BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Paletten-Wechseleinrichtung an einer Werkzeugmaschine, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Werkzeugmaschinen, insbesondere solche in automatischen Fertigungsstrassen, wirken aus Gründen einer optimalen Maschinenausnutzung mit Palettensystemen zusammen, auf denen die zu bearbeitenden Werkstücke der Maschine zugeführt und nach der Bearbeitung wieder abgeführt werden. Die Werkstücke lassen sich vor dem Zuführen ausserhalb der Maschine vorbereiten und für die Bearbeitung an der Maschine ausrichten. Die Palette wird dann mit dem montierten Werkstück auf den dafür eingerichteten Maschinentisch aufgesetzt und mit diesem verriegelt. Durch dieses Vorgehen wird die Maschinenzeit optimal ausgenutzt und nicht durch überlange Vorbereitungszeiten blockiert. Damit die Bearbeitung in der gewünschten Präzision erfolgen kann, ist den Wechseleinrichtungen für die Paletten an der Maschine besondere Beachtung zu schenken.
Die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit sind bei Präzisionsmaschinen sehr hoch. Ausserdem muss die Arretierung den maximal auftretenden Beanspruchungen während der Bearbeitung des Werkstücks standhalten. Ähnliche Überlegungen wie für die Zu- und Abfuhr der Werkstücke gelten auch für die Bewirtschaftung der Werkzeuge, welche an der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung der Werkstücke gewechselt werden müssen.
Bekannt sind Führungselemente zwischen den Paletten und Teilen der Werkzeugmaschine, welche die Ausrichtung beider Teile aufeinander erleichtern sollen. Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen im allgemeinen Führungsschienen auf. Solche Führungselemente sind naturgemäss einer besonders starken Verschmutzung ausgesetzt, da sie sich während der Bearbeitung des Werkstücks ebenfalls in der Bearbeitungszone befinden, oder aber trotz verschiedener Vorbeugungsmassnahmen mit abgetragenem Material in Berührung kommen. Dadurch wird der Verschleiss an den hochempfindlichen Führungselementen begünstigt und die Genauigkeit für die nachfolgende Verwendung trotz Einschaltens von Reinigungsprozessen entsprechend reduziert.
Generell werden solche Paletten bzw. deren Führungselemente relativ schnell revisionsbedürftig oder unbrauchbar.
Aus der US-PS 4 312 110 ist beispielsweise eine metallverarbeitende Werkzeugmaschine mit einer Paletten-Wechseleinrichtung bekannt, welche mit solchen schienenartigen Führungselementen versehen ist. Diese Führungen müssen nicht nur die eigentliche Positionieraufgabe übernehmen, sondern auch die während der Bearbeitung auf das Werkstück ausgeübten Bearbeitungskräfte auf den Maschinentisch übertragen. Die Führungsschienen sind daher entsprechend dimensioniert. Ferner wirken sie mit weiteren Uberga be- und Führungsmitteln zusammen, wobei ein genaues Ausrichten der beiden Schienenführungen aufeinander erforderlich ist. Dies bedingt besonders präzise Transport- und Positioniereinrichtungen, damit eine störungsfreie horizontale Übergabe durch Verschieben von einer Schienenführung auf die andere gewährleistet ist.
Die während der Bearbeitung auf die Schienenführung ausgeübten Bearbeitungskräfte, welche auf den darunter befindlichen Tisch zu übertragen sind, führen auf die Dauer zu Verkantungen und zum Flattern der Schienenführung.
Ferner ist aus der DE-PS 28 37 719 eine selbsttätige Wechseleinrichtung an einer Funkenerosionsmaschine bekannt, welche zum Wechsel von Werkzeugen, also von Bearbeitungselektroden, ausgebildet ist. Auch dieser Vorschlag sieht Schienenführungen zur horizontalen Übergabe der Paletten vor und ist daher mit ähnlichen Nachteilen behaftet wie die zuvor erwähnte Einrichtung.
Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Paletten-Wechseleinrichtung zu entwickeln, welche einen einfachen, sicheren und schnellen Wechselvorgang an der Werkzeugmaschine erlaubt, welche ferner eine hohe Präzision beim Ansetzen der Palette an der Werkzeugmaschine gewährleistet und welche schliesslich einen zusätzlichen Aus bau des Systems mit erweiternden oder die Bedienung vereinfachenden Zusätzen erlaubt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in Patentanspruch 1 definierten Massnahmen gelöst.
Der hauptsächliche Vorteil dieser Massnahme liegt in der selbstzentrierenden Eigenschaft der Verbindung zwischen der Palette und der Werkzeugmaschine. Dadurch wird der Such- und Verbindungsvorgang beim Palettenwechsel stark vereinfacht. Die Einrichtung ist ferner besonders gut für einen automatischen Wechselvorgang geeignet. Ausserdem sind die Führungselemente zwischen der Palette und der Werkzeugmaschine, insbesondere derjenige Teil, welcher mit der Palette verbunden ist, gut gegen eventuelle mechanische Beschädigungen geschützt. Dies ist besonders im rauhen Produktionsbetrieb von grossem Vorteil, wenn häufige Palettenwechsel stattfinden und die Paletten über mehrere Bearbeitungsstufen transportiert werden müssen, auf denen sie den unterschiedlichsten mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind.
Durch die in gleichen Richtungen auftretenden Spannkräfte für die Palette auf dem Maschinentisch einerseits und für das Werkstück auf der Palette andererseits wird die Gefahr von Verspannungen innerhalb der Palette reduziert, so dass die Bearbeitungsgenauigkeit bzw. die erreichbare Toleranz verbessert werden können. Eine automatische Steuerung dieser Vorgänge gestaltet sich besonders einfach, da es gemäss der vorgeschlagenen Lösung möglich ist, den Aufsetzvorgang der Palette, das Ausrichten auf den Maschinentisch und das Arretieren der Palette mit einem einzigen Steuerungselement zu betätigen.
Die Zentrier- und Führungsmittel stellen auf besonders vorteilhafte Weise gleichzeitig Referenzpunkte bei der Vorbereitung der Paletten an von der Maschine getrennten Rüstplätzen dar. Durch die einfache und gleichbleibende Definition der Referenzpunkte, welche beispielsweise die Nullpunkte einer Koordinatensteuerung an der Werkzeugmaschine definieren, können die Werkstücke am Rüstplatz mit der gewünschten Präzision auf der Palette montiert werden, so dass unmittelbar nach Übernahme der Palette durch die Maschine mit der Präzisionsbearbeitung begonnen werden kann, ohne dass nochmals eine Koordinatenausrichtung vorgenommen werden müsste.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemässen Lösung erlaubt die Integration einer Spülvorrichtung in die Zentrier- und Führungsmittel, so dass die verschmutzungsgefährdeten Verbindungsflächen zwischen der Palette und der Werkzeugmaschine auf einfache Weise ständig sauber gehalten werden. Damit ist dieser an sich empfindliche Teil der Palette zusätzlich gegen Verschleiss geschützt, so dass die Präzision der Verbindung auch über längere Zeit erhalten bleibt. Die Lebenserwartung solcher Palettensysteme ist somit gegenüber bekannten Systemen wesentlich erhöht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 eine detailliertere Darstellung des Beispiels nach Fig. 1, wobei die Palette im linken Teil der Darstellung angehoben und im rechten Teil abgesenkt ist,
Fig. 3 die mit einer Spülvorrichtung versehene Aufsetzvorrichtung, und
Fig. 4 die mit einer Spülbatterie versehene Palette.
Die anhand der Fig. 1 skizzierte Wechseleinrichtung zeigt eine Palette 1, welche auf Rollen 2, 3 einer Hubvorrichtung 4 aufliegt. Es können auch mehrere solcher Rollen oder ähnliche Gleitelemente zwischen der Palette 1 und der Hubvorrichtung 4 vorgesehen sein. Die Palette kann aber auch direkt auf einer Stützfläche der Hubvorrichtung 4 liegen.
Die Hubvorrichtung 4 ist am Maschinentisch 5 einer im einzelnen nicht dargestellten Werkzeugmaschine angebracht.
In der gezeigten Position ist die Hubvorrichtung 4 aus dem Maschinentisch nach oben ausgefahren, so dass die Palette zunächst allein auf dieser Hubvorrichtung aufliegt und relativ zur Hubvorrichtung quer verschoben werden kann.
Die vertikal verlaufende Hubbewegung der Hubvorrichtung 4 ist im Beispiel hydraulisch steuerbar. Zu diesem Zweck ist der Maschinentisch 5 beispielsweise mit einem Hubzylinder 6 versehen, in welchem ein mit der Hubvorrichtung 4 verbundener Hubkolben 7 eingesetzt ist. Mit einem Kolbenring 8 ist der Hubzylinder 6 nach aussen abgedichtet.
Anstelle des Kolbenrings 8 kann auch in der Zylinderwand eine entsprechende Dichtung vorgesehen sein. Zur zusätzlichen Führung des Hubkolbens 7 ist dieser im unteren Teil als Führungskolben 9 ausgebildet, der in einem Führungszylinder 10 am Maschinentisch 5 geführt ist. Auch gegenüber diesem Führungszylinder 10 ist der Hubzylinder 6, im Beispiel durch einen Dichtungsring 11, abgedichtet.
Ein geeignetes Druckmittel, z. B. eine Hydraulikflüssigkeit wird dem Hubzylinder 6 über eine Druckmittelzuführung 12 zugeleitet. Die Drucksteuerung und damit die Hubsteuerung für die Hubvorrichtung 4 erfolgt auf bekannte Art und muss in diesem Zusammenhang nicht näher beschrieben werden. Auch kann anstelle der Hubkolbensteuerung eine beliebige andere geeignete steuerbare Hubvorrichtung verwendet werden.
Die Unterseite der Palette list mindestens im Wirkbereich der Rollen 2 und 3 mit korrespondierenden Ausbildungen versehen, welche ein leichtes Horizontalverschieben der Palette auf der Hubvorrichtung während des im folgenden beschriebenen Zentriervorgangs ermöglicht. Beispielsweise weist die Unterseite der Palette in den Wirkbereichen der Rollen 2 und 3 eine ebene Oberfläche auf.
An mindestens drei Stellen sind an der Unterseite der Palette Ausnehmungen 20 und 21 angebracht. Diese wirken mit Zentrierelementen 22 und 23 zusammen, welche auf der Oberseite des Maschinentisches 5 angeordnet sind. Nähere Einzelheiten der Vorrichtung sowie deren Funktionsweise werden im folgenden anhand von Fig. 2 erläutert.
Die linke Halbfigur der Fig. 2 zeigt die Palette in einer angehobenen Position, während die rechte Halbfigur die auf den Maschinentisch aufgesetzte Palette zeigt. Wie sich aus der Darstellung gemäss dieser Figur ergibt, sind die Zentrierelemente 22 und 23 im bevorzugten Beispiel halbkugelförmig ausgebildet, während die Ausnehmungen 20, 21 an der Unterseite der Palette prismatische Form haben.
Die auf den Maschinentisch 5 aufzusetzende Palette 1 wird anfänglich auf die angehobene Hubvorrichtung 4 gemäss der linken Halbfigur abgesetzt. Dieser Vorgang kann ohne Einhaltung einer besonderen Präzision erfolgen. Unterstützt wird der Aufsetzvorgang durch seitliche Begrenzungen
13 und 14 zwischen der Palette 1 und der Hubvorrichtung 4 sowie durch ein entsprechendes seitliches Spiel 15, 16 in diesen Bereichen. Die seitlichen Begrenzungen 13, 14 und das Spiel 15, 16 sind derart gewählt, dass die Ausnehmungen 20, 21 wenigstens grob im Wirkbereich der Zentrierelemente 22, 23 liegen, sobald die Hubvorrichtung 4 abgesenkt wird. Auf diese Weise findet bereits beim ersten Aufsetzen der Palette auf die angehobene Hubvorrichtung 4 eine Grobausrichtung der Palette bezüglich der Hubvorrichtung 4 und damit indirekt bezüglich des Maschinentisches 5 statt.
Anschliessend wird durch Absenken der Hubvorrichtung 4, gesteuert durch das an der Druckmittelzuführung 12 anliegenden Druckmittel, die Palette 1 so weit in Richtung auf den Maschinentisch 5 herabgelassen, bis sie formschlüssig mit ihren Ausnehmungen 20, 21 auf den Zentriervorrichtungen 22 und 23 des Maschinentisches 5 aufsitzt. Dabei übernehmen die Zentrierelemente 22, 23 in Verbindung mit den Ausnehmungen 20 21 das genaue horizontale Ausrichten der Palette gegenüber dem Maschinentisch 5. Während dieses Vorgangs tragen die Grenzflächen zwischen der Palette 1 und der Hubvorrichtung 4, eventuell unterstützt durch die Rollen 2 und 3, noch den grössten Teil des Palettengewichts und erlauben eine leichte horizontale Korrekturverschiebung. welche durch die Zentrierelemente 22, 23 veranlasst wird.
Bei weiterer Absenkung der Hubvorrichtung 4 beginnt die Feinausrichtung der Palette bezüglich des Maschinentisches 5. Wie in der rechten Halbfigur in Fig. 2 dargestellt, ist die Hubvorrichtung selbst entlastet, sobald die Palette 1 mit ihrem Gewicht allein auf den Zentrierelementen 22, 23 des Maschinentisches 5 aufliegt. Diese sind derart aufeinander und auf die entsprechenden Ausnehmungen 20, 21 in der Palette 1 abgestimmt, dass die Palette und mit ihr das darauf befindliche Werkstück formschlüssig auf dem Maschinentisch 5 aufsitzt und damit eine genau definierte Position auf diesem einnimmt.
Zur unverrückbaren Befestigung der Palette 1 am Maschinentisch 5 dienen Niederhaltenocken 24, 25 an der Hubvorrichtung 4. welche auf Vorsprüngen 26, 27 an der Palette 1 anliegen und als Sicherungsverriegelung die Palette gegen über dem Maschinentisch 5 arretieren. Die Arretierung kann durch die Hubvorrichtung 4 hydraulisch mit einer nach unten wirkenden Druckkraft oder durch das Eigengewicht der mit dem Werkstück versehenen Palette geschehen.
Durch diesen kombinierten Zentrier- und Arretiervorgang in einem einzigen Steuerungsablauf werden die Zuführung und die Ausrichtung der Paletten auf den Maschinentisch wesentlich vereinfacht. Ausserdem ist die Arretierung für die nachfolgende Bearbeitung eines auf der Palette sich befindenden Werkstücks besonders wirkungsvoll.
Die Zentrierelemente sind besonders gut zur Aufnahme aller auftretenden Bearbeitungskräfte und zu ihrer Übertragung auf den Maschinentisch geeignet. Dabei wird die Palette gleichmässig und vorwiegend durch parallel angreifende äussere Kräfte beansprucht. Die von der Palette auf den Maschinentisch übertragenen Kräfte werden nämlich durch die Zentrierelemente in vertikaler Richtung weitergeleitet, während die mit Hilfe von nicht dargestellten Spannelementen auf T-Nuten 28 geleiteten Spannkräfte zum Verspannen der Werkstücke auf der Palette ebenfalls vertikal verlaufen.
Die Zentrierelemente 22, 23 können anstelle der gezeigten Halbkugelform auch eine beliebige andere geeignete Form haben, welche zusammen mit entsprechenden Gegenelementen an der Palette die gewünschte Zentrierwirkung beim Absenken der Palette auf den Maschinentisch aufweisen. Beispielsweise können die Zentrierelemente auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft sind solche Formen, welche zusammen mit den Gegenstücken an der Palette eine einfache und wirkungsvolle Reinigung bzw.
ein Sauberhalten der Verbindungsbereiche zwischen den Zentrierelementen und der Palette erlauben, so dass die Zuverlässigkeit und die Präzision der Verbindung auch im rauhen Werkstatt- oder Fabrikationsbetrieb gewährleistet ist.
Wie im einzelnen anhand von Fig. 3 dargestellt ist, sind die Zentrierelemente 22, 23 gemäss dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel zusätzlich mit mindestens einem Spülkanal 29 versehen, mit dessen Hilfe Spülfluid in den Bereich zwischen Zentrierelement 22 und die Ausnehmung 20 gefördert wird. Auf diese Weise werden die verschmutzungsgefährdeten Verbindungsflächen zwischen der Palette und der Werkzeugmaschine ständig sauber gehalten. Die Bildung von Schmutznestern wird damit wirkungsvoll verhindert.
Im bevorzugten Beispiel nach Fig. 3 tritt die Spülwirkung durch entsprechende Steuerung an der Fluid-Zuleitung 30 immer dann in Funktion, wenn die Palette vom Maschinentisch abgehoben und wenn sie auf diesen aufgesetzt wird.
Vorzugsweise wird der Spülvorgang unmittelbar vor dem Aufsetzen bzw. vor dem Abheben eingeleitet. Beim Aufsetzen der Palette wird der kegelmantelförmige Spalt S zwischen dem Zentrierelement und der Ausnehmung 20 ständig verkleinert und damit die Durchflussgeschwindigkeit durch den Spalt erhöht. Dadurch ist ein optimaler Reinigungsprozess an den Auflageflächen zwischen den Zentrierelementen und den Ausnehmungen gewährleistet.
Für bestimmte Anwendungen ist es erforderlich, dass die Werkstücke während der Bearbeitung auf der Werkzeugmaschine mit einem Spülfluid gespült werden. Dies kann zur Kühlung oder zur Schmierung erfolgen oder gar als integra ler Bestandteil des Bearbeitungsverfahrens, wie bei der Funkenerosion. In allen diesen Fällen ist es von grossem Vorteil, wenn der Anschluss für das Spülfluid schnell und einfach erfolgen kann, um auch bei dieser Arbeitsvorbereitung keine kostbare Maschinenzeit zu verlieren.
Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung sind bei der beschriebenen Einrichtung daher zwischen dem Maschinentisch und der Palette Anschlussbatterien vorgesehen, welche mit Anschlüssen für die direkte Versorgung der Werkstück versehen sind. Andererseits wird die Anschlussbatterie beim Aufsetzen der Palette auf den Maschinentisch automatisch mit einer entsprechenden Spülmittelzuleitung verbunden.
In Fig. 4 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer derartigen Einrichtung dargestellt. Die Palette list vorzugsweise in ihrem Randbereich mit einer Spülbatterie 31 versehen, welche wiederum einen Spülanschluss 32 für die Werkstückspülung aufweist. Im unteren Aufsatzbereich der Palette list die Spülbatterie 31 mit einem Schnellverschluss versehen, bestehend aus einer Steckmuffe 34 und einem Nippel 33. Dieser Nippel sitzt an einer Platte 35, welche z. B. am Maschinentisch angesetzt ist oder mit diesem identisch ist.
Mit Hilfe eines Hebels 38 oder einer anderen geeigneten Stellvorrichtung wird der Nippel 33 solange von der Steckmuffe 34 weggedrückt, bis der zuvor anhand der Fig. 2 beschriebene horizontale Justiervorgang der Palette gegenüber dem Maschinentisch beendet ist. Danach wird mit Hilfe des Hebels 38 der Nippel 33 gegen die Steckmuffe 34 geschoben, so dass eine dichte Fluidverbindung zwischen beiden Teilen entsteht.
Der untere Teil des Nippels geht im Beispiel in einen Anschluss 36 über, an dem ein Schlauch 37 für die Zufuhr des Spülfluids angeschlossen ist.
Je nach Bedarf oder Anwendung können an der Spülbatterie 31 mehrere Spülanschlüsse 23 vorgesehen sein so dass sich das Spülfluid gezielt über parallele Leitungen zu mehreren Stellen am Werkstück gleichzeitig verteilen lässt.
Beim Aufsetzen einer Palette auf den Werkzeugtisch, wie zuvor anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben, wird die Fluidverbindung zur Spülbatterie 31 auf einfache Art selbsttätig hergestellt, wobei die Schnellkupplung, bestehend aus dem Nippel 33 und der Steckmuffe 34, in der gleichen Richtung wirkt wie die Aufsetzrichtung der Palette 1 auf den Maschinentisch 5.
Gemäss einer weiteren Ausbildung der beschriebenen Einrichtung kann die Palette 1 mit Mitteln 39, z. B. mit entsprechenden Einsatzhalterungen, zur Aufnahme von Werkzeugen 40 ausgestattet sein, welche einer Wechseleinrichtung während der Bearbeitung eines Werkstücks nacheinander an der Maschine ausgewechselt werden müssen, um das Werkstück nacheinander mit den verschiedenen Werkzeugen zu bearbeiten.
Der Vorteil dieser Lösung besteht insbesondere bei Kleinserien bzw. bei häufig wechselnden Werkstücktypen darin, dass jedesmal die für die Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke erforderlichen Werkzeuge zusammen mit den Werkstücken ausserhalb der Maschine vorbereitet werden können und dann während der Bearbeitung unmittelbar für den Wechsel zur Verfügung stehen, ohne dass aufwendige separate Werkzeugmagazine an der Maschine sowie eine separate Vorbereitung und Bewirtschaftung der Werkzeuge erforderlich sind.
DESCRIPTION
The invention relates to a pallet changing device on a machine tool, according to the preamble of claim 1.
For reasons of optimal machine utilization, machine tools, especially those in automatic production lines, interact with pallet systems on which the workpieces to be machined are fed to the machine and removed again after machining. The workpieces can be prepared outside the machine before being fed and aligned for processing on the machine. The pallet is then placed with the assembled workpiece on the machine table set up for this purpose and locked with it. With this procedure, the machine time is optimally used and not blocked by excessive preparation times. To ensure that the machining can be carried out with the required precision, special attention must be paid to the changing devices for the pallets on the machine.
The requirements for positioning accuracy are very high for precision machines. In addition, the locking device must withstand the maximum stresses that occur during machining of the workpiece. Similar considerations apply as for the feeding and removal of the workpieces also for the management of the tools, which have to be changed on the machine tool during the machining of the workpieces.
Guide elements between the pallets and parts of the machine tool are known which are intended to facilitate the alignment of the two parts with one another. Known devices of this type generally have guide rails. Such guide elements are naturally particularly heavily soiled because they are also located in the machining zone during the machining of the workpiece, or they come into contact with removed material despite various preventive measures. This promotes wear on the highly sensitive guide elements and reduces the accuracy for subsequent use despite switching on cleaning processes.
In general, such pallets or their guide elements are relatively quickly in need of revision or unusable.
From US Pat. No. 4,312,110, for example, a metalworking machine tool with a pallet changing device is known, which is provided with such rail-like guide elements. These guides must not only take over the actual positioning task, but also transfer the machining forces exerted on the workpiece to the machine table during machining. The guide rails are therefore dimensioned accordingly. Furthermore, they interact with other Uberga loading and guiding means, whereby the two rail guides must be precisely aligned with one another. This requires particularly precise transport and positioning devices, so that trouble-free horizontal transfer by moving from one rail guide to the other is guaranteed.
The machining forces exerted on the rail guide during processing, which are to be transferred to the table underneath, in the long run lead to canting and fluttering of the rail guide.
Furthermore, from DE-PS 28 37 719 an automatic changing device on a spark erosion machine is known, which is designed for changing tools, that is, machining electrodes. This proposal also provides rail guides for the horizontal transfer of the pallets and is therefore associated with similar disadvantages as the device mentioned above.
It was an object of the present invention to develop a pallet changing device which allows a simple, safe and quick changing process on the machine tool, which furthermore ensures high precision when attaching the pallet to the machine tool and which ultimately also involves an additional construction of the system expanding or simplifying the operation allowed. According to the invention, this object is achieved by the measures defined in claim 1.
The main advantage of this measure lies in the self-centering property of the connection between the pallet and the machine tool. This greatly simplifies the search and connection process when changing pallets. The device is also particularly well suited for an automatic change process. In addition, the guide elements between the pallet and the machine tool, in particular the part which is connected to the pallet, are well protected against possible mechanical damage. This is particularly advantageous in rough production operations, when there are frequent pallet changes and the pallets have to be transported through several processing stages, on which they are exposed to a wide variety of mechanical stresses.
Due to the clamping forces occurring in the same direction for the pallet on the machine table on the one hand and for the workpiece on the pallet on the other hand, the risk of tension within the pallet is reduced, so that the machining accuracy or the achievable tolerance can be improved. Automatic control of these processes is particularly simple since, according to the proposed solution, it is possible to actuate the placement process of the pallet, the alignment on the machine table and the locking of the pallet with a single control element.
In a particularly advantageous manner, the centering and guiding means simultaneously represent reference points when preparing the pallets at set-up stations that are separate from the machine. The workpieces can be set up at the set-up station by simply and consistently defining the reference points, which, for example, define the zero points of a coordinate control on the machine tool mounted on the pallet with the required precision, so that precision machining can be started immediately after the pallet has been taken over by the machine, without having to perform another coordinate alignment.
A particularly advantageous development of the solution according to the invention allows the integration of a rinsing device into the centering and guiding means, so that the connection surfaces between the pallet and the machine tool, which are at risk of contamination, are kept constantly clean in a simple manner. This part of the pallet, which is sensitive per se, is additionally protected against wear, so that the precision of the connection is maintained even over a long period of time. The life expectancy of such pallet systems is thus significantly increased compared to known systems.
The invention is explained in more detail below with the aid of preferred exemplary embodiments with the aid of the drawings.
Show it:
1 is a schematic representation of a preferred embodiment,
2 shows a more detailed illustration of the example according to FIG. 1, the pallet being raised in the left part of the illustration and lowered in the right part,
Fig. 3 is provided with a rinsing device, and
Fig. 4, the provided with a sink battery.
1 shows a pallet 1, which rests on rollers 2, 3 of a lifting device 4. A plurality of such rollers or similar sliding elements can also be provided between the pallet 1 and the lifting device 4. The pallet can also lie directly on a support surface of the lifting device 4.
The lifting device 4 is attached to the machine table 5 of a machine tool, not shown in detail.
In the position shown, the lifting device 4 is extended upward from the machine table, so that the pallet initially rests solely on this lifting device and can be moved transversely relative to the lifting device.
The vertical stroke movement of the lifting device 4 can be controlled hydraulically in the example. For this purpose, the machine table 5 is provided, for example, with a lifting cylinder 6, in which a lifting piston 7 connected to the lifting device 4 is inserted. The lifting cylinder 6 is sealed to the outside with a piston ring 8.
Instead of the piston ring 8, a corresponding seal can also be provided in the cylinder wall. For additional guidance of the lifting piston 7, this is designed in the lower part as a guide piston 9, which is guided in a guide cylinder 10 on the machine table 5. The lifting cylinder 6 is also sealed from this guide cylinder 10, in the example by a sealing ring 11.
A suitable pressure medium, e.g. B. a hydraulic fluid is fed to the lifting cylinder 6 via a pressure medium supply 12. The pressure control and thus the stroke control for the lifting device 4 takes place in a known manner and need not be described in more detail in this context. Any other suitable controllable lifting device can also be used instead of the reciprocating piston control.
The underside of the pallet is provided, at least in the effective area of the rollers 2 and 3, with corresponding designs which enable the pallet to be moved slightly horizontally on the lifting device during the centering process described below. For example, the underside of the pallet has a flat surface in the effective areas of the rollers 2 and 3.
Recesses 20 and 21 are provided in at least three places on the underside of the pallet. These interact with centering elements 22 and 23, which are arranged on the top of the machine table 5. Further details of the device and its mode of operation are explained below with reference to FIG. 2.
The left half-figure of Fig. 2 shows the pallet in a raised position, while the right half-figure shows the pallet placed on the machine table. As can be seen from the illustration according to this figure, the centering elements 22 and 23 are hemispherical in the preferred example, while the recesses 20, 21 have a prismatic shape on the underside of the pallet.
The pallet 1 to be placed on the machine table 5 is initially placed on the raised lifting device 4 according to the left half-figure. This process can be carried out without special precision. The placement process is supported by side boundaries
13 and 14 between the pallet 1 and the lifting device 4 and by a corresponding lateral play 15, 16 in these areas. The lateral boundaries 13, 14 and the play 15, 16 are selected such that the recesses 20, 21 are at least roughly in the effective range of the centering elements 22, 23 as soon as the lifting device 4 is lowered. In this way, a rough alignment of the pallet with respect to the lifting device 4 and thus indirectly with respect to the machine table 5 already takes place when the pallet is first placed on the raised lifting device 4.
Then, by lowering the lifting device 4, controlled by the pressure medium applied to the pressure medium supply 12, the pallet 1 is lowered in the direction of the machine table 5 until it sits positively with its recesses 20, 21 on the centering devices 22 and 23 of the machine table 5 . The centering elements 22, 23 in connection with the recesses 20 21 take over the exact horizontal alignment of the pallet with respect to the machine table 5. During this process, the interfaces between the pallet 1 and the lifting device 4, possibly supported by the rollers 2 and 3, still support most of the pallet weight and allow a slight horizontal correction shift. which is caused by the centering elements 22, 23.
When the lifting device 4 is lowered further, the fine alignment of the pallet with respect to the machine table 5 begins. As shown in the right half figure in FIG. 2, the lifting device itself is relieved as soon as the weight of the pallet 1 alone on the centering elements 22, 23 of the machine table 5 lies on. These are matched to one another and to the corresponding recesses 20, 21 in the pallet 1 in such a way that the pallet and with it the workpiece located thereon sits positively on the machine table 5 and thus assumes a precisely defined position thereon.
Hold-down cams 24, 25 on the lifting device 4 are used for the immovable fastening of the pallet 1 on the machine table 5. They rest on projections 26, 27 on the pallet 1 and lock the pallet against the machine table 5 as a safety lock. The locking can be done hydraulically by the lifting device 4 with a downward pressure force or by the weight of the pallet provided with the workpiece.
This combined centering and locking process in a single control sequence significantly simplifies the feeding and alignment of the pallets on the machine table. In addition, the lock is particularly effective for the subsequent processing of a workpiece on the pallet.
The centering elements are particularly well suited for absorbing all machining forces and for transferring them to the machine table. The pallet is stressed evenly and mainly by external forces acting in parallel. The forces transmitted from the pallet to the machine table are in fact transmitted in a vertical direction by the centering elements, while the clamping forces guided on T-slots 28 with the aid of clamping elements (not shown) for clamping the workpieces on the pallet also run vertically.
Instead of the hemispherical shape shown, the centering elements 22, 23 can also have any other suitable shape which, together with corresponding counter-elements on the pallet, have the desired centering effect when the pallet is lowered onto the machine table. For example, the centering elements can also be frustoconical. Those forms are particularly advantageous which, together with the counterparts on the pallet, make cleaning and / or cleaning simple and effective.
allow the connection areas between the centering elements and the pallet to be kept clean, so that the reliability and precision of the connection is guaranteed even in rough workshop or manufacturing operations.
3, the centering elements 22, 23 according to the preferred embodiment shown are additionally provided with at least one flushing channel 29, with the aid of which flushing fluid is conveyed into the area between the centering element 22 and the recess 20. In this way, the contamination-prone connection surfaces between the pallet and the machine tool are kept clean at all times. This effectively prevents the formation of dirt nests.
In the preferred example according to FIG. 3, the rinsing action comes into operation by appropriate control on the fluid feed line 30 whenever the pallet is lifted off the machine table and when it is placed on it.
The rinsing process is preferably initiated immediately before touching down or before lifting off. When the pallet is placed on it, the cone-shaped gap S between the centering element and the recess 20 is continuously reduced and the flow rate through the gap is increased. This ensures an optimal cleaning process on the contact surfaces between the centering elements and the recesses.
For certain applications, it is necessary for the workpieces to be rinsed with a rinsing fluid during machining on the machine tool. This can be done for cooling or lubrication or even as an integral part of the machining process, such as spark erosion. In all of these cases, it is a great advantage if the connection for the flushing fluid can be made quickly and easily, so that no machine time is lost during this work preparation.
According to an advantageous further development, connection batteries are provided between the machine table and the pallet in the described device, which are provided with connections for the direct supply of the workpiece. On the other hand, when the pallet is placed on the machine table, the connection battery is automatically connected to a corresponding detergent supply line.
4 shows a preferred embodiment of such a device. The edge of the pallet is preferably provided with a rinsing battery 31, which in turn has a rinsing connection 32 for workpiece rinsing. In the lower top area of the pallet, the rinsing tap 31 is provided with a quick-release fastener, consisting of a push-in sleeve 34 and a nipple 33. This nipple sits on a plate 35, which, for. B. is attached to the machine table or is identical to this.
With the aid of a lever 38 or another suitable adjusting device, the nipple 33 is pushed away from the push-in sleeve 34 until the horizontal adjustment process of the pallet with respect to the machine table described above with reference to FIG. 2 has ended. The nipple 33 is then pushed against the push-in sleeve 34 with the aid of the lever 38, so that a tight fluid connection is created between the two parts.
In the example, the lower part of the nipple merges into a connection 36 to which a hose 37 for the supply of the flushing fluid is connected.
Depending on the need or application, a plurality of rinsing connections 23 can be provided on the rinsing tap 31, so that the rinsing fluid can be distributed in a targeted manner via parallel lines to a plurality of locations on the workpiece.
When a pallet is placed on the tool table, as previously described with reference to FIGS. 1 to 3, the fluid connection to the rinsing tap 31 is automatically established in a simple manner, the quick coupling, consisting of the nipple 33 and the push-in sleeve 34, acting in the same direction as the direction of placement of the pallet 1 on the machine table 5.
According to a further embodiment of the device described, the pallet 1 with means 39, for. B. be equipped with appropriate insert holders for receiving tools 40, which must be replaced one after the other on the machine during the machining of a workpiece in order to machine the workpiece one after the other with the various tools.
The advantage of this solution, especially in small series or with frequently changing workpiece types, is that the tools required for processing different workpieces can be prepared together with the workpieces outside the machine and are then immediately available for the change during processing without that complex separate tool magazines on the machine as well as separate preparation and management of the tools are required.