WO1994003298A2 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur rotativen Bearbeitung von in ein motorisch angetriebenes Futter (5) eingespannten Werkstücken, und schlägt zur Erzielung einer optimalen Arbeitsweise vor, einen Werkstück-Ausfallkanal (14) des Futters (5) und eine motorische Steuerung vorzusehen derart, daß es in vertikal abwärts gerichteter Position des Werkstück-Ausfallkanals (14) stehenbleibt.

Description

00001 Werkzeugmaschine

00002

00003 Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine zur

00004 rotativen Bearbeitung von in ein motorisch angetriebenes

00005 Futter eingespannten Werkstücken. 00006

00007 Es ist bekannt, die Werkstücke in axialer Richtung dem

00008 Futter zuzuführen. Nach dem Einspannen des Werkstücks in

00009 der arbeitsgerechten Position erfolgt die Bearbeitung

00010 des Werkstücks. Anschließend öffnet das Futter, und das

00011 Werkstück kann in axialer Richtung das Futter verlassen.

00012 Diese Vorgänge können manuell oder auch automatisch

00013 durchgeführt werden. Bei einer automatischen Beschickung

00014 des Futters entsteht ein erheblicher Steuerungsaufwand.

00015 Auch verlangen solche Bauformen stabförmig verlaufende

00016 Werkstücke. 00017

00018 Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

00019 eine Werkzeugmaschine der in Rede stehenden Art in her-

00020 stellungstechnisch einfacher Weise so auszugestalten,

00021 daß das Beschicken und Entnehmen der Werkstücke kurzfri-

00022 stig durchführbar ist. Ferner ist angestrebt, daß ohne

00023 Abänderung des Futters beispielsweise auch winkelförmig

00024 gebogene Werkstücke problemlos einspannbar sind. 00025

00026 Gelöst wird die Erfindungsaufgabe bei einer gattungsgemä-

00027 ßen Werkzeugmaschine durch einen Werkstück-Ausfallkanal

00028 des Futters und eine motorische Steuerung, derart, daß

00029 es in vertikal abwärts gerichteter Position des Werk-

00030 stück-Ausfallkanals stehenbleibt. 00031

00032 Zufolge derartiger Ausgestaltung ist eine Werkzeug aschi-

00033 ne der eingangs genannten Art von erhöhtem Gebrauchswert

00034 angegeben. Das in das Futter eingespannte Werkstück kann

00035 nach Beendigung des Bearbeitungsprozesses aufgrund der 00036 motorischen Steuerung des Futters nach Öffnen der Spann-

00037 backen desselben durch den vertikal abwärts gerichteten

00038 Ausfallkanal das Futter verlassen, ohne daß hierzu geson-

00039 derte Steuerungsmittel einzusetzen wären. Dies ist kurz-

00040 fristig durchführbar, was die Wirtschaftlichkeit der

00041 Werkzeugmaschine erhöht. Gegebenenfalls kann die motori-

00042 sehe Steuerung so beschaffen sein, daß zum Beschicken 00043 des Futters der Ausfallkanal in vertikal ausgerichteter

00044 Position nach oben weist, so daß von dort aus die Werk-

00045 stücke zugeführt werden können. Nach erfolgter Bearbei-

00046 tung kommt dann das Futter über die motorische Steuerung

00047 in einem solchen Moment zum Stillstand, daß das bearbei-

00048 tete Werkstück, wie zuvor geschildert, aus dem Futter 00049 herausfallen kann. Der Werkstück-Ausfallkanal des Fut-

00050 ters erlaubt es ferner, nicht nur stabförmige Werkstücke

00051 zu bearbeiten. Beispielsweise können bereits mit einer .

00052 90^°-Abwinklung versehene Werkstücke eingespannt und

00053 bearbeitet werden. Die Abwinklung wird dann von dem

00054 Werkstück-Ausfallkanal aufgenommen, und das Beschicken

00055 bzw. Entladen kann ebenfalls störungsfrei in der zuvor

00056 geschilderten Weise geschehen. 00057

00058 Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß der Werk-

00059 stück-Ausfallkanal Teilabschnitt eines ein ganzes Zwei-

00060 backenfutter geradlinig kreuzenden Kanals ist. Von der

00061 einen Seite des Zweibackenfutters werden in entsprechen-

00062 der Stopposition die Werkstücke zugeführt. Nach Bearbei-

00063 ten des Werkstücks verlassen dann die Werkstücke das

00064 Futter in Richtung der anderen Seite des Kanals- Es ist

00065 auch nur eine einzige Stoppstellung erforderlich, was

00066 den Aufbau der motorischen Steuerung vereinfacht. Es

00067 bietet sich an, daß die Kanalendabschnitte sich trichter-

00068 förmig erweitern, was insbesondere beim Zuführen der

00069 Werkstücke sich als vorteilhaft erweist. 00070 00071 Darüber hinaus ist eine solche Ausgestaltung getroffen,

00072 daß das Futter zentral zur Ausrichtung der Werkεtück-Auf- 00073 nähme eines Werkstück-Magazins zufahrbar ist. Der das

00074 Zweibackenfutter kreuzende Kanal erlaubt eine Schrittdre-

00075 hung des Werkstück-Magazins, wobei das von der entspre- 00076 chenden Werkstück-Aufnahme getragene Werkstück unter 00077 Einschwenken in den Kanal in eine zentrale Ausrichtung 00078 zum Futter gelangt. Nach Schließen der Spannbacken er-

00079 folgt das Zurückfahren des Futters unter gleichzeitiger

00080 Mitnahme des betreffenden.Werkstückes, welches die Werk-

00081 stück-Aufnähme verläßt. Danach kann das Futter mit dem

00082 Werkstück in die Bearbeitungsposition fahren. Nach Been-

00083 digung des Bearbeitungsvorganges öffnen die Spannbacken

00084 in der Stopposition des Futters, so daß das Werkstück

00085 durch den vertikal abwärts gerichteten Werkstück-Ausfall-

00086 kanal das Futter verlassen kann. Es folgt anschließend

00087 erneut das zentrale Zuführen des Futters in Richtung der

00088 Werkstück-Aufnahme. Es bieten sich hierbei zwei Möglich-

00089 keiten an. Die eine besteht darin, daß das Werkstück

00090 beim Zufahren des Futters bereits in der mit diesem

00091 fluchtenden Werkstück-Aufnahme vorhanden ist. Es kann

00092 jedoch die Werkstück-Aufnahme mit einem Werkstück in die

00093 zentrale Position zum Futter einschwenken. 00094

00095 Schließlich ist es erfindungsgemäß von Vorteil, daß die

00096 Werkzeugmaschine als Schlagmesser-Fräsmaschine mit in

00097 bestimmtem Drehzahlverhältnis über eine elektrische

00098 Welle synchronisierten Antriebsmotoren für Futter und

00099 Werkzeugspindel gestaltet ist. Diese Art des Antriebes

00100 kommt der Steuerung des Futters entgegen, das Futter in

00101 einer solchen Position stillzusetzen, daß der Werkstück-

00102 Ausfallkanal nach Stillstand stets in abwärts gerichte-

00103 ter Position verläuft. 00104 00105 Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausfüh-

00106 rungsbeiεpiele erläutert. Es zeigt 00107

00108 Figur 1 in schematischer Darstellung eine Schlag es-

00109 ser-Fräsmaschine mit in Bearbeitungsposition

00110 befindlichem Werkstück, 00111

00112 Figur 2 eine Stirnansicht eines Zweibackenfutters mit

00113 dieses kreuzendem Kanal einschließlich einer

00114 Greifer-Zubringeinrichtung, 00115

00116 Figur 3 einen teilweisen Horizontalschnitt durch das

00117 Futter mit eingebrachtem Werkstück, 00118

00119 Figur 4 eine weitgehend der Figur 3 entsprechende

00120 Darstellung, jedoch während der Bearbeitung

00121 des Werkstücks, 00122

00123 Figur 5 einen Vertikalschnitt durch ein Zweibackenfut-

00124 ter auf Höhe des Kanals mit eingebrachtem,

00125 winkelförmig gebogenem Werkstück, 00126

00127 Figur 6 den Schnitt nach der Linie VI-VI in Figur 5 und 00128

00129 Figur 7 in schematischer Darstellung ein Werkstück-

00130 Magazin mit zentral zur Ausrichtung der Werk-

00131 stück-Aufnahme zufahrbarem Futter. 00132

00133 Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugmaschine

00134 als Schlagmesser-Fräsmaschine 1 ausgebildet- Letztere

00135 besitz ein Maschinengestell 2 zur Aufnahme von Antriebε-

00136 motoren 3, 4 für ein Futter 5 bzw. eine Werkzeugspindel

00137 6. Durch die Antriebsmotoren 3, 4 werden das Futter 5

00138 und die Werkzeugspindel 6 in einem bestimmten Drehzahl-

00139 Verhältnis angetrieben. Hierzu werden die einzelnen 00140 Antriebsmotoren 3, 4 von einer elektronischen Synchroni-

00141 sierungseinrichtung 7 zwangsgesteuert. 00142

00143 Die Rotationsachse des Futters 5 bildet die X-Achse.

00144 Senkrecht dazu verläuft die Z-Achse der Werkzeugspindel

00145 6. Bestückt ist die Werkzeugspindel 6 mit einem Schlag-

00146 messer 8. Das Futter 5 sowie sein Antrieb sind auf einem

00147 nicht veranschaulichten Querschlitten angeordnet, so daß

00148 ein vom Futter 5 aufgenommenes Werkstück W in der Y-Rich-

00149 tung zugestellt werden kann. 00150

00151 Die Werkzeugspindel 6 und der zugeordnete Antriebsmotor

00152 4 sind an einem justierbaren, vertikal ausgerichteten

00153 Drehteller 9 angeordnet. 00154

00155 Bezüglich des Futters 5 handelt es sich beim Ausführungs-

00156 beispiel um ein Zweibackenfutter. Dieses beinhaltet die

00157 beiden sich diametral gegenüberliegenden Spannbacken 10

00158 und 11, welchen nicht veranschaulichte, an sich bekannte

00159 Keilstangen zugeordnet sind. Rechtwinklig zur durch die

00160 Spannbacken 10, 11 verlaufenden Ebene erstreckt sich ein

00161 das ganze Zweibackenfutter geradlinig kreuzender Kanal

00162 12. Dieser setzt sich aus zwei Teilabschnitten 13 und 14

00163 zusammen, welche Teilabschnitte 13, 14 beiderseits der

00164 Spannbacken 10, 11 verlaufen. Es ist eine solche motori-

00165 sehe Steuerung getroffen, daß bei Stillstand des Werk-

00166 stück-Antriebes und damit des Futters 5 der Kanal 12

00167 vertikal verläuft. Der untere Teilabschnitt 14 des Ka-

00168 nals 12 bildet dadurch einen Werkstück-Ausfallkanal für

00169 das Werkstück W. Der obere Teilabschnitt 13 stellt dage-

00170 gen den Werkstück-Einbringkanal dar. 00171

00172 Gemäß Figur 1 bis 4 sind die Werkstücke W εtabförmig

00173 gestaltet. Die eine Seite derselben soll ein zahnartig

00174 profiliertes Ende 15 gemäß Figur 4 erhalten. Die Werk- 00175 stücke W gelangen über eine Zuführschiene 16 in den

00176 Bereich eines zangenartigen Greifers 17. Die Zangenschen-

00177 kel tragen die Bezugsziffern 18 und 19, deren einander

00178 gegenüberliegende Flächen zur Aufnahme des Werkstücks W

00179 ausgekehlt sind. Der Zangenschenkel 19 ist Träger eines

00180 verstellbaren Anschlages 20 für das Werkstück W, so daß

00181 dieses stets eine vorbestimmte Position zum Futter 5

00182 erhält. Das Zuführen des Werkstücks W geschieht in Pfeil-

00183 richtung (vgl. Figur 2). Begünstigt ist das Einführen

00184 durch eine trichterförmige Erweiterung 13' des Teilab-

00185 Schnitts 13. Der den Werkstück-Ausfallkanal darstellende

00186 Teilabschnitt 14 ist ebenfalls mit einer entsprechenden

00187 Erweiterung 14' ausgestattet. Das Einbringen des Werk-

00188 Stücks W mittels des Greifers 17 erfolgt bei geöffneten

00189 und demgemäß um das entsprechende Maß auseinandergefahre-

00190 nen Spannbacken 10, 11. Sobald das Werkstück W zentral

00191 zum Futter 5 verläuft, schließen die Spannbacken 10, 11.

00192 Der Greifer 17 öffnet und kehrt in seine Ausgangsstel-

00193 lung zurück, um dort ein neues Werkstück W aufzunehmen.

00194 Das Futter 5 wird nun in die Bearbeitungsposition ge-

00195 bracht, und zwar durch entsprechende Schlittenbewegung,

00196 wobei das verzahnte Ende 15 mittels des Schlagmessers 8

00197 am Werkstück W erzeugt wird, vgl. Figur 4. Ist der Ar-

00198 beitsprozeß beendet, wird durch die motorische Steuerung

00199 ein Stillstand des Futters 5 bewirkt. In dieser Position

00200 verläuft der Kanal 12 vertikal und damit auch der Werk-

00201 stück-Ausfallkanal (Teilabschnitt 14). Durch Auseinander-

00202 fahren der Spannbacken 10, 11 wird das Werkstück W zum

00203 Herausfallen aus dem Futter 5 freigegeben. Das Werkstück 00204 W durchwandert hierbei den Werkstück-Ausfallkanal in

00205 Abwärtsrichtung und kann in einen nicht veranschaulich-

00206 ten Behälter hineinfallen. 00207 00208 Zur Aufnahme eines neuen Werkstücks W wird dann durch

00209 Schlittenbewegung das Futter 5 in seine Aufnahmeposition

00210 gebracht. 00211

00212 Es wäre möglich, anstelle eines daε Spannfutter vollstän-

00213 dig kreuzenden Kanals 12 ausschließlich einen Ausfallka-

00214 nal vorzusehen. Die motorische Steuerung müßte dann so

00215 erfolgen, daß nach dem Herausfallen des Werkstücks eine

00216 180^°-Schrittdrehung erfolgt, so daß dann der Ausfallka-

00217 nal den Einbringkanal darstellt. 00218

00219 In den Figuren 5 und 6 ist eine abgewandelte Ausführungs-

00220 form dargestellt. Gleiche Bauteile tragen gleiche Bezugs-

00221 Ziffern. Es wird nun ein abgewandelt gestaltetes Werk-

00222 stück W' bearbeitet. Bezüglich desselben handelt es sich

00223 um einen Rundstab, der durch Abbiegen in eine Winkelform

00224 gebracht ist. Er setzt sich zusammen aus den beiden

00225 Schenkeln 21 und 22. Der längere Schenkel soll endseitig

00226 mittels des Schlagmessers bearbeitet werden. Mittels

00227 eines zangenartigen Greifers 23 wird das Werkstück W' in

00228 die Einspannposition gebracht. Die Zangenschenkel 24, 25

00229 des Greifers 23 erfassen das Werkstück W' nahe der Biege-

00230 stelle, derart, daß der kürzere Schenkel 22 vertikal ver-

00231 läuft. Beim Ausführungsbeispiel ist der kürzere Schenkel

00232 22 nach oben gerichtet. Es könnte jedoch auch ein Ab-

00233 wärtsverlauf des kürzeren Schenkels 22 vorliegen. Im

00234 Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel fahren die

00235 Zangenschenkel 24, 25 des Greifers 23 in den Kanal 12

00236 des ebenfalls alε Zweibackenfutter geεtalteten Futters 5

00237 hinein. Ferner ist der Greifer 23 mit einem justierbaren

00238 Anschlag 26 ausgestattet, so daß das Werkstück W' stetε

00239 in einer bestimmten Ausrichtung dem Futter 5 übergeben

00240 wird. Nach Einbringen des Werkstückε W' in das Futter

00241 fahren die Spannbacken 10, 11 - automatisch gesteuert -

00242 in die Spannstellung. Anschließend öffnen die Zangen- 00243 Schenkel 24 und verlassen den Kanal 12 in Pfeilrichtung

00244 gemäß Figur 5. Es kann nun das Bearbeiten des aus dem

00245 Futter herausragenden Endes des Werkstücks W' geschehen. 00246

00247 Ist der Bearbeitungsvorgang beendet, bleibt das Futter

00248 wiederum in einer solchen Position stehen, daß der Kanal

00249 12 vertikal ausgerichtet ist. Daher kann nach Öffnen der

00250 Spannbacken 10, 11 das bearbeitete Werkstück nach unten

00251 durch den Werkstück-Ausfallkanal 14 aus dem Futter 5

00252 fallen. 00253

00254 Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 zeigt ein

00255 um eine Achse 27 schrittweise drehbar angetriebenes

00256 Werkstück-Magazin 28. Dieseε ist als drehbare Scheibe

00257 ausgebildet mit mantelwandseitig in gleicher Winkelver-

00258 teilung angeordneten Werkstück-Aufnahmen 29. Letztere

00259 sind in Form von Bohrungen erstellt und nehmen formpas-

00260 send das stufenförmig abgestzte Ende 30 der Werkstücke

00261 W' ' auf. Dem scheibenförmigen Werkstück-Magazin 28 wer-

00262 den die Werkstücke an der Ladestation A zugeführt, und

00263 zwar in der veranschaulichten Pfeilrichtung. Dabei wird

00264 das Werkstück W' ' an die zuoberst befindliche Werkstück-

00265 Aufnahme 29 übergeben. 00266

00267 Es ist eine solche Teilung der Werkstück-Aufnahmen ge-

00268 troffen, daß sich stets in der mittleren Horizontalebene

00269 des scheibenförmigen Werkstück-Magazins 28 eine Werk-

00270 stück-Aufnähme befindet, die mit dem Futter 5 fluchtet.

00271 Gemäß Figur 7 ist das Futter 5 zentral zur Ausrichtung

00272 der Werkstück-Aufnahme 29 des Werkzeug-Magazins 28 zuge-

00273 fahren. Daε dort befindliche Werkεtück W' * erstreckt

00274 sich somit im Bereich zwischen den beiden Spannbacken

00275 10, 11. Diese schließen, so daß bei Verlagerung des

00276 Spannfutters 5 in entgegengesetzter Richtung zum Werk-

00277 stück-Magazin 28 das Werkstück W' ' mitgenommen wird, und 00278 zwar in die strichpunktierte Stellung. Von dort aus kann

00279 das Futter 5 in die Bearbeitungsposition fahren, so daß

00280 beispielsweise an dem stufenförmig abgesetzten Ende 30

00281 des Futters ein Sechskant gefertigt werden kann. Nach

00282 Beendigung des Arbeitsprozesses bleibt das Futter 5 in

00283 einer solchen Stellung stehen, daß nach Freigabe durch

00284 die Spannbacken 10, 11 das fertig bearbeitete Werkstück

00285 durch den Werkstück-Ausfallkanal 14 des Futters 5 heraus-

00286 fällt. 00287

00288 Anschließend kann das Futter 5 wieder zentral auf die

00289 betreffende Aufnahme 29 des Werkstück-Magazins 28 zufah-

00290 ren. In diesem kann sich entweder bereits durch Schritt-

00291 drehung ein neues Werkstück W' ' befinden. Oder es ist

00292 auch möglich, daß nach erfolgtem Zufahren das Werkstück-

00293 Magazin 28 um einen Schritt weiterdreht, wobei das der

00294 Übergabeposition B benachbarte Werkstück W' ' den oberen

00295 Teilabschnitt 13 des Kanals 12 durchfährt und in den

00296 Bereich zwischen den beiden Spannbacken 10, 11 des Fut-

00297 ters 5 gelangt. Die Schrittdrehung des scheibenförmigen

00298 Werkstück-Magazins 28 ist dabei auf die Teilung der

00299 Werkstück-Aufnahmen zueinander abgestimmt. 00300

00301 Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und

00302 den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können

00303 sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für

00304 die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein.

00305 Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In

00306 die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der

00307 Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori-

00308 tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt-

00309 lieh mit einbezogen.

Claims

00310

00311 Ansprüche

00312

00313 1. Werkzeugmaschine zur rotativen Bearbeitung von in ein

00314 motorisch angetriebenes Futter (5) eingespannten Werk-

00315 stücken, gekennzeichnet durch einen Werkstück-Ausfallka-

00316 nal (14) des Futters (5) und eine motorische Steuerung,

00317 derart, daß es in vertikal abwärts gerichteter Position

00318 des Werkstück-Ausfallkanals (14) stehenbleibt. 00319

00320 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder insbesondere

00321 danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstück-Aus-

00322 fallkanal Teilabschnitt (14) eines ein ganzes Zweibacken-

00323 futter (5) geradlinig kreuzenden Kanals (12) ist. 00324

00325 3. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorher-

00326 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00327 gekennzeichnet, daß das Futter (5) zentral zur Ausrich-

00328 tung der Werkstück-Aufnahme (29) eines Werkstück-Maga-

00329 zins (28) zufahrbar ist. 00330

00331 4. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorher-

00332 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00333 gekennzeichnet, daß die Werkzeugmaschine als Schlagmes-

00334 ser-Fräsmaschine (1) mit in bestimmtem Drehzahlverhält-

00335 nis über eine elektrische Welle synchronisierten An-

00336 triebsmotoren (3, 4) für Futter (5) und Werkzeugspindel

00337 (6) gestaltet ist.