DE1301220B - Sicherungseinrichtung an einer automatischen Werkstueckwechseleinrichtung an Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung an einer automatischen Werkstückwechseleinrichtung für die Werkstücke in Zentriereinrichtungen aufnehmende Werkzeugmaschinen, insbesondere Wälzfräsmaschinen, mit einem axial zur Zentriereinrichtung verschiebbaren, angetriebenen Übergabegestänge.

Werkzeugmaschinen, insbesondere Wälzfräsmaschinen, werden, um bei Massenfertigung an Bedienungskräften zu sparen, mit automatischen Werkstückwechseleinrichtungen ausgerüstet, denen die Werkstücke von einer gleichfalls automatischen Fördereinrichtung zugeführt werden.

DieWechseleinrichtung wird in vorteilhafter Weise, z. B. von einem Schwenkkopf gebildet, der von einem am Gegenhalter der Werkzeugmaschine relativ zur Spannvorrichtung verschiebbar gelagerten Stößel getragen wird. Der Schwenkkopf weist zwei selbsttätige Ladegreifer auf, welche die Aufgabe haben, die auf der Transporteinrichtung und auf einer Spannvorrichtung für die Bearbeitung durch die Werkzeugmaschine aufgesteckten Werkstücke in den Schwenkkopf zu übernehmen. Zu diesem Zweck senkt der Gegenhalter den Schwenkkopf auf je ein Werkstück in der Transportvorrichtung und in der as Spannvorrichtung, worauf die Backen des Greifers die Werkstücke umfassen. Eine anschließende Aufwärtsbewegung des Gegenhalters hebt die Werkstücke aus ihrer Halterung. Der Schwenkkopf führt dann eine Schwenkbewegung aus, nach deren Beendigung sich das zu bearbeitende Werkstück über der Spannvorrichtung der Werkzeugmaschine und das bearbeitete Werkstück über der Transportvorrichtung befindet. Dann bewegt sich der Gegenhalter zusammen mit dem Stößel in Richtung der Spann- und der Transportvorrichtung, wobei die Werkstücke in die Vorrichtungen eintreten und auf die dort vorgesehene Zentriereinrichtung aufgesetzt werden.

Der normale Ablauf dieser Wechseloperation setzt voraus, daß die Spannvorrichtung leer ist und das Werkstück ohne Behinderung von der Zentriereinrichtung aufgenommen werden kann. Sollte der Fall eintreten, daß das vorher bearbeitete Werkstück infolge einer Störung in der Spannvorrichtung verblieben ist oder daß sich der Zentrierdorn nicht oder nur unvollkommen, bzw. unter Aufwand ungewöhnlich großer Kräfte in die Zentrierbohrung des Werkstückes einführen läßt oder die Einführung des Zentrierschaftes des Werkstückes in die Zentrierhülse der Spannvorrichtung aus den gleichen Gründen behindert wird, weil versehentlich ein Werkstück mit zu kleiner oder durch einen Grat oder Späne verengter Zentrierbohrung oder zu großem bzw. ebenfalls durch einen Grat oder Späne verdicktem Zentrierschaft von der Transporteinrichtung mitgeführt wurde, so kann die Wechseleinrichtung zu Bruch gehen, oder das Werkstück würde bei seiner Bearbeitung Ausschuß werden. Auch mit einer Zerstörung des Bearbeitungswerkzeuges muß gerechnet werden.

Weiter können Störungen in der automatischen Folgeschaltung auftreten, wenn der Ladevorgang nicht ordnungsgemäß zu Ende geführt wird. Die Werkzeugmaschine würde auch, wenn nichts zerstört wäre, weiterlaufen, wobei Produktionszeit verlorengeht. Es bliebe dann dem Zufall überlassen, wann die Störung entdeckt würde. Beim Weiterlaufen der Maschine würden die Ladegreifer die Werkstücke ständig auf die nicht passende Zentrierung aufzuschieben versuchen, und die Greiferbacken würden an den von ihnen umfaßten Abschnitten des Werkstückes gewaltsam entlanggleiten, wobei die Greiferbacken und/oder diese Abschnitte zerstört oder stark beschädigt werden würden.

Bisher verließ man sich darauf, daß der Zustand der Zentrierbohrungen einwandfrei geprüft wird. Bei großen Stückzahlen, wie sie in der modernen Fertigung vorkommen, wird aber vielfach gar nicht jedes Stück geprüft, und ein einziges fehlerhaftes Stück würde mit dem Preis der Zerstörung einer wertvollen Anlage, mindestens aber einer größeren Betriebsunterbrechung bezahlt werden müssen.

Deshalb sind zur Ausschaltung dieses hohen Risikos und zur Vermeidung von Zerstörungen Sicherungseinrichtungen erforderlich, wie sie zum Schutz von Werkzeugmaschinen gegen Überlastungen an sich bekannt sind.

Diese Einrichtungen sind mit Sicherungselementen in Form von elastischen Gliedern versehen, die im Betrieb einer zur Belastung der Maschine proportionalen Formänderung unterworfen sind. Wenn die Belastung einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, ist die Formänderung so groß, daß sie einen die Maschine stillsetzenden Schaltvorgang auslöst. Es ist auch bekannt, statt elastischer Glieder Zwischenplatten zu verwenden, die unter dem zur Maschinenbelastung proportionalen Druck eines Belastungselementes bei Überschreitung der Lastgrenze zu Bruch gehen und die Werkzeugmaschine ausschalten.

Sicherungseinrichtungen dieser Art hat man bisher verwendet, um Störungen und Beschädigungen auszuschließen, die durch folgende Ursachen eintreten können:

1. Überlastung des Auswerfers an einer Tiefziehpresse durch einen extrem hohen Widerstand des an der Bearbeitungsstelle festgehaltenen Werkstückes gegen dessen Fortbewegung (deutsche Patentschrift 973 032).

2. Mangelhafte oder in umgekehrter Lage erfolgte Zentrierung des Werkstückes. Hier wird das elastische Glied durch einen mit einer Schablone zusammenwirkenden Fühler deformiert, der auf die Abtastung der Umrisse eines korrekt zentrierten Werkstückes justiert ist und gegen ein fehlerhaft zentriertes Werkstück anläuft (deutsche Patentschrift 1 028 411).

3. Anhaften eines Werkstückes am zurückgehenden Pressenstempel. Die Sicherungseinrichtung dient in diesem Falle dazu, die Zuführung eines neuen Werkstückes zur Presse zu verhindern (deutsche Patentschrift 867 638).

4. Behinderung der Schwenkbewegung eines das Werkstück aufnehmenden Schwenkarmes einer Werkstück-Zuführungsvorrichtung. Zu diesem Zweck ist im Zuge der den Schwenkarm antreibenden Schubstange ein elastisches Glied vorgesehen, welches bewirkt, daß sich die Schubstange gegen elastischen Widerstand verkürzen und trotzdem einen vollen Hub ausführen kann, wenn der Schwenkarm in seiner Bahn aufgehalten wird (USA.-Patentschrift 2 685 271, britische Patentschrift 785 716).

5. Steigerung des von einer Welle übertragenen Drehmomentes über den Grenzwert hinaus.

Hierdurch erfährt das elastische Glied der Sicherungsvorrichtung eine Formänderung und betätigt eine Kupplung, die die Welle von ihrem Antrieb entkuppelt, wobei die Kupplung automatisch wieder eingerückt wird, sobald die Überlastung beseitigt ist (deutsche Patentschrift 887 591; vgl. auch deutsche Patentschrift 638 871).

6. Steigerung des Zahndruckes an einem Kreissägeblatt einer Kaltkreissägemaschine über den Grenzwert hinaus. Bei einer solchen Überlastung schaltet eine Druckmeßdose den Sägeblattantrieb und den Vorschubantrieb aus (deutsche Patentschrift 1090 927).

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungseinrichtung der vorstehend behandelten Ausführung so auszubilden, daß sie zum Schutz einer Werkstückwechseleinrichtung der eingangs bezeichneten Gattung vor Zerstörung beim Auftreten ao eines extrem hohen Widerstandes gegen das Aufstecken des Werkstückes auf den Zentrierdorn — oder sein Abziehen vom Zentrierdorn — der Werkzeugmaschine optimal geeignet ist. Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß zwei elastische as Glieder, von denen das erste die das Werkstück der Zentriereinrichtung nähernde und das zweite die es von dieser entfernende Schubbewegung vom Antrieb auf das Übergabegestänge überträgt, sowie in an sich bekannter Weise jedem elastischen Glied zügeordnete, bei dessen Zusammendrücken zur Wirkung kommende, die Wechseleinrichtung und/oder Werkzeugmaschine außer Betrieb setzende oder die Bewegung des Übergabegestänges umkehrende und/oder eine die Werkstücke in den Arbeitsbereich der Werk-Stückwechseleinrichtung transportierende Fördereinrichtung stillsetzende Schaltmittel vorgesehen.

Durch die Zuordnung der Sicherungseinrichtung zum Übergabegestänge wird erreicht, daß auch solchen Beschädigungen der Werkstückwechseleinrichtung vorgebeugt wird, die von der genannten Fördereinrichtung ausgehen können. Diese Fördereinrichtung muß nämlich zum Arbeitsablauf der Werkstückwechseleinrichtung synchronisiert sein, d. h., sie muß in dem Augenblick, in dem ein Greifer auf die Fördereinrichtung abgesenkt wird, in einer solchen Stellung stehen, daß die Greiferbacken das Werkstück umfassen können. Eine Abweichung von dieser Stellung auch nur um einen geringen Betrag kann zur Folge haben, daß der Greifer von oben gegen das Werkstück anläuft und aufgehalten wird. Wird in diesem Fall die Anlage automatisch stillgesetzt, so wird nicht nur die Werkstückwechselvorrichtung und die Fördereinrichtung vor Schaden bewahrt, sondern das Bedienungspersonal wird sofort darauf aufmerksam gemacht, daß eine Störung seitens der Fördereinrichtung vorliegt. Ein weiterer Vorzug der neuen Sicherungseinrichtung besteht darin, daß sie auch zur Wirkung kommt, wenn sich beim Abheben eines Werkstückes vom Zentrierdorn ein außergewöhnlich großer Widerstand gegen die Hubbewegung der Werkstückwechseleinrichtung einstellt, der dadurch entstehen kann, daß ein Werkstück auf dem Zentrierdorn — etwa infolge Eindringens von Spänen zwischen die Paßflächen oder infolge anderer Ursachen — verklemmt ist.

Um die Empfindlichkeit der Sicherungseinrichtung unterschiedlichen Gegebenheiten anpassen zu können, können Einstellelemente zum Verändern der Vorspannkraft der elastischen Glieder vorgesehen sein.

Als preiswerteste Ausführungsform für die elastischen Glieder können Tellerfedern verwendet werden.

Die infolge der Beeinflussung der elastischen Glieder zur Wirkung kommenden Schaltmittel können außer der bereits erwähnten Außerbetriebsetung der Werkzeugmaschine und/oder der Werkstückwechseleinrichtung gemäß der Erfindung folgende oder einen der folgenden Schaltvorgänge auslösen:

a) Das Antriebsmittel für das das Werkstück auf die mit dem Zentrierdorn versehene Spannvorrichtung aufsetzende Übergabegestänge führt eine dieses Gestänge vom Zentrierdorn und der zugehörigen Spannvorrichtung entfernende Bewegung aus.

b) Die an dem das Werkstück auf die Spannvorrichtung aufsetzenden Übergabegestänge vorgesehenen Spannmittel, vorzugsweise die Backen der Ladegreifer des Schwenkkopfes, geben das Werkstück frei.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

F i g. 1 zeigt die automatische Werkstückwechseleinrichtung einer Wälzfräsmaschine,

F i g. 2 ausschnittsweise die zugehörige Sicherungseinrichtung in schematischer Darstellung.

An einem Gegenständer 1 einer Wälzfräsmaschine ist ein Gegenhalter 2 in senkrechter Stellung verschiebbar gelagert und mittels eines in einem hydraulischen Arbeitszylinder beweglichen Kolbens 15 verschiebbar. Eine Kolbenstange 16 verbindet den Gegenhalter 2 mit dem Kolben 15. Am Gegenhalter 2 ist ein Übergabegestänge 4 längsverschiebbar gelagert. Es trägt einen Schwenkkopf 5, welcher an seinen beiden Enden mit Ladegreifern 6 und 6 a versehen ist. Parallel zum Übergabegestänge 4 ist im Gegenhalter 2 eine Kolbenstange 11 verschiebbar gelagert, die mit einem Kolben 10 in einem im Gegenhalter 2 untergebrachten hydraulischen Arbeitszylinder verbunden ist. Auf der Kolbenstange 11 ist ein axial verschiebbares Gehäuse 13 gelagert, das über eine Stange 14 mit dem Übergabegestänge 4 verbunden ist. Auf die beiden Enden dieses Gehäuses wirkt je ein Tellerfederpaket 12 und 12 a. Die Tellerfederpakete stützen sich an Bunden 17 und 17 a der Kolbenstange 11 ab und sind bestrebt, das Gehäuse 13 in einer mittleren Stellung auf der Kolbenstange zu halten. Die Vorspannung der zwischen dem Gehäuse 13 einerseits und den Bunden 17 und 17 α andererseits eingespannten Tellerfederpakete ist durch Einstellelemente 20 und 20 α veränderbar. Am Gehäuse sind Schalter 18 und 18 a angebracht, die mit an der Kolbenstange 11 befestigten Widerlagern 19 und 19 α zusammenwirkende Kontaktstifte 181 und 181 α aufweisen.

Eine Spannvorrichtung 3, die zum Einspannen der zu bearbeitenden Werkstücke dient, trägt einen Zentrierdorn 31, und eine Transportvorrichtung 7 in Form eines Kettenmagazins trägt Aufnahmedorne 71, von denen nur einer dargestellt ist.

Der vom Ladegreifer 6 getragene Werkstücksatz 9 ist unverzahnt, während der Ladegreifer 6 α einen Werkstücksatz 9 α umfaßt, der bereits beim vorher-

gehenden Arbeitsgang verzahnt worden ist. Das in F i g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt die mit der selbsttätigen Werkstück-Wechseleinrichtung ausgestattete Wälzfräsmaschine in der Betriebsstellung, in der der Gegenhalter 2 in Pfeilrichtung mit Hilfe des Kolbens 15 gesenkt wird, so daß die unverzahnten Werkstücke 9 auf den Zentrierdorn 31 der Spannvorrichtung 3 und die verzahnten Werkstücke 9 α auf den Aufnahmedorn 71 des Kettenmagazins 7 aufgeschoben werden, um beim folgenden Arbeitsgang von dem nicht dargestellten Werkzeug der Wälzfräsmaschine gefräst zu werden. Nachdem sich die Ladegreifer 6 und 6 α von den Werkstücken 9 und 9 a gelöst haben, führt der Stößel 4 eine Hubbewegung mit Hilfe des Kolbens 10 aus, der die Kolbenstange 11 und mit ihr das darauf verschiebbare Gehäuse 13 nach oben drückt, wobei die an dem Gehäuse angebrachte Stange 14 den Stößel 4 in gleicher Richtung verschiebt. Nun ist unter dem Ladegreifer 6 a genügend Platz, das Kettenmagazin um eine Teilung so weiter zu bewegen, damit unbearbeitete Werkstücke in Ladestellung gebracht werden können.

Ist der Arbeitsgang beendet, so senkt sich der Stößel 4 und die Ladegreifer 6 und 6 α und fassen je ein Werkstückpaket 9 und 9 a, Der Gegenhalter 2 wird dann mittels des Hydraulikkolbens 15 angehoben. Hierbei werden die Werkstücke 9 von dem Zentrierdorn 31 der Spannvorrichtung 3 und die Werkstücke 9 α vom Aufnahmedorn 71 des Kettenmagazins 7 abgehoben. Der Schwenkkopf 5 führt jetzt unter dem Einfluß nicht dargestellter Antriebsmittel eine Drehung um 180° aus, so daß der Werkstücksatz 9 α über die Spannvorrichtung 3 und deren Zentrierdorn 31 gelangt, während der fertig bearbeitete Werkstücksatz 9 über dem Aufnahmedorn 71 des Kettenmagazins 7 steht. Durch die anschließende Abwärtsbewegung des Gegenhalters 2, bewirkt durch den Hydraulikkolben 15 in Pfeilrichtung, wird der Werkstücksatz 9 α auf den Dorn 31 und der Werkstücksatz 9 auf den Dorn 71 aufgeschoben. Nach Lösen der Ladegreifer 6 α wird dann, wie bereits beschrieben, der Stößel 4 mit Hilfe des Kolbens 10 angehoben.

Wenn die Abwärtsbewegung des Gehäuses 13 aufgehalten wird und die Kolbenstange 11 ihre Abwärtsbewegung unter Zusammendrücken des Tellerfederpakets 12 fortsetzt, trifft der Kontaktstift 181 auf das mit der Kolbenstange 11 mitgehende Widerlager 19. Dieser Fall tritt ein, wenn sich der Abwärtsbewegung des Gegenhalters 2 bzw. des Übergabegestänges 4 ein ungewöhnlich großer Widerstand entgegensetzt, sei es, daß auf dem Zentrierdorn der Wälzfräsmaschine ein verzahnter Werkstücksatz infolge einer Störung zurückgelassen wurde, während bereits ein unverzahnter Werkstücksatz durch den Ladegreif er 6 α auf den Zentrierdorn gesenkt wird, oder daß der gesenkte Werkstücksatz infolge zu kleiner Zentrierbohrungen nicht auf den Zentrierdorn paßt. Dadurch wird die Schaltoperation ausgelöst, die alle diejenigen Vorgänge zur Außerbetriebsetzung der Anlage veranlaßt, die bereits oben beschrieben worden sind.

Wird die Aufwärtsbewegung des Gehäuses 13 gehemmt, während die Kolbenstange 11 ihre Aufwärtsbewegung fortsetzt und dabei das Tellerfederpaket α zusammendrückt, so trifft der Kontaktstift 181 a auf das mit der Kolbenstange 11 mitgehende Widerlager 19 α. Die dadurch ausgelösten Schaltvorgänge sind die gleichen wie bei Beeinflussung des Kontaktstiftes 181. Die Ursache dafür, daß die Aufwärtsbewegung des Gehäuses 13 gehemmt wird, ist bereits oben erläutert. Beide Schalter 18 bzw. 18 α werden dadurch betätigt, daß die Stifte 181 und 181a von den Widerlagern 19 bzw. 19« eingedrückt werden und ihrerseits die Kontaktvorrichtungen der Schalter beeinflussen.

Die Vorspannung der Tellerfederpakete 12 bzw. α kann durch bei 20 bzw. 20 α angedeutete Einstellelemente verändert werden, um ihre Speicherkraft auf den normalen Vorschubwiderstand des Übergabegestänges 4 abzustimmen. Sie ist so zu wählen, daß der Verschiebeweg des Gehäuses 13 erst dann zur Betätigung der Schalter 18 bzw. 18 a ausreicht, wenn der Widerstand, der sich der Aufbzw. Abwärtsbewegung des Übergabegestänges entgegensetzt, ein bestimmtes Höchstmaß überschreitet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Sicherungseinrichtung an einer automatischen Werkstückwechseleinrichtung für die Werkstücke in Zentriereinrichtungen aufnehmende Werkzeugmaschinen, insbesondere Wälzfräsmaschinen, mit einem axial zur Zentriereinrichtung verschiebbar angetriebenen Übergabegestänge, gekennzeichnet durch zwei elastische Glieder (12,12 d) von denen das erste (12) die das Werkstück (9,9 a) der Zentriereinrichtung (31,71) nähernde und das zweite (12 a) die es von dieser entfernende Schubbewegung vom Antrieb (15,16) auf das Übergabegestänge (4) überträgt und durch in an sich bekannter Weise jedem elastischen Glied zugeordnete, bei dessen Zusammendrücken zur Wirkung kommende, die Wechseleinrichtung und/oder Werkzeugmaschine außer Betrieb setzende oder die Bewegung des Ubergabegestänges (4) umkehrende und/oder eine die Werkstücke in den Arbeitsbereich der Fördereinrichtung (7) stillsetzende Schaltmittel (18,18 a).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gegekennzeichnet, daß Einstellelemente (20,20 a) zum Verändern der Vorspannkraft der elastischen Glieder (12,12 ä) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Glieder (12,12 ä) Tellerfederpakete sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen