DE3921532A1 - Werkstueckwechselvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstückwechselvorrichtung an Maschinen zur Be- oder Verarbeitung von Werkstücken, insbeson­ dere an Werkzeugmaschinen wie Schleifmaschinen, mit einer Werk­ stücktransporteinheit, einer für die Werkstückzuführung- und Entnahme zur/von der Werkstücktransporteinheit zugänglichen Bereitstellungsstation, einer dem Arbeitsbereich der Maschine zugeordneten Arbeitsstation, einer die Bereitstellungsstation mit der Arbeitsstation wenigstens zeitweise verbindenden Füh­ rungsbahn für die Werkstücktransporteinheit und mit Arretie­ rungsmitteln zum Festspannen der Werkstücktransporteinheit in der Arbeitsstation.

Der Werkstückwechsel in Werkzeugmaschinen stellt häufig einen Zeitfaktor dar, der die Produktivität der Maschine entscheidend beeinflußt. Es wird daher angestrebt, die für den Werkstück­ wechsel erforderliche Zeit soweit wie möglich zu reduzieren, d. h. den Werkstückwechsel zu beschleunigen. Aus diesem Grunde werden zu bearbeitende Werkstücke während der Bearbeitung ande­ rer Werkstücke schon außerhalb der Maschinen auf Paletten oder entsprechenden Vorrichtungen vormontiert oder positioniert, die zum Werkstückwechsel dann in den Arbeitsbereich der Maschine gefördert werden. Die Werkstücke haben dann eine für die un­ mittelbare Bearbeitung geeignete Lage oder sind für eine weitere automatische Handhabung und Positionierung optimal angeordnet. Auf diese Weise werden die sogenannten Rüstzeiten der Maschine erheblich verkürzt.

Durch die DE-PS 32 22 224 ist eine derartige Vorrichtung für den Werkstückwechsel an Werkzeugmaschinen bekannt, die aber aus verschiedenen Gründen noch nicht voll befriedigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Vorrich­ tung für den Werkstückwechsel an Werkzeugmaschinen anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Werkstücktransporteinheit wenigstens eine definierte Spannfläche aufweist, daß in der Arbeitsstation wenigstens eine der Spann­ fläche entsprechende Auflagefläche vorgesehen ist und daß die Arretierungsmittel Spannorgane zum Aufspannen der Werkstück­ transporteinheit auf der Auflagefläche der Arbeitsstation auf­ weisen. Die aufeinander abgestimmten Spann- und Auflageflächen erlauben ein stets positionsgenaues Aufspannen der Werkstück­ träger bzw. Paletten in der Arbeitsstation der Wechselvorrich­ tung. Eine besonders zuverlässige Positionierung der Werkstücke bzw. der Werkstückträger oder Paletten in der Arbeitsstation ergibt sich, wenn die Auflageflächen in der Arbeitsstation getrennt von der Führungsbahn angeordnet sind. Auf diese Weise sind die Auflageflächen vor Verschmutzungen und Verschleiß durch die Bewegung der Werkstücktransporteinheit geschützt.

Gemäß weiterer Fortführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Führungsbahn von parallelen Schienen gebildet ist und daß als Werkstücktransporteinheit ein Werkstückwagen mit auf den Schienen laufenden Laufrollen vorgesehen ist. So ist eine beson­ ders sichere Führung der Werkstücktransporteinheit möglich, die auf den Schienen leicht bewegt werden kann. Gemäß einer bevor­ zugten Weiterbildung der Erfindung ist die Lauffläche der Lauf­ rollen konisch mit zum Spurkranz hin zunehmendem Durchmesser ausgebildet. Um bei dieser Ausbildung der Laufrollen eine mög­ lichst verschleißfreie Auflage der Laufrollen auf den Führungs­ schienen zu haben, ist die Lauffläche der Führungsschienen im wesentlichen entsprechend dem konischen Verlauf der Laufrollen­ laufflächen geneigt. Die konisch geneigte Lauffläche der Lauf­ rollen kann leicht ballig ausgebildet sein. Um ein leichtes Absenken der Werkstücktransporteinheit auf die Auflagefläche in der Arbeitsstation zu ermöglichen, sind die Laufrollen axial verschiebbar an der Werkstücktransporteinheit angebracht, und es sind Betätigungsmittel zum axialen Verschieben der Laufrollen vorgesehen. Als Betätigungsmittel können winkelverstellbare Exzenterscheiben dienen. Durch das axiale Verschieben der Lauf­ rollen kann die Werkstücktransporteinheit auf die Auflagefläche in der Arbeitsstation abgesenkt und auch wieder von ihr abge­ hoben werden.

In einer bevorzugten Fortführung der Erfindung ist die Bereit­ stellungsstation der Maschine auf einem Wechslergestell fest zugeordnet, und die Arbeitsstation ist in eine Wechselposition verfahrbar, in der ein Führungsbahnabschnitt der Bereitstel­ lungsstation und ein Führungsbahnabschnitt der Arbeitsstation zueinander ausgerichtet sind und miteinander fluchten. Diese Bauweise erhöht die Flexibilität der Wechsleranordnung und ermöglicht die Nachrüstung vorhandener Maschinen.

Um platz- und konstruktionsbedingte Abstände und Führungsbahn­ lücken zwischen der Bereitstellungsstation auf dem Wechsler­ gestell und der Arbeitsstation in der Maschine zu überbrücken, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Führungsbahnabschnitt der Bereitstellungsstation auf einem Schlitten angeordnet ist, der zur Arbeitsstation der Maschine hin und zurück bewegbar geführt ist.

Die Arbeitsstation kann gemäß der Erfindung auf dem Maschinen­ tisch angeordnet und mit diesem quer zur Führungsbahn in eine Wechselposition verfahrbar sein, in welcher der Führungsbahnab­ schnitt der Arbeitsstation mit dem der Bereitstellungsstation fluchtet. So können die nach dem Werkstückwechsel in der Arbeits­ station aufgespannten Werkstücke unmittelbar bearbeitet werden, indem der Maschinentisch so verfahren wird, daß die aufgespann­ ten Werkstücke in eine Arbeitsposition im Arbeitsbereich der Werkzeuge der Maschine gelangen.

Gemäß einer bevorzugten Varianten der Vorrichtung nach der Erfindung ist die Bereitstellungsstation auf einer separaten Wechslereinheit angeordnet. Diese modulare Bauweise ermöglicht den sehr flexiblen Einsatz der Werkstückwechselvorrichtung nach der Erfindung und ist insbesondere für die Nachrüstung bestehen­ der Maschinen geeignet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können nebeneinander wenigstens zwei Bereitstellungsstationen und/oder Arbeitsstati­ onen vorgesehen sein. Damit kann die für den Werkstückwechsel erforderliche Zeit noch einmal verkürzt werden, weil gleich­ zeitig fertigbearbeitete Werkstücke aus der Maschine abgeför­ dert und unbearbeitete Werkstücke in die Maschine eingebracht werden können.

Die Erfindung bietet den Vorteil eines schnellen Werkstück­ wechsels mit geringem Zeitaufwand, was die Produktivität der beschickten Maschine erhöht. Die konsequente Trennung der Führungsbahn der Werkstücktransporteinheit von den Spann- und Auflageflächen erlaubt darüber hinaus eine dauernde exakte Positionierung der Werkstücke bzw. Werkstückträger in der Ar­ beitsstation, die durch Verschmutzung oder Verschleiß infolge der Bewegung der Werkstücktransporteinheit nicht beeinträchtigt wird. Der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäß vorgeschlage­ nen Vorrichtung, insbesondere der Werkstücktransporteinheit, ist denkbar einfach. Die Werkstückwechselvorrichtung nach der Erfindung ist modular aufgebaut und daher universell einsetzbar und bei bestehenden Maschinen nachrüstbar.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schleifmaschine mit einer Werkstückwechselvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht der Werkstückwechselvorrichtung in Richtung des Pfeils A in Fig. 1 mit in der Arbeitsstation befindlicher Werkstücktransport­ einheit und

Fig. 3 eine Ansicht einer Werkstückwechselvorrichtung mit zwei Bereitstellungsstationen in Richtung des Pfeils B in Fig. 1.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 1 zeigt eine Schleifmaschine 1, der eine Werkstückwechselvorrichtung 2 zuge­ ordnet ist. Auf dem Maschinenbett 3 der Schleifmaschine ist ein Support 4 in Richtung der Z-Achse verfahrbar geführt. Der Support 4 trägt einen in Richtung der X-Achse verfahrbaren Werkstücktisch 6, auf dem eine Spannvorrichtung 7 zum Aufspan­ nen der Werkstücke bzw. Werkstückträger angeordnet ist. An einer mit dem Maschinenbett 3 verbundenen Maschinensäule 8 ist ein Schleifkopf 9 mit drei Schleifscheiben 11 in Richtung der Y-Achse verfahrbar gelagert. Mit einem Motor 12 werden die Schleifscheiben 11 angetrieben. Die Antriebe des Supports 4 und des Tisches 6 sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Ein Gehäuse 13, das in der Darstellung der Fig. 1 teilweise aufge­ brochen dargestellt ist, umschließt den Arbeitsraum der Maschine.

Die Werkstückwechselvorrichtung 2 weist ein Wechslergestell 14 auf, auf dem in Längsführungen 16 ein Schlitten 17 in Richtung eines Pfeiles 18 vor und zurück bewegbar ist. Die Bewegung des Schlittens 17 erfolgt mittels eines Antriebes 19 auf dem Wechs­ lergestell 14. Die Werkstückwechselvorrichtung 2 ist im darge­ stellten Ausführungsbeispiel als modulare Einheit ausgebildet und der Vorderseite der Schleifmaschine zugeordnet.

Auf dem Schlitten 17 sind Führungsschienen 21 angeordnet, die den Führungsbahnabschnitt einer Bereitstellungsstation 22 bil­ den. Entsprechende Führungsschienen 23 sind auf der vom Tisch 6 getragenen Spannvorrichtung 7 angeordnet und bilden dort den Führungsbahnabschnitt einer Arbeitsstation 24 der Werkstück­ wechselvorrichtung nach der Erfindung. Auf den Führungsschienen läuft eine Werkstücktransporteinheit in Gestalt eines Werkstück- oder Palettenwagens 26, auf dem Werkstücke 27 in bearbeitungs­ gerechter Position aufgespannt werden. Der Werkstückwagen 26 weist auf seiner Vorderseite einen Anschlag 28 auf, der zur genauen Positionierung nach dem Wechselvorgang mit einem Anschlag 29 auf dem Maschinentisch zusammenwirkt.

Zum Werkstückwechsel wird der Schlitten 17 mit den Führungs­ schienen 21 und dem Werkstück- bzw. Palettenwagen 26 mit Hilfe des Antriebs 19 in Richtung des Doppelpfeiles 18 nach links in die in der Fig. 1 gestrichelt dargestellte Position 17a bewegt, in welcher der Abstand zwischen der Bereitstellungsstation 22 auf dem Wechselgestell 14 und der Arbeitsstation 24 auf dem Maschinentisch 6 überbrückt und die Lücke zwischen den Führungs­ schienen 21 und 23 geschlossen ist.

In Fig. 2 sind Einzelheiten des Werkstückwagens 26 und der Arbeitsstation 24 dargestellt. Fig. 2 zeigt einen Abschnitt des Maschinentisches 6, auf dem die Spannvorrichtung 7 befestigt ist. Auf der Spannvorrichtung 7 sind die Führungsschienen 23 der Arbeitsstation montiert, und zwar derart, daß sie während des Wechselvorganges mit den Führungsschienen 21 der Bereit­ stellungsstation 22 fluchten und mit ihnen eine einzige Füh­ rungsbahn bilden.

Der Werkstückwagen 26 weist im dargestellten Ausführungsbei­ spiel vier Laufrollen 31 jeweils mit einer konischen Lauf­ fläche 32 und einem Spurkranz 33 auf. An den Führungsschienen 23 und 21 sind entsprechend den konischen Laufflächen 32 der Laufrollen 31 geneigte Laufflächen 34 vorgesehen. Die Laufrollen 31 sind auf ihren Achsen 36 drehbar gelagert. Die Laufrollen­ achsen 36 ihrerseits sind in Lagerbuchsen 37 gegen die Kraft einer Feder 38 zusammen mit den Laufrollen 31 axial verschieb­ bar. Im dargestellten Fall der Fig. 2 ist die Feder 38 als Druckfeder ausgebildet, die einerseits an einer Anschlagfläche 37a der Lagerbuchse 37 und andererseits an einer Anschlagfläche 36a der Achse 36 anliegt. Zum Verschieben der Laufrollenachsen 36 sind Exzenterscheiben 39 vorgesehen, die auf einer Achse 41 starr befestigt und mittels eines Handgriffs 42 um die Achse verdrehbar sind.

Auf seiner Unterseite weist der Werkstückwagen 26 Spannflächen 43 und 44 auf, die zum Aufspannen des Werkstückwagens 26 in der Arbeitsstation 24 mit entsprechend ausgebildeten Auflageflä­ chen 46 und 47 auf der Oberseite der Spannvorrichtung 7 zusam­ menwirken. Zum Festspannen des Werkstückwagens 26 in der Arbeitsstation 24 auf der Spannvorrichtung 7 sind Spannköpfe 48 vorgesehen, die in T-förmige Schlitze 49 an der Unterseite des Werkstückwagens 26 eingreifen und mittels Antrieben 51, von denen nur einer gestrichelt angedeutet ist, in Richtung eines Doppelpfeiles 52 nach unten angezogen werden.

Fig. 3 zeigt den Werkstückwagen 26 in der Bereitstellungsposi­ tion 22 in der Ansicht B der Fig. 1. Hier sind die T-Schlitze 49, die Spannflächen 43 und 44 des Werkstückwagens 26 und die Führungen 16 des Schlittens 17 im Querschnitt deutlich zu er­ kennen. Fig. 3 zeigt auch die Anordnung einer zweiten Bereit­ stellungsstation 22a, die für die Aufnahme eines Werkstückwagens aus der Arbeitsstation der Maschine bereit steht.

Sobald der Werkstückwagen 26 in der Bereitstellungsstation 22 mit zu bearbeitenden Werkstücken 27 bestückt ist, wird der Schlitten 17 in Richtung des Doppelpfeiles 18 nach links zur Maschine hin verschoben, so daß die Führungsschienen 21 mit den Führungsschienen 23 der Arbeitsstation 24, die durch Verschie­ ben des Tisches in X-Richtung in die Werkstückwechselposition gebracht wurde, fluchten und eine Führungsbahn bilden. Das Ver­ schieben des Schlittens 17 kann mittels des Antriebes 19 oder, wenn ein solcher Antrieb nicht vorhanden ist, mittels eines Handgriffes 53 (Fig. 3) erfolgen. Die Laufrollen 31 des Werkstückwagens 26 befinden sich dabei in ihrer ausgefahrenen, gespreizten Position, die in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, so daß die Lauffläche 32 der Laufrollen voll auf der Lauffläche 34 der Schienen aufliegt. Das Verschieben des Werkstückwagens in die Arbeitsstation 24 kann manuell oder mittels eines in der Zeich­ nung nicht dargestellten Antriebes erfolgen. Der Werkstückwagen 26 wird bis zum Anschlag 29 in die Arbeitsstation 24 hineinge­ schoben, so daß er durch das Aufeinandertreffen der Anschläge 28 und 29 in Bewegungsrichtung korrekt positioniert ist. Die Spannköpfe 48 liegen jetzt in den T-Schlitzen 49 des Werkstück­ wagens 26 (Fig. 2).

Durch Schwenken des Handgriffs 42 werden die Exzenterscheiben 39 um 90° gedreht, wobei die Laufrollenachsen 36 durch die Kraft der Federn 38 zur Exzenterachse hin aufeinanderzu bewegt werden. Wegen der konischen Laufflächen 32 der Laufrollen 31 werden dadurch die Spannflächen 43 und 44 des Werkstückwagens 26 auf die Auflageflächen 46 bzw. 47 der Spannvorrichtung 7 abgesenkt, so daß der Werkstückwagen 26 fest auf der Spannvor­ richtung 7 aufsitzt. Durch Anziehen der Spannköpfe 48 in den T-Schlitzen 49 durch die Antriebe 51 wird der Werkstückwagen 26 unverrückbar auf der Spannvorrichtung 7 aufgespannt. Durch Verfahren des Maschinentischs 6 in X-Richtung wird die Arbeits­ station mit dem aufgespannten Werkstückwagen 26 jetzt aus ihrer Wechselposition in eine Arbeitsposition gebracht, in der die vorbereiteten Werkstückrohlinge entweder unmittelbar bearbeitet oder zur Bearbeitung aus ihrer definierten Lage auf dem Werk­ stückwagen entnommen und automatisch in eine Bearbeitungsposi­ tion im Arbeitsbereich des Werkzeugs der Maschine umgespannt werden können.

Nach der Werkstückbearbeitung werden die Spannköpfe 48 gelöst, und durch Schwenken des Handgriffs 42 werden die Exzenterschei­ ben 39 gedreht, so daß die Laufrollenachsen 36 von der Exzenter­ achse 41 seitlich weggedrückt und die Laufrollen 31 in ihre in der Fig. 2 und 3 dargestellte gespreizte Position gebracht werden. Durch das Spreizen schieben sich die Laufrollen 31 auf der schrägen Lauffläche 34 der Schienen 23 nach oben, so daß sich der Werkstückwagen 26 von den Spannflächen 46 und 47 der Spann­ vorrichtung 7 abhebt. Jetzt kann der Werkstückwagen zurück in die Bereitstellungsposition 22 gefahren werden.

Um das Auseinanderspreizen der Laufrollen 31 zu erleichtern, können deren Laufflächen 32 leicht ballig ausgebildet sein, was den Reibungswiderstand wegen der punktförmigen Anlage der balli­ gen Lauffläche an der geneigten Lauffläche 34 der Schienen 23 herabsetzt. Auch der Rollwiderstand beim Verfahren des Werk­ stückwagens 26 wird dadurch herabgesetzt.

Für das Verfahren des Werkstückwagens 26 und für das Spreizen und Einziehen der Laufrollen 31 sind bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel handbetätigte Antriebe vorgesehen. Natürlich können hierfür auch motorische Antriebe eingesetzt werden. Die Zentrierung des Werkstückwagens 26 in der Arbeitsstation 24 erfolgt gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels Spann­ flächen 43 und 44 und Auflageflächen 46 und 47. Hierfür sind auch andere Positioniermittel, wie beispielsweise Positionier­ stifte, denkbar.

Claims (14)

1. Werkstückwechselvorrichtung an Maschinen zur Be- oder Ver­ arbeitung von Werkstücken, insbesondere an Werkzeugmaschinen wie Schleifmaschinen, mit einer Werkstücktransporteinheit, einer für die Werkstückzuführung und -entnahme zur/von der Werkstücktransporteinheit zugänglichen Bereitstellungsstation, einer dem Arbeitsbereich der Maschine zugeordneten Arbeitssta­ tion, einer die Bereitstellungsstation und die Arbeitsstation wenigstens zeitweise verbindenden Führungsbahn für die Werk­ stücktransporteinheit und mit Arretierungsmitteln zum Festspan­ nen der Werkstücktransporteinheit in der Arbeitsstation, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücktransporteinheit (26) wenigstens eine definierte Spannfläche (43, 44) aufweist, daß in der Arbeitsstation (24) wenigstens eine der Spannfläche ent­ sprechende Auflagefläche (46, 47) vorgesehen ist und daß die Arretierungsmittel Spannorgane (48, 49) zum Aufspannen der Werkstücktransporteinheit (26) auf der Auflagefläche der Ar­ beitsstation aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen (46, 47) in der Arbeitsstation (24) getrennt von der Führungsbahn angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn von parallelen Schienen (21, 23) gebildet ist und daß als Werkstücktransporteinheit ein Werkstückwagen (26) mit auf den Schienen laufenden Laufrollen (31) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (32) der Laufrollen (31) konisch mit zum Spur­ kranz (33) hin zunehmendem Durchmesser ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (34) der Führungsschienen (21, 23) im wesentli­ chen entsprechend dem konischen Verlauf der Laufrollenlauf­ flächen (32) geneigt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (32) der Laufrollen (31) zur Achse (36) konisch geneigt verläuft und ballig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (31) axial verschiebbar an der Werkstücktransporteinheit (26) angebracht sind und daß Betätigungsmittel (39, 41, 42) zum axialen Verschieben der Laufrollen (31) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsmittel winkelverstellbare Exzenterscheiben (39) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereitstellungsstation (22) der Maschine auf einem Wechslergestell (14) fest zugeordnet ist und daß die Arbeitsstation (24) in eine Wechselposition verfahrbar ist, in der ein Führungsbahnabschnitt (21) der Bereitstellungsstation (22) und ein Führungsbahnabschnitt (23) der Arbeitsstation (24) zueinander ausgerichtet sind und miteinander fluchten.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbahnabschnitt (21) der Bereit­ stellungsstation (22) auf einem Schlitten (17) angeordnet ist, der zur Arbeitsstation (24) der Maschine (1) hin und zurück bewegbar geführt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsstation (24) auf dem Maschinen­ tisch (6) angeordnet und mit diesem quer zur Führungsbahn (23) in eine Wechselposition verfahrbar ist, in welcher der Führungs­ bahnabschnitt der Arbeitsstation (24) mit dem der Bereitstel­ lungsstation (22) fluchtet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereitstellungsstation (22) auf einer separaten Wechslereinheit (14) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinander wenigstens zwei Bereitstel­ lungsstationen (22, 22a) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinander wenigstens zwei Arbeitsstati­ onen vorgesehen sind.