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Schlexfmaschine mit ein zwei steuerbaren Werkstückhand-
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habungssystem.
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Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine Ilt einer Werkstückspannvorrichtung
an einer Werstückspindel und mit einem Halter für ein Werkeu'a einer Schleifspindel,
sowie mit einem steuerbaren Werkstückhandhabungssystem, das einen zwischen der.
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, Werkstückspannvorrichtung und einem Werkstückmagazi-n verfahrbaren
und außerdem um eine Achse dr hbare:a Greiferkopf mit zwei Werkstückgreifern aufweist,
die am Greierkopf sich diametral zu dessen Drehachse gegenüberstehend angeordnet
und durch Drehen des Greiferkopfes um diese Achse wechselweise so zur Werkstückspannvorrichtung
einstellbar sind, daß die Achse eines vom Werkstückgreifer gehal;enen Werkstückes
koaxial zur Werkstückspindel verläuft.
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Bei der Automatisierung von Fertigungsabläufen an Werkzeug- und ähnlichen
Bearbeitungsmaschiren wird das Ziel verfolgt, weitestgehend auf menschliche
@@ng@iff
zumindest soweit keine Störfälle vorlie-@en, zu verzichten, so daß eil selbsttätiger
Arbeits @blauf der Maschine z. B. während einer gesamten Ar-@eitsschicht möglich
ist.
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@ei@reh@aschinen sind Werkstückhandhabungssysteme bekannt, die unbearbeitete
Werkstücke aus dem Werkstüchmaga@in der Werkstückspannvorrichtung zuführen und nach
erfolgter Bearbeitung das Werkstück in dasselbe oder ein weiteres Werkstückmagazin
befördern.
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Die der Bearbeitung der Werkstücke dienenden Werkzeuge sind @blicherweise
revolverkopfartig an der Drehmaschine angeordnet und werden durch entsprechende
Drehung des Revolverkopfes bereitgestellt.
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Au@ der DE-OS 29 45 295 ist eine Schleifmaschine mit einer Einrichtung
zum automatische@ Auswechseln von Schleifsch@iben bekannt. Das Greifersystem weist
je eine spezielle Ein- bzw. Ausschraubzange auf, und ist r, sein Aufbau darauf ausgerichtet,
lediglich abgenutzte Schleifscheiben durch neue zu er-@etzen, index: eine voi dem
Wechselvorgang von der Einschraubzange aus dem Lademagazin entnommene neue Schleifscheibe
In die Schleifspindel eingeschraubt wird. nachdem die alte Schleifscheibe von der
Ausschraubzange entnommen wurde, worauf anschließend die alte Schleifscheibe in
ein Entlademagazin gebracht wird. Diese Einrichtung erlaubt demnach nicht den wahlfreien
Zugriff des Greifersystems auf ein mit verschiedenen Schleifscheiben bestücktes
Werkzeugmagazin.
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Ber Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun@e, eine Schleifmaschine
der eingengs genannten Art derart auszubilden, daß das Werkstückhandhabungssystem
auch den Werkzeugwechsel vornimmt, wobei die Zeiten f@@ den Werkzeug- bzw. Werkstückwechsel
möglichst klein gehalten werden solle-n.
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Diese Aufgabe wird nach der Efindung d@durch ge@ös daß der Greiferkopf
zusätzlich zwischen den Schleif.
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werkzeughalter und einem Werkzeugmagazin verfahrbar und mit zwei sich
diametral zu dessen Drehachse gegenüberstehend angeordneten Werkzeuggreifern versehen
ist, die ebenfalls durch Drehung des Greiferkopfes um seine hse wechselweise so
zum Schleifwerkzeughalter einstellbar sind, daß die Achse eine vom Werkzeuggreifer
gehaltenen Schleifwerkzeugs koarial zur Schleifspindel verläuft.
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Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin,
daß der ir. allgemeinen mehrere Translations- und Rotationsfreiheitsgrade besit:
ende Greiferkopf des Werkstückhandhabungssystems zur Lrgreifung unterschiedlichster
Werkstücke eine ebenso universelle Handhabung unterschiedlichster Schleifwerkzeuge
ermöglicht. Desweiteren kann der Wechsel von Werkzeug urd Werkstück außerordentlich
schnell vonstatten gehen, da durch die paarweise Anordnung von Werkzeuggreifer und
Werkstückgreifer durch einmaliges Einfahren des Greiferkopfes in den Arbeits@@um
der Schleifmaschine der Wechsel sowohl des Werkzeugs als auch des Werk stücks vorgenommen
werden kann. Währond
der durch die Bearbeitung des Werkstücks zur
Verfügung stehenden Zeit kann das Handhabungssystem dann zunäckst z. B. das alte
Werkzeug im Werkzeugmagazin ablegen und von dort ein neues aufnehmen und sod@nn
das bearbeitete Werkstück in Werkstückmagazin ablegen und von dort ein neues, unbearbeitetes
auf@ehmen.
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In einer im Rahmen der Erfindung bevorzugten Ausführungsform liegen
die Achsen zweier von den beiden Werkstückgreifern gehaltener Werkstücke sowie zweier
von den beiden Werkzeuggreifern gehaltener Werkzeuge in einer gemeinsamen, zur Drehachse
des Greiferkopfes senkrechten Ebene. Diese Anordnung erübrigt einerseits Translationsbewegungen
des Greiferkopfes in Richtung seiner Drehachse beim Austauschen des alen gegen das
neue Werkstück bzw. Verkzeug und vereinfacht bei nicht koaxialer Stellung von Werkzeugs@in@el
und Schleifspindel die Ermittlung der Trans@at onsbewegung beim Übergang vom Werkzeugwech-1
zum Verkstückwechsel bzw. umgekehrt. Besonders vorte lhaft ist es, wenn die vier
Achsen der Werksticke bzw. Werkzeuge zueinander parallel verlaufen.
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dadurch -erc en dos Werkstück und das Werkzeug In der gleichen Achsenorientierung
zueinander transportiert wie sie @uch in die Schleifmaschine eingesetzt werden,
so daß den Wechselvorgang schneller abläuft.
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B@sonder@ zweckmäßig ist es, wenn die Werkstückgreifer und C je Werkzeuggreifer
paarweise so zueinander angeordnet sind, daß darin Werkstück und Werkzeug
gleichzeitig
und koaxial gehalten werden können Die gleichzeit@ge und koaxiale Zuführung bietet
ins@es.
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auch die Möglichkeit, Werkstück und Werkzeug gleichzeitig zu wechseln,
sofern zuvor die Werkstücksoindel und die Schleifspindel in eine zueinander @oaxi@
le Lage gebracht wurden und zum Werkzeugwecksel die axiale Verfahrbarkeit des Schleifspinelstockes
.usgenutzt wird.
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Bei Ausbildung des Werkzeughalters als Gew@ndeaufnahme für einen Gewindedorn
des Schleifwer@zeuges ist eine besonders vorteilhafte und daher @@@ Rahmen der ERfindung
bevorzugte Ausführungsform d a d u r c h g ekennzeichnet, daß Weder der beiden Werkzeuggre
von zwei je ein Spannstück aufweisende@, in@hrem gegenseitigen Abstand verstellbaren
Gr@iferarmen gebildet ist, und daß die zwischen sich as Werkzeug haltenden Spannstücke
in den Creiferarmen in Richtung der Werkzeugachse gegen eine Federkraft verschiebbar
geführt sird. Der Werkzeuggreifer muß das Schleifwerkzeug während des Einschraubvorgangs
in die Schleifspindel in dessen axialer Richtung mit ein cr Vorschubgeschwindigkeit
bewegen, die durch die Umd@ehungsgeschwindigkeit der Spindel während des Einschraubens
und der Steigung des Gewindes am Schleifwerkzeugdorn gegeben ist. Der zusätzliche
Aufwand einem Sarnchronisation zwischen der Vorschubgeschwindigkeit des Greifers
und der Drehgeschwindigkeit des chleifspindeldorns wird somit vermieden, indem die
Vorschubgeschwindigkeit des Greifers etwas geringer als
@@twen@@g
gewäh@@ w@@@ so daß da@ Schleifwerkzseug @rch die verschiebb@re Führung i@ den Greiferarmen
@@r von der Schleif@@indel vorgegeberen Vorschubg@-schwiedigkeit folgen kann.
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@esorders zw@@@mäßig ist es, w@@n der Greiferkopf @@ d@ Achs@@ @er
in seinen Greifern gehaltenen Werk-@tücke senk@echbe @@irnebenen aufweist und die
in den @reif@r@ @@@helt@nen Werkstücke über diese Stirnebe-@@n @orstehen. Durch
diese Gestalt des Greiferkopfes @est ht die @öglichkeit, Werkstücke mit dem @erkstückgrei@er
von einer ebenen Fläche aufzumchmen oder auf @ieser abzulegen, wobei der Greiferkopf
um seine Dreh-@ch@e so gedreht ist, daß die Achse des vom Werkstückgreifers gehaltenen
Werkstücks senkrecht auf dieser Fläche steht. Vorteilhafterweise ist die Drehachse
des Greiferkopfes horizontal.
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In einer weit@r bevorzugten Ausführungsform ist eine gegenüber der
Schleifspindel fest angeordnete elektrooptische Schleifscheibenüberwachungsvorrichtung
vorgeschen, die bei axialer Verschiebung des Schleifwerkzeuges mittels des verfahrbaren
Schleifspindelstockes durch optische Abtastung der Schleifscheibenmantelfläche in
einer zur Schleifscheibenachse senkrechten Elene deren stirnseitige Berandungen
@rfaßt.
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Die Schleifscheibenüberwachungsvorrichtung ermöglicht einerseits
festzustellen, ob überhaupt ein Schleifwerkzeug in die Schleifspindel eingesetzt
ist und @arüber hinaus bei sich drehender Schleifspindel, ob das Schleifwerkzeug
große Ausbrüche aufweist und
somit unbrauchbar ist. Zum anderen
besteht die @@@-lichkeit, durch Abtasten der beiden sti@nseitigen Berandungen über
den Verfabrweg des Schleifs@in@@lstockes die Breite des Schleifwerkzeugs zu besti@-men
und daraus eine Identifizierung des Schleifw@rkzeugs vorzunehmen. Bei Ausbildung
der Schleifsch@ib@@-überwachungsvorrichtung als Lichtschranke mit zwischen optischem
Sender und Empfänger angeordnetem Schleifwerkzeug ist zweckmäßigerweise der Abtaststrahl
um mindestens den Radius des Schleifscheibendorns gegenüber der Schleifscheibenachse
versetzt.
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In einer we@ter bevorzugten Ausführungsform bil@@@ der zum Abrichten
des Schleifwerkzeugs vorgeseh@ne Abrichter mit der Schleifscheibenüberwachungsvorrichtung
eine mechanische Einheit. Somit ist die N-ö2Cichkeit gegeben, die Schleifscheibenidentifizierung
während des im allgemeinen unumgänglichen Abrichtungsvorganges ohne zusätzlichen
Zeitaufwand durchzuführen.
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Im folgenden wird die Srffndung an einen in der Zeicnnung dargestellten
Ausführungsbeispiel näher erläutert; es ziigen: Fig. 1 eine Ansicht der Schleifmaschine
mit Werk@@üchhandhabungssystem in weitgehend schematische@ Darstellung, Fig. 2 eine
Draufsicht auf die Schleifmaschine nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt
längs III - III durch die Schleif maschine nach Fig. 1 ohne Schleifspindelstock,
Fig. 4 den Greiferkopf des Werkstückha@dhabungssystems mit Werkstück- und Werkze@ggreifer
in Ansicht, Fig. 5 die Greiferarme des Werkzeuggreifers nach Fig. 4, rig. 6 einen
Schnittlängs VI - VI durch die GreiLerarme nach lig. 5, ;ig 7 die Greiferarme des
Werkstückgreifers nach Fig. 4, ig. 8 den Gre@ferkopf nach Fig. 4 in zur Werkstücke
ablage um 90° gedrehter Stellung, rig. 9 äte Schleifscheibe mit einem Teil der Abrichtvorrichtung,
Fig. 10 einen Schnitt längs X - X durch die Abrichtvorrichtung mit integrierter
Schieifscheibenüberwachungsvorrichtung.
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Die in der Zeichnung dargestellte Sch eifmaschine besteht ihrem wesentlichen
Aufbau nach aus einem Werkstückspinkelstock 1, an dessen Werkstückspindel 2 eine
Werkstückspannvorrichtung 3 vorgesehen ist, sowie aus einem Schleifspindelstock
4, dessen
Schleifspindel 5 mit einem Schleifwerkzeugha ter 6 versehen
ist. Der Werkstückspindelstock 1 sowie @@r Schleifspindelstock 4 werden be de von
dem Ma@ch -nenbett 7 ge ragen, wobei der Schleifspindels@oc@ 4 in Richtung der Achse
der Schleifspindel 5 über einen Tisch 8 und ußerdem der WerkstickspIndelstoc | 1
und.
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schleifspindelstock 4 in zur jeweiligen Spin@elachse senkrechter
Richtung durch in der Zeichnung LIC'i%t näher darges-tellte schlitten gegenüber
dem Maschinenbett 7 verfahrbar sind. Die Schleifmaschine ist mit einem steuerbaren
Werkstückhandhabunjgssystem 9 versehen, das im wesentlichen uus einem iber eine
Fortalsäule 10 mit dem Maschinenbett fest verbundenen, im übrigen durch Portalsäulen
11 abgestützten fiih-- - rungsträger 12, aus einem am Führungsträger 12 verfahrbaren
Portalwagen 13 sowie einer mit dem Portalwagen 13 fest verbundenen Hubeinrichtung
14 mit Hubgestänge 15 besteht, die an ihrem Ende einen G-reiferkopf 16 trägt. Die
Steuerung des Verkstückhandhabungssystems 9 wie auch der Schleifmaschine selbst
erfolgt in bei CNC-Automaten bekannter Weise z. B.
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durch eine Prozeßrechenanlage. Seitlich neben der Schleifmaschine
und an diese fest angeschlosen sind ein Werkstückmagazin 17 und ein Werkzeugmagazin
18 angeordnet die im Ausfilhrungsbeispiel vor einer gemeinsamen @alettenumlaufstrecke
19 gebildet und von dem Führungsträger 12 des Werkstückhardhcbungssystems 9 übergriffen
sind.
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Der un ei@e horizontale Achse 20 drehbare Greiferkopf 13 w ist zwei
Werkstückgreifer 21.1 und 21.2 auf, die m Greiferkopf 16 sich diametral zu dessen
Drehachse 20 gegenüberstehend angeordnet sind. Die Werkstückgreifer 21. 1, 21.2
sind durch Drehen des Greiferkopfes 16 um die Achse 20 wechselweise so zur Werkstückspannvorrichtung
3 einstellbar, daß die @chs@ 24.1 eines vom Werkstückgreifer 21.1 gehalteman Werkstückes
22.1 koaxial zur Werkstückspindel 2 verläuft. Zusätzlich ist der Greiferkopf' 16
mit zwei sich diametral zu dessen Drehachse 20 gegeniberstehend angeordneten Werkzeuggreifern
23.1 und 23. 2 versehen, die ebenfalls durch Drehung des Greiferkopfes 16 um seine
Achse 20 wechselweise so zum Schleifwerkzeughalter 6 einstellbar sind, daß die Achsen
25.1 eines vom Werkzeuggreifer 23.1 gehaltenen Schleifwerkzeuges 26.1 koaxial zur
Schleifspindel 5 verläuft. Somit besteht die Möglichkeit, WerkstSicke bzw. Werkzeuge
mit dem jeweiligen Greifer aus dem entsprechenden Magazin aufzunehmen, in den Arbeitsraum
27 der Schleifmaschine zu bringen und dort der Werkzeugspannvorrichtung 3 bzw. dem
Schleifwerkzeugh alter 6 zuzufijhren.
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Bei dem ,n Fig. 4 dargestellten Greiferkopf 16 liegen die Achsen zweier
von den be; den Werkstückgreifern 21.1, 21.2 gehaltener Werkstücke 22.1, 22.2 sowie
zweier von den beiden Werkzeuggreifern 23.1, 23.2 gehaltener Werkzeuge 26.1, 26.2
in einer gemeinsamen} zur Drehachse 20 des Greiferkopfes 16 senkrechten
Ebene,
wobei die Werkstückgreifer 21.1, 21.2 und die Werkzeuggreifer 23.1, 23.2 paarweise
so zu en'&.-der angeordnet sind, daß darin Werkstück und Werkze@ 26.1 bzw. 26.2
koaxial gehalten sind und die vier Achsen 24. f, 24..2, 25.1, 25.2 der Werkstücke
22.1, 22.2 bzw. Werkzeuge 26. 1, 26.2 zueinander parallel verlaufen.
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Der Werkzeuggreifer 25 ist von zwei je ein Spannstück 28.1, 28.2 aufweisenden
Greiferarmen 29.1, 29.2 gebildet, die in Richtung der Pfeile 30' in ihrem gegen
seitigen Abstand verstellbar sind. Die zwischen sich das Werkzeug 26 haltenden Spannstücke
28 sind in den Greiferarmen 29 in Richtung der Werkzeugachse 25 gegen die Kraft
jeweils einer Feder 31.1 und 31.2 verschiebbar- geführt. Dazu trägt jedes Spannst@ck
28.1, 28.2 einen in eine Ausnehmung 32.1, 32.2 des jeweiligen Greiferarms 29.1,
29.2 hineingreifenden Anschlagwinkel 33.1, 33.2, der einerseits einen beidseitigen
Anschlag für das Spanns-tück 28.1, 28.2 in der Ausnehmung 32.1, 32.2 bildet und
andererseit@ der Kraftübertragung von der Feder 31.1, 31.2 auf das Spannstück 28.1,
28.2 dient, wobei die Feder 31.1, 31.2 sich mit ihrem anderen Ende in der Ausnehmung
32.1, 32.2 gegen den Greiferarm abstützt. Die federnde Verschiebbarkeit eines in
den Greiferarmen 29.1, 29.2 gehaltenen Werkzeugs 26 ist insbesondere dann vorteilhaft,
wenn der Werkzeughalter 6 als Gewindeaufnahme für einen Gewindedorn des Schleifwerkzeuges
26 ansgebildet ist. Dann nämlich ist eine Synchronisation zwischen
der
Greifervorschubgeschwindigkeit und der sich aus der Steigung des Gewindes und der
Winkelgeschwindigk*it der Schleifspindel 5 beim Einschrauben des werkzeugs 26 ergebende
Werkzeugvorschubgeschwindigkeit nicht nötig, da die verschiebbaren Spannstücke 28
den notwendigen Ausgleich vornehmen.
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Die Werkstückgreifer 21 sind nach Fig. 7 ähnlich wie die Werkzeuggreifer
23 allsgebildet, wobei dessen Spannstiicke 34.1, 3/S.2 Jedoch nicht verschiebbar
sind. Zusätzlich trägt jeder Greiferarm 35.1, 35.2 zwei Spannbolzen 36.11, 3(;.12,
die bei scheibenartigen Werkstricker 2c zu deren Aufnahme am Innen- oder Außendurchmesser
dienen. Der Greiferkopf ist nach Fig. 8 so gestaltet, caß er zu den Achsen 24.1,
24.2 der in seinen Greifern 21.1, 21.2 gehaltenen Werkstjicke 22.1, 22.2 senkrechte
Stirnebenen 37.1, 37.2 aufweist. Außerdem Ist jeder Werkstückgreifer 21 am Greiferkopf
16 so angeordnet, daß seine dem Werkstück 22 zugewandte Seite bündig mit der Stirnebene
37 des Greiferkopfes 16 abschließt. Dadurch ist einerseits die Möglichkeit gegeben,
auch Werkstücke größeren Durchmessers aufzunehmen, die bis in die Stirnfläche 37
hineinreichen, andererseits können auch axial sehr kurze Werkstücke von einer ebenen
Auflagefläche 38 aufgenommen und auf dieser wieder abgelegt werden, wenn, wie in
Fig. 8 dargestellt, der Greiferkopf 16 um seine Drehachse 20 so geschwenkt ist,
daß die Werkstückachse 24.1 senkrecht auf der horizontalen Ablagcfläche 38' steht.
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Zur Identifizierung und Überwachung des Schleifwerkzeuges 26 ist eine
Schleifscheibenüberwachungsvorrichtung 39 vorgesehen, die den Abrichtarm 4o einer
an den Werkstückspindelstock 1 angeschlossenen Abrichtvorrichtung 41 eingebaut ist
(Fig. io). In -cm Ausführungsbeispiel ist die elektrooptische Schlaifscheibenüberwachungsvorrichtung
39 als Reflexlichtschranke 4; ausgebildet. Durch optische Astastung der Schleifscheibenmantelfläche
42 in einer zur Schleifwerkzeugachse 25 senkrechten Ebene erfaßt die Lichtschranke
43 bei axialer Verschiebung des Schleifwerkzeugs 26 deren stirnseitige Berandungen
44.1, 44.2 und erlaubt so einerseits die Überprüfung, ob ein Schleifwerkzeug 26
im Schleifwerkzeughalter 6 eingesetzt ist und andererseits eine Identi@izierung
des Schleifwerkzeugs über dessen au; der Abtastung ermittelten Breite. Die Lichtschranke
43 ist gebildet von einem optischen Sender 45, z. B. einer Leuch-tdiode oder einem
Halbleiterlaser, und einem entsprechenden Empfänger 46, die beide in einer zur Schleifwerkzeugachse
senkrechten Ebene neben der keilförmigen Fliese 47 des Abrichtarmes 40 angeordnet
sind. Durch die Anordnung der Lichtschranke 43 an dem Abrichtarm 40 ist insbesondere
die Möglichkeit gegeben, die.Abtastung und Erfassung des Schleifwerkzeugs 26 vorzunehmen,
während diese abgerichtet wird.
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Im übrigen bietet die SchleiSscheibenaiberwahungsvorrichtung 39 die
Möglichkeit, Schleifwerkzeugausbrüche zu erkennen, die sich bei rotierendem Schleiaverk
@eug
26 als ein mit der Winkelfrequenz der Schleifspi@del 5 wiederkehrendes elektrisches
Sigdaß des optischen Empfängers 46 bemerklar@machen.
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Der A richtarm 40 trägt eine auf die Abrichtschneide 50 de Fliese
47 gerichtete Spritzdüse 49 zur Kürlung des Schleifwerkzeugs und der Fliese während
des Abrie@tvorgangs. Darüber hinaus dient die aus der Sprit düse 49 austretende
Kühlflüssigkeit der Reini-@ung es hinter der Fliese 47 angeordneten optischen Sendes
45 sowie Empfängers 46 der Schleifscheibenüberwachungsvorrichtung 39.