Werkstück-Lade- und -Entladevorrichtung für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Drehbank Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werk stück-Lade- und -Entladevorrichtung für eine Werk zeugmaschine, insbesondere eine Drehbank, mittels welcher Werkstücke in parallelachsiger Stellung zur Bearbeitungsachse aus einem Magazin über eine Zu teilvorrichtung mittels einer Ladetrommel in die Be arbeitungsstellung und nach Beendigung des Bearbei tungsvorganges in eine Wegführstellung verbracht werden.
Die Automatisierung der verschiedenartigen Be arbeitungsvorgänge verlangt nach Vorrichtungen, die die Werkstücke auf dem kürzesten Weg in die zur Vornahme der Bearbeitung vorausbestimmte Lage verbringen und nach vorgenommener Bearbeitung wegführen.
Die vorliegende Erfindung stellt eine solche Lö sung dar und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein mit praktisch konstanter Drehzahl angetriebenes Schaltgetriebe mit Antriebsmitteln zum gemeinsamen Betätigen der Zuteilvorrichtung und der Ladetrom mel vorgesehen ist, und dass die Ladetrommel eine Mehrzahl von über den Umfang gleichmässig ver teilt angeordneten, in der Arbeitsstellung aus dem Trommelumfang herausragenden, von einem zentra len Steuerkolben aus gleichzeitig betätigbaren Werk stück-Greiferarmpaaren aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes wird anschliessend anhand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 eine Vorderansicht einer Drehbank mit der erfindungsgemässen Werkstück-Lade- und -Entlade vorrichtung, Fig.2 eine Draufsicht auf die Drehbank nach Fig. 1, Fig. 3 einen Teilschnitt senkrecht zur Drehachse der Drehbank gemäss Fig. 1 und 2, Fig.4 einen Teilschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig.5 einen Teilschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Teilschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Teilschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 4 Greiferarmpaare in geschlossener Stellung dargestellt, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7, Fig. 9 eine Teilansicht der Verschiebeorgane für die Ladevorrichtung und Fig. 10 eine Teilansicht der Kurvenwelle.
Die in Fig. 1 in Vorderansicht, in Fig.2 im Grundriss und in Fig. 3 in einem Teilschnitt bruch stückweise dargestellte Drehbank weist ein Drehbank bett 1 auf, das auf einem Spindelstock 7 und einem Ständer 2, die beide Kastenform aufweisen können, abgestützt ist. Auf dem Drehbankbett 1 und längs diesem verschiebbar, ist ein Grundschlitten 3 ge führt, welcher mit zwei Werkzeugschlitten 4 und 5 ausgerüstet ist. Diese sind in nicht dargestellten Führungen des Grundschlittens 3 quer zur Dreh achse 6 der Drehbank verschiebbar geführt. Sie die nen der Aufnahme von Werkzeughaltern 8 und 9 mit Dreh-Werkzeugen 10 und 11.
Die Drehbank, die eine Nachformdrehbank sein könnte, ist mit einer automatisch arbeitenden Werk stück-Lade- und -Entladevorrichtung versehen. An einem Getriebegehäuse 19 ist ein Magazin 12, ge eigneter und an sich bekannter Bauart, angeordnet, das zu bearbeitende Werkstück 40, 40a, 40b, 40c, 40d, aus einer nicht dargestellten, oberhalb des Maga- zines 12 angeordneten Zuführvorrichtung geeigneter Bauart erhält.
Am Getriebegehäuse 19 ist ein Stop-Getriebe- Motor 50 mit einer Abtriebswelle 20 angeordnet. Auf der Abtriebwelle 20 sitzen eine Nabe 44 und ein Rollenhebel 45, dessen Rolle 95 in bekannter Weise in Nuten 86 eines Maltesers 43 eingreifen, der auf einer im Gehäuse 19 gelagerten Zuteilwelle 42 mit zwei Zuteilscheiben 13 angeordnet ist. Die letzteren weisen, am Umfang gleichmässig verteilt, je vier Ein legenuten 60 auf.
Auf der Abtriebswelle 20 sitzt, wie die Fig.4 und 5 zeigen, ebenfalls ein Kegelritzel 21, das im Eingriff steht mit einem Kegelritzel 22 auf einer in Lagern 25 und 26 des Gehäuses 19 gelagerten Welle 23, die am andern Ende als Kurvenwelle 27 mit einer Spiralnute 28 und den beiden Endpartien 31 und 32 ausgebildet ist (Fig. 10). Die Spiralnute 28 weist längs der Wellenachse 29 eine sich verändernde Steigung auf, die im Bereich der Quersymmetrieebene 30 am grössten ist. Sie läuft gegen die Endpartien 31 und 32 der Kurvenwelle 28 auf den Wert Null aus.
Senkrecht zur Wellenachse 29 ist, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, auf einer in Lagern 38 und 39 gela gerten Welle 37 ein Zapfenrad 33 mit drei, in einer senkrecht zu dessen Achse 49 stehenden Ebene ange ordneten und über dem Umfang gleichmässig ver teilten Zapfen 34, 35, 36 angeordnet. Das Zapfen rad 33 steht ständig in Wirkverbindung mit der Kur venwelle 27 in der Weise, dass je mindestens einer der Zapfen 34, 35, 36 in die Spiralnute 28 eingreift; in der Fig. 5 sind es die Zapfen 35 und 36.
Auf der Welle 37 ist, wie die Fig.4 zeigt, an einem flanschartigen Wellenstück 55 eine Ladetrom mel 14 angeordnet. Das gegen die Ladetrommel 14 gerichtete Ende 56 der Welle 37 ist als Hohlwelle ausgebildet. Es trägt in seiner Bohrung 57 einen Steuerkolben 54, an dessen freiem Ende 58 ein Steuerzapfen 59 befestigt ist. Dieser Zapfen 59 führt durch eine mit der Trommel-Achse 49 parallel ver laufende Nute 48 in der Hohlwelle 56 und dessen freies Ende, das mit einem Laufring 61 versehen ist, greift in eine spiralförmige Steuernute 62 einer auf dem Wellenende 56 auf Lagern 63 drehbar gelagerten Hülse 64 ein. Auf der Hülse 64 ist ein zweikränziges Kegelrad 65 aufgekeilt. Die Zahnkränze 66 und 67 des letzteren stehen in Eingriff mit je drei, gleich mässig auf dem Umfang verteilten Kegelritzeln 68 und 69, die in Lagern 70-73 laufen.
Die letzteren sind in am Wellenstück 55 angeschraubten Gehäuse teilen 75, 76 befestigt. Die Kegelritzel 68, 69 sind mit Zapfen 77 und 78 versehen, auf denen Ritzel 79, 80 sitzen. Die Ritzel 79, 80 kämmen mit den ver zahnten, im Trommelinnern stehenden Enden 83, 84 der Greiferarm-Paare 15-17. Die Fig.2 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Drehbank. Es sind nur die für die Erläuterung der Erfindung notwendigen Teile dargestellt. Auf dem Drehbankbett 1 ist ver schiebbar ein Reitstock 51 mit einer Pinole 52 ange ordnet. Die Bewegung der Pinole 52 erfolgt durch nicht dargestellte Mittel automatisch, und deren Steuerung bildet einen Teil des totalen Steuerpro gramms. Die Pinole 52 ist an ihrem hinteren Teil mit einem Steuerarm 53 versehen, welcher jeweilen beim Ausfahren bzw.
Zurückfahren der Pinole 52 den durch nicht näher beschriebene Mittel damit verbun denen Steuerkolben 54 der Trommel 14 in der Trommelachse 49 verschiebt (Fig. 4). Ein zu bear beitendes, beidseitig zentriertes und abgelängtes Werk stück 40 ist in Fig. 2 strichpunktiert zwischen den Spitzen des Spindelstockes 7 und der Pinole 52 des Reitstockes 51 dargestellt.
Am Drehbankbett 1 bzw. am Ständer 2 ist, wie aus den Fig. 1, 2 und 3 hervorgeht, eine schematisch dargestellte, untere Längslauffläche 87 angeordnet, auf der ein Verschiebe-Schlitten 89 mit einem ver tikal angeordneten Schwenkzapfen 85 längsverschieb bar ist. Unten am Getriebegehäuse 19 ist ein Spur lager 88 für den Schwenkzapfen 85 angeordnet, auf dem die ganze Ladevorrichtung abgestützt ist. Am oberen Teil des Drehbankbettes bzw. oberhalb des Spindelstockes 7 sind (Fig.3 und 9) in Richtung parallel zur Drehachse 6 ein hydraulischer Zylinder 96 und eine Gleitfläche 104 angeordnet. Die im Zylinder 96 längsverschiebbare Kolbenstange 97 mit den an deren Enden befindlichen zwei Kolben 98 ist teilweise als Zahnstange 99 ausgebildet, in die ein Ritzel 100 eingreift.
Das letztere sitzt in einem Zylindergehäuse 81 auf einer Ritzelwelle 101 mit einem Zahnrad 102, das in eine Zahnstange 103 eines auf der oberen Gleitfläche 104 verschiebbaren Schlittens 105 eingreift. An einem am letzteren ange ordneten Pendellager 106 ist ein Verschiebearm 107 vorgesehen, der mit dem unterhalb des Getriebe gehäuses 19 angeordneten Schlitten 89 verbunden ist.
Am Spindelstock 7 der Drehbank ist an zwei Trägerarmen 90 eine Kurvenplatte 91 mit einer Füh rungskurve 92 angeordnet.
Ein am Getriebegehäuse 19 angeordneter Arm 94 trägt eine in der Führungskurve 92 der Platte 91 geführte Rolle 93. Wie aus der Fig.2 ersichtlich, verläuft die Führungskurve 92 derart, dass beim Längsverschieben der Kolbenstange 97 z. B. nach links das immer am gleichen Ort bleibende Zahnrad 102 die Zahnstange 103 mit dem Schlitten 105 und dem Verschiebearm 107 nach links verschiebt. Durch den letzteren wird der untere Schlitten 89 mitgenom men. Durch die Führungskurve 92 sind jedoch zuerst die ganze Ladevorrichtung, das heisst, das Gehäuse 19 mit dem Magazin 12, der Zuteilvorrichtung 42, 13 und der Trommel 14 um den Schwenkzapfen 85 auf dem Schlitten 89 herum verschwenkt und dann in der verschwenkten Stellung um einen bestimm baren Weg nach links (Fig.2) in die durch gestri chelte Linien gezeichnete Stellung verschoben.
Diese Ausschwenk- und Rückzugbewegung der Vorrichtung wird nur dann betätigt, wenn im Arbeits bereich der Drehbank Einstellarbeiten vorgenommen werden müssen, wie z. B. Spannfutter einstellen, Werkzeuge einrichten usw. Die beschriebene Werkstück-Lade- und -Entlade vorrichtung arbeitet folgendermassen: Zu bearbeitende Werkstücke, z. B. Achsteile 40, 40a, 40b, 40e, 40d werden über eine Zuführvorrich tung, wie z. B. eine Rutsche (nicht dargestellt) in das Magazin 12 gefüllt. Das unterste Werkstück 40 liegt auf dem zylindrischen Teil der Zuteilvorrichtung 13, 42 auf. Diese Lage entspricht der Ruhelage. Nach dem die Drehbank bezüglich Programmierung einge richtet und abgestimmt ist, werden der Hauptmotor wie auch die Vorschub-Hilfsmotoren unter Strom gesetzt.
Beim Inbetriebsetzen des Stop-Getriebe- Motors 50 durch nicht dargestellte Mittel, die vom Steuerprogramm betätigt werden, macht der Motor 50 nur so viele Umdrehungen, dass die Abtriebswelle 20 nur eine einzige vollständige Umdrehung ausführt und bleibt dann stehen. Die Abtriebwelle 20 mit dem Rollenhebel 45 und dem Ritzel 21 beginnt sich gleich förmige zu drehen und erteilt damit über das Kegel ritzel 22 der Welle 23 mit der Kurvenwelle 27 eine gleichförmige Drehbewegung.
Die Kurvenwelle 27 übt die Funktion einer Schnecke mit veränderlicher Steigung aus. Der Zapfen 34 des Zapfenrades 33 ist gemäss Fig. 5 gerade in die Spiralnute 28 der Kurvenwelle 27 eingefahren, wäh rend der Zapfen 35 sich in der Lage unmittelbar vor dem Verlassen der Nute 28 befindet. Entsprechend der geringen Steigung der Nute 28 an ihren geschlauf- ten Enden 31 und 32 wird das Zapfenrad 33 analog einem Schneckenrad zuerst nur langsam gedreht. Gegen die Mitte hin steigt aber die Nutensteigung 28 sehr stark und auf hohe Werte an, so dass das Zapfenrad 33 eine starke Beschleunigung und, nach dem der Zapfen 34 die Symmetrieebene 30 durch laufen hat, eine ebensolche Verzögerung erfährt.
Diese vom Wert Null auf einen Maximalwert stetig ansteigende und dann abfallende Winkelgeschwindig keit ist durch den entsprechenden, vorbestimmten Verlauf der Nute 28 bestimmt. Die auf der Welle 37, 55, 56 befestigte Ladetrommel 14 führt daher wäh rend einer vollen Umdrehung der Abtriebwelle 20 eine Drehbewegung um 120 aus, wobei sie in eine ruhende Stellung gedreht wird, wobei Schläge und starker Verschleiss vermieden werden. Während der Drehung der Abtriebwelle 20 um 360 führt die Zu teilwelle 42 mit den Scheiben 13 eine Drehbewegung um 90 aus, was im dargestellten Beispiel nach Fig. 5 durch einen an sich bekannten Malteser-Antrieb 43, 44, 45, 95, 86 erfolgt. Dabei ist eine der vier Einlege nuten 60 der Scheiben 13 unter das zu bearbeitende Werkstück 40 gelangt.
Dasselbe fällt daher in diese Nute 60 und kann bei der anschliessenden Verdreh bewegung der Zuteilwelle 42 mitgenommen werden. Ein aus der Fig. 3 ersichtliches Abdeckblech 41 hin dert dasselbe am Herausfallen aus dieser Nute 60, bis es in die auffangbereiten Greiferarmpaare 15 und 16 der Ladetrommel 14 fällt, welche, bedingt durch die vorerwähnte Abstimmung der Antriebe der Zuteil vorrichtung 42, 13 und der Ladetrommel 14, sich gerade zur rechten Zeit zur Aufnahme des Werk- stückes 40 einfindet. Die Armpaare 15 und 16 er fassen das Werkstück 40 und halten dasselbe. Das Werkstück 40 wird nun in den Armpaaren 15 und 16 der Ladetrommel 14 in Richtung des Pfeils 82 um 120 um die Achse, das heisst im Uhrzeigersinn (Fig. 3) gedreht, wobei dasselbe in die Drehachse 6 der Drehbank zu liegen kommt.
Sobald sich das Werkstück 40, wie in Fig.3 ersichtlich, bezüglich dem Spindelstock 7 und dem Reitstock 51 in der richtigen Lage befindet, das heisst koaxial mit der Drehachse 6 und der Achse der Spindel des Spindelstockes 7, läuft die Pinole 52 und mit ihr der Steuerarm 53 gemäss Programmierung gegen den Spindelstock 7. Dabei bewegt sich der Steuerkolben 54 ebenfalls in dieser Richtung (Fig. 4). Der am Kolbenende 58 befestigte Steuerzapfen 59 verschiebt sich gegen das Gehäuse 19 in die in Fig. 4 ersichtliche Lage und dreht dabei infolge der Steuer nute 62 die Hülse 64 und mit ihr das Kegelrad 65. Von dieser Drehung werden ebenfalls alle Kegel ritzel 68 und 69 sowie die Ritzel 79 und 80 erfasst.
Letztere drehen sich so, dass die verzahnten Teile 83 und 84 der Greiferarmpaare 15, 16, 17 sich in Richtung gegen das Trommelgehäuse 14 hineinbe wegen, das heisst zurückziehen. Die Griffstellen der Greiferarmpaare 15-17 öffnen sich dabei. Das Werk stück 40 wird von der Spitze der vorlaufenden Pinole 52 gegen die Spindelspitze des Spindelstockes 7 ge stossen und durch eine nichtdargestellte Mitnahme vorrichtung gehalten und beim anschliessenden Bear beiten angetrieben, während die Greiferarme 15-17 in ihre innerste Lage in das Trommelgehäuse 14 ge schoben werden.
Gleichzeitig mit dem Freigeben des Werkstückes 40 für das Einspannen und Bearbeiten, öffnen sich auch die Teile der Greiferarmpaare 16 und 17 (Fig. 3). Dadurch löst sich deren Griff um ein fertig bearbeitetes Werkstück 74 (Fig. 3), welches über eine schematisch dargestellte Rutsche 46 auf eine Trans portrinne 47 fällt.
Während nach Fig. 7 einerseits die Greiferarm teile der Paare 15 und 17 das Werkstück 40 in der Drehachse 6 zur Bearbeitung und die Greiferarmteile der Paare 16 und 17 das bearbeitete Werkstück 74 auf die Rutsche 46 freigeben, fällt das nächste für die Bearbeitung vorgesehene Werkstück 40a aus der Einlagenute 60 in die geöffneten nach oben gerich teten Teile der Greiferarmpaare 15 und 16.
Sobald das Werkstück 40 fertig bearbeitet ist, bewegt sich die Pinole 52 vom Spindelstock 7 weg. Die Pinole 52 nimmt dabei den Steuerkolben 54 mit und der Steuerzapfen 59 dreht, bedingt durch seinen Eingriff in die Steuernute 62, die Hülse 64. Das Kegelrad 65 wird zurückgedreht und mit ihm in analoger Weise wie beschrieben die Kegelritzel 68, 69, die Ritzel 79, 80 und die Teile 83, 84 der Greifer armpaare 15, 16, 17. Diese gelangen in ihre geschlos sene Lage gemäss Fig. 3 und 7, in welcher sie einer seits das weitere zu bearbeitende Werkstück 40a aus der Einlagenute 60 und anderseits das bearbeitete Werkstück 40 festhalten.
Nun erfolgt eine Drehung der Ladetrommel 14 in der vorstehend beschriebenen Weise um 120 , wobei die Zuteilwelle 42 um 90 gedreht wird. Anschliessend beginnt der Turnus durch Öffnen der Greiferarmpaare 15, 16, 17 von neuem.
Auf diese Weise werden die zu bearbeitenden Werkstücke durch die sich absatzweise drehende Ladetrommel 14 der Bearbeitungsstelle zu- und nach der Beendigung des Bearbeitungsvorganges von dieser weggeführt.
Die beschriebene Ladevorrichtung ist verschleiss fester als die bisher bekannten, da sie der Ladetrom mel und der Zuspeisewalze die Drehbewegungen unter stetem gegenseitigem Eingriff und bedeutend sanfter vermittelt.
Sie erlaubt, durch Auswahl der Nutenführung den Bewegungsablauf der Ladetrommel in beliebiger Weise zu gestalten und den Umständen anzupassen.
Die zum Weiterschalten der Ladetrommel 14 ver wendeten Organe bieten gegenüber andern bekann ten Schaltorganen, wie z. B. einen Malteser, den Vorteil, dass die Beschleunigungs- und Verzögerungs bewegungen stetig erfolgen; das heisst, es werden Schläge im Getriebe und damit verbundener starker Verschleiss verhindert. Dies ist besonders der Fall bei verhältnismässig schweren Maschinenteilen, wie z. B. die verwendete und fliegend gelagerte Ladetrommel 14 mit den zu fördernden Werkstücken 40.
Im dargestellten Beispiel wird der Steuerkolben 54 über einen Steuerarm 53 direkt von der Reitstock- Pinole 52 aus betätigt. Die Betätigung könnte indes sen auch durch andere Mittel indirekt, wie z. B. durch von der Pinole geschaltete Steuerventile und einen weiteren, pneumatisch betätigten Kolben erfolgen.
Durch geeignete Ausbildung des Magazins 12, der Zuteilvorrichtung und der Enden der Werkstück- Greiferarmpaare 15, 16, 17 könnten Werkstücke anderer Durchmesser und Gestaltung durch die be schriebene Vorrichtung gehandhabt werden.
Anstelle der dargestellten und beschriebenen Längsverstellung der Ladevorrichtung durch hydrau lische Mittel könnten indessen auch mechanische, elektrische oder Kombinationen solcher Mittel Ver wendung finden.