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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf spanabhebende Werkzeugmaschinen mit
automatischem Palettenwechsel.
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Die Erfindung kann bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen mit automatisiertem
Palettenwechsel angewendet werden, die mit numerischer Steuerung ausgestattet und
zur Bearbeitung von Gehäuse- und anderen Teilen unterschiedlicher Form bestimmt
sind.
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Bekannt ist eine spanabhebende Werkzeugmaschine mit automatisiertem
Palettenwechsel (Modell DX Nr. 350-1 der Firma "Toyoda"), die ein Gestell enthält,
auf dem verschiebbar in der Horizontalebene längs einer Koordinationsachse ein Schlitten
angeordnet ist. Die Werkzeugmaschine enthält auch einen Arbeitstisch, der in der
Horizontalebene längs einer anderen Achse bewegbar gelagert ist, die zur ersten
Koordinatenachse senkrecht verläuft.
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Der Arbeitstisch ist mit Führungen für die Verschiebung von Paletten
mit auf ihnen befestigten Werkstücken versehen.
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Außerdem umfaßt die Werkzeugmaschine eine Einrichtung zum automatischen
Palettenwechsel auf dem Arbeitstisch bei dessen Einstellung in die Palettenwechselposition.
Diese Einrichtung umfaßt einen feststehenden Unterbau und eine auf diesem montierte
drehbare Plattform mit zwei Stationen, in Jeder von denen Führungen zum Aufsetzen
und Verschieben von Paletten mit Rohlingen vorhanden sind.
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Auf der drehbaren Plattform ist in jeder der Stationen eine Vorrichtung
zur Verschiebung einer Palette von der entsprechenden Station auf den Arbeitstisch
und zurück vorgesehen.
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Nach der Beendigung der Bearbeitung wird die Palette mit dem zu bearbeitenden
Werkstück mit Hilfe ihrer Verschiebevorrichtung in die freie Station der drehbaren
Plattform der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel verschoben, welche sich
in
einer solchen Lage befindet, daß ihre Führungen mit den Führungen des Arbeitstisches
übereinstimmen.
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Dann erfolgt mit Hilfe eines am feststehenden Unterbau montierten
Antriebs die Drehung der Plattform der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel
um einen erforderlichen Winkel (180 Grad bei zwei Stationen) und so, daß mit den
Führungen des Arbeitstisches die Transportführungen der anderen Station der Plattform
zum automatischen Palettenwechsel gekoppelt werden, in welcher sich die Palette
mit dem neuen Rohling befindet. Hiernach wird die Palette mit dem neuen Rohling
mit Hilfe ihrer Verschiebevorrichtung auf den Arbeitstisch verschoben, wo sie fixiert
und eingespannt wird, damit ein nächster Bearbeitungszyklus möglich ist.
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Einrichtungen ähnlichen Typs werden auch in den Werkzeugmaschinen
Modell "Regent" der Firma Mandelli (Italien), BZ-30 der Firma Steinel (BRD), in
den Maschinen der Werkzeugmaschinen-Produktionsvereinigung Iwanowo und in vielen
anderen verwendet.
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Bei den beschriebenen Einrichtungen zum automatischen Palettenwechsel
ist außer dem feststehenden Unterbau eine starre und eine drehbare Plattform vorhanden,
die zwei oder mehrere Paletten mit Rohlingen tragen kann, ein Drehantrieb für die
Plattform sowie Langhubvorrichtungen zur Verschiebung der Paletten von der Station
der drehbaren Plattform der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel auf den
Arbeitstisch und zurück. Zur Ausführung des Palettenwechselssind drei Bewegungen
erforderlich; die Verschiebung der Palette mit dem bearbeiteten Werkstück auf eine
der Stationen der genannten Einrichtung, die Drehung der Plattform und die Verschiebung
der neuen Palette auf dem Arbeitstisch.
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Die mehreren genannten Verschiebungen verlängern die Zeit des Palettenwechsels.
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Außerdem wird wegen der zwei Stationen auf der drehbaren Plattform
der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel das Außenmaß der Werkzeugmaschine
mehr als um die doppelte Länge der Palette vergrößert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine mit
einer solchen konstruktiven Ausführung der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel
und der Führungen zu schaffen, die eine minimale Anzahl von Bewegungen beim Palettenwechsel
gewährleisten und das Außenmaß der Werkzeugmaschine verringert.
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Die gestellte Aufgabe wird mittels einer spanabhebenden Werkzeugmaschine
mit automatischem Palettenwechsel gelöst, die ein Gestell mit einem Schlitten, der
auf diesem in der Horizontalebene längs einer Koordinatenachse verschiebbar angeordnet
ist, einem auf dem Schlitten in der Horizontalebene längs einer zu der ersten Koordinatenachse
senkrecht bewegbaren Arbeitstisch, der Führungen zur Verschiebung der Paletten mit
auf ihnen befestigten zu bearbeitenden Werkstücken besitzt, und eine Einrichtung
zum automatischen Palettenwechsel auf dem Arbeitstisch bei dessen Einstellung in
die Palettenwechselposition enthält und bei der erfindungsgemäß die Einrichtung
zum automatischen Palettenwechsel einen feststehenden Unterbau mit auf diesem starr
befestigten Führungen, eine auf dem feststehenden Unterbau montierte Palettenverschiebevorrichtung
und mindestens einen am Schlitten befestigten Konsolträger mit Führungen umfaßt,
wobei die Führungen des Arbeitstisches, des Unterbaues und des Konsolträgers derart
ausgeführt sind, daß beim Einstellen des Tisches in die Palettenwechselposition
diese Führungen eine einheitliche geschlossene Bahn bilden, über welche mit Hilfe
der genannten Palettenverschiebevorrichtung der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel
die Paletten auf den Arbeitstisch und zurück verschiebbar sind.
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Dank der Verschiebung der Paletten über die aus den Führungen bestehende
geschlossene Bahn, die einen Kreis, ein Oval, eine Ellipse, ein Quadrat mit abgerundeten
Ecken u.dgl. darstellen kann, wird die Verschiebung der Paletten von der Beschickungsvorrichtung
auf den Arbeitstisch und zurück mit einer minimalen Anzahl von Bewegungen sichergestellt.
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Außerdem bietet die genannte konstruktive Ausführung der Einrichtung
zum automatischen Palettenwechsel die Möglichkeit, die Außenabmessungen der Werkzeugmaschine
zu verringern.
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Die größte Vereinfachung der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel
wird erreicht, wenn die geschlossene Bahn der Führungen einen Kreis darstellt; hierbei
können die Führungen des Arbeitstisches, des Unterbaues und des Konsolträgers in
Form von Bögen eines Kreises ausgeführt sein.
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Zweckmäßigerweise ist die Palettenverschiebevorrichtung als Schwenkhebel
ausgebildet, bei dem die Anzahl der Arme der Gesamtzahl von auf dem Arbeitstisch
und der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel angebrachten Paletten gleich
ist und der Schwenkhebel auf dem feststehenden Unterbau zwecks Verschiebung der
Paletten mittels seiner Arme von der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel
zum Arbeitstisch und zurück angeordnet ist.
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Eine solche konstruktive Ausführung ermöglicht die Verschiebung aller
Paletten durch ein und denselben Antrieb.
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Im folgenden wird die Erfindung durch eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
unter Hinweis auf Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 die spanabhebende Werkzeugmaschine in schematischer
Darstellung, Vorderansicht; Fig. 2 dieselbe, Draufsicht; Fig. 3 einen Schnitt nach
Linie III-III der Fig. 2; Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV- IV der Fig. 2; Fig.
5 eine Ausführungsvariante der spanabhebenden Werkzeugmaschine mit einer Mehrfacheinrichtung
zum automatischen Palettenwechsel, Planansicht.
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Die vorgeschlagene spanabhebende Werkzeugmaschine enthält ein Gestell
1 (Fig. 1), das Führungen 2 besitzt, auf denen ein Schlitten 3 in der Horizontalebene
längs einer Koordinatenachse X verschiebbar angeordnet ist. Der Schlitten 3 weist
ebenfalls Führungen 4 auf, auf denen in der Horizontalebene beweglich längs einer
anderen Koordinatenachse Y (Fig. 2), die zur
Koordinatenachse X
senkrecht verläuft, ein Arbeitstisch 5 (Fig. 1) der Werkzeugmaschine gelagert ist.
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Auf dem Arbeitstisch 5 ist eine Vorrichtung 6 zum Fixieren und Einspannen
von Paletten starr befestigt, auf die nicht näher eingegangen wird, weil eine beliebige,
für diese Zwecke geeignete Vorrichtung verwendet werden kann. Auf der oberen Fläche
dieser Vorrichtung 6 sind zwei Führungen 7 und 8 zum Aufsetzen und Verschieben von
Paletten auf denselben, und zwar einer Palette 9 bzw. einer Palette 10, vorgesehen,
wobei die Führung 7 flach und die Führung 8 V-förmig ausgebildet ist.
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Die Führung 7 nimmt lediglich die Belastung von den Paletten mit dem
auf diesen befindlichen Werkstück, während die Führung 8 auch noch die Lage der
Paletten bei deren Beförderung von der Einrichtung zum automatischen Palettenwechsel
auf den Arbeitstisch und zurück orientiert. Die Paletten 9 und 10 sind mit Rollen
versehen, auf denen sie sich über die Führungen 7 und 8 verschieben können, wobei
die die Führung 8 umfassende Lagerung so ausgeführt ist, daß sie eine radiale Verschiebung
der Paletten 9 und 10 relativ zur Fuhrwrg 8 verhindert. Die Konstruktion der Lagerungen
ist in der Zeichnung nicht dargestellt, da sie auf das Wesen der Erfindung keinen
Einfluß hat.
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Die Führungen 7 und 8 können in der Vertikalrichtung abgefedert sein,
wenn zum Einspannen der Palette auf dem Arbeitstisch 5 eine gewisse Verschiebung
derselben zur Oberfläche der Vorrichtung 6 hin erforderlicb ist.
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Die Bewegung des Arbeitstisches 5 längs der Achse X erfolgt mit Hilfe
eines Motors 11, der über eine Spindel 12 (Fig. 3) mit dem Arbeitstisch 5 kinematisch
verbunden ist.
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Die Bewegung des Arbeitstisches 5 längs der Achse Y zusammen mit dem
Schlitten 3 erfolgt von einem Motor 13, welcher über einen Spindeltrieb 14 (in Fig.
nicht abgebildet) mit dem Schlitten 3 kinematisch verbunden ist.
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Mit dem Gestell 1 ist eine Säule 15 (Fig. 1) mit Führungen 16 starr
verbunden, an denen längs einer Achse Z ein Schlitten 17
vertikal
verschiebbar ist, an welchem ein Spindelstock 18 angebracht ist, der eine Spindel
19 trägt, die in diesem Ausführungsbeispiel der Werkzeugmaschine senkrecht angeordnet
ist, Jedoch auch waagerecht angeordnet sein kann.
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Die Spindel 19 wird von einem Elektromotor 20 der Hauptbewegung in
Drehung versetzt.
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Die Verschiebung des Spindelstocks 18 längs der Achse Z erfolgt von
einem Motor 21, der über einen Spindeltrieb 22 mit dem Schlitten 17 des Spindelstocks
18 kinematisch verbunden ist.
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Die Werkzeugmaschine besitzt auch eine Einrichtung 23 zum automatischen
Palettenwechsel auf dem Arbeitstisch 5, die einen feststehenden Unterbau 24 enthält,
der mit dem Gestell 1 starr verbunden ist und dessen oberer Teil eine Platte 25
darstellt. Auf der Platte 25 sind zwei Führungen 7 a und 8 a starr befestigt. Die
Führung 7 a ist flach und die Führung 8 a V-förmig ausgebildet.
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Die Führungen 7 a und 8 a weisen entsprechend dieselben Profile und
Halbmesser auf wie die Führungen 7 und 8 der auf dem Arbeitstisch 5 installierten
Vorrichtung 6.
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Die Einrichtung 23 enthält ferner eine auf dem feststehenden Unterbau
24 montierte Palettenverschiebevorrichtung und am Schlitten 3 befestigte Konsolträger
26 und 27, auf deren oberen Flächen Führungen 7 b, 8 b und 7 c, 8 c vorgesehen sind.
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Die Führungen 7 b und 8 b befinden sich auf dem Konsolträger 26 und
die Führungen 7 c und 8 c auf dem Konsolträger 27.
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Hierbei sind die Führungen 7 und 8 des Arbeitstisches 5, die Führungen
7 a und 8 a des feststehenden Unterbaues 24 und die Führungen 7 b, 7 c und 8 b,
8 c der Konsolträger 26 und 27 derart ausgeführt, daß beim Einstellen des Arbeitstisches
5 in die Palettenwechselposition sie alle einheitliche geschlossene Bahnen aus den
Führungen 7, 7 a, 7 b und 7 c sowie 8, 8 a, 8 b und 8 c bilden, auf welchen mit
Hilfe der genannten Palettenverschiebevorrichtung die Paletten von der Einrichtung
23 zum automatischen Palettenwechsel auf den Arbeitstisch 5 und
zurück
verschoben werden.
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Die Führungen 7 und 8 des Arbeitstisches 5, die 7 a und 8 a des feststehenden
Unterbaues 24, die 7 b und 8 b des Konsolträgers 26 und die 7 c und 8 c des Konsolträgers
27 sind in Form von Kreisbögen ausgebildet.
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Die Palettenverschiebevorrichtung ist als ein Schwenkhebel 28 mit
Armen 29 und 30 ausgebildet, die über jeweilige Anschläge 29 a, 29 b und 30 a, 30
b mit der Palette 9 bzw. 10 zusammenwirken. Hierbei ist die Anzahl der Arme des
Schwenkhebels 28 der Gesamtzahl von auf dem Arbeitstisch 5 angebrachten Paletten
gleich.
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Der Schwenkhebel 28 (Fig. 4) ist über eine Kupplung 31, eine Welle
32, Zahnräder 33, 34 und 35, Zahnräder 37 und 38 (Fig.3) mit einem Motor 39 zur
Schwenkung des Hebels 28 in Verbindung gesetzt.
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Auf der Einrichtung 23 zum automatischen Palettenwechsel der in Fig.
5 dargestellten Werkzeugmaschine sind mehrere Paletten, in dem beschriebenen Beispiel
vier Paletten 40, 41, 42 und 43, angebracht. Der Hebel 44 besitzt in diesem Fall
vier Arme 45, 46, 47 und 48, die mit ihren Jeweiligen Anschlägen 45 a und 45 b,
46 a und 46 b, 47 a und 47 b, 48 a und 48 b mit der auf dem Arbeitstisch 5 angebrachten
Palette 40 und den auf einer Platte 49 angebrachten Paletten 41, 42,und 43 gekoppelt
werden.
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Damit auf der Einrichtung 23 drei Paletten Platz finden, ist anstatt
des Konsolträgers 27 (Fig, 2) ein entsprechender Vorsprung an der Platte 49 vorgesehen.
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Diese Ausführung der Einrichtung 23 ist zweckmäßigerweise in einer
automatischen Werkzeugmaschine anzuwenden, die für langandauernden Betrieb ohne
ständige Anwesenheit des Maschinenführers bestimmt ist.
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Die Stationen, in denen die Palette 10 auf der Platte 25 (Fig. 2)
oder die Paletten 41, 42 und 43 (Fig. 5) auf der Platte 49 der Einrichtung 23 angebracht
werden, werden nach irgendeinem bekannten Verfahren, beispielsweise mit Hilfe von
Feder- und steuerbaren Feststellern fixiert.
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Die Führungen 2 des Gestells 1 sind beiderseits des Schlittens 3 durch
Schutzeinrichtungen 50 (Fig. 1) und 51 abgedeckt, wobei die Schutzeinrichtung 51
unter der Platte 25 so angeordnet ist, daß sie die Verschiebung der Paletten nicht
behindert.
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Die Führungen 4 des Schlittens 3 sind beiderseits des Arbeitstisches
5 durch Schutzeinrichtungen 52 (Fig. 2) und 53 abgedeckt.
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Die Werkzeugmaschine ist mit einer numerischen Steuerungseinrichtung
versehen, auf deren Befehle sämtliche Arbeits- und Hilfsbewegungen der Antriebe
der Werkzeugmaschine erfolgen.
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Die Arbeitsweise der spanabhebenden Werkzeugmaschine wird durch Fig.
1, 2 und 5 veranschaulicht.
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Während der Arbeit der Werkzeugmaschine befindet sich die Palette
9 mit einem zu bearbeitenden Werkstück auf dem Arbeitstisch 5. Hierbei kann der
Arbeitstisch 5 beliebige Koordinatenbewegungen längs der Achse X und zusammen mit
dem Schlitten 3 und den Konsolträgern 26 und 27 längs der Achse Y ausführen.
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Die Palette 10 befindet sich währenddessen in der fixierten Lage auf
der Platte 25, wobei sie mit den Anschlägen 30 a und 30 b des Armes 30 des Schwenkhebels
28 gekoppelt ist. In dieser Lage wird von der Palette 10 das bearbeitete Werkstück
abgenommen und ein neues Werkstück auf dieselbe aufgebracht, wobei dies gleichzeitig
mit der Bearbeitung des Werkstücks vorgenommen wird, das auf der auf dem Arbeitstisch
5 befindlichen Palette 9 befestigt ist.
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Die Einrichtung 23 ist in Bezug auf den Arbeitstisch 5 der Werkzeugmaschine
derart angeordnet, daß sich die Station des Arbeitstisches 5 beim Palettenwechsel
in den Endstellungen desselben 5 auf den Achsen X und Y befindet. Deshalb behindert
der Arm 29 des Schwenkhebels 28 beliebige mögliche Koordinatenbewegungen des Arbeitstisches
5 nicht.
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Nach Beendigung der Bearbeitung des Werkstücks auf der Palette 9 wird
der Arbeitstisch 5 gemäß dem Programm der numerischen
Steuerungseinrichtung
in Palettenwechselposition bewegt.
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Hierbei bilden die Transportführungen des Arbeitstisches 5 und der
feststehenden Platte 25 einheitliche äquidistante geschlossene Bahnen (im gegebenen
konkreten Beispiel - konzentrische Kreise), während die Palette 9 mit den Anschlägen
29 a und 29 b des Armes 29 des Schwenkhebels 28 gekoppelt wird.
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Dabei bilden die Transportführungen 7 des Arbeitstisches 5, die Führungen
7 a der Platte 25, die Führungen 7 b des Konsolträgers 26 und die Führungen 7 c
des Konsolträgers 27 sowie die Führungen 8 des Arbeitstisches 5, die Führungen 8
a der Platte 25, die Führungen 8 b des Konsolträgers 26 und die Führungen 8 c des
Konsolträgers 27 eine einheitliche geschlossene Bahn aus den genannten Führungen.
Des weiteren erfolgt auf Befehl der Steuerungseinrichtung das Lösen der Palette
9 auf dem Arbeitstisch 5, die Entriegelung der Paletten 9 und 10, falls die Fixiereinrichtungen
als gesteuerte Mechanismen ausgeführt sind, und die Schwenkung des Hebels 28 um
180 Grad, bei der gleichzeitig die Palette 9 auf den entstandenen einheitlichen
geschlossenen Bahnen der Transportführungen 7, 7 a, 7 b, 7 c und 8, 8 a, 8 b, 8
c auf die Platte 25 der Einrichtung 23 verschoben und dort fixiert wird, die Palette
10 aber auf den Arbeitstisch 5 bewegt wird, wo sie zur Ausführung eines nächstfolgenden
Arbeitszyklus fixiert und eingespannt wird.
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Wenn die Einrichtung 23 (Fig. 5) drei Beschickungsstationen auf der
Platte 49 hat, so beträgt der Schwenkwinkel des Hebels 44 900 oder n360i Grad, worin
n die Anzahl der Stationen bedeutet und etwas größer sein muß als der Gesamtwinkel
der Transportführungen 7 und 7 b, 8 und 8 b auf dem Arbeitstisch 5 und dem Konsolträger
26.
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Die vorstehend beschriebene bevorzugte Variante der Erfindung ist
als Beispiel angeführt und beschränkt nicht den Erfindungsumfang. Es sind verschiedene
Modifikationen und Abänderungen der Erfindung ohne Abweichung von ihrem Wesen und
Umfang möglich, die durch Patentansprüch1e festgelegt sind.
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