DD135047B1

DD135047B1 - Einrichtung fuer den wechsel von werkstuecktraegern an werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DD135047B1
Application number: DD20447378A
Authority: DD
Inventors: Dieter Neuber; Gerhard Starke
Original assignee: Dieter Neuber; Gerhard Starke
Priority date: 1978-03-30
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1980-06-25
Also published as: DE2908601A1; GB2018642A; DD135047A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung sind Werkzeugmaschinen, insbesondere Bearbeitungszentren mit einem ortsfesten Maschinentisch, bei denen eine der Maschine zugeordnete Wechseleinrichtung auswechselbare Werkstückträger zwischen dem Maschinentisch und einer Bereitstellstation zu- und abführt, die über eine vorzugsweise als Stirnzahnkupplung ausgebildete Zentrier- und Positioniereinrichtung direkt mit dem Moschinentisch und der Bereitstellstation verbunden sind und durch eine im Maschinentisch engeordnete Hubeinrichtung zur Ausführung eines Teilschrittes weitergeschaltet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der DT-CS 26 31 971 ist eine Einrichtung zum Wechsel von VVerkstücktrsgern an einem Bearbeitungszentrum bekannt, bei der eine dem Maschinentisch zugeordnete und um 180° schwenkbare Wechseleinrichtung die Werkstückträger zu- und abführt. Die Werkstückträger sind durch eine als Stirnzahnkupplung ausgebildete Zentrier- und Positioniereinrichtung direkt mit dem Maschinentisch verbunden. Mittels einer im Maschinentisch befindlichen und mit dem jeweiligen Werkstückträger verriegelbaren Hubeinrichtung wird der Werkstückträger während der Werkstückbearbeitung auf dem Maschinentisch geklemmt, beim Teilvorgang ausgekuppelt, um den erforderlichen Betrag verdreht und wieder

eingekuppelt sowie zur Vorbereitung des Wechsels in die Wechselstellung angehoben.

Der Wechsel der Werkstückträger ist bei dieser Einrichtung sehr aufwendig. So müssen die die Werkstückträger aufnehmenden radial verfahrbaren Arme der Wechseleinrichtung zum Zweck der Ent- und Verriegelung von Werkstückträger und Hubeinrichtung innerhalb eines Wechsels mehrmals aus- und eingefahren werden, was für die Auf- und Abwärtsbewegung der Hubeinrichtung auch zutrifft. Diese Vielzahl sich notwendig machender und nacheinander ablaufender Bewegungsabläufe während eines Werkstückträgerwechsels führt zu relativ langen Wechselzeiten. Darüber hinaus ist diese Einrichtung durch einen sehr hohen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand gekennzeichnet.

Oie verhältnismäßig große Ausladung der Wechseleinrichtung führt zu einem beträchtlichen Platzbedarf.

Ein weiterer Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß der neu zugeführte Werkstückträger erst auf der Hubeinrichtung zu fixieren ist, bevor er auf den Maschinentisch abgesenkt und durch die Stirnzahnkupplung zentriert und positioniert werden kann. Dadurch machen sich zusätzliche Zentrierelemente erforderlich und der Wechselvorgang wird umständlicher.

Durch die DT-AS 23 10 990 ist eine Einrichtung zum Umsetzen von Werkstückträgern an verschiedene Bearbeitungsstationen bekannt. Ein um eine senkrechte Achse verdrehbarer Armstern_s dessen Arme längs der Drehachse verschiebbar sind, führt die Werkstückträger schrittweise zu und ab. Die Werkstückträger werden durch eine als Zentrier- und Positioniereinrichtung wirkende Stirnzahnkupplung, deren Hälften konzentrisch an den Werkstückträgern und den Bearbeitungsstationen angeordnet sind, in die erforderliche Bearbeitungslage gebracht. Oeder Arm des Armsterns ist mit einem radial verschiebbaren Schlitten versehen. Der Radialschlitten ist Träger einer Greifeinrichtung zur Aufnahme der Werkstückträger und einer Teileinrichtung, durch die dieser zur Ausführung vor, Teilschritten um seine Achse verdreht werden ftann.

Diese Einrichtung ist aus der Sicht des Wechsels von Werkstückträger^ an Werkzeugmaschinen, bei denen Teilschritte ausführende Werkstückträger zwischen dem Maschinentisch und einer Bereitstellstation zu- und abgeführt werden, mit einigen wesentlichen Nachteilen behaftet.

So ist die Anordnung der Teilschalteinrichtungen an den Armen des Armsterns mit dem Erfordernis verbunden, der Wechseleinrichtung mehrere derartige Einrichtungen zuzuordnen. Da die Teilschalteinrichtungen die Werkstückträger nur um deren Achse verdrehen, müssen zur Realisierung von Teilvorgängen die betreffenden Arme des Armsterns, damit an den anderen Bearbeitungsstationen keine Behinderung der Bearbeitungsvorgänge erfolgt, separat angehoben und abgesenkt werden, üas ist ebenfalls mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden. Darüber hinaus macht sich eine relativ aufwendige Gestaltung der Greifeinrichtungen und der Werkstückträger selbst erforderlich, da die Durchführung von Teilschritten eine drehbewegliche Aufnahme der Werkstückträger in den Greifeinrichtungen vorausgesetzt und die von der jeweiligen Teilschalteinrichtung ausgelöste Drehbewegung auf den betreffenden Werkstückträger übertragen werden muß.

Diese Einrichtung ist deshalb für den Wechsel von Werkstückträgern an Werkzeugmaschinen, wie sie bei der Angabe des Anwendungsgebietes der Erfindung näher bezeichnet wurden, nicht geeignet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand zu reduzieren, eine Verkürzung der Wechselzeiten zu erreichen, den Platzbedarf zu senken und eine vielseitige Einsatzbarkeit der Einrichtung zu ermöglichen.

Wesen der Erfindung

Die Mängel der bekannten Lösungen lassen sich im wesentlichen auf folgende technische Ursachen zurückführen:

- Die hinsichtlich eines effektiven Werkstückträgerwechsels ein-

-A-

geschränkten möglichen Bewegungsabläufe der Wechseleinrichtung in bezug auf die Hubeinrichtung in Verbindung mit der unmittelbar bestehenden funktioneilen Abhängigkeit bei der Ent- und Verriegelung von Werkstückträger und Hubeinrichtung von der Wechseleinrichtung (DT-OS 26 31 971).

- Die aus der direkten Zuordnung der Teileinrichtungen zu der Wechseleinrichtung resultierenden fehlenden Möglichkeiten, Teilschaltvorgänge unabhängig vom Funktionsablauf der Wechseleinrichtung durchführen zu können (DT-AS 23 10 990).

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zum Wechsel von Werkstückträgern an Werkzeugmaschinen, insbesondere Bearbeitungszentren, bei der zwischen einer der Maschine zugeordneten Wechseleinrichtung und einer im Maschinentisch angeordneten Hubeinrichtung eine auf die Reduzierung von Bewegungsabläufen gerichtete Koordinierung der Funktionen vorgenommen wird, eine Ent- und Verriegelung von Werkstückträger und Hubeinrichtung durch die Wechseleinrichtung entfällt und ein Fixieren neu zugeführter Werkstückträger auf der Hubeinrichtung nicht erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Aushebe- und Absenkbewegung einer Hubeinrichtung durch analoge und in gleicher Achse liegende Bewegungen einer Wechseleinrichtung ergänzt wird und die an der Klemmung der Werkstückträger auf dem Maschinentisch beteiligten Klemmelemente unabhängig von der Wechseleinrichtung betätigbar sind.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die Wechseleinrichtung eine schwenkbewegliche und axial verschiebbare Wechslergabel aufweist und zur Klemmung der Werkstückträger radial zur Hubeinrichtung angeordnete und zur Achse des Ma™ echinentisches hin bewegliche Klemmelemente vorgesehen sind. Dabei ist die Wechslergabel doppelarmig ausgebildet und mit zum

Maschinentisch und zur Bereitstellstation fluchtenden Werkstückträgeraufnahmen versehen, denen Zontrierelemente zugeordnet sind, die ihrerseits mit komplementären Aufnahmen an den Werkstückträgern in lösbarer Verbindung stehen. Die Wechslergabel ist fest mit der Achse der Wechseleinrichtung verbunden.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung sind die Klemmelemente zur Klemmung der Werkstückträger außerhalb der Hubeinrichtung und von dieser funktionell unabhängig angeordnet« Die Klemmelemente sind axial verschiebbar und drehbeweglich, wobei zwischen der Axialbewegung und der Drehbewegung teilweise Zwangsläufigkeit besteht.

Schließlich sind nach letzten Merkmalen der Erfindung die Hubeinrichtung und die Werkstückträger durch eine nur beim Teilvorgang wirkende Feststelleinrichtung lösbar miteinander verbunden. Dabei sind an der oberen Stirnseite der Hubeinrichtung in Abhängigkeit von der Aushebe- und Absenkbewegung der Hubeinrichtung betätigbare Sperrklinken angeordnet, die ihrerseits mit einem an der Unterseite der Werkstückträger befestigten profilierten Ring in Wirkverbindung stehen« Die Sperrklinken werden von einer im Maschinentisch drehbaren und axial beweglichen und zum profilierten Ring konzentrischen Hülse schwenkbar und in radialer Anordnung aufgenommen und sind durch einen in der Hülse verschiebbaren Schieber in Feststell- und Freigabestellung bringbar.

Ausführunosbeispiel

Die zweckmäßigste Form der Realisierung oer Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Darstellung dor Einrichtung im Teilschnitt

Fig. 2 : einen Schnitt durch A-A nach Fig. 1.

Fig. 3 : die Aufnahme der Werkstückträger in der Wechslergabel, schematisch dargestellt.

Dem Ständer 1 mit daran verfahrbarem Spindelkopf 2 eines nicht näher gezeigten Bearbeitungszentrums ist ein ortsfester Maechinentisch 3 zugeordnet. Zwischen dem Maschinentisch 3 und einer Bereitstellstation 4 befindet sich eine Wechseleinrichtung 5, deren doppelarmig ausgebildete Wechslergabel 6 die auf dem Maschinentisch 3 und der Bereitstellstation 4 befindlichen Werkstückträger 7, 8 'umfaßt.

Nach Fig, 1 sind die Werkstückträger 7, 8 über eine als Zentrier- und Positioniereinrichtung wirkende und mit der Achse des Maschinentisches 3 konzentrischen Stirnzahnkupplung 10 direkt mit dem Maschinentisch 3 verbunden. Die Kupplungshälften 11, 12 der Stirnzahnkupplung 10 sind komplementär in der Werkstückträgeraufnahme 13 des Maschinentisches 3 und den Unterseiten der Werkstückträger 7, 8 befestigt. An der Bereitstellstation 4 erfolgt die Aufnahme der Werkstückträger 7, 8 in dsr gleichen Weise.

Zentrisch im Maschinentisch 3 ist eine Hubeinrichtung 14 angeordnet, die im wesentlichen aus einem Arbeitszylinder 15, einem Kolben 16 und einer Hülse 17 besteht. Die Hülse 17 ist drehbar und axial verschiebbar in der Werkstückträgeraufnahme 13 gelagert und ist an ihrer unteren Stirnseite mit einer Verzahnung versehen, die zum Zweck der Verdrehung der Hülse 17 mit einem nicht dargestellten Drehantrieb im Eingriff steht. An ihrer oberen Stirnseite ist die Hülse 17 mit nicht näher bezeichneten Schlitzen versehen, in denen schvvenkbewegliche Sperrklinken 19 aufgenommen werden. Die Sperrklinken 19 sind Bestandteil einer Feststelleinrichtung 20, die als v/eitere Funktionselemente einen am Kolben 16 befestigten und in der Hülse 17 verschiebbaren Schieber 21 und einen an der Unterseite der Werkstückträger 7, 8 befestigten profilierten Ring 22 aufweist.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind zur Klemmung der Werkstückträger 7, 8 auf dem Maschinentisch 3, außerhalb und radial zur Hubeinrichtung 14, Klenmslemente 23 in der Werkstückträge rauf nähme 13 angeordnet. Die Klemmelemente 23 bestehen aus in der Werkstückträgeraufnahme 13 drehbeweglich und axial verschiebbar aufgenommen Kolbenstangen 24, an deren Oberseiten Klemmstücke 25 befestigt sind. In der in Fig. 1 dargestellten

Klemmstellung greifen die Klemmstücke 25 hinter Absätze 26 der Werkstückträger 7, 8, während sie, bedingt durch ihre aus Fig, ersichtliche seitliche Abflachung, in ausgeschwenktem Zustand die Absätze 26 freigeben. An den unteren Enden der Kolbenstangen 24 sind wendelförmig ausgebildete Flachprofile 27 befestigt. Die Flachprofile 27 werden jeweils durch zwei Stifte 28, 29 geführt, die in mit der Werkstückträgeraufnahme 13 fest verbundenen Flanschen 30 angeordnet sind. Durch eine nicht gezeigte Einrichtung werden die Klemmelemente 23 hydraulisch betätigt und dadurch in Klemmstellung gebracht sowie in eine die Werkstückträger 7, 8 freigebende Stellung ausgeschwenkt. Die Flachprofile 27 bewirken einen teilweisen Zwangslauf zwischen der Axialbewegung und der Drehbewegung der Klemmelemente 23. An der Bereitstellstation 4 kann die Klemmung der Werkstückträger 7, 8 analog erfolgen.

Die Wechslergabel 6 ist mit der Achse 31 der Wechseleinrichtung fest verbunden, die ihrerseits von einer drehbar gelagerten H ülse 32 drehfest und axial verschiebbar aufgenommen wird. Die Hülse 32 ist mit einer Verzahnung 33 versehen, in die zu beiden Seiten Zahnstangen 34 eingreifen. Oede der Zahnstangen 34 ist mit der Kolbenstange 35 eines Arbeitszylinders 36 verbunden. Von der Achse 31 der Wechseleinrichtung 5 wird drehbeweglich die Kolbenstange 37 eines Arbeitszylinders 38 aufgenommen.

Fig. 3 zeigt, daß die beiden Werkstückträgeraufnahmen 39 der Wechslergabel 6 mit Zentrierelementen 40 versehen sind. Den Zentrierelementen 40 zugeordnet, befinden sich an den Unterseiten der Werkstückträger 7, 8 komplementäre Aufnahmen 41. Die Werkstückträgeraufnahmen 39 fluchten mit dem Maschinentisch 3 und der Bereitstellstation 4.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Der Wechsel der Werkstückträger 7, 8 wird durch Lösen aer Klemmelemente 23 eingeleitet, die zu diesem Zweck nach oben verschoben werden. Die zunächst einsetzende Axialbewegung der Klemmelemente 23 wird durch eine Drehbewegung ergänzt, sobald der wendeiförmige Teil der Flachprofile 27 zwischen die Stifte 28, 29 gerät und als dessen Folge die Klemmstücke 25 aus dem

Bereich der Absätze 26 geschwenkt werden. Anschließend erfolgt die Beaufschlagung des Arbeitszylinders 38, der über die Kolbenstange 37 eine Axialbewegung auf die Achse 31 und damit auf die Wechslergabel 6 überträgt. Die Werkstückträgeraufnahmen 39 der Wechslergabel 6 greifen mit ihren Zentrierelementen 40 in die Aufnahmen 41 und heben gleichzeitig beide Werkstückträger 7, 8 vom Maschinentisch 3 und der Bereitstellstation 4 ab, wodurch die Kupplungshälften 11, 12 der Stirnzahnkupplung 10 voneinander gelöst werden. Durch die anschließende Beaufschlagung eines der Arbeitszylinder 36 werden über die Zahnstange 34 sowie die Verzahnung 33 die Hülse 32 und damit die Achse 31 mit der Wech'slergabel 6 und den Werkstückträgern 7, 8 um 180° verdreht. Die danach vorgenommene Beaufschlagung des Arbeitszylinders 38, jetzt in entgegengesetzter Richtung, senkt die Achse 31 mit der Wecbslergabel 6 und den gewechselten Werkstückträgern 7_f 8 ab. Diese Abwärtsbewegung ist dann beendet, wenn die Werkstückt rager 7, 8 auf Maschinentisch 3 und Bereitstellstation 4 aufsetzen und sich die Zentrierelemente 40 der Werkstückträgeraufnahmsn 39 aus den Aufnahmen 41 gelöst haben. Beim Aufsetzen der Werkstückträger 7, 8 kuppeln die Kupplungshälften 11, 12 der Stirnzahnkupplung 10 ein und zentrieren damit die Werkstückträger 7, 8 auf dem Maschinentisch 3 sowie der Bereitstellstation 4. Die anschließende Betätigung der Klemmelemente 23 bringt die Klemmstücke 25 analog der beim Lösen der Klemmung beschriebenen Verfahrensweise hinter die Absätze 26, wodurch im weiteren Verlauf der Axialbewegung der Klemmelemente 23 die Kupplungshälften 11, 12 miteinander verpsannt werden. Damit ist der Wechselvorgang beendet.

Soll der auf dem Maschinentisch 3 befindliche Werkstückträger oder 8-um einen bestimmten Betrag weitergeteilt werden, so werden zunächst in schon beschriebener Weise die Klemmelemente gelöst. Anschließend wird der Arbeitszylinder 15 der Hubeinrichtung 14 betätigt; infolgedessen sich der Schieber 21 nach oben bewegt. Im Verlauf seiner Aufwärtsbewegung trifft der Schieber 21 auf die Sperrklinken 19 und verschwenkt diese soweit, bis sie mit ihren freien Enden den Ring 22 hintergreifen und klemmen. Die sich weiter fortsetzende Bewegung des Schiebers 21 nach

oben bewirkt, daß der nunmehr über die Hülse 17 mit der Hubeinrichtung 14 verriegelte Werkstückträger 7 oder 8 angehoben und die Stirnzahnkupplung 10 gelöst wird. Im Anschluß an die nun beendete Aufwärtsbewegung des Schiebers 21 werden die Hülse 17 und damit der Werkstückträger 7 oder 8 über die Verzahnung 18, auf die ein nicht dargestellter Drehantrieb einwirkt, um den gewünschten Betrag verdreht. Durch eine entsprechende Beaufschlagung des Arbeitszylinders 15 wird der Werkstückträger 7 oder 8 anschließend wieder auf dem Maschinentisch 3 abgesetzt und in schon beschriebener Weise durch die Stirnzahnkupplung 10 zentriert. Im Verlauf der weiteren Abwärtsbewegung des Kolbens 16 und damit des Schiebers 21 schwenken die Sperrklinken 19, der Bewegung des Schiebers 21 folgend, vom Ring 22 weg und lösen so die Verriegelung zwischen dem Werkstückträger 7 oder 8 und der Hubeinrichtung 14* Die Abwärtsbewegung des Schiebers 21 ist dann beendet, wenn die Sperrklinken 19 ihre Ausgangsstellung einnehmen. Anschließend vjerden die Klemmelemente 23 in der schon beschriebenen Weise betätigt und damit der Werkstückträger 7 oder 8 auf dem Maschinentisch 3 geklemmt.

Ist der Maschinentisch 3 in einer oder mehreren Bearbeitungsachsen verschiebbar angeordnet, so können, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen, die Werkstückträgeraufnahmen 39 der Wechslergabel 6 radial verschiebbar zu den Werkstückträgern 7, 8 angeordnet werden, um somit ein Zurückziehen aus dem Bereich der Werkstückträger 7, 8 zu ermöglichen.

Claims

—ίο- Erfindungsanspruch

1. Einrichtung zum Wechsel von Werkstückträger^ an Werkzeugmaschinen, insbesondere Bearbeitungszentren, mit einer der Maschine zugeordneten Wechseleinrichtung zur Zu- und Abführung der Werkstückträger zwischen dem Maschinentisch und einer Bcreitstellstation, einer vorzugsweise als Stirnzahnkupplung ausgebildeten und mit der Achse des Maschinentisches konzentrischen Zentrier- und Positioniereinrichtung, deren Kupplungshälften ancbn Werkstückträgern und im Maschinentisch befestigt sind und axial miteinander verspannt werden sowie einer im Maschinentisch befindlichen Hubeinrichtung, die den vom Maschinentisch aufgenommenen Werkstückt rager zur Ausführung von Teilschritten aus- und einkuppelt und weiterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechseleinrichtung (5) eine längs der -xchse des Maschihentisches (3) verschiebbare Wechslergabel (6) aufweist und zur Klemmung der Werkstückträger (7; 3) axial- und drehbeweglich angeordnete Klemmelemente (23) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechslergabel (6) schwenkbeweglich ist und die Klemmelcmente (23) radial zu einer Hubeinrichtung (14) und zur Achse des Maschinentisches (3) hin beweglich angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechslergabel (6) doppelarmig ausgebildet und mit zum Maschinentisch (3) und zur Bereitstellstation (4) fluchtenden -Werkstückt rägerauf nahmen (39) versehen ist, denen Zentrierelemente (40) zugeordnet sind, die ihrerseits mit komplementären Aufnahmen (41) an den Werkstückträgern (7; S) in lösbarer Verbindung stehen.

4. Einrichtung nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechslergabel (6) fest mit der Achse (31) der Wechseleinrichtung (5) verbunden ist.

5. Einrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente (23) außerhalb der Hubeinrichtung (14) und von dieser funktionell unabhängig angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Punkt 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemento (23) axial verschiebbar und drehbeweglich sind und zwischen der Axialbewegung und der Drehbewegung teilweise Zwangsläufigkeit besteht.

7. Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (14) und die Werkstückträger (7/ 8) durch eine nur beim Teilvorgang wirkende Feststelleinrichtung (20) lösbar miteinander verbunden sind.

8· Einrichtung nach Punkt 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Stirnseite der Hubeinrichtung (14) in Abhängigkeit, von der Aushebe- und Absenkbewegung der Hubeinrichtung (14) betätigbare Sperrklinken (19) angeordnet sind, die ihrerseits mit einem an der Unterseite der Werkstückträger (7; 8) befestigten profilierten Ring (22) in '.Virkverbindung stehen.

3· Einrichtung nach Punkt 1, 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinken (19) von einer in Maschinentisch (3) drehbaren und axial beweglichen und zum Ring (22) konzentrischen Hülse (17) schwenkbar und in radialer Anordnung aufgenommen werden und durch einen in der Hülse. (17) verschiebbaren Schieber (21) in Feststell- und Froigabestellung bringbär sind.

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