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REVOLVER-DREHAUTOMAT
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Die Erfindung betrifft einen Revolver-Drehautomaten mit einer eine
Werkstückspannvorrichtung aufweisenden Hauptspindel, einem parallel zur Hauptspindelachse
verschiebbaren Werkzeugrevolver sowie einem weiteren, quer zur Hauptspindelachse
verschiebbaren Werkzeugträger, wobei mindestens eine Station des Werkzeugrevolvers
eine Werkstückaufnahme aufweist, die durch Einstellen des Werkzeugrevolvers zum
Fluchten mit der Hauptspindelachse gebracht sowie über ein von der Werkstückspannvorrichtung
gehaltenes Werkstück geschoben werden kann, und mit einem Auswerfer zum Ausstossen
eines von der Werkstückaufnahme gehaltenen Werkstücks.
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Bei bekannten derartigen Drehautomaten (z.B. Revolver-Drehautomaten
der Typen INDEX C 19 und INDEX C 29 der Anmelderin) hat die am Werkzeugrevolver
angeordnete Werkstückaufnahme die Form einer Spannzange, welche an einer sogenannten
Synchronspindel angebracht ist.
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Diese im Revolverkörper drehbar gelagerte Synchronspindel lässt sich
synchron zur Hauptspindel antreiben, um ein fertigbearbeitetes Werkstück butzenlos,
d.h.
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ohne einen unerwünschten Ansatz, von einer Materialstange abstechen,
d.h. abtrennen, zu können. Zum Spannen des Werkstücks in der Synchronspindel wird
diese durch Einstellen des Werkzeugrevolvers in eine
zur Hauptspindelachse
koaxiale Position gebracht und dann durch Verfahren des Werkzeugrevolvers in Richtung
der Hauptspindelachse die geöffnete Spannzange über das Werkstück geschoben; bei
einem weiteren Vorschieben des Werkzeugrevolvers in Richtung der Hauptspindelachse
wird ein am Revolverkörper eingebrachtes Spannzangenbetätigungselement gegen einen
stationären Anschlag gefahren und dadurch das Werkstück in der Spannzange der Synchronspindel
gespannt. Nach erfolgtem Abtrennen des Werkstücks von der Materialstange wird der
Werkzeugrevolver um seine Drehachse um eine Station weitergeschaltet; das Werkstück
verbleibt solange in der Synchronspindel, bis es nach mehreren Drehschaltschritten
des Werkzeugrevolvers um insgesamt 1800 verschwenkt worden ist, worauf die Spannzange
mittels eines weiteren stationären Anschlags und durch Verfahren des Werkzeugrevolvers
in Richtung der Hauptspindelachse geöffnet und das Werkstück durch einen in der
Synchronspindel gehaltenen, federnden Auswerfer stift in eine Rinne befördert wird,
über die die Werkstücke aus dem Arbeitsraum des Drehautomaten abgeführt werden.
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Diese bekannte sog. Synchron-Einrichtung ist verhältnismässig aufwendig,
wenn es lediglich darum geht, ein fertigbearbeitetes Werkstück von der Hauptspindel
des Drehautomaten zu übernehmen und zu einem Werkstück-Kanal zum Abführen der fertig
bearbeiteten Werkstücke aus dem Arbeitsraum zu transportieren. Dasselbe gilt aber
auch
für bekannte Auffangvorrichtungen für in einem Drehautomaten fertiggestellte Werkstücke,
jedenfalls dann, wenn diese Auffangvorrichtungen wie diejenigen nach der DE-OS 31
34 016 das zu übernehmende, fertiggestellte Werkstück soweit wie möglich umfassen,
um zu vermeiden, daß das Werkstück nach dem Abtrennen von der Materialstange nach
der Seite zu oder nach oben weggeschleudert werden kann - im Augenblick des Abtrennens
des fertiggestellten Werkstücks von der Materialstange dreht sich ja die Hauptspindel
noch, und bei den modernen Maschinen ist man dazu übergegangen, zur Verkürzung der
Bearbeitungszeit die Enddrehzahl der Hauptspindel sehr hoch zu wählen, um so kurze
Abstechzeiten zu erzielen.
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Aufwendig ist schliesslich eine weitere bekannte Einrichtung zum Abnehmen
eines fertigbearbeiteten Werkstücks von der Hauptspindel eines Drehautomaten (Portal-Werkstückabnehmeeinrichtung
der Anmelderin), bei der über dem Arbeitsraum des Drehautomaten eine parallel zur
Hauptspindelavhse verlaufende Führungsschiene angeordnet ist, längs welcher mittels
eines Druckmittelzylinders ein Schlitten hin und her geschoben werden kann. Dieser
trägt an einem nach unten ragenden Arm eine Hülse, die nach Zurückfahren des Werkzeugrevolvers
vor die Werkstückspannvorrichtung der Hauptspindel gebracht und über das fertigbearbeitete
Werkstück geschoben werden kann, ehe dieses abgestochen wird. Nach dem Abtrennen
des fertigbearbeiteten Werkstücks fährt die bekannte Werkstück-Abnehmeeinrichtung
durch den Arbeitsraum hindurch bis zu einem stationären, in der Hauptspindelachse
liegenden Auswerferstab, der das Werkstück aus der Abnehmehülse herausstösst,
so
daß es in einen unter dem Auswerfer stehenden Behälter fällt. Mit dieser bekannten
Werkstück-Abnehmeeinrichtung können zwar auch verhältnismässig lange Werkstücke
sicher übernommen werden, sie ist jedoch teuer (so ist z.B. ein langer Druckmittelzylinder
erforderlich) und behindert wegen des langen Verschiebewegs während eines verhältnismässig
langen Zeitraums den Zugang zu dem vor der Hauptspindel liegenden Arbeitsraumbereich
des Drehautomaten.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und
daher billige Werkstück-Abnehmeeinrichtung für Revolver-Drehautomaten zu schaffen,
die keine langen Verschiebewege einer Maschineneinheit erforderlich macht und sich
dennoch auch für die Ubernahme etwas längerer Werkstücke eignet. Ausgehend von einem
Drehautomaten der eingangs erwähnten Art lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäss
dadurch lösen, daß ein Betätigungselement zum Betätigen des Auswerfers vorgesehen
wird, welches sich durch Verschieben und/oder Drehen des Werkzeugrevolvers gegen
einen Anschlag anlegen und bewegen lasse, und daß man ferner zwischen Betätigungselement
und Auswerfer einen Ubersetzungsmechanismus vorsieht. Anders als bei dem bekannten
Revolver-Drehautomaten der eingangs erwähnten Art wird nicht ein gefederter, beim
Uberschieben der Revolverwerkstückaufnahme über das Werkstück gespannter Auswerfer
verwendet, welcher sich wegen des beschränkten Federwegs nur für verhältnismässig
kurze Werkstücke eignet, sondern ein durch Beweaen des Werkzeugrevolvers betätigter
Auswerfer, der jedoch wegen des vorgesehenen
Ubersetzungsmechanismus
keine grosse Verlagerung der Werkstückaufnahme erforderlich macht, um auch verhältnismässig
lange Werkstücke aus der Revolver-Werkstückaufnahme auszustossen. Zweckmässigerweise
wird die Revolver-Werkstückaufnahme als einfacher, das fertigbearbeitete Werkstück
umfassender Halter ausgebildet, in dem das Werkstück nicht gespannt wird, insbesondere
als einfache Hülse, so daß an die Form der zu übernehmenden Werkstücke angepasste
Werkstückaufnahmen verwendet und auswechselbar am Werkzeugrevolver befestigt werden
können, ohne daß hierdurch hohe Kosten entstehen.
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Die erfindungsgemässe Konstruktion eignet sich besonders für Revolver-Drehautomaten
mit mehreren Werkzeugträgern, insbesondere zwei Werkzeugrevolvem,so daß mit einem
zweiten Werkzeugträger bereits das nächste Werkstück bearbeitet werden kann, solange
der die Werkstückaufnahme tragende Werkzeugrevolver um seine Schaltachse gedreht
wird und zu einer Werkstück-Abgabestation fährt.
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Um den Beginn der Bearbeitung des nächsten Werkstücks möglichst wenig
zu verzögern, empfiehlt es sich, den den Auswerfer betätigenden Anschlag auf der
von der Hauptspindel abgewandten Seite des Werkzeugrevolvers anzuordnen; hierunter
ist jedoch nicht zu verstehen, daß dieser Anschlag bezüglich des Werkzeugrevolvers
der Hauptspindel-Werkstückspannvorrichtung gegenüberliegt.
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Dies ist zum einen schon dann nicht der Fall, wenn die Drehachse des
Werkzeugrevolvers einen anderen als einen rechten Winkel mit der Hauptspindelachse
bildet, und zum anderen kann der erwähnte Anschlag auch so angeordnet sein, daß
sich mit ihm der Auswerfer schon dann betätigen lässt, wenn der Werkzeugrevolver
nach dem Abstechen des übernommenen Werkstücks um einen Winkel von weniger 1800
gedreht wurde, da es ja nur erforderlich ist, das gerade abgestochene Werkstück
aus dem Bereich vor der Hauptspindel-Werkstückspannvorrichtung herauszuschwenken.
Bevorzugt wird jedoch eine Konstruktion, bei der das zuletzt abgestochene Werkstück
nach einer Drehung des Werkzeugrevolvers um ungefähr 1800 aus der Werkstückaufnahme
ausgestossen wird. In diesem Zusammenhang ist ferner darauf hinzuweisen, daß die
Mittel zur Betätigung des Auswerfers durchaus auch so ausgebildet und angeordnet
sein können, daß sich der Auswerfer du#rch Verfahren des Werkzeugrevolvers in Richtung
seiner Dreh- oder Schaltachse betätigen lässt, obwohl man Konstruktionen bevorzugen
wird, bei denen das Auswerfer-Betätigungselement durch Verschieben des Werkzeugrevolvers
quer zu seiner Schaltachse gegen den Anschlag gefahren und dadurch der Auswerfer
betätigt wird.
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Schliesslich sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemässe Lösung
mit besonderem Vorteil auf NC-gesteuerte Revolver-Drehautomaten anwendbar ist, da
es diese auf besonders einfache Weise erlauben, den mit der Werkstückaufnahme versehenen
Werkzeugrevolver nach dem Abstechen eines Werkstücks in einem Zug um mehrere Stationen
zu drehen.
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Obwohl als Auswerfer-Betätigungselement ein gegen einen Anschlag anlegbarer
Hebel, Stössel oder dergleichen vorgesehen werden könnte, ergibt sich ein besonders
einfacher Aufbau der erfindungsgemässen Konstruktion dann, wenn die Werkstückaufnahme
relativ zum Werkzeugrevolverkörper beweglich ist und selbst das Auswerfer-Betätigungselement
bildet. Auch kann auf einen besonderen Anschlag verzichtet werden, wenn man einen
den Anschlag bildenden Werkstück-Kanal zum Abführen der fertigbearbeiteten Werkstücke
aus dem Arbeitsraum des Drehautomaten vorsieht.
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Der Übersetzungsmechanismus zur Vergrösserung des Wegs des Werkstück-Auswerfers
kann ein pneumatischer Mechanismus mit Kolben unterschiedlich grosser effektiver
Kolbenstirnfläche oder ein einfaches, rein mechanisches Getriebe sein, das dann
insbesondere einen doppelarmigen Hebel mit ungleich langen Hebelarmen als Übersetzungselement
enthält.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung
sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung einiger bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung; in der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische
Draufsicht auf die von der Erfindung betroffenen Baugruppen eines NC-gesteuerten
und erfindungsgemäss ausgebildeten Revolver-Drehautomaten; Figur 2 eine Frontansicht
der in Figur 1 gezeigten Baugruppen, gesehen in Richtung des Pfeils A aus Figur
1; Figur 3 einen Schnitt durch die Werkstückaufnahme des einen Werkzeugrevolvers
des Drehautomaten entsprechend der Linie 3-3 in Figur 1; Figur 4 eine abgewandelte
Ausführungsform der Werkstückaufnahme in einer der Figur 3 entsprechenden Schnittdarstellung,
und Figur 5 eine weitere Ausführungsform der Werkstückaufnahme in einer der Figur
3 entsprechenden Schnittdarstellung.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Maschinenbett 10 und einen Spindelkasten
12 des Drehautomaten. In dem Spindelkasten ist eine Hauptspindel 14 drehbar gelagert;
diese trägt an ihrem vorderen Ende eine als übliche Spannzange ausgebildete Werkstückspannvorrichtung
16 und ist als Hohlwelle ausgebildet, so daß durch sie und die Werkstückspannvorrichtung
eine Materialstange 18 vorgeschoben werden kann.
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Die Hauptspindelachse wurde mit 20 bezeichnet.
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Auf dem Maschinenbett 10 befinden sich Z-Führungen 22, die parallel
zur Hauptspindelachse 20 verlaufen und auf denen ein Unterschlitten 24 eines erfindungsgemäss
vorgesehenen Kreuzschlittensystems verschiebbar geführt ist. Der Unterschlitten
trägt horizontal und senkrecht zu den Z-Führungen 22 verlaufende X-Führungen 26,
längs welcher ein Oberschlitten 28 des Kreuzschlittensystems senkrecht zur Zeichnungsebene
der Figur 2 verschiebbar geführt ist. Wie bei NC-gesteuerten Revolver-Drehautomaten
üblich, ist für den Antrieb des Unterschlittens und des Oberschlittens jeweils ein
gesonderter, nicht dargestellter Antrieb vorgesehen.
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Im Oberschlitten 28 ist eine echt dargestellte Revolver-Schaltwelle
drehbar gelagert; sie trägt einen insgesamt mit 30 bezeichneten Werkzeugrevolver,
dessen Revolverkörper 32 mittels nicht dargestellter Antriebsmittel um eine Revolverschaltachse
34 so gedreht werden kann, daß sich jede der in Figur 2 mit 35 bezeichneten
Revolverstationen
vor die Werkstück-Spannvorrichtung 16 der Hauptspindel 14 bringen lässt. Diese Stationen
können in der üblichen Weise mit Werkzeugen oder aber erfindungsgemäss mit einer
Werkstückaufnahme 36 bestückt werden. Wie die Figur 2 erkennen lässt, besteht diese
im wesentlichen aus einem Führungszylinder 38, einer in diesem längsvverschiebbar
geführten Aufnahmehülse 40 und einem gleichfalls längswverschiebbaren Auswerfer
42, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegungsrichtung dieser Elemente
der Werkstückaufnahme mit der Hauptspindelachse 20 zusammenfällt, wenn sich die
Werkstückaufnahme 36 so vor der Werkstückspannvorrichtung 16 befindet, wie dies
die Figuren 1 und 2 erkennen lassen.
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Der Revolver-Drehautomat besitzt noch einen zweiten Werkzeugrevolver
46 mit einer Schaltachse 48, der auf einem im Spindelkasten 12 untergebrachten und
nicht dargestellten Kreuzschlittensystem angebracht ist, so daß er sich in bekannter
Weise in der Zeichnungsebene der Figur 1 senkrecht zur Hauptspindelachse 20 sowie
senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 1 verfahren lässt. Von den Werkzeugen dieses
zweiten Werkzeugrevolvers ist lediglich ein Abstechwerkzeug 50 in Figur 1 dargestellt
worden.
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Ehe die Werkstückaufnahme 36 im Detail beschrieben wird, soll nun
zunächst die Funktion des Revolver-Drehautomaten erläutert werden, soweit sie für
das Verständnis der Erfindung relevant ist.
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Nachdem ein mit der Materialstange 18 noch verbundenes Werkstück mittels
Werkzeugen der Werkzeugrevolver 30 und 46 bis auf das Abstechen fertigbearbeitet
wurde, wird die Werkstückaufnahme 36 durch Drehen und Verfahren des Werkzeugrevolvers
30 in eine Position gebracht, in der die Achse der Aufnahmehülse 40 mit der Hauptspindelachse
20 zusammenfällt; dann wird der Werkzeugrevolver 30 in Richtung der Hauptspindelachse
so verfahren, daß sich die Aufnahmehülse 40 über das Werkstück schiebt, worauf das
letztere mit Hilfe des Abstechwerkzeugs 50 von der Materialstange 18 abgetrennt
wird. Da währenddessen die Hauptspindel 14 mit verhältnismässig hoher Drehzahl angetrieben
wird, würde das fertigbearbeitete Werkstück von der Werkstückspannvorrichtung 16
weggeschleudert, wäre es nicht von der Aufnahmehülse 40 umfasst. Anschliessend wird
der Werkzeugrevolver 30 um die Revolverschaltachse 34 um 1800 gedreht und währenddessen
der Unterschlitten 24 gemäss den Figuren 1 und 2 nach rechts gefahren, bis die vordere
Stirnseite der Aufnahmehülse 40 gegen das Ende eines Abführrohrs 56 anschlägt, das
in einer stationären Halterung 58 montiert ist und dazu dient, die fertigbearbeiteten
Werkstücke aus dem Arbeitsraum des Drehautomaten abzuführen.
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Die Abmessungen der vorderen Stirnfläche der Aufnahmehülse 40 und
der dieser zugewandten Stirnfläche des Abführrohrs 56 sind so aneinander angepasst,
daß einerseits das Abführrohr als Anschlag für die Aufnahmehülse dient und andererseits
das fertigbearbeitete Werkstück 60 mit Hilfe des Auswerfers 42 in das Abführrohr
56 hineingestossen wird, wenn der Werkzeugrevolver 30 gemäss den Figuren 1 und 2
noch weiter nach rechts gefahren wird.
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Bei der in Figur 3 gezeigten ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen
Werkstückaufnahme 36 ist der Führungszylinder 38 mit einem schaftähnlichen Ansatz
64 in eine Ausnehmung 66 des Revolverkörpers 32 eingesetzt. Der Führungszylinder
bildet mit einer abgesetzten Bohrung 68 einen Zylinderraum 70, welcher gemäss Figur
3 nach links durch eine Kolbenfläche 72 der im Führungszylinder 38 verschiebbar
geführten Aufnahmehülse 40 begrenzt wird. Der Auswerfer 42 besteht im wesentlichen
aus einer Ausstossplatte 74, einem stangenförmig ausgebildeten Kolben 76 und einem
Uberdruckventil 78, das am gemäss Figur 3 rechten Ende des Kolbens 76 angebracht
ist. Der Führung des Auswerfers 42 dient eine Bohrung 80 in der Aufnahmehülse 40,
in der der Kolben 76 abgedichtet verschoben werden kann.
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Das Uberdruckventil 78 besteht aus einem Ventilsitzkörper 84 mit einer
Bohrung 86, einer Ventilkugel 88 und einer Schliessfeder 90, die die Ventilkugel
88 gegen den Ventilsitzkörper 84 presst. Der letztere ist an seinem Umfang so mit
Ausnehmungen wie Nuten oder dergleichen versehen, daß von der Aufnahmehülse 40 im
Zylinderraum 70 komprimierte Luft auf die gemäss Figur 3 rechte Stirnseite des Ventilsitzkörpers
84 gelangen kann, um den Auswerfer 42 relativ zur Aufnahmehülse 40 nach links zu
verschieben. Schliesslich sind noch zwei Rückstellfedern 94 und 96 für die Aufnahmehülse
40 und den Auswerfer 42 vorgesehen.
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Die Wirkungsweise dieser Werkstückaufnahme ist die folgende: Wird
die Aufnahmehülse 40 durch das Abführrohr 56 und Verfahren des Werkzeugrevolvers
30 gemäss Figur 2 nach rechts in den Führungszylinder 38 hineingedrückt,
so
überläuft er zunächst eine Luftbohrung 98 in der Wand des Führungszylinders und
komprimiert anschliessend die Luft im Zylinderraum 70. Diese drückt dann den Auswerfer
42 nach links, so daß er sich entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 96 relativ
zur Aufnahmehülse 40 nach links verschiebt. Da die effektive Kolbenfläche des Kolbens
76 wesentlich kleiner ist als die Kolbenfläche 72 der Aufnahmehülse 40, ist der
vom Auswerfer 42 zurückgelegte Weg wesentlich grösser als derjenige der Aufnahmehülse
40, so daß auch mit verhältnismässig kleinen Verschiebewegen des Werkzeugrevolvers
30 verhältnismässig lange Werkstücke durch den Auswerfer 42 aus der Werkstückaufnahme
36 ausgestossen werden können.
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Kann der Auswerfer 42 nicht mehr weiter ausgefahren werden, und wird
die Aufnahmehülse 40 dennoch weiter in den Führungszylinder 38 hineingedrückt, so
entweicht Luft aus dem Zylinderraum 70 über das überdruckventil 78 und eine Bohrung
100 im Kolben 76 durch den Auswerfer 42 hindurch nach aussen.
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Wird die Aufnahmehülse 40 wieder freigegeben, sorgen die Rückstellfedern
94 und 96 für ein Ausfahren der Aufnahmehülse und ein Einfahren des Auswerfers 42,
und ausserdem werden Leckverluste an Luft erfindungsgemäss durch die Luftbohrung
98 wieder ersetzt, d.h.
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diese Ausführungsform einer pneumatischen Werkstückaufnahme ist selbstfüllend.
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In den Figuren 4 und 5 wurden für der Ausführungsform nach Figur 3
entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen, jedoch unter Hinzufügung der Buchstaben
"a" und "b" verwendet, so daß es genügt, lediglich die Unterschiede zu der Ausführungsform
gemäss Figur 3 zu beschreiben.
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Bei der Ausführungsform nach Figur 4 ist im Führungszylinder 38a ein
doppelarmiger Hebel 104a um eine Achse 106a schwenkbar gelagert. Dieser Hebel liegt
mit seinem kürzeren Arm 108a gegen das gemäss Figur 4 rechte Ende der Aufnahmehülse
40a an und übergreift mit seinem gabelförmig ausgebildeten längeren Arm 110a einen
Schaft 76a des Auswerfers 42a; an diesem Schaft ist beidseitig jeweils ein Mitnehmer
114a angebracht, gegen die die Enden des gabelförmigen Hebelarms 110a anliegen.
Wird nun die Aufnahmehülse 40a entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 94a in den
Führungszylinder 38a hineingedrückt, wird der Hebel 104a gemäß Figur 4 im Uhzeigersinn
verschwenkt, so daß er den Auswerfer 42a gemäß Figur 4 nach links verschiebt und
zwar entgegen der Wirkung seiner Rückstellfeder 96a, deren äusseres Federlager von
einer in den Schaft 76a eingeschraubten Schraube 116a gebildet wird. Erwähnt sei
noch, daß die Aufnahmehülse 40a einen Stift 118a hält, welcher in eine Längsnut
120a des Schafts 76a eingreift und so als Verdrehsicherung für den Auswerfer 42a
wirkt.
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Auch bei der Ausführungsform nach Figur 5 ist im Führungszylinder
38b mittels einer Achse 106b ein doppelarmiger Hebel 104b schwenkbar gelagert; er
liegt mit seinem
kürzeren Arm 108b gegen einen Stössel 130b an,
der an der Aufnahmehülse 40b befestigt ist, während ein längerer Hebelarm 11Ob als
Zahnsegment ausgebildet ist, das mit einer Zahnstange 76b des Auswerfers 42b kämmt.
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Der Rückstellung der Aufnahmehülse 40b und des Auswerfers 42b dienen
wieder Rückstellfedern 94b und 96b.
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Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 4 und 5 lässt sich durch
das Verhältnis der Hebelarmlängen das Ubersetzungsverhältnis zwischen dem Weg der
Aufnahmehülse und des Auswerfers festlegen.
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Allen Werkstückaufnahmen 36 ist also gemeinsam, daß sie verhältnismässig
einfach aufgebaut sind, daß sie das fertig bearbeitete Werkstück gut umfassen und
daß nur kleine Verschiebewege des Werkzeugrevolvers 30 erforderlich sind, um auch
verhältnismässig lange Werkstücke zuverlässig aus der Werkstückaufnahme auszustossen.