av verktøyene, idet fastspenningen ved hjelp av over- og underliggende trykkluftsylindere hindrer dette. Maskinen er en såkalt punkt-til-punkt-boremaskin, til forskjell fra en maskin som er beregnet for kurvefresing, dvs. en maskin med to eller flere akser som styres i forhold til hverandre under bearbeidingen av arbeidsstykket.

Fra DE-C2-3 120 331 er det videre kjent en bore- og fresemaskin med et verktøyaggregatopptakende mellomrom mellom to arbeidsbord. Heller ikke denne maskin kan utføre noen kurvefresing, men er beregnet bare som punkt-til-punkt-boremaskin. Arbeidsstykkene må på forhånd være formatbearbeidet.

Den foreliggende oppfinnelse er særlig beskjeftiget med datoriserte, numerisk styrte bearbeidingsmaskiner, dvs. såkalte CNC-maskiner (CNC = Computerized Numerically Controlled). Slike maskiner benyttes innen industrien særlig for bearbeiding av arbeidsstykker av tre, og er utstyrt med en eller flere verktøy-spindler for kontur- eller kant-formfresing, for boring eller utfresing for beslag, for sporfresing, etc.

De tidligere kjente typer av CNC-styrte fresemaskiner har alle til felles at de er forsynt med et arbeidsbord med flyttbare vakuumskåler eller vakuumfester for arbeidsstykket, og videre er forsynt med en langsgående og en tverrgående sleidefør-ing for relativ bevegelse mellom verktøyaggregatene og arbeidsstykket i en langsgående retning (langs en X-akse) og en tverrgående retning (langs en Y-akse) av arbeidsstykket.

De kjente maskiner er av to hovedtyper: I den ene type beveger den langsgående sleideføring arbeidsbordet hvor arbeidsstykket er fastspent, i X-akseretningen. I den andre type beveger den langsgående sleideføring hele den tverrgående sleideføring i X-akse-retningen langs arbeidsstykket, idet dette er stasjonært fastspent i forhold til maskinrammen. I begge maskintyper er man avskåret fra å plassere en underliggende sleideføring med verktøyspindler under arbeidsstykket, slik at dette i disse typer av maskiner ikke kan bearbeides fra alle fire sider.

Som ovenfor nevnt, er arbeidsstykkene ved de kjente maskiner under bearbeidingen fastspent ved hjelp av vakuumskåler eller vakuumfester. Dette er en vesentlig hindring for å kunne utnytte en slik maskin på rasjonell måte. Plasseringen av vakuumfestene i forhold til arbeidsstykkene er tidkrevende, og man må alltid forsøke å plassere disse så nær bearbeidingsste-det - kanten av arbeidsstykket - som mulig for å oppnå tilstrek-kelig fastspenning. Samtidig må det sikres at ingen fester er i veien for freseverktøyet.

Når det er ett eller et lite antall arbeidsstykker av samme størrelse som skal bearbeides, vil denne plassering av vakuumfester ta uforholdsmessig lang tid av den totale arbeidstid for hvert arbeidsstykke.

Det skal også nevnes at lengden av arbeidsstykkene er begrenset i forhold til maskinlengden eller arbeidsbordets lengde.

På denne bakgrunn er hovedformålet med oppfinnelsen å tilveiebringe en maskin som vil eliminere de ovennevnte mangler og ulemper ved de CNC-styrte bore- og fresemaskiner som er tilgjengelige på markedet i dag.

Et mer spesielt formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en sådan maskin som er uten de tidkrevende vakuumskåler eller tilsvarende festeanordninger.

Et annet formål er å tilveiebringe en sådan maskin som gir mulighet for kontinuerlig bearbeiding av arbeidsstykker, og bearbeiding av arbeidsstykker som er uten lengdebegrensning, slik at maskinen også kan konstrueres med en lengde som i prinsipp er uavhengig av arbeidsstykkets lengde.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe en sådan maskin som gir mulighet for samtidig bearbeiding av arbeidsstykkene både fra oversiden, undersiden og alle fire sidekanter. Ovennevnte formål oppnås med en maskin av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at fastspenningsanordningene på hver side av mellomrommet er montert på langsgående føringsanordninger og er innrettet til å fastspenne arbeidsstykket separat eller samtidig og er uavhengig bevegelige for innstilling av arbeidsstykket under maskinering og for suksessiv, vekslende fremmating av arbeidsstykket, idet den i materetningen fremre anordning er innrettet til å overta arbeidsstykket når dette er fremmatet til passende overtakelses-stilling ved hjelp av den bakre anordning.

I maskinen ifølge oppfinnelsen kan de to separate anordninger for fastspenning og fremmating aktiveres og fremmates individuelt, eller fremmates synkront med hverandre. Den i materetningen første fastspenningsanordning kan hente og fremmate arbeidsstykker som overtas og fremmates videre av den andre fastspennings- og fremmatingsanordning, slik at man oppnår den ovenfor angitte, suksessive, vekslende fremmating som treffende kan betegnes som "stafett-mating". Ved hjelp av stafettmatesyste-met oppnås at maskinen kan bore og frese hvor som helst på et plateliknende arbeidsstykke, og utføre kontur- og formatfresing, med eller uten kurver.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk sideriss av en utførelse av en maskin ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et grunnriss av maskinen på fig. 1, og fig. 3 viser et enderiss av maskinen sett i retning av pilen A på fig. 1.

På tegningene er en datorisert, numerisk styrt (CNC-styrt) bore- og fresemaskin ifølge oppfinnelsen vist i skjematisk form, idet deler som ikke anses for å være vesentlige for forståelse av oppfinnelsen, er delvis utelatt. Som nevnt er maskinen numerisk styrt og for dette formål forsynt med en datamaskin og tilhørende styrekonsoll med tastbord for programmering, etc. Disse enheter er imidlertid ikke vist eller nærmere beskrevet, da de kan være av konvensjonell type og velkjente for en fagmann på området. Maskinens driv- og manøveranordninger er fortrinnsvis av elektrisk/pneumatisk type, og detaljer i denne forbindelse er også utelatt, da en fagmann vil vite hvordan disse deler av maskinen kan være oppbygget.

Maskinens avtrekkssystem for avfallsmateriale, såsom treflis og trespon, er heller ikke vist på tegningene. Dette vil imidlertid i sin helhet være anordnet sentralt ved det tverrgående mellomrom i maskinen, idet alle bearbeidingsverktøy opererer i dette mellomrom. Dette muliggjør et forholdsvis kompakt og enkelt avtrekkssystem.

Slik det fremgår av tegningene, omfatter maskinen en hovedramme 1 som understøtter de forskjellige maskinelementer. Rammen understøtter således et stasjonært arbeidsbord som er todelt og omfatter et første og et andre arbeidsbord 2 hhv. 3 som er stasjonært montert på rammen 1 på hver sin side av et tverrgående mellomrom 4 i det sentrale område av maskinen. Ved den ene side av det sentrale område er det anordnet en tverrgående portal bestående av to oppstående søyler 5 hhv. 6 og en tverrbjelke 7 for understøttelse av en føringsanordning for verktøyaggregater for bearbeidelse av arbeidsstykker. Som vist, består føringsanordningen av en dobbel sleideføring 8, 9 for føring av to verktøyaggregater 10 hhv. 11 på tvers av materetningen for arbeidsstykkene, for bearbeidelse av arbeidsstykkene fra disses overside. Verktøyaggregatene kan være av konvensjonell type og omfatter i den viste utførelse to drivmotorer 12, 13 hhv. 14, 15 med arbeidsspindler, f .eks. 16 og 17, for boring, fresing eller liknende. Slik som antydet, er hver drivmotor festet til en vertikalt forskyvbar brakett, slik at verktøyspindlene kan heves og senkes i vertikalplanet, og dermed innstilles i en Z-akseretning i overensstemmelse med det aktuelle program for bearbeidelse av fremmatede arbeidsstykker. Den nevnte innstilling utføres ved hjelp av pneumatiske sylindere 18, 19, 20, 21.

Verktøyaggregatenes 10, 11 bevegelse langs sleideførin-gene 8, 9 skjer ved hjelp av passende mateanordninger, f.eks. kulemutterskruematere, som drives ved hjelp av tilhørende motorer 22, 23.

I det tverrgående mellomrom 4 mellom arbeidsbordene 2 og 3 er det laget plass for en underliggende føringsanordning som også består av en dobbel sleideføring 24, 25 som forløper parallelt med den overliggende sleideføring 8, 9, for føring av verktøyaggregater 26 (bare ett er vist på tegningene) på tilsvarende måte som den overliggende føring. Disse nedre verktøyaggregater kan være utført og arbeide på tilsvarende måte som de ovenfor beskrevne, og beveges fortrinnsvis ved hjelp av

en egen mateanordning (ikke vist) med separat styring.

Med dette arrangement kan maskinen bearbeide et arbeidsstykke på alle fire sider samtidig under dettes fremmating.

Fastspenningen av arbeidsstykker og fremmatingen av disse gjennom maskinen skjer ved hjelp av en anordning som er todelt, idet tilsvarende anordninger er anordnet på hver side av mellomrommet 4 mellom arbeidsbordene 2 og 3. Således er det under det ene arbeidsbord 2 anordnet en langsgående føring 27 bestående av en dobbelt sleideføring 28, 29 for føring av en fastspenningsanordning 30 ved hjelp av en passende mateanordning (f.eks. en skruemater) 31 med en tilhørende drivmotor 32.

Fastspenningsanordningen 30 omfatter en øvre og en nedre gripefingerholder 33 hhv. 34 som strekker.seg på tvers av arbeidsbordet 2 henholdsvis over og under dette. Den nedre holder 34 er understøttet av og festet til sleideføringen 28, 29, mens den øvre holder 33 ved sine ytre ender er forbundet med den nedre holder via pneumatiske sylindere 35, 36, slik at den kan senkes og heves i forhold til den nedre holder, for henholdsvis fastspenning og frigjøring av arbeidsstykker. Til den øvre holder 33 er det festet et antall gripefingrer 37, og til den nedre holder 34 er det festet et tilsvarende antall gripefingrer 38, idet gripefingrene strekker seg i materetningen og er rettet mot maskinens tverrgående mellomrom 4. Gripefingrene 38 på den nedre gripefingerholder 34 er beliggende i respektive mellomrom mellom innbyrdes parallelle bjelker eller stenger 39 som utgjør arbeidsbordet 2, og beveger seg i disse mellomrom under bevegelse av fastspenningsanordningen 30. De øvre gripef ingrer 37 er på sin underside forsynt med avfjærende anordninger 40 som hensikts-messig er i form av luftputer, for anlegg mot oversiden av fastspente arbeidsstykker 41, 42 som skal fremmates. På denne måte oppnås effektiv gripevirkning for fastspenningsanordningen tvers over hele arbeidsbordet, og også ved en viss variasjon av arbeidsstykkenes tykkelse over bredden.

Det vil være klart at ovennevnte utførelse med gripe-fingerholdere og tilhørende gripefingrer representerer bare én mulig utførelsesform. Gripefingrene er fordelaktige ved bearbeidelse av korte arbeidsstykker, idet de kan føres helt inntil arbeidsspindlene. Gripef ingrene kan imidlertid være sløyfet, idet selve gripeanordningen f.eks. kan bestå bare av to tverrgående, k j evedannende stavelementer.

Når det gjelder anordningen for fastspenning og fremmating av arbeidsstykker i forbindelse med det andre arbeidsbord 3, svarer denne som nevnt til den ovenfor beskrevne anordning, og er bare delvis vist på tegningene. Det fremgår imidlertid av fig. 1 og 2 at fremmatingsanordningen omfatter en langsgående føring 43, og at fastspenningsanordningen 44 omfatter øvre og nedre gripef ingerholdere 45, 46 med tilhørende gripef ingrer 47, 48, og pneumatiske sylindere 49 (bare én synlig på figurene) for aktivering og deaktivering av anordningen. De nedre gripefingrer 48 er beliggende i respektive mellomrom mellom innbyrdes parallelle bjelker eller stenger 50 som utgjør arbeidsbordet 3.

I maskinens tverrgående mellomrom 4 vil arbeidsstykker som er under bearbeidelse ikke være understøttet av arbeidsbordene 2 og 3. For å oppnå stabil understøttelse av arbeidsstykkene også i dette område, er det mellom arbeidsbordene anordnet to samvirkende par av føringsvalser 51, 52 hhv. 53, 54. Valsene er understøttet av respektive opplagringsbraketter 55, 56 og 57, 58 som er festet til respektive portalliknende bæredeler 59, 60 som på sin side er festet til maskinrammen 1. De øvre valser 51, 53 er fjærende opplagret, for å utøve et passende trykk på eirbeids-stykker som passerer mellom valseparene. For tilpasning til arbeidsstykker med forskjellig høyde er videre lagerbrakettene 55, 57 med valsene 51, 53 høyderegulerbare. Som vist på fig. 1, skjer høydereguleringen i den viste utførelse ved hjelp av stillskruer 61, 62 som er i gjengeinngrep med overførings-elementer 63, 64, idet stillskruene manøvreres samtidig ved hjelp av en motordrevet kjedeanordning 65.

Det fremgår av fig. 3 at fastspenningsanordningene 30, 44 i ikke-aktivert, dvs. ikke-fastspennende, tilstand har åpen gjennomgang i maskinens lengderetning, slik at et arbeidsstykke kan føres gjennom fastspenningsanordningene i denne tilstand. Derved kan arbeidsstykker med ubegrenset lengde fremmates og bearbeides i maskinen, idet de to fastspenningsanordninger vekselvis griper og fremmater arbeidsstykkene.

Ved drift av maskinen festes et arbeidsstykke til f.eks. fastspenningsanordningen 30, og arbeidsstykket mates frem til arbeidsspindlene 16, 17 hvor bearbeidingen starter i overensstemmelse med programmeringen av CNC-styringen. Ved hjelp av en grensebryter eller et valgt program settes den andre fastspenningsanordning 44, som befinner seg i passende posisjon på den andre side av arbeidsspindlene, i funksjon og griper arbeidsstykket, og en kort tid vil dette være fastspent samtidig i begge fastspenningsanordninger. Mateanordningene for begge sleideføringer 27 og 43 vil hele tiden være styrt med nøyaktig samme matehastighet fra CNC-styringen. Etter den nevnte korte tid vil fastspenningsanordningen 30 på innmatingssiden bli frigjort fra arbeidsstykket, og vil bli ført tilbake til utgangsstillingen for å hente et nytt arbeidsstykke. På utgangs- eller uttrekks-siden vil fastspenningsanordningen 44 trekke arbeidsstykket videre fremover, og bearbeidingen skjer således uten stopp eller opphold. Slik som innledningsvis nevnt, kan den fremmatingsmetode som benyttes i den foreliggende maskin, kan på illustrerende måte betegnes som "stafettmating".

Som ovenfor nevnt, går den ene fastspenningsanordning tilbake til utgangsstillingen for å hente et nytt arbeidsstykke. Denne maskinfunksjon benyttes imidlertid også når et arbeidsstykke er så langt at det ikke kan bearbeides ferdig med bare én veksling. Det vil generelt bli benyttet så mange vekslinger som det som er nødvendig for å bearbeide "uendelig" lange arbeidsstykker .

Begge fremmatingssleideføringer 27 og 43 er som nevnt utstyrt med sin egen mateanordning med tilhørende drivmotor (servomotor), og også med en pulsgiver (ikke vist) for styrings-formål. Når den ene pulsgiver sjaltes ut i forbindelse med en veksling, koples den andre automatisk inn, og tellingen - pulsgivningen - fungerer da under hele vekslingsprosessen. Alternativt kan det være anordnet bare én pulsgiver som er felles for begge sleideføringer og mateanordninger, og som da tilkoples vekselvis til den mateanordning som skal styres.

Når det benyttes bare én pulsgiver, som er felles for begge fremmatingssleider, er det ut fra siden på begge sleider (bare på én side), og utenfor maskinens arbeidsområde, festet tannstenger som begge virker på et tannhjul som er festet til pulsgiverens aksel. Når den ene matesleide fører et arbeidsstykke fremover, er den til denne festede tannstang i inngrep med pulsgiverens tannhjul. Tannstangen på den andre matesleide, som nå kan være på vei tilbake, er nå løftet ut fra tannhjulet, f.eks. ved hjelp av trykkluft. Under vekslingen vil begge tannstenger være i inngrep med tannhjulet.

Sammenliknet med utførelsen med to pulsgivere, vil utførelsen med én pulsgiver muligens ikke være rimeligere, men først og fremst være fordelaktig med hensyn til driftssikkerhet og enklere programmering.

Det vil innses at med matesystemet i maskinen ifølge oppfinnelsen kan både den fremre og den bakre ende av et arbeidsstykke bearbeides og formes med en CNC-styring i alle tre akseretninger (X, Y, Z) under en og samme gjennommating i maskinen.

Claims (1)

1. Maskin for bearbeiding av arbeidsstykker, omfattende et todelt arbeidsbord (2, 3) for understøttelse av et arbeidsstykke (41), en f astspenningsanordning (30; 44) på hvert arbeidsbord (2;

3) for inngrep med tverrgående sidekanter av arbeidsstykket (41), og verktøyaggregater (10, 11, 26) som er bevegelig anordnet på tverrgående føringsanordninger (8, 9; 24, 25) i et mellomrom (4) mellom arbeidsbordene (2, 3), for bearbeiding av arbeidsstykket (41), KARAKTERISERT VED at f astspenningsanordningene (30, 44) på hver side av mellomrommet (4) er montert på langsgående førings-anordninger (27, 43) og er innrettet til å fastspenne arbeidsstykket (41) separat eller samtidig og er uavhengig bevegelige for innstilling av arbeidsstykket under maskinering og for suksessiv, vekslende fremmating av arbeidsstykket (41), idet den i materetningen fremre anordning (44) er innrettet til å overta arbeidsstykket (41) når dette er fremmatet til passende over-takelsesstilling ved hjelp av den bakre anordning (30).

2. Maskin ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at det i mellomrommet (4) mellom arbeidsbordene (2, 3) er anordnet føringsanordninger (8, 9; 24, 25) med tilhørende verktøyaggrega-ter (10, 11; 26) både på oversiden og undersiden av arbeidsstykket (41), for bearbeiding av arbeidsstykket både fra oversiden, undersiden og alle fire sidekanter.

3. Maskin ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at fastspenningsanordningene (30, 44) er åpne i arbeidsstykkets (41) lengderetning, for å tillate passering av arbeidsstykket gjennom fastspenningsanordningene i ikke-aktivert tilstand av disse.

4. Maskin ifølge ett av kravene 1-3, KARAKTERISERT VED at hver av fastspenningsanordningene (30, 44) omfatter en øvre og en nedre gripef ingerholder (33; 45 hhv. 34; 46) som strekker seg på tvers av arbeidsbordet (2 hhv. 3) og omfatter et antall i lengderetningen forløpende gripefingrer (37, 38 hhv. 47, 48), idet de nedre gripef ingrer (38 hhv. 48) er innrettet til å beveges i respektive mellomrom mellom innbyrdes parallelle stenger (39 hhv. 50) som utgjør vedkommende arbeidsbord (2 hhv.

3).

5. Maskin ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at de øvre gripefingrer (37) på sin underside er forsynt med avfjærende anordninger (40) for anlegg mot oversiden av fastspente arbeidsstykker (41, 42).

6. Maskin ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at hver av de langsgående føringsanordninger omfatter en matesleide (27 hhv. 43) som er innrettet til å påvirke en respektiv pulsgiver. '

7. Maskin ifølge ett av kravene 1-5, KARAKTERISERT VED at de langsgående føringsanordninger omfatter respektive matesleider (27 hhv. 43) som er innrettet til å påvirke en felles pulsgiver.

8. Maskin ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at det i mellomrommet (4) mellom arbeidsbordene (2, 3) er anordnet minst ett samvirkende par av øvre og nedre føringsvalser (51, 52 hhv. 53, 54) for stabil understøttelse av arbeidsstykket (41) i dette område.