DE4332663C2 - Rundschalttischautomat zum Polieren und Schleifen von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rundschalttischautomaten zum Polieren und Schleifen von Werkstücken, insbesondere von hohlgeformten Werkstücken, bestehend aus einem schrittweise bewegbaren Schalttisch mit auf dem Tisch an seinem Umfang angeordneten Winkelköpfen mit jeweils einer motorisch antreibbaren Drehachse zur Aufnahme und Rotation des Werk­ stückes und um den Tisch angeordneten Bearbeitungseinheiten.

Bei diesen bekannten Rundschalttischautomaten, welcher aus der DE 30 25 638 hervorgeht, befinden sich auf dem Schalttisch je nach Aufgabenstellung und Dimensionierung eine bestimmte Anzahl Winkelköpfe mit jeweils einer motorisch angetriebenen Drehachse, welche relativ zum Schalttisch starr angeordnet ist. Das auf dem Schalttisch zu bearbeitende Werk­ stück wird an einer Eingangsstation mit der Drehachse eines frei gewordenen Winkelkopfes verbunden und durch den dazugehö­ rigen Motor in Rotation versetzt. Durch Drehung des Schalt­ tisches um eine Schaltstufe gelangt das zu bearbeitende Werk­ stück in den Arbeitsbereich der ersten Bearbeitungsmaschine. Je nach dem Bearbeitungsvorgang ist nunmehr das Werkzeug der Bearbeitungsmaschine dem Werkstück so zuzuordnen, daß die entsprechende Oberfläche des Werkstückes in der vorgesehenen Weise bearbeitet werden kann. Der Motor des Winkelkopfes treibt seine Drehachse und damit das an ihr befestigte hohl­ förmige Werkstück an, so daß eine rotationssymmetrische Fläche der Bearbeitung fortlaufend zugeführt wird. Bevor der Schalt­ tisch seinen nächsten Arbeitsschritt durchführen kann, müssen sämtliche Bearbeitungswerkzeuge, welche um den Tisch angeord­ net sind, zurückgefahren werden, damit das Werkstück von einem Werkzeug zum nächsten bewegt werden kann. In einigen Fällen genügt dabei ein einfaches Zurückfahren des Werkzeugs oder der gesamten Bearbeitungsstation. In anderen Fällen müssen drei­ dimensionale Bewegungsabläufe des Werkzeugs im Raum durch­ geführt werden, damit der Weg für das Werkstück zur nächsten Schaltstation freigegeben werden kann.

Die einzelnen Bearbeitungsmaschinen sind auf Säulen aufgebaut und dem Rundschalttisch zugeordnet. Zur Durchführung eines Arbeits­ vorganges benötigen die Bearbeitungsmaschinen somit mindestens sechs Freiheitsgrade für die Bewegungsabläufe, um das Bearbei­ tungswerkzeug, wie etwa eine Polierscheibe, in die erforder­ liche Arbeitsposition zum Werkstück bringen zu können und um bei einem Arbeitsschritt des Schalttisches eine Bewegung im Raum durchführen zu können, damit der Weg für das Werkstück von einer Arbeitsstation zur anderen freigegeben werden kann.

Das Arbeitswerkzeug ist üblicherweise im oberen Drittel der Säule einer Arbeitsstation angeordnet und der Arbeits- bzw. Anpreßdruck wird von dieser Stelle aus ausgeübt. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Hebelwirkung, so daß Verspannungen auftreten können, welche nur durch eine entsprechende mecha­ nische Auslegung aufgefangen bzw. ausgeglichen werden können. Soll eine derartige Anlage automatisiert werden, so muß jeder veränderbare Freiheitsgrad automatisch verstellbar sein, wobei für jeden dieser Vorgänge entsprechende Steuer und Regel­ glieder mit den jeweiligen Antrieben vorhanden sein müssen. Darüberhinaus muß auch der Abnutzungsgrad ständig gemessen und ausgeglichen werden. Für die Automatisierung einer solchen bekannten Anlage ergibt sich daher ein erheblicher Aufwand. Aufgrund dieses Aufbaus können die eigentlichen Werkzeuge, wie beispielsweise die Polier- und Schleifscheiben, die einem Ver­ schleiß unterworfen sind, nur mit einem relativ kleinen Durch­ messer ausgebildet sein. Es sind daher viele Komponenten zu überwachen und zu regeln, wodurch eine solche Anlage außer­ ordentlich kostenaufwendig ist.

Aus der DE 34 25 254 C2 ist ein Rundschalttisch für das Aufspannen eines Werkstückes mit einem ortsfesten Grundkörper bekannt. Damit ist auch die Aufspanneinheit heb- und senkbar ausgebildet, wobei deren Arbeitszylinder und deren elektrische Einrichtungen über die Tragwelle mit Energie versorgt werden können. Der Aufbau dieses Rundschalttisches ist jedoch äußerst aufwendig und kompliziert und seine Betätigung erfolgt mit einem komplexen hydraulischen System.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines Rundschalttisches durch Verwendung motorisch antreibbarer Drehachsen wesentlich zu vereinfachen und seine Leistung durch den Einsatz großdimensionierter Schleif- und/oder Polierscheiben erheblich zu steigern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß bei dem eingangs genannten Rundtischautomaten mindestens ein Winkelkopf mit seiner elektromotorisch antreibbaren Drehachse um seine Nullposition in horizontaler Ebene schwenkbar ausgebildet ist, und die um den Schalttisch angeordneten Bearbeitungseinheiten als Polier- und/oder Schleifmaschinen ausgebildet sind, und eine Spindel aufweisen, welche mit der Antriebswelle der Schleif- oder Polierscheibe zur Durchführung einer Vorschubbewegung der Scheibe auf mindestens einer Schwinge gelagert ist.

Den Winkelkopf mit seiner elektromotorisch antreibbaren Drehachse um seine Nullposition in horizontaler Ebene schwenkbar auszubilden ergibt die Möglichkeit, die Zuordnung des Werkstückes zum Werkzeug im wesentlichen vom Rundtisch aus durchzuführen und zentral zu steuern, so daß die Werkzeuge der Arbeitsstationen nur noch einen eindimensionalen Bewegungsablauf durchzuführen brauchen, wodurch drei Bewegungsfreiheitsgrade bei jeder Arbeitsstation entfallen können. Damit entfallen auch die für jeden Freiheitsgrad der Bewegung benötigten Antriebe und bei einer automatischen Regelung auch die dazugehörigen Regelkreise mit ihren Meßsensoren. Hierdurch ergibt sich aber in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, die Werkzeuge, wie die Polier- und Schleifscheiben, wesentlich größer auszubilden, da die Werkzeugmaschine nunmehr mit der entsprechenden Standsicherheit und Stabilität ausgebildet werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein Winkelkopf mit seiner motorisch antreibbaren Drehachse auch in vertikaler Ebene schwenkbar ausgebildet, wodurch sich weitere Möglichkeiten der Positionierung und Zuordnung des Werkstückes zum Werkzeug ergeben. Damit wird auch die Anzahl der zu bearbeitenden Werkstücke im Hinblick auf ihre Ausgestaltung wesentlich erweitert.

In vorteilhafter Weise sind die Schwenkvorgänge der Winkelköpfe auf dem Schalttisch elektronisch steuerbar ausgebildet, und können mit dem Weiterschalten des Schalttisches vorteilhaft gekoppelt sein. Bei einem Arbeitsschritt des Schalttisches werden somit sämtliche Werkstücke auf dem Schalttisch gleichzeitig in ihre neue Arbeitsposition gebracht, während die Werkzeuge in bezug auf die Werkstücke lediglich vor- und zurückfahren.

Der Schwenkbereich des Winkelkopfes beträgt in horizontaler Ebene stufenweise mindestens 90° um seine Nullachse. Damit wird eine für alle Arbeitsvorgänge ausreichende Positionierung erreicht.

Die Polier- oder Schleifscheibe weist in ihrem ursprünglichen Zustand vorzugsweise einen Durchmesser von ca. 1000 mm und eine Breite von 150 mm auf. Eine solche Dimensionierung konnte bei den bekannten Anlagen bisher aus Stabilitätsgründen nicht erreicht werden. Die Verwendung von Schleif- oder Polierscheiben solcher Dimensionen eröffnen eine Reihe von Vorteilen. So kann nunmehr der Scheibendurchmesser bis unter 600 mm abgenutzt werden, wodurch eine hohe Wirtschaftlichkeit erreicht wird, da die großen Scheibendurchmesser hohe Standzeiten ermöglichen. Ferner kann die Drehgeschwindigkeit bei gleichhoher Arbeitsgeschwindigkeit verringert werden und der Poliervorgang kann bei niedrigeren Temperaturen erfolgen, wodurch Werkstück und Werkzeug geschont werden.

Die Bearbeitungseinheiten weisen in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur Regelung des Anpreßdruckes zwischen Werkstück und Werkzeug auf, welche mit einer Längsschlittenverstellung der Polier- oder Schleifscheibe kombiniert ist.

Die Anpreßdruckregelung ist ferner auf einen voreinstellbaren Druck automatisch einstellbar ausgebildet.

Die Bearbeitungseinheit zur Konstanthaltung der Angriffs­ geschwindigkeit des Werkzeugs weist am Werkstück eine über Frequenzwandler arbeitende automatische Drehzahlregelung auf.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Rundschalttischautomaten mit Schalttisch und um den Tisch vorhandenen Bearbei­ tungsmaschinen;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Bearbeitungsmaschine mit einem Ausschnitt des Schalttisches in schematischer Darstellung, und

Fig. 3 eine Bearbeitungsmaschine im Seitenschnitt.

Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Rundschalttischautomaten 1 mit seinem Schalttisch 103 und um den Tisch angeordneten Bearbeitungsmaschinen 104. Im vorliegenden Beispiel sind nach Fig. 1 um den Schalttisch 103 acht Bearbeitungsmaschinen 104 angeordnet, welche gleichartig ausgebildet sind und von denen jede einen besonderen Arbeitsvorgang an dem Werkstück 105 ausführt.

Auf dem schrittweise rotierbaren Schalttisch 103 sind an seinem Umfang Winkelköpfe 100 in einem Abstand voneinander angeord­ net, der dem Abstand der Bearbeitungsmaschinen 104 entspricht, so daß in Ruhestellung des Schalttisches jeder Bearbeitungs­ maschine 104 ein Winkelkopf 100 zugeordnet ist. Auf jedem Winkelkopf 100 ist ein Motor 106 drehbar befestigt, welcher mit seiner motorisch antreibbaren Drehachse 101 um seine Null­ position 102 in horizontaler Ebene schwenkbar ausgebildet ist. In gleicher Weise kann die antreibbare Drehachse 101 auch in der vertikalen Ebene schwenkbar ausgebildet sein. Die Schwenk­ bewegungen des Motors 106 auf dem Winkelkopf 100 kann durch rein mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder CNC-gesteuerte Bewegungen durchgeführt werden. Dies kann durch Stellzylinder oder durch entsprechende freiprogrammierbare Antriebe erfol­ gen. Mit jeder Bewegung des Schalttisches erfolgt eine ent­ sprechende Schwenkbewegung des Motors 106, sofern für die zugeordnete Bearbeitungseinheit 104 eine Lageänderung des zu bearbeitenden Werkstückes notwendig ist.

Durch die Möglichkeit der Schwenkbewegung des Winkelkopfes 100 ergibt sich auch eine vereinfachte Beladung und Entnahme des Werkstückes 105. Hierfür wird die Drehachse 101 in Radialrich­ tung zum Schalttisch 103 gefahren, so daß eine einfache Handha­ bung des Be- und Entladevorganges erreicht wird. Da nunmehr das Werkstück 105 zur Bearbeitungseinheit 104 die erforder­ liche Positionierungsbewegung durchführt, brauchen die Be­ arbeitungseinheiten 104 nur noch jeweils eine lineare Radial­ bewegung durchzuführen, um einmal das Werkstück nach der Bearbeitung freizugeben und um bei dem neuen Werkstück das Werkzeug in Arbeitsposition zu bringen und den Arbeitsdruck einzustellen. So lassen sich beispielsweise beim Polieren eines INOX oder Aluminiumtopfes die verschiedensten Arbeits­ gänge leicht einstellen, wie die Bearbeitung der Mantelfläche des Schüttrandes, des Bodenradius und der Bodenflächenbearbei­ tung. Ferner läßt sich in einfacher Weise ein Kreuzschliff durchführen, wofür die Einstellung einer Schräglage nach oben und nach unten erforderlich ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Bearbeitungsma­ schine 104 mit einem Ausschnitt des Schalttisches 103 in schematischer Darstellung. Die Bearbeitungsmaschine 104 stellt eine Schleif- und Poliermaschine dar. Diese können im Prinzip als ein Ausführungstyp hergestellt werden, wobei nunmehr eine erhebliche Vereinfachung möglich ist.

Die Fig. 3 zeigt hierzu in schematischer Darstellung den Querschnitt einer solchen automatischen Poliermaschine. Sie befindet sich in einem Gehäuse 1. Ein Motor 45 wirkt auf eine Antriebswelle 2 ein, welche durch das Lager 3 gehalten wird.

Mit Hilfe einer Zahnriemenscheibe 54 und 56 und den Zahnriemen 56 und 58 erfolgt die Kraftübertragung zur Polierspindel 7. Diese ist auf einer Schwinge 4 gelagert, so daß die Polier­ spindel 7 mit der auf ihr befestigten Polierscheibe 84 Radial­ bewegungen mit der Schwinge 4 als Radius ausführen kann. Eine solche Vorschubbewegung der Polierscheibe 84 wird benötigt, wenn die Polierscheibe 84 aus ihrem Wirkungsbereich zum Werkstück 105 entfernt oder zu diesem hingeführt werden soll. Bei den in der Fig. 3 dargestellten weiteren Elementen handelt es sich um die folgenden Bauteile, welche wie folgt beziffert sind. Ein Einstellager 6 dient als Polierspindel­ lagerung. Die Nummer 8 bezeichnet Spannteile, 9 einen Distanz­ ring, 10 eine Schutztür, 11 einen Halter, 12 ein verstellbares Schutzblech, 15 eine Spindelmutter, 16 eine Verstellspindel, welche eine Scheibenzustellung-Kompensation bildet, 20 eine Scheibe, 22 eine Klemmleiste, 25 ein Spannstück für die Veränderung der Zahnriemenspannung, 26 ein Lager, 27 und 28 jeweils ein Gleitlager, 29 eine Distanzbuchse, 30 ein Lager. Mit 36 ist ein Drehstrom-Schneckengetriebemotor für die automatische Drehzahlanpassung bezeichnet und 45 stellt einen Drehstrommotor dar. Mit 54 und 56 ist eine Zahnriemenscheibe bezeichnet, 58 und 59 stellen Zahnriemen dar. Ein Kugellager 62 und ein Rillenkugellager tragen die Antriebswelle 2. Mit 68 ist ein Gleitlager bezeichnet und 70 bedeutet eine Dreh­ durchführung. Zur Durchführung einer automatischen Scheiben­ spannung dient ein Spannteil 72. Zum öffnen der Schutztür 10 dient ein Handgriff 76 und 77 bildet ein Scharnier der Schutz­ tür 10.

Ein Sterngriff 78 ist am unteren Gehäuseteil 1 befestigt. Mit 81 und 82 sind Paßfedern bezeichnet.

Claims (8)

1. Rundschalttischautomat zum Polieren und Schleifen von Werkstücken, insbesondere von hohlgeformten Werkstücken, bestehend aus einem schrittweise bewegbaren Schalttisch mit auf dem Tisch an seinem Umfang angeordneten Winkelköpfen mit jeweils einer motorisch antreibbaren Drehachse zur Aufnahme und Rotation des Werkstückes und um den Tisch angeordneten Bearbeitungseinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Winkelkopf (100) mit seiner elektromotorisch antreibbaren Drehachse (101) um seine Nullposition (102) in horizontaler Ebene schwenkbar ausgebildet ist, und die um den Schalttisch (103) angeordneten Bearbeitungseinheiten (104) als Polier- und/oder Schleifmaschinen ausgebildet sind, und eine Spindel (7) aufweisen, welche mit der Antriebswelle (2) der Schleif- oder Polierscheibe (84) zur Durchführung einer Vorschubbewegung der Scheibe auf mindestens einer Schwinge (4) gelagert ist.

2. Rundschalttischautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Winkelkopf (100) mit seiner motorisch antreibbaren Drehachse (101) in vertikaler Ebene schwenkbar ausgebildet ist.

3. Rundschalttischautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorgänge der Winkelköpfe (100) mit dem Weiterschalten des Schrittschalttisches (103) gekoppelt sind.

4. Rundschalttischautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkbereich der Winkelköpfe (101) in horizontaler Ebene stufenweise mindestens 90° beträgt.

5. Rundschalttischautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polier- oder Schleifscheibe (84) in ihrem ursprünglichen Zustand einen Durchmesser von ca. 1000 mm und eine Breite von 150 mm aufweist.

6. Rundschalttischautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungseinheiten (104) eine Vorrichtung zur Regelung des Anpreßdruckes zwischen Werkstück (105) und Werkzeug (84) aufweisen, welche mit einer Längsschlittenverstellung der Polier- oder Schleifscheibe (84) kombiniert ist.

7. Rundschalttischautomat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßdruckregelung auf einen voreinstellbaren Druck automatisch einstellbar ausgebildet ist.

8. Rundschalttischautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungseinheiten (104) zur Konstanthaltung der Angriffsgeschwindigkeit des Werkzeugs (84) am Werkstück (105) über Frequenzwandler arbeitende automatische Drehzahlregelungen aufweisen.