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Gegenstand der Erfindung sind eine
zum größten Teil
flexibel ausgelegte und in den Patentansprüchen 1 bzw. 15 dargestellte
Maschine und ein Bearbeitungsprozeß zum Bohren von Schmierlöchern auf
unterschiedlichen Positionen in mittleren bis großen Produktionen
einer breiten Spanne unterschiedlicher Kurbelwellen für Verbrennungsmotoren (Automobile,
...).
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Die angesprochenen Schmierlöcher können dabei
in einer vielfältigen
Anordnung auf der Breite oder Länge
der Längsachse
vorkommen und gleichermaßen
auf den unterschiedlichen Positionen auf der von der Drehbewegung
der Längsachse
beschriebenen Peripherie sowie schließlich auch senkrecht oder in
einer Vielzahl von Neigungswinkeln zu der Längsachse der Kurbelwelle angeordnet
sein.
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Bis zu dem Zeitpunkt, zu dem in der
Automobilindustrie flexiblere Konzepte bei den oben angesprochenen
Bearbeitungsverfahren gefordert wurden, sind diese Aufgabe mit Hilfe
von Transfermaschinen (Linien mit verschiedenen Bearbeitungsstationen)
gelöst
worden, wobei in jeder einzelnen Bearbeitungsstation ein bzw. mehrere
Schmierlöcher
gebohrt wurden. Diese Lösung
war zu Zeiten annehmbar, zu denen die Abmessungen und geometrischen Formen
der Kurbelwellen keinen großen Änderungen unterworfen
waren und die Motoren für
die Automobilindustrie mit langen Laufzeiten im Markt rechnen konnten.
Inzwischen sind solche Änderungen
an der Tagesordnung und die Bearbeitungsmaschinen müssen in
der Folge ausreichend flexibel sein, sich schnell und sicher an Kurbelwellen
unterschiedlichster Abmessungen und Geometrien und in der Folge an
laufende Änderungen
bei der Position/Neigung der Schmierlöcher sowie der Zahl derselben
anzupassen. Dabei haben diese Anpassungen angesichts der Häufigkeit
des Änderungsbedarfs
schnell zu erfolgen und müssen
unaufwendig durchzuführen
und wirtschaftlich sein.
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Aber es gibt noch einen Faktor, der
in den vergangenen Jahren einen Wechsel erfahren hat: Wenn heute
ein neues Motorenmodell für
ein Automobil auf den Markt gebracht wird ist die Ungewißheit über den
Markterfolgt im Allgemeinen in steigendem Masse groß, so daß alle ausgänglich angestellten Berechnungen
sowohl nach oben als auch nach unten eine Fehlberechnung sein können. Vor
diesem Hintergrund fordern die Automobilhersteller in zunehmendem
Masse Produktionsmittel, welche eine ausgänglich niedrige Investition
und Produktion erlauben und im Falle einer positiven Reaktion im
Markt und bei steigender Nachfrage die Integrierung von neuen und
zusätzlichen
Produktionseinheiten desselben Typs gestatten. Wenn mit der ausgänglichen
ersten Produktionseinheit eine Produktion von bis zu 50.000 Teilen/Jahr
erreicht werden kann, läßt sich
dann diese bei zunehmender Nachfrage vom Markt und mit der Hinzufügung einer
zweiten Einheit beispielsweise auf eine Produktion von bis zu 100.000
Teilen/Jahr und durch die Integrierung einer dritten Einheit noch über diese
Mengen hinaus erweitern, und dabei Schrittweise.
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Diese in steigendem Masse vernehmbaren Forderungen
und Möglichkeiten
lassen sich mit den herkömmlichen
Transfermaschinen mit mehreren Stationen nicht mehr erfüllen, da
diese zum Einen wenig flexibel sind und zum Anderen keine progressive
Investition in eine steigende Produktion in dem Masse gestatten,
in dem die Nachfrage steigt. Es sind investitionsintensive Maschinen
für große Produktionen
vom ersten Moment an.
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Ebenso nicht erreichbar mit den klassischen Bearbeitungsstationen
mit ihren drei Achsen (X, Y, Z) sind die enormen Veränderlichkeiten
bei der Positionierung der Schmierlöcher, wie sie oben angesprochen
worden sind, zumindest nicht in der mittleren bis großen Produktion.
Hinzu käme
ausserdem das Problem der zusätzlichen
4. W-Achse, die für
die unabhängige
Positionierung der Führungsbuchsen
der Bohrer benötigt
wird, und die bei den herkömmñichen Bearbeitungsstationen
nicht gegeben ist. Außerdem gibt
es keine besonderen Vorrichtungen, mit denen der mitunter geforderte
automatische Wechsel des Bohrers + Führungsbuchse und bei anderen
Gelegenheiten nur der Führungsbuchse
möglich
wäre, weil
der Bohrer beim nächsten
zu bohrenden Loch derselbe bleibt aber die Buchse aufgrund der am
vorderen Ende erforderlichen unterschiedlichen Geometrie für die Anpassung
an andere Geometrien der Kurbelwelle im aufzusetzenden Bereich eine
andere zu sein hat.
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In Anbetracht der obigen Ausführungen
besteht ein realer Bedarf an einer Maschine für das Bohren von Schmierlöchern auf
unterschiedlichen Positionen einer breiten Spanne von unterschiedlichen
Typen von Kurbelwellen, die sich einerseits durch Flexibilität im Einsatz
und zum Anderen dadurch auszeichnet, daß sie sich als Produktionseinheit
in progressiver Art und Weise in dem Masse in bestehende Produktionslinien
integrieren läßt, in dem
eine höhere
Produktion gefordert ist.
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Ansätze zu dieser heraufordernden
Zielsetzung hat es in der Vergangenheit gegeben, allerdings haben
diese nicht die an sie gestellten Erwartungen erfüllt, da
sie mit einer Reihe von beträchtlichen Nachteilen
behaftet waren, die sich in den mittleren bis großen Produktionen
in einer so anspruchsvollen Industrie wie der des Automobilbaus
schon bald als extrem lästig
erwiesen haben. Nachstehend werden unter Bezugnahme auf das Vorwort
des ersten Patenanspruchs diese, aus dem vorangegangenen Lösungsansatz
bekannten Nachteile näher
beschrieben, der zur Vereinfachung mit dem Kennwort "I A" (US-A-5.759.140)
bezeichnet werden soll:
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a).– Die Maschine muß sowohl
mit Bohrern vom Typ Kanonenbohrer arbeiten können und daher mit einer Auffangvorrichtung
für die
beim Bohren entstehenden Metallspäne ausgerüstet sein, sowie mit konventionellen
Bohrern, bei denen eine solche Vorrichtung nicht gegeben ist und
sich die produzierten Späne
im Arbeitsbereich ansammeln. Diese 2. Alternative setzt eine Auslegung
des Arbeitsbereichs in der Form voraus, daß eine Ansammlung der Späne auf den
Spannwerkzeugen der Kurbelwellen und den daran angrenzenden Mechanismen
wirksam vermieden wird. Damit ist es unumgängliche Voraussetzung, daß die beim
Bohren produzierten Späne durch
den freien Fall und unbehindert über
entsprechend freie Bereiche aus dem Arbeitsbereich entfernt werden
können.
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Im Fall der Maschine "I A" werden
die Kurbelwellen in einem rechtwinklichen Box-förmigen Rahmen gespannt, der
auf der einen Seite fast geschlossen und auf der gegenüberliegenden
Seite für
das Einsetzen und herausnehmen der Kurbelwellen offen ist. Diese
Rahmenbox ist schwenkbar auf einen horizontalen und von zwei gegenüberliegenden
Lagern gehaltenen Längswelle
gelagert. Die schwenkbar ausgeführte
Lagerung wird dafür
benötigt,
daß die Längsachsen
der in der Rahmenbox gespannten Kurbelwellen unterschiedliche Positionen
einnehmen können:
- 1. Position: Horizontal während
des Beschickens und Entnehmens der Kurbelwelle.
- 2. Position: Vertikal zum Bohren der senkrechten Bohrlöcher in
die Längsachse
der Kurbelwelle.
- 3. Position: Nach oben geneigt zum Bohren der mit Bezug auf
die Längsachse
der Kurbelwelle schräg einzubringenden
Bohrlöcher.
- 4. Position: Nach unten geneigt zum Bohren der in der gegengesetzeten
Richtung wie oben schräg
einzubringenden Bohrlöcher.
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Die Rahmenbox ist auf einer ihrer
Seiten fast vollkommen geschlossen und nimmt die Kurbelwellen, die
Werkzeuge für
die Positionierung und das Spannen derselben, die Mechanismen zum
Drehen der Wellen um die Längsachse
sowie die sonstigen erforderlichen Mechanismus, Rohrleitungen usw. auf.
Alle diese Elemente sitzen in der Rahmenbox untergebracht.
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In der 3. und 4. Position, d. h.
den geneigten Positionen, fallen die durch das Bohren mit dem konventionellen
Bohrer produzierten Späne
direkt und in großer
Menge auf die Rahmenbox und alle sich darin befindliche Mechanismen
und, da sie keinen freien Fall haben, häufen sich auf diesen, in vorhandenen Spalten
und wo immer sie einen Platz finden an. Dieser Umstand ist von schwerwiegendem
Nachteil für das
Herausnehmen und Einsetzen der nächsten
Kurbelwelle bis zu dem Punkt, daß die angesammelten Metallspäne bei einer
mittleren bis großen
Produktion zu unannehmbaren Fehlfunktionen führen.
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In der weiter unten gegebenen Zusammenfassung
der hier zur Sprache stehenden Erfindung wird unter dem Punkt a1) das in jeder Weise von der bei der "I.A"-Maschine
gegebenen Anordnung abweichende Konzept und die Art und Weise beschrieben, in
der die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden. Die Beschreibung
demonstriert die Unvergleichbarkeit der "I.A."-Maschine mit der
hier zur Sprache stehenden Erfindung in Hinsicht auf die Anordnung
der Elemente und erzielten Ergebnisse sowie der folgenden Punkte.
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b).– Das Problem der sich am Arbeitsplatz anhäufenden
Metallspäne
beim Bohren mit konventionellen Bohrern ist beim Arbeiten mit Kanonen-
oder Spindelbohrern nicht gegeben, da diese mit einer schubladenförmigen und
am Auswurfkanal angeordneten Auffangvorrichtung ausgerüstet sind.
Andererseits ergibt sich bei diesem Punkt und bei der "I.A."-Maschine
ein andersgelagertes und dazu schwerwiegendes Problem. Die Auffangschublade und
der Auswurfkanal bilden zusammen einen räumlich großen Zusammenbau, der beim Bearbeiten
von Kurbelwellen aus Stahl sogar sehr groß wird, da Stahlspäne sehr
voluminös
sind und sich schlecht leiten lassen. Die externe Geometrie dieses
Zusammenbaus kollidiert mit der die Kurbelwelle tragenden Rahmenbox
und den darin untergebrachten Mechanismen. Wie bereits unter a)
beschrieben, ergibt sich dieses Problem beim Arbeiten in der 3.
und 4. Position, d. h. bei den geneigten Stellungen. Zur Vermeidung
der Kollision ist ein Kompromiß zu
finden und muß sich
mit Zusammenbauten Auffangschublade-Auswurfkanal in zur wirksamen
Abführung
der Späne
ungenügenden
Größenordnungen,
kontinuierlichen Stillständen
der Maschine und zunehmendem Wartungsaufwand abgefunden werden,
was für mittlere
bis große
Produktionen unannehmbar ist.
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Unter Punkt b1)
kann gesehen werden, in welcher Weise dieses, bei der "I.A."-Maschine
gegebene Problem durch die völlig
andere Anordnung bei der Maschine, die Gegenstand dieser Erfindung
ist, gelöst
worden ist.
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c).– Die schwenkbar ausgeführte Aufhängung der
die Kurbelwelle aufnehmenden Rahmenbox in zwei Lagern, wie sie bei
der "I.A."-Maschine gegeben ist, hat zur Folge, daß der Zusammenbau nur
von der zentral angeordneten Schwenkachse gestützt wird, während der gesamte übrige Bereich
in der Luft hängt.
Dabei ist dieser übrige
Bereich zu groß,
um nicht gehalten zu werden. Die aufgespannten Kurbelwellen sind
lange Bauteile, an deren Enden die das Teil noch verlängerten
Referenzier- und Spannelemente sitzen. Das führt zu Gesamtlängen in
einer Größenordnung
von 500–600
mm und bei langen Kurbelwellen noch darüber hinaus, die abgesehen von
der Schwenkachse selbst ohne zusätzliche
Stützung
auf beiden Seiten über
diese hinaus stehen. Die gegenüberliegende
Seite der Rahmenbox ist von den Ausmaßen her ebenfalls groß und stellt
zusammen mit der Kurbelwelle und den ganzen übrigen Spannelementen und sonstigen
Mechanismen ein beachtliches Gewicht dar, auf das dann noch zusätzlich die
Kräfte
des Bohrvorgangs wirken. Diesen Voraussetzungen wird mit der Schwenkachse
allein selbst dann nicht in ausreichendem Masse Rechnung getragen,
wenn die Schwenkachse mit einer Bremse ausgestattet wird, da diese
zu weit von den freiliegenden Elementen entfernt ist. Unter diesen Umständen weisen
die Neigungen der Kurbelwelle zum Bohren von Bohrlöchern in
festgelegten Winkeln zur Längsachse
der Welle eine nicht ausreichende Präzision auf, wie sie sich zwangsläufig aus
den bar jeder Abstützung
frei stehenden Enden der Kurbelwelle und der dadurch verursachten
Ungenauigkeit ergibt. Hinzu kommt, daß diese frei stehenden Bereiche
ein Gegengewicht darstellen und damit der Präzision der von dem Bewegungsgeber
der Schwenkvorrichtung servogesteuerten geneigten Stellung entgegen
stehen.
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Unter Punkt c1)
kann gesehen werden, in welcher Weise dieses, bei der "I.A."-Maschine
gegebene Problem durch die völlig
andere Anordnung bei der Maschine, die Gegenstand dieser Erfindung
ist, gelöst
worden ist.
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d).– Die Drehbewegung der Kurbelwellen
um ihre jeweiligen Längsachsen
zu dem Zweck, die peripheren Positionen, auf denen das nächste Loch
gebohrt werden soll, dem jeweils entsprechenden Bohrer gegenüber zu stellen,
wird im Falle der "I.A."-Maschine mit einer aus einem Zahnriemen
und drei Zahnscheiben bestehenden Transmission realisiert, wobei
eine der Zahnscheiben an der Motorwelle und die beiden anderen an
den die beiden Kurbelwellen drehenden Wellen sitzen. Das System
stellt ein gleichschenkliges Dreieck dar, in deren Ecken jeweils
eine Zahnscheibe sitzt. Diese Anordnung beinhaltet die folgenden
Nachteile:
- – Der
Zahnriemen leiert sich mit der Zeit und aufgrund der dauerhaften
Benutzung aus und verlängert sich,
führt zu
Spiel im Getriebe der Zahnräder
und damit zu Einbrüchen
in die Präzision
bei der Positionierung der Bohrlöcher
auf der Peripherie beim Drehen der Kurbelwellen um ihre Längsachsen.
- – Die
Zahnriemen haben eine begrenzte Lebensdauer und reißen, was
zu regelmäßigem Austauschen und
damit zu einem erhöhten
Wartungsaufwand vor Allem deswegen führt, weil die gesamte Transmission
an einem schlecht zugänglichen
Ort untergebracht und von einer Reihe bei der Arbeit störenden anderen
Mechanismen umgeben ist.
- – Die
gesamte Transmission mit ihrem Zahnriemen, den drei Zahnscheiben,
der Schutzabdeckung und dem Servomotor stellt einen voluminösen Zusammenbau
dar, ein Umstand, der zu den Platzproblemen der Rahmenbox mit der
Kurbelwelle und den übrigen
Mechanismen noch einen zusätzlichen
Beitrag leistet und den Zugang für
Wartungszwecke zu diesen Mechanismen weiterhin erschwert. Schließlich wird
mit diesem Zusammenbau der der Rahmenbox verdeckt, ein Umstand,
der die ungehinderte Abfuhr der angefallenen Späne erschwert (siehe hierzu
den Punkt a).
- – Und
dann gibt es noch ein Problem. Unter Berücksichtung der oben angesprochenen
Punkte, ist die Anordnung für
die Alternative der Bearbeitung von zwei Kurbelwellen pro Zyklus
zwar gegeben, aber es ergeben sich aufgrund der Schwierigkeit einer
Transmission über
Zahnriemen zwischen einer Antriebswelle (Servomotor) und drei angetriebenen,
in Reihe sitzenden Wellen Probleme in dem Moment, in dem beispielsweise
drei Kurbelwellen bearbeitet werden sollen. Unter Punkt d1) kann gesehen werden, wie bei der von dieser
Erfindung betroffenen Maschine und aufgrund einer völlig anderen
Anordnung diese Nachteile nicht gegeben sind.
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e).– Auf der Achse W des Bearbeitungsmoduls
sitzen die Führungsbuchsen
der Bohrer. Bei der Alternative der Kanonenbohrer stützen sich
diese Buchsen unter Federdruck auf dem Bereich ab, auf dem das Loch
gebohrt werden soll mit dem Zweck, das Austreten der Späne und der
Kühlflüssigkeit
unter Druck zu verhindern. Bei der Alternative der konventionellen
Bohrer bleiben die Buchsen auf einer bestimmten Distanz über dem
Bereich, in dem das Loch gebohrt werden soll, damit Platz für das Abführen der
Späne und
der Kühl-flüssigkeit
bleibt. Die Achse W läuft
dabei parallel zu der Achse Z (Vorschub der Bohrer) des Bearbeitungsmoduls
und verfügt über einen
unabhängigen
Antrieb, so daß im
ersten Schritt die Achse W vorfährt
und die Buchsen auf eine der beiden oben beschriebenen Positionen
fährt und
daran anschließend
die Achse Z vorfährt
und das Loch bohrt, wobei dann die Achse W statisch bleibt. Im Falle
der "I A"-Maschine
hat die Achse W die Form eines Schafts/Kolben, der aus dem Halter
der Bohrspindel herausragt und sich zwischen die beiden Spindeln
stellt. Diese Anordnung hat die folgenden Nachteile:
- – Die Position
des Schafts/Kolbens in der Mitte zwischen den beiden Spindeln kann
nur dann eingenommen werden, wenn zwei Kurbelwellen pro Zyklus bearbeitet
werden. Wenn dagegen nur eine oder mehrere Kurbelwellen pro Zyklus
gebohrt werden sollen, und da in dem Fall das Bearbeitungsmodul
eine bzw. mehrere Kurbelwellen tragen muss, ist die Position des
Schafts mit Bezug auf die Spindeln nicht ausgeglichen, wobei sich
dann Probleme mit den nicht abgestützten Strekken der Kurbelwelle
ergeben, d. h. Gleichgewichtsverluste und verschiedene Komplikationen,
welche die Stabilität
der Führungsbuchsen der
Bohrer beim Bohren und damit die Präzision der Position der Bohrlöcher beeinträchtigen.
- – Aufgrund
des Umstands, daß der
Schaft/Kolben auf dem Körper
montiert ist, von dem die Bohrspindeln gehalten werden, wird durch
das Vorfahren von Z beim Bohren gleichzeitig W mit nach vorn gerissen. Und
da – wie
oben beschrieben
- – W
mit seinen Buchsen während
des Bohrvorgangs statisch zu bleiben hat, ergibt sich zwangsläufig die Notwendigkeit,
daß der
unabhängige
Antrieb der Achse W beim Vorfahren der Achse Z zurückdrehen muß. Auf diese
Weise bleibt die relative Position zwischen den Kurbelwellen und
den jeweiligen Führungsbuchsen
unverändert.
Allerdings zwingt diese Kombination des Vorfahrens der Achse Z und
gleichzeitigen Rück fahrens
der Achse W zur Programmierung einer Interpolation zwischen den
beiden Servomechanismen, die das gesamte Programm kompliziert macht.
Und da es sich um eine flexible und folglich für das Bearbeiten von unterschiedlichen
Kurbelwellentypen geeignete Maschine handeln soll, stehen Komplikationen
wie die oben beschriebene dem Wunschziel einer optimalen Einfachheit
bei der Bedienung entgegen.
- – Die
Achse in Form eines Schafts/Kolbens führt zu einem ausreichenden
Freiraum zwischen dem Halter der Führungsbuchsen und der Abstützung des Schafts/Kolbens
auf dem Körper
des Bohrspindelhalters. Bei der Alternative mit Kanonenbohrer ist
die Sammellade mit dem Auswurfkanal, d. h. das System für die Spanabführung, ebenfalls
an dem Halter der Führungsbuchsen
angebaut. Dadurch entsteht ein räumlich
aufwendiger und schwerer Zusammenbau mit viel nicht abgestütztem Überstand über dem
Halter des Schafts/Kolbens, der nicht die für das Tragen des Zusammenbaus
benötigte
Kraft und Stabilität aufweist.
Dieser Umstand führt
zu betrieblichen Schwierigkeiten und Unmöglichkeiten selbst in dem Fall,
in dem zwei Kurbelwellen gleichzeitig pro Zyklus bearbeitet werden
und sich der Schaft/Kolben in der Mitte der beiden Spindeln befindet.
Die hier angesprochenen Schwierigkeiten werden dann noch größer, wenn
beim Bohren von einer bzw. mehreren Kurbelwellen pro Zyklus die
Probleme welche sich direkt aus der Stellung des Schafts/Kolbens
mit Bezug auf die Bohrspindeln ergeben (siehe den Nachteil 1 unter e)
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Aufgrund dieser Anhäufung von
Problemen kann gesehen werden, daß der Schaft/Kolben keine geeignete
Lösung
für die
Achse W darstellen kann. Unter e1) wird
gezeigt, wie die hier vorgestellte Erfindung eines unabhängigen Schlittens
anstelle des am Körper
des Spindelhalters befestigten Schafts/Kolbens alle angesprochenen
Probleme aus der Welt schafft.
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f).– Bei mittleren bis großen Produktionen kommt
der Beschickung und Entnahme des Bauteils aus der Maschine eine
hohe Relevanz zu, dabei insbesondere wenn es sich um gewichtige
und voluminöse
Bauteile wie Kurbelwellen handelt und noch mehr, wenn die betroffene
Maschine mehrere Teile pro Zyklus bearbeiten soll. Im Allgemeinen
fällt die Wahl
auf eine automatische Beschickung bzw. Entnahme, sei es durch einen
Portalkran oder sonstige ähnlich
gelagerte Systeme. Aus diesem Grund ist es gefordert, daß der Beschikkungs-
und Entnahmeplatz an der Maschine eine Reihe von zweckentsprechenden
Merkmalen aufweist und bei der Mehrzahl der Fälle auch zusätzliche
Alternativen gefragt sind, um besonderen Umständen gerecht zu werden, wie sie
im Zusammenhang mit mittleren und großen Produktionen auftreten.
Ziel ist es dabei immer, ein Thema von derartiger Relevanz ungeachtet
der sich im Einzelfall einstellenden Umstände in jedem Fall zweckgünstig zu
organisieren. Nicht zuletzt deswegen ist das Ziel eine flexible
Maschine, mit der eine Anpassungsmöglichkeit an eine Vielzahl
von Situationen gegeben ist. Bei der "I A"-Maschine sind solche zweckentsprechenden
Merkmale nicht gegeben, noch bietet sie die zusätzlichen Alternativen. Der
Arbeitsplatz für
das Beschicken und Entnehmen ist unveränderlich und sehr prekär. Unveränderlich
ist er sowohl bei der automatischen als auch bei der manuellen Beschickung
bzw. Entnahme, und dieser Umstand birgt eine Risikosituation für den Bediener
bei der manuellen Beschickung in allen Fällen, in denen die automatische
Beschickung aufgrund von Störungen
oder Wartungsarbeiten nicht im Einsatz ist. Die Maschine steht üblicherweise
in einer Produktionslinie zusammen mit verschiedenen anderen Produktionsmaschinen
und wird von einem Transport- und Handlingssystem für Kurbelwellen
beschickt, bei dem eine Reihe von Armen gleichzeitig die unterschiedlichen
Maschine beschicken. Wenn nun in einer der Stationen eine Störung auftritt,
beispielsweise bei den Greifern der zu bearbei tenden Kurbelwellen,
dann maß an
der jeweils betroffenen Station das automatische Beschickungs- und
Entnahmesystem außer
Betrieb genommen werden, während
das allgemeine System und damit das Transport- und Beschickungssystem
oberhalb der Stationen weiter arbeitet. Dadurch entstehen dem Bediener
der von der Störung
betroffenen Station bei der manuellen Beschickung und Entnahme nicht
nur Schwierigkeiten sondern durch das normal weiterarbeitende System über der
Station und der Nichtgegebenheit der integralen Sicherung auch Risiken.
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Unter f1)
werden die von der hier vorgestellten Erfindung angebotenen und – wie oben
angesprochen – zweckgeeigneten
Merkmale und zusätzlichen
Alternativen beschrieben, die sich auf eine vollkommen andere Anordnung
gründen.
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g).– Für den automatischen Wechsel
der Bohrer + Führungsbuchsen
bzw. nur der Führungsbuchen,
wenn dies gefordert ist, werden bei der "I A"-Maschine eine zusätzliche
Achse 'U' und damit zusammenhängend
Säulen,
ein Porticus, ein Trageschlitten für die auszuwechselnden Elemente
mit dem dazugehörigen
Antrieb in Form einer Endloskette und eine Reihe von sonstigen Mechanismen
benötigt.
Dies wiederum bedeutet störende
zusätzliche Bauteile,
die alle in dem ohnehin schon engen Raum zwischen dem Bearbeitungsmodul
und dem die Kurbelwellen tragenden Zusammenbau untergebracht werden
müssen.
Das Problem des fehlenden Platzes geht so weit, daß der genannte
Zusammenbau notgedrungender Weise senkrecht zu der Rahmenbox und
deren gesamten Inhalt (Kurbelwellen, Werkzeuge usw.) angeordnet
werden maßte,
da anderenfalls kein ausreichender Platz für die Bewegung der den automatischen
Bohrerwechsel etc. ausführend U-Achse
geblieben wäre.
Dieser Lösungsansatz
ist kompliziert, investitionsaufwendig, störend und für eine flexible Maschine denkbar
ungeeignet.
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Unter g1)
wird im Rahmen dieser Erfindung die eine absolute Neuheit darstellende
Lösung
dieses Problems gezeigt, mit der die bei der "I.A."-Maschine erwähnten Schwierigkeiten
aus der Welt geschafft werden.
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h).– Mit Hinsicht auf die Produktivität einer Maschine
für den
Einsatz bei mittleren und großen Produktionen
und zum Erreichen des Ziels der gewünschten Flexibilität sind zusätzliche
Möglichkeiten beispielsweise
wie die nachfolgend geschriebenen gefordert:
- – Die Maschine
muß über zwei
Stationen verfügen, von
denen eine für
die Bearbeitung des Bauteils und die zweite dem Beschicken/Entnehmen
desselben dienen muß.
Auf diese Weise kann auf der einen Station beschickt bzw. entnommen
werden, während
auf der anderen Bauteile bearbeitet werden. So werden Zeit beim
Handling der Teile, beim Beschicken, Entnehmen und beim Spannen
derselben gespart und die Produktivität gesteigert, während der
zusätzliche Investitionsaufwand
durch die Verdopplung der Werkzeuge relativ niedrig liegt.
- – Außerdem kann
an die Organisierung von Zellen gedacht werden, bei denen sich zwei
Bearbeitungsmoduln gegenüber
stehen und eine zentral angeordnete Baugruppe die Kurbelwellen und
Werkzeuge trägt.
Das Ganze kann dann auch im Duplex-System arbeiten und stellt eine
praktisch 'gespiegelte' Zelle dar. Die Produktion wird verdoppelt,
aber der Investitionsaufwand liegt unterhalb des Doppelten.
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Solche Möglichkeiten sind bei der "I
A"-Maschine nicht gegeben aber stehen wie unter h1)
und in den Zeichnungen und Beschreibungen dargestellt und dank der
vollkommen anderen Anordnung der Maschinenelemente bei der hier
zur Sprache kommenden Erfindung zur Verfügung.
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i).– Ein bei den mittleren und
großen
Produktionen überaus
gefürchtetes
Problem ist ein fehlender direkter und unbehinderter Zugang zu allen
Maschinenteilen für
die anstehenden Einstellungs-, Steuerungs- und Wartungsarbeiten.
Um diesen sicherzustellen, bedarf es einer intelligenten Anordnung
aller Mechanismen, Baugruppen und Zusammenbauten.
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Diese Forderung ist bei der "I A"-Maschine nicht
erfüllt,
ganz im Gegenteil, sie bildet eine Anhäufung von Teilen und Elementen,
die sich gegenseitig stören.
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Im Gegensatz dazu, und wie unter
i1) beschrieben und auf den entsprechenden
Zeichnungen zu sehen ist, ist die hier vorgestellte Erfindung dank ihrer
intelligenten Anordnung und der gezielten Vermeidung von unnötigen Komplikationen
und Anhäufungen
von störenden
Elementen frei und von allen Seiten gut und ungehindert zugänglich.
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ERKLÄRENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
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In Abhängigkeit der zu produzierenden Stückzahlen
kann die hier vorgestellte Erfindung für das Bohren von einem, zwei
oder mehr Kurbelwellen pro Zyklus angeboten werden. Dargestellt
auf der Zeichnung ist die Vorrichtung für zwei Kurbelwellen, dies ist
aber lediglich beispielhaft. Die anderen Alternativen hinsichtlich
der Zahl der Kurbelwellen ist gleichermaßen gültig. Im Nachstehenden wird
eine Zusammenfassung der differenzierten Merkmale der vorgestellten
Erfindung gegeben, wird die neuartige Vorrichtung beschrieben, mit
deren Hilfe die Nachteile und/oder Mängel der "I.A."-Maschine aus
der Welt geschafft werden und werden schließlich die Vorteile derselben
dargestellt. Zum besseren Verständnis werden
die in der Darlegung zu der "I.A"-Maschine erscheinenden Absätze a),
b), c) ..../.... in der nachstehenden Beschreibung der Erfindung
themengleich in den Absätzen
a1), b1), c1) ...../.... behandelt.
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a1).– Während des
Beschickens und Entnehmens und beim Spannen der Kurbelwellen sowie gleichermaßen während aller
betrieblichen Abläufe der
Positionierung vor den einzelnen Bohrvorgängen und während dieser, d. h. also während der
gesamten Zeit, welche die Kurbelwellen in der Maschine aufgespannt
sind, bleiben deren Längsachsen
unveränderlich
horizontal (im Gegensatz zu der "I.A."-Maschine mit unterschiedlichen
Neigungen mit Bezug auf die Horizontale). Die Kurbelwellen sind
parallel übereinander
mit einer zweckgeeigneten Distanz angeordnet. Dadurch werden die
Rahmenbox der "I.A."-Maschine und deren Schwenkbewegungen überflüssig. Die
Anordnung der Elemente ist also grundsätzlich anders, der Arbeitsbereich
ist frei von Hindernissen, und die beim Bohren produzierten Späne können völlig unbehindert
aus der Maschine fallen. Und da sich auf den Spannwerkzeugen der Kurbelwellen
folglich keine Bohrspäne
ansammeln können,
ist eine keine Gefahr von Störungen
bei der automatischen Beschickung und Entnahme nicht gegeben.
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b1).– Da die
Rahmenbox der "I.A."-Maschine mit ihren Schwenkvorrichtungen für die unterschiedlichen
Neigungen zur Horizontale damit weggefallen ist, kollidieren die
Sammellade und der Abführkanal für die Späne (wenn
mit Kanonenbohrern gearbeitet wird) nicht mit den Spannwerkzeugen
der Kurbelwellen und deren angrenzenden Mechanismen. Damit können diese
Lade und der Abführkanal
so großvolumig
ausgelegt werden, wie es der Bedarf erfordert, dabei vor Allem beim
Bohren von Kurbelwellen aus Stahl.
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c1).– Aufgrund
der Tatsache, daß weder
eine Rahmenbox noch eine Schwenkvorrichtung gegeben ist, gibt es
auch keine über-
und freistehenden Teile, noch eine Bremse auf der Schwenkachse,
nicht abgestützte
Gewichte oder Massen und damit auch keine negative Beeinflussung
der Präzision
beim Bohren, wie sie aufgrund dieser nachteiligen Konzepte unumgänglich ist.
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Eine der vordringlichsten Neuheiten,
mit denen die unter c) beschriebenen ebenso wie die in anderen Absätzen zum
Ausdruck gebrachten Nachteile aus der Welt geschafft werden, gründet sich
auf einen Drehteller mit einer horizontalen Oberfläche und einer
vertikalen Rotationsachse, auf welchem die die Kurbelwellen tragende
Baugruppe voll abgestützt wird.
Dieser Teller mit vertikaler Rotationsachse macht es möglich, daß die die
verschiedenen, parallel zueinander liegenden und mit ihren Längsachsen immer
horizontal ange ordneten Kurbelwellen tragende Baugruppe auf der
horizontalen Ebene mit Bezug auf die Z-Achse des Vorlaufs des Bohrers
des Bearbeitungmoduls für
das Bohren der zu den Horizontalachsen winklig einzubringenden Bohrlöchern in unterschiedliche
Neigungspositionen gedreht werden kann. Dieser Ansatz ist in jeder
Beziehung anders, birgt keine zu grofle Komplexität noch sonstige Nachteile
und bringt alle wünschenswerten
Vorteile für
eine positive Losung sowohl der unter diesem Punkt c1)
als auch den nachstehenden Punkten geschriebenen Aspekte.
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Der Drehteller mit seiner vertikalen
Achse wird über
einen Servomotor und aus einem Schneckenritzeln bestehenden Mechanismus
mit Null Spiel servogetrieben und bietet 360.000 programmierbare Positionen,
mit denen eine sehr hohe Präzision
beim Bohren erreicht werden kann, und zwar sowohl bei den mit Bezug
auf ihre Längsachsen
winklig einzubringenden Bohrlöchern,
die eine Positionierung des Tellers bei ± N° voraussetzen, als auch bei
den nicht winklig und senkrecht auf die Längsachsen zu bohrenden, die
eine Positionierung des Tellers auf 0° voraussetzen. Die ütbrigen
Positionen liegen auf –90°, –180° und –270°, mit denen
die unter f1 aufgezeigten Kombinationen
möglich
sind.
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d1).– Die Fähigkeit
zum Drehen der Kurbelwellen um ihre-jeweiligen Längsachsen, die bei der "I.A."-Maschine
zu vielen und schwerwiegenden Nachteilen führt, ist bei der hier beschriebenen
Erfindung vollständig
anders und ohne Nachteile dadurch gelöst, daß weder ein Zahnriemen noch
Treibscheiben noch eine Abdeckung dieses Mechanismus vorhanden sind.
Der Servomotor überträgt die Drehbewegung
mit einer Kopplung auf eine Schnecke, die mit ihrem Schneckenrad
oder Hohlrad einrastet, wobei das Letztere auf derselben Achse angeordnet
ist, auf der die am weitesten oben angeordnete Kurbelwelle gespannt
ist. Gleichzeitig aber werden die Drehungen synchron und mit Hilfe
derselben Schnecken und Ritzel sowie mit Hilfe einer die gesamte
Einrichtung von oben nach unten durchquerenden mehrfachen Antriebswelle
absolut gleich auf die unterhalb der obersten Kurbelwelle angeordneten
Kurbelwellen übertragen.
Die Antriebswelle, Schnecken und Ritzel sind Präzisionsteile mit Null Spiel,
so daß bei
allen aufgespannten Kurbelwellen eine hochpräzise Drehung und Positionierung
erreicht wird. Der oben angesprochene Servoantrieb ist mit einem
Encoder für die
Präzisionsmessung
ausgerüstet,
mit dessen Hilfe eine hohe Präzision
sichergestellt werden kann.
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Aber diese neuartige Anordnung birgt
einen weiteren großen
Vorteil, und zwar den folgenden: Die für dieses System benötigten Mechanismen
sind nicht volumenträchtig
und behindern daher auch nicht den Arbeitsplatz. Der Servomotor
(mit seiner vertikalen Achse) kommt über dem Arbeitsbereich und
oberhalb der Spannwerkzeuge der Kurbelwellen zu stehen, und der
Rest des einfach gehaltenen und kompakten Mechanismus bleibt hinter
diesen Werkzeugen, genau zwischen diesen und der Vorderseite derer
Halterungen, einerseits geschützt
und andererseits in ausreichender Entfernung von dem Bohrbereich
und den fallenden Spänen.
So kann das gesamte Späneaufkommen
ungehindert aus der Maschine fallen.
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Und noch ein Vorteil: Die hier beschriebene Anordnung
ist auch dann ihrem Zweck entsprechend, wen anstelle von zwei Kurbelwellen
pro Zyklus nur eine oder mehr als zwei bearbeitet werden sollen,
denn bei nur einer Kurbelwelle treibt der Servomotor direkt die
einzig vorhandene Schnecke an und bei mehreren Bearbeitungsstücken ist
die mehrfache Treibachse zu verlängern.
-
e1).– Die Achse
W, auf welcher die Führungsbuchsen
für die
Bohrer sitzen, wird auf einem Schlitten auf linearen Führungen
und Wälzlagerkufen
verfahren. Dieser Ansatz ist in jeder Weise anders und übertrifft
in unvergleichbarer Weise die Leistungen des Schafts/Kolbens der
"I.A."-Maschine. Die Bewegungsrichtung ist parallel zu der von Z,
und der Antrieb ist unabhängig.
Außerdem
ist der Schlitten völlig un abhängig vom
Körper
des Halters der Bohrspindeln, die wie die Achse Z vorfahren. I n
den folgenden Punkten werden die hiermit vermiedenen Nachteile und
gegebenen Vorteile der Erfindung dargelegt:
- – Vom System
her und aufgrund der Stärke
des Schlittens ist dieser für
das Tragen der Führungsbuchsen
der Bohrer geeignet, und zwar sowohl beim Bearbeiten von einer als
auch bei zwei oder mehr Kurbelwellen pro Zyklus, da sich hier nicht
das beim Schaft/Kolben in seiner Relativposition bezüglich der Spindeln
auftretende Problem ergibt, da der Schlitten von dem die Spindeln
tragenden Körper
unabhängig ist.
Auf diesem Wege werden Überhänge, Unwuchten
und dergleichen mehr vermieden.
- – Aufgrund
der Unabhängigkeit
des Schlittens W von dem wie die Z- Achse vorfahrenden Trägerkörpers der
Spindeln wird die Programmierung durch Interpolation der beiden
Achsen Z und W vermieden. So kann W bis zu dem Punkt vorfahren,
auf den sie sich statisch zu positionieren hat, und daran anschließend fährt die
Achse Z zum Bohren vor, ohne daß – wie es bei
der "I.A."-Maschine der Fall ist – die Achse w mitgenommen wird.
In der Folge braucht diese zum Gegenwirken der bei der "I.A."-Maschine
von der Achse Z verursachten ungewollten Mitnahme nicht zurückzufahren
(durch Interpolation). Der gesamte Programmieraufwand wird dadurch
einfacher und schneller.
- – Der
oben erwähnte
Schlitten ist übermäßig robust ausgelegt,
nicht nur die Führungsbuchsen
sondern ebenfalls die voluminöse
und schwere Sammellade und den Spanabfuhrkanal zu tragen, wie sie
bei der alternativen Bearbeitung mit Kanonenbohrern zum Auffangen
der produzierten Späne
benötigt
werden, ein Vorteil, der vor Allem beim Bearbeiten von Kurbelwellen
aus Stahl noch bemerkenswerter wird, d. h. da, wo die Auffangs-
und Abfuhrelemente naturgegeben noch voluminöser und folglich noch schwerer
zu sein haben.
-
f1).– In den
zur Erfindung vorgelegten Zeichnungen kann gesehen werden, daß aufgrund
des neuartigen Drehtellers mit horizontaler Fläche und vertikaler Rotationsachse
die Maschine mit insgesamt vier Stationen (jeweils auf 90°) arbeiten
kann, mit denen die nachstehend geschriebenen Kombinationen möglich sind,
wie sie am Klarsten aus der Darstellung 4e ersichtlich sind:
- – Station
1 Bohren und Station 2 automatisches Beschikken/Entnehmen.
- – Station
1 Bohren und Station 3 automatisches Beschikken/Entnehmen.
- – Station
1 Bohren, Station 2 automatisches Beschikken/Entnehmen und Station
3 manuelles Beschicken/Entnehmen.
- – Station
1 Bohren, Station 2 manuelles Beschikken/Entnehmen und Station 3
automatisches Beschikken/Entnehmen.
- – Station
1 Bohren und Station 3 automatisches Beschicken /Entnehmen während des
Bohrvorgangs, wodurch beim Handling, beim Beschicken/Entnehmen und
beim Spannen der Kurbelwellen Zeit gespart und dadurch die Produktion
gesteigert werden kann. Zusätzlicher
Aufwand besteht nur in der Verdopplung der Spannwerkzeuge der Kurbelwellen.
- – Station
1 und Station 3 Bohren mit Hilfe von zwei gegenüber angeordneten Moduln und
einer Verdopplung der Spannwerkzeuge der Kurbelwellen, womit eine
'gespiegelte' Zelle realisiert wird, bei der dann die Stationen
2 und 4 automatisch beschicken/entnehmen. Auf diesem Weg kann die
Produktion bei einem nicht das Doppelte ausmachenden Investitionsaufwand
verdoppelt werden.
-
Diese sechs Kombinationsmöglichkeiten
und der Tatbestand, das zu deren Realisierung vier Stationen zur
Verfügung
stehen, belegt die Unvergleichbarkeit der Anordnung und Ergebnisse
mit der "I.A."-Maschine, die lediglich über eine prekäre Station
und für
die hier zur Sprache stehenden Aufgaben eine Funktionsweise verfügt.
-
Hinzu kommt, daß bei der Betriebsweise des manuellen
Beschickens/Entnehmens (die bei Versuchsläufen oder im Falle von Störungen an
der Automatik oder auch bei Wartungsaufgaben zum Einsatz kommt)
die Handhabung der Teile im Vergleich zur der "I.A."-Maschine und
aufgrund der Anordnung der Kurbelwellen übereinander, in der Nähe und parallel
zum Oberkörper
des Bedieners, wesentlich weniger forciert und bequemer ist. Denn
bei der "I.A.-Maschine müssen
die Kurbelwellen in eine horizontal angeordnete Rahmenbox eingesetzt
bzw. daraus entnommen werden, die zu hoch und zu weit vom Bediener
der Maschine entfernt angeordnet ist und diesen zum Ausstrecken
der Arme und zu unbequemen, ermüdenden
und die Wirbelsäule
beanspruchenden Bewegungen zwingt. Dies vor Allem, wenn das Gewicht
und die Voluminösität der Kurbelwellen
berücksichtigt
werden sollen. Und selbst wenn dieses außergewöhnlich eintretende Ereignisse
sind, so kommen sie relativ häufig
vor, so daß eine
bessere und bequemere Lösung
gefunden werden maßte.
-
Da die manuelle Beschickungs-/Entnahme-Station
unabhängig
und in gewisser Entfernung von der automatischen angeordnet ist,
besteht die Möglichkeit,
alle in der Automobilindustrie geforderten Sicherheitsvorkehrungen
zum Schutz des Bedienpersonals (Sicherheitstüren usw.) zu installieren, zumal
sie nicht unter dem allgemeinen Förder- und Handlingssystem der
Kurbelwellen liegt, sollten mehrere Produktionseinheiten in einer
gemeinsamen Linie von dem System bedient werden.
-
Dies sind weitere Aspekte, die eindeutig
klar legen, daß die
Anordnung der Erfindung in keiner Weise mit der oben erwähnten "I.A."-Maschine
vergleichbar ist und die erzielten Ergebnisse weit über denen
dieser Maschine liegen. g1).– Die eingereichten
Zeichnungen und Beschreibungen zu der Erfindung zeigen in eindeutiger
Weise, daß das
System für
das automatische Auswechseln der Bohrer + Buchsen bzw. nur der Buchsen,
sollte dies gewünscht
werden oder erfor derlich sein, das Verfahren der X- Achse dazu benutzt,
das Bearbeitungsmodul nach rechts in den Bereich zu fahren, in dem
das Magazin der Austauschteile liegt und gleichzeitig die Verfahrbewegung
der Achsen Z und w dazu aufwendet, die auszutauschenden Teile aus
der Spindel zu entnehmen bzw. in diese einzusetzen sowie im Magazin
abzuladen bzw. aus diesem zu entnehmen. Die Vereinfachung ist maximal:
Drei Achsen, konkret die Achsen X, Z und W, damit das Bearbeitungsmodul die
ihm eigenen Funktionen der Positionierung und des Vorschubs zum
Bohren ausführen
kann, und die zusätzlich
für den
automatischen Wechsel der Bohrer und Führungsbuchsen eingesetzt werden
können. Auf
diese Weise wird all das vermieden, was bei der "I.A"-Machine hinderlich
und kompliziert ist: Säulen, Porticum,
Trageschlitten der zu wechselnden Elemente, dessen Antrieb mit einer
Endloskette, usw. Dieses neuartige Konzept schafft nicht allein
Komplikationen und aufwendige Investitionen aus der Welt, sondern
vor Allem die enorme Behinderung, die bei der "I.A."-Maschine so problematisch
ist.
-
h1).– Hinsichtlich
der Produktivität
und des Verhältnisses
derselben zum Investitionsaufwand zeigen die letzten beiden mit
einem Stern (*) gekennzeichneten Kombinationen im Absatz f1), daß die hier vorgestellte
Erfindung zusätzliche
Möglichkeiten
bietet, wie sie bei der "I.A."-Maschine nicht gegeben sind. Damit
kommt zu dem Flexibilitätskonzept
zusätzlich
eine Erweiterung des Anwendungsbereichs.
-
i1).– Es reicht
ein Blick auf die vorgelegten Zeichnungen um sich von der direkten
und unbehinderten Zugänglichkeit
zu allen Teilen der vorgestellten Erfindung im Zusammenhang mit
Einstell-, Rüst- Prüf- und Wartungsarbeiten
zu überzeugen,
die dank einer intelligenten und zweckentsprechenden Anordnung aller
Mechanismen, Systeme, Baugruppen und Zusammenarbeiten erreicht wird
und mit der unnötige
Komplikationen und Anhäufungen
von Bauteilen vermieden werden, wie sie bei der "I.A."-Maschine
so problematisch sind.
-
KURZE BESCHREIBÜNG DER ZLICHNUNGEN:
-
Die bestehenden Unterschiede zu den
vorherigen Maschinen, die Umgehung der Nachteile und Mängel dieser
sowie die Vorteile der hier vorgestellten Erfindung sind aus den
nachstehend beschriebenen und mit der Erfindung eingereichten Zeichnungen
(komplettiert durch die nachfolgenden Beschreibungen) ersichtlich:
-
1 – Zeigt
eine Seitenansicht des Gegenstands der Erfindung, auf der links
der Drehteller mit der horizontalen Arbeitsfläche und der vertikalen Drehachse
zeigt. Darüber
ist die die Kurbelwellen tragende Baugruppe zu sehen, und rechts
das Bearbeitungsmodul, an dem in Längsrichtung die Wellen Z und
W und in vertikaler Richtung die Welle Y zu sehen ist.
-
2 – Zeigt
eine allgemeine Draufsicht der Maschine (der 1).
-
3 – Zeigt
eine Vorderansicht des Beabeitungsmoduls (6) und das Magazin
der Bohrer und Führungsbuchsen
(7), das auf der 3a durch
ein Kettenmagazin ersetzt ist.
-
4a – Zeigt
eine Draufsicht mit dem Drehteller der vertikalen Achse auf der
Position 0° zum
Bohren von senkrechten Bohrlöchern
in die Längsachsen
der Kurbelwellen.
-
4b – Zeigt
eine Draufsicht mit dem Drehteller der vertikalen Achse auf der
Position –N° zum Bohren
von zu den Längsachsen
der Kurbelwellen winklig angeordneten en Bohrlöchern (in eine Richtung).
-
4c – Zeigt
eine Draufsicht ähnlich
wie die 4b, allerdings
mit dem Drehteller der vertikalen Achse auf der Position +N° zum Bohren
winkliger Bohrlöcher
in der Gegenrichtung zu der auf der vorangegangenen Zeichnung dargestellten.
-
4d – Zeigt
eine Draufsicht mit dem Drehteller der vertikalen Achse auf der
Position –90° als Beschickungs/Entnahme-Station
(manuell wie auch automatisch).
-
4e – Es Zeigt
eine Draufsicht ähnlich wie
die 4d, allerdings mit
dem Drehteller der vertikalen Achse auf der Position –180° als zweite Möglichkeit
einer Beschickungs/Entnahme-Station (für die Alternative manuell bzw.
automatischcomo otra posibilidad de estación de cargadescarga (en 1a alternativa
manual o automática
inversa a 1a elegida en 4d).
Hier werden die Stationen 1, 2, 3 und 4 jeweils
um 90° zueinander
versetzt gezeigt).
-
5a – Zeigt
eine Draufsicht, die einen besondere Ausführung mit Verdoppelung der
Spannwerkzeuge der Kurbelwellen darstellt. Siehe hierzu auch den
ersten Stern (*) in Abschnitt f1) und den
Abschnitt h1.
-
5b – Zeigt
eine Draufsicht, die einen besondere Ausführung mit Verdoppelung sowohl
der Spannwerkzeuge der Kurbelwellen als auch der Bearbeitungsmoduln
(gespiegelte Zelle) darstellt. Siehe hierzu auch den zweiten Stern
(*) in Abschnitt f1) und den Abschnitt h1).
-
6 – Ist eine
halbe Querschnittsdarstellung des frontseitigen Bereichs der Spannwerkzeuge der
Kurbelwelle.
-
6a – Zeigt
eine Teilansicht des auf der Zeichnung 6 mit dem Pfeil 'M' hervorgehobenen
Bereichs.
-
7 – Zeigt
eine Draufsicht der 6.
-
8 – Zeigt
einen Querschnitt der Antriebsvorrichtung der Drehbewegungen nach
dem Pfeil (B), mit dem die Kurbelwellen um ihre Längsachse
gedreht werden. Dies ist die auf der rechten Seite der 6 mit dem Servomotor (37)
der Vertikalwelle dargestellte Vorrichtung.
-
9 – Zeigt
einen Querschnitt der Antriebsvorrichtung des Drehtellers mit horizontaler Auflage
für die
Drehbewegungen nach dem Pfeil (A) der vertikalen Welle (11).
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER VORZUGSWEISEN REALISIERUNG
-
Wie auf den Zeichnungen zu erkennen
und der nachstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, bezieht sich
die Erfindung auf einen "flexiblen Arbeitsprozess und eine flexible
Maschine für
das Bohren von Schmierlöchern
in unterschiedli chen Positionen und für eine Vielzahl von Kurbelwellen
unterschiedlichster Typen".
-
Die Kurbelwelle (1) hat
eine Längsachse
(2) wie sie auf den 1, 2 und 6 zu sehen ist. Um ihre Funktion in Verbrennungsmotoren
realisieren zu können
benötigt
sie eine Reihe von unterschiedlichen Schmierlöchern sowohl in Schrägpositionen
(3) unterschiedlicher Richtung, wie sie auf der 7 dargestellt sind, als
auch senkrecht zur Längsachse
eingebrachte (4). Diese Schmierlöcher sitzen auf unterschiedlichen
Positionen über
die gesamte Länge
und Breite der Längsachse
(2) der Kurbelwelle verteilt und gleichermaßen auf
unterschiedlichen Positionen auf der gesamten, von der Drehbewegung
der Welle um ihre Längsachse
(2) beschriebenen Peripherie. Wenn sich die Form und/oder
Abmessungen der Kurbelwelle ändern
bzw. wenn der Zielmotor einen anderen Hubraum hat, was mit relativer
Häufigkeit
der Fall ist, müssen
die Positionen der Bohrlöcher
auf der Längsachse,
auf der Querachse (auf der Breite) und auf der beschriebenen Peripherie
sowie ebenfalls deren Einbohrwinkel geändert werden. Ausserdem kann
sich die Zahl der einzubringenden Bohrlöcher ändern, was unter dem Strich
einen flexiblen Prozess und eine flexible Maschine erfordert. Dabei
müssen alle
Umrüstungen
schnell und bequem auszuführen und
muß obendrein
die erforderliche Präzision
für die betrieblichen
Abläufe
gegeben sein.
-
Die hier beschriebene Maschine besteht grundsätzlich aus
drei hauptsächlichen
Baugruppen:
- – Die
links auf den 1 und 2 gezeigte Baugruppe (5),
mit welcher die zu bearbeitenden Kurbelwellen eingespannt werden.
Zu dieser Baugruppe gehören zwei
Drehbewegungen, zum Einen die des Drehtellers mit der horizontalen
Ablage (A) und der dazugehörigen
vertikalen Welle und zum Zweiten die Drehbewegung der eigentlichen
Kurbelwellen (B) um ihre Längsachse
(2).
- – Das
Bearbeitungsmodul (6), in dem die Bohrer und dazugehörigen Führungsbuchsen
für das
Bohren der Schmierlöcher
sitzen. Dieses Modul ist auf der rechten Seite auf den 1 und 2 und links auf der 3 dargestellt. Zu diesem Modul gehören die Verfahrbewegungen
der Achsen X, Y, Z und W.
- – Das
Magazin der Bohrer und dazugehörigen
Führungsbuchsen
(7), das zusammen mit der automatischen Wechselvorrichtung
dieser Elemente arbeitet. Zum Magazin gehört die Drehbewegung (C).
-
Die angesprochenen Drehbewegungen
(A), (B) und (C) und die Verfahrbewegungen der Achsen X, Y, Z und
W sind mit Hilfe von Servomotoren servogetrieben, die ihrerseits
von einer CNC-Steuerung und der jeweils geladenen Software gesteuert
werden. Dieses Konzept garantiert die für die Produktionseinheit geforderte
Flexibilität,
wie sie mit den aus mehreren Stationen bestehenden Transferlinien
nicht erreicht werden kann. Mit dieser Flexibilität werden Kosten
und unbequeme Umbauten an den Maschine vermieden. Jeder der angesprochenen
Servomotoren besitzt einen dazugehörigen Messencoder, mit dem
die Präzision
bei den unterschiedlichen Positionierungen sichergestellt wird.
-
Das oben beschriebene Bearbeitungsmodul (6)
und das Magazin der Bohrer und Führungsbuchsen
(7) sitzen auf der Oberfläche des Unterbaus (8), der
außerdem
mit einem Tisch für
die Halterung der Baugruppe für
das Aufspannen der Kurbelwellen (5) ausgerüstet ist.
-
- – Die
Baugruppe für
das Aufspannen der Kurbelwellen (5) besteht aus folgenden
Elementen: Dem auf den 1 und 2 dargestellten Drehteller
(9) mit horizontaler Ablage (10) und der vertikalen
Rotationsachse (11). Die Drehbewegung des Tellers wird
von dem auf 9 dargestellten
Servomotor (12) über die
Kopplung (13) und eine Achse (14) hervorgerufen,
mit denen eine Schnecke (15) beaufschlagt wird, die ihrerseits
in ein fest an dem Teller (9) sitzen des Ritzel (16)
greift und auf diese Weise die Drehbewegungen (A) der vertikalen
Achse (1) steuert. Die Schnecke und das Ritzel sind dabei
Präzisionsteile (Null-Spiel).
Mit Hilfe dieses Servoantriebs lassen sich 360.000 Positionen für das Bohren
von Schmierlöchern
programmieren und damit eine erhöhte
Präsion
bei der Positionierung realisieren. Der auf der vertikalen Achse
sitzende Drehteller (9) läßt sich wie auf den 4a, 4b und 4c gezeigt
nacheinander auf unterschiedliche, für das Bohren der Schmierlöcher in
die Kurbelwellen geeignete Position von –N°, 0° bis +N° fahren. Die Position 0° entspricht
dabei den auf der 7 dargestellten
senkrecht zur Längsachse (2)
der Kurbelwellen zu den bohrenden Bohrlöchern (4). Die Positionen –N° und +N° entsprechen
den ebenfalls auf der 7 gezeigten
und mit der einen oder anderen Ausrichtung auf der horizontalen
Ebene winklig mit Bezug auf die Längsachse der Kurbelwellen zu
bohrenden Bohrlöcher
(3).
-
Die auf den 4d und 4e dargestellten Bearbeitungsstationen 2 und 3 für das Beschicken und
Entnehmen der Kurbelwellen sind statisch und sitzen auf den Positionen – 90° bzw. –180°.
-
5a zeigt
die Beschickung/Entnahme in der 3. Bearbeitungsstation, die in dem
Moment ausgeführt
wird, in dem sich der Teller (9) für das Bohren der rechtwinklig
mit Bezug auf die Längsachse
der Kurbelwellen (2) zu bohrenden Bohrlöcher (4) auf der Position
0° befindet.
-
Abbildung Sb zeigt eine 'gespiegelte'
Zelle, d. h. alle in der Station 1 ausgeführten Arbeiten
werden in der Station 3' gespiegelt'.
-
Auf der Ablage (10) des
Drehtellers (9) sitzt der Winkelaufsatz (17),
auf dessen vorderem (senkrechten) Teil (18) die auf der 6 gezeigte und die Kurbelwellen
tragende Baugruppe (19) befestigt ist. Die 1 und 6 zeigen
zwei Kurbelwellen pro Zyklus, d. h. die ausgeglichenere und sich
damit vorzugsweise im Einsatz befindliche Zahl von zu bearbeitenden
Teilen. Aus diesem Grund wird in den Zeichnungen und Beschreibungen
beispielhaft auf diese Konstellation Bezug genommen, wobei allerdings
verstanden ist, daß die
hier dargestellter Erfindung je nach Umfang der anzustrebenden Produktion
in derselben Weise für
nur eine bzw. mehr Kurbelwellen pro Zyklus zum Einsatz kommen kann.
Zu dieser Baugruppe (19) gehören die folgenden Teilgruppen:
- – Vorrichtung
für die
Aufnahme/Referenzierung und Spannung der Kurbelwellen (1)
und (1a) wie auf der 6 gezeigt.
Die manuelle bzw. automatische Beschickungsvorrichtung legt die
Kurbelwellen auf den Aufnahmen (20) und (21) ab,
und daran anschließend
werden verschiedene Referenzierungen durchgeführt: Zum Einen eine axiale
(in Längsrichtung), eine
zweite zur Zentrierung der Welle (radial) und eine Dritte periferisch
(winklig). Für
die axiule und zentrische Referenzierung werden gemeinsame die Schübe der beiden
Hydraulikzyllinder (22) und (23) verwendet. Dabei
verfügt
der linke Zylinder (22) über eine größere Kraft als der rechte (23).
Beide Zylinder sind an den Enden des ausfahrenden Kolbes (26) bzw.
(27) mit konischen Zentrierspitzen (24) bzw. (25) versehen.
Der linke Zylinder schiebt die Kurbelwelle nach rechts gegen die
rechts an der Kurbelwelle sitzende axiale Referenz (28)
und ist aufgrund seiner größeren Kraft
gegenüber
der kleineren Kraft des rechten Zylinders (23) vorrangig.
Dazu benutzen beide Zylinder ihre konisch zulaufenden Spitzen, die
in die entsprechenden weiblichen Aufnahme an den beiden Enden der
Kurbelwelle eingreifen. Auf diese Weise werden sowohl die axiale
als auch die zentrische Referenzierung und dabei gleichzeitig eine
teilweise und lose axiale Halterung erreicht. Teilweise deshalb,
weil eine zusätzliche
und noch weiter unten beschriebene Spannung vorhanden ist, und lose deshalb,
weil eine ungewünschte
Flexion eines so formverzerrungsanfälligen Bauteils wie der Kurbelwelle
vermieden werden soll. Diese geringe axiale Spannkraft entspricht
der Differenz der Kräfte
zwischen den beiden gegenüberliegenden
hydraulischen Zylindern (22) und (23). Es bleibt
dann noch die peripherische Referenzierung, die sich des 1. Kurbelwellenzapfens
(29) am rechten Ende der Kurbelwelle bedient. Dieser Zapfen
(29) legt sich mit seinem gesamten Durchmesser auf den
Referenzpunkt (30), der links aus dem Drehantrieb (31)
heraussteht. Auf der gegenüber
liegenden Seite dieses Referenzpunkts sitzt der hydraulische Zylinder
(32), der für eine
Umlenkung bei 90° mit
Hilfe der beiden Keile (33) und (34) in der Form
sorgt, daß der
Durchmesser des Kurbelwellenzapfens (29) mit dem Stößel (35)
gegen den Referenzpunkt (30) geschoben wird. Damit werden
zwei Ziele erreicht: 1. wird die Kurbelwelle auf der korrekten peripherischen
Position referiert, und 2. wird diese gespannt, und zwar dieses Mal
stärker
als bei der obigen Vorspannung, da hier die Krafteinleitung keine
Flexion hervorrufen kann. Dies ist dann auch die letzte und und
eine zusätzliche zu
der im Vorfeld in axialer Richtung und nur leicht durchgeführten Spannung.
Die Summe der beiden Spannungen ist zum Widerstehen der durch den Bohrvorgang
erzeugten Kräfte
ausreichend. Zur Vereinfachung der Darstellung wird im vorangegangenen
Ansatz lediglich auf eine Kurbelwelle Bezug genommen, wohingegen
in der Zeichnung und in der Beschreibung im Allgemeinen die zwei
Kurbelwellen der vorzugsweisen Bearbeitung zur Erwähnung kommen.
Diese Erklärung
dient dem Verständnis
dahingehend, von einer Verdoppelung der oben angegebenen Spann-
und Referenzierwerkzeuge auszugehen.
-
Die hydraulischen Zylinder (22)
(und der Zwilling) mit ihren Stempeln (26) und konischen
Zentrierspitzen (24) sind auf zwei Halterungen (36)
und (36a) aufgebaut, die ihrerseits auf der Vorderseite des
auf der 6 dargestellten
Winkelaufsatzes (17) befestigt aber in Pfeilrichtung (L)
verfahren werden können
zu dem Zweck, ihre Position an die unterschiedlichen Längen der
aufgespannten Kurbelwellen anzupassen.
-
Die Kurbelwellen (1) und
(1a) verbleiben dabei zu allen Zeiten in der horizontalen
Ebene.
-
- – Vorrichtung
für das
Erreichen unrterschiedlicher peripherischer Positionen beim Drehen
der Kurbelwellen (1) um ihre Längsachse (2). Das
Ergebnis ist eine Drehbewegungen in Richtung des Pfeils (8),
wie sie auf den 1, 2, 6, 7 und 8 zu sehen sind. 8 zeigt den Servomotor (37),
welcher über
die Kopplung (38) und die Achse (39) die Drehbewegung
auf die Schnecke (40) überträgt, die
in das fest mit dem auf den 6 und 7 gezeigten Drehantrieb (31)
verbundene Ritzel (41) eingreift. Am Drehantrieb sitzen die
Elemente (30) und (35), die drei Funktionen haben:
Zum Einen dienen sie der peripherischen Referenzierung und zum Anderen
für die
zusätzliche Spannung
der Kurbelwellen, zwei Funktionen, die bereits weiter oben beschrieben
worden sind. Die 3. Funktion ist das Drehen der Kurbelwelle über den fest
sitzenden Kurbelwellenzapfen (29) und den vom Servomotor
(37) gesteuerten Drehantrieb. Der hier beschriebene Vorgang
findet an der an oberster Stelle auf die Maschine gespannten Kurbelwelle
statt und wird durch die Verdoppelung der dafür benötigten Elemente, d. h. der
Kopplung (42) der Achse (43), der Schnecke (44),
des Ritzels (45) und des Drehantriebs (46) usw.
synchron auf die darunter eingespannte zweite Kurbelwelle übertragen.
Das gesamte System ist mit einem Sensor (47) ausgerüstet, mit dessen
Hilfe der Ursprung (homming) der beschriebenen Drehbewegungen um
die Längsache
der Kurbelwellen (1) und (1a) bestimmt wird.
- – Das
auf den Darstellungen 1, 2 und 3 gezeigte
Bearbeitungsmodul (6) setzt sich aus folgenden Elementen
zusammen:
- – Die
Achse X (horizontal-quer) mit der Basis (48), auf welcher
die prismatischen Führungen
oder Schienen (49) befestigt sind, auf denen die Kufen und
Kugellager (50) des in Richtung des Pfeils X verfahrenen
Schlittens oder verfahrbaren Tisches (51) laufen. Der Servomotor
(52), der über
eine von der Kugelspindel (53) angetriebenen Kopplung mit
der am Schlitten (51) sitzenden Mutter (54) verschraubt ist.
- – Die
Achse Y (vertikal), an der auf der Vorderseite des Schlittens (57)
die Schienen (62) befestigt sind, auf denen die fest mit
dem Schlitten (64) verbundenen und senkrecht in Richtung
des Pfeils Y verfahrenen Kufen/linearen Kugellager (63)
laufen. Der Servomotor (65), der über eine fest mit dem Schlitten (64)
verbundene und an der Mutter (67) verschraubte Kopplung
die Schraubspindel (66) antreibt.
- – Die
Achse Z (horizontal und parallel zur Achse W), an der auf der Vorderseite
des Schlittens (64) der Achse Y die Schienen (68)
befestigt sind, auf denen die fest mit dem Schlitten (70)
verbundenen und senkrecht in Richtung des Pfeils Z verfahrenen Kufen/linearen
Kugellager (69) laufen. Der Servomotor (71), der über eine
fest mit dem Schlitten (70) verbundene und an der Mutter
(73) verschraubte Kopplung die Spindel (72) antreibt.
- – Die
Achse W (horizontal und parallel zur Achse Z) deren Basis der Schlitten
(51) der Achse x ist. Dieser Schlitten verfügt in seinem
oberen Bereich über
die Schienen (55), auf denen die fest mit dem Schlitten (57)
verbundenen linearen Kufen/Kugellager (56) laufen, die
in Richtung des Pfeils W bewegt werden. Der Servomotor (58),
der über
eine fest mit dem Schlitten (57) verbundene und an der
Mutter (61) verschraubte Kopplung die Spindel (60)
antreibt. Nach Maßgabe
dieser Beschreibung werden alle vier Achsen X, Y, Z und W unabhängig voneinander
angetrieben, dabei einschließlich
der Achsen Z und W und unabhängig
von dem Umstand, daß diese
zueinander parallel sind.
-
Ungeachtet des Umstands, das diese
vier Achsen voneinander unabhängig
sind, führt
die relative Position der einzelnen Schlitten mit Bezug auf die anderen
drei zu einer selektiven Mitführung,
die für die
allgemeine Funktionsweise der Maschine von Vorteil ist. Wenn der
Schlitten der Achse X verfahren wird, werden von ihm die die Achsen
Y, Z und W ausmachenden Elemente mitgerissen, dagegen aber wird
der Schlitten der Achse X von den Verfahrbewegungen dieser anderen
drei Achsen nicht mitgenommen. Wenn der Schlitten der Achse Y verfahren
wird, werden von ihm die die Achse Z ausmachenden Elemente mitgerissen,
dagegen aber wird Schlitten der Achse Y von den Verfahrbewegungen
der Achse Z nicht mitgenommen. Das Verfahren der Achse Z, d. h.
der Achse, mit welcher der zum Bohren eingesetzte Bohrer verfahren
wird, beeinflußt
in keiner Weise die anderen drei Achsen x, Y und W, die während des Bohrens
mit Z statisch bleiben. Für
das bessere Verständnis
der nachstehenden Ansprüche
soll die Achse Z als 1. Achse (horizontal), die Achse X als 2. Achse
(horizontal), die Achse Y als 3. Achse (vertikal) und die Achse
W als 4. Achse (horizontal) bezeichnet werden. Die Achse Z ist die
Achse für
den Vorschub und den Bohrvorgang des Bohrers, die Achsen x und Y
sind die beiden Positionierachsen des Moduls auf den Koordinaten
der einzelnen zu bohrenden Bohrlöcher
und die Achse W ist die, auf der die Baugruppe mit den Führungsbuchsen
der Bohrer und die Sammellade für
die anfallenden Bohrspäne
im Falle der Ausführung
der Maschine mit Kanonenbohrern verfahren wird.
-
- – Auf
der äußeren Vorderseite
des Schlittens (70) der Achse Z sitzt der mit zwei Spindeln
(75) und (75a) bestückte Bohrkopf (74).
Jede dieser Spindeln wird über
den jeweils entsprechenden Spindelmotor (76) und (76a)
angetrieben. Diese Motoren sind mit einem elektronischen Variator
versehen und daher in der Geschwindigkeit einstellbar, damit die
Umdrehungen der Spindel pro Minute an die jeweilige Schnittgeschwindigkeit
der Bohrer angepaßt
werden kann. Jede Spindel verfügt über das
entsprechende Bohrfutter (77).
- – Auf
der Vorderseite des Schlittens (64) der Achse Y ist die
Baugruppe (78) befestigt, an der die Führungsbuchsen der konventionellen
Bohrer sitzen. Außerdem
trägt diese
Gruppe, wie auf den 1 und 2 zu erkennen ist, bei der
Maschinenausführung
mit Kanonenbohrern zusätzlich
zu den Führungsbuchsen (79)
die Sammellade (80) für
das Auffangen der Bohrspäne
und die Abführung
(81). Die Führungsbuchsen
für die
Bohrer sind erforderlich, um die von der Schiene gebotene hohe Präzision bei
der Positionierung der Bohrer sicherzustellen. Konkret soll damit
vermieden werden, daß sich
die Bohrer vor Allem zu Beginn des Bohrvorgangs und bei bei gewölbten anstellen
von ebenen Flächen
und aufgrund ihrer Tendenz zum Ausweichen im kritischen Ansatzmoment
verbiegen. Aufgrund des Umstands, daß diese Baugruppe (78)
fest mit dem Schlitten der Achse Y verbunden ist, folgt sie sämtlichen
Verfahrbewegungen der Achsen X, Y und W, während die Achse Z nicht betroffen
ist, da die Baugruppe beim Verfahren von Z statisch bleibt. In dem
Moment, in dem das Vorlaufen der Baugruppe (78) für die Annäherung an
die Kurbelwellen gefordert ist, wird die Achse W vorgefahren. Wenn
sich die Baugruppe (78) auf ihre unterschiedlichen Positionen
auf der Länge
der Kurbelwellen einstellt, wir die Achse X vorgefahren. Wenn sie sich
auf ihre unterschiedlichen Positionen auf der Breite der Kurbelwellen
einstellt, wir die Achse Y vorgefahren, die nur einen kurzen Hub
hat, da angesichts der beschränkten
Breite der Kurbelwellen und damit der gegebenen Positioniermöglichkeiten
kein größerer Hub
benötigt
wird. Die Achsen W und Z haben einen größeren und einander sehr ähnlichen
Hub um an die Kurbelwellen heran bzw. von diesen wegzufahren und
im Falle der Achse Z um das Bohrloch anzubohren. Die Achse X verfügt über zwei
Funktionen: zum Einen muß sie
sich auf der Länge
der Kurbelwellen positionieren und zum Anderen hat sie die zusätzliche
Aufgabe des automatische Wechselns der Bohrer und Führungsbuchsen.
Dabei ist es diese zweite Funktion, die Grund zu einer Verlängerung des
Hubs X gegeben hat, die für
die Ausübung
der 1. Funktion allein nicht erforderlich wäre.
-
- – Das
auf den 2 und 3 gezeigte Magazin (7)
für Bohrer
wird in verschiedenen Ausführungen
angeboten:
- – In
der einfachsten Ausführung
besteht das Magazin aus einer Scheibe (82) mit 4 Stationen.
In jeder einzelnen Station befindet sich das Paar der auszuwechselnden
Elemente (83) und (83a) auf derselben Distanz 'd' wie die
zwischen den Spindeln (75) und (75a) des Bohrfutterkopfs
gegebene. Die Scheibe wird von einem Servomotor (5) angetrieben,
der für die
Drehbewegung in Richtung des Pfeils (C) in beide gegebenen Richtungen
sorgt. Die Scheibe sitzt auf einer am Unterbau (8) befestigten
Säule (86).
- – Wenn
die Zahl der auszuwechselnden Elemente größer ist, kommt ein Kettenmagazin
zum Einsatz., dessen Konstruktion aus der 3a ersichtlich
ist. Auch hier befindet sich das Paar der auszuwechselnden Elemente
(83) und (83a) auf derselben Distanz 'd' wie die
zwischen den Spindeln (75) und (75a) des Bohrfutterkopfs
gegebene. Um allerdings dem Magazin bei dieser Ausführung einen
größeren Nutzungsgrad
zu geben, wird ein zweites Elementenpaar (84) und (84a)
in den Zwischenbereichen dazwischen gesetzt, die zwar untereinander
ebenfalls dieselbe Distanz 'd' haben aber mit Bezug auf das vorangegangene
Paar auf der Hälfte
dieser Distanz 'd/2' stehen. Auch das Kettenmagazin dieser Ausführung wird
von einem Servomotor (85) für das Drehen und Verfahren der
Kette angetrieben. Auch diese Magazin sitzt auf einer am Unterbau
(8) befestigten Säule
(86).
-
Das automatische Wechselsystem bedient das
Paar Bohrspindeln gleichzeitig. Damit werden 2 Bohrer + 2 Führungsbuchsen
bzw. nur 2 Führungsbuchsen
ausgewechselt, wenn für
den Bohrvorgang dieselben Bohrer weiterbenutzt und nur die Führungsspindeln
ausgetauscht werden sollen, beispielsweise deshalb, weil für das Anpassen
an und Aufsetzen auf eine andere Geometrie im Bereich des in einer
gegebenen Konstruktion einzubringenden Bohrlochs eine ebenfalls
unter schiedliche Geometrie an der Spitze der Buchsen benötigt wird.
-
Einheitlich für beide Ausführungen
des Magazins ist, daß die
jeweiligen Aufnahmen mit einer Rückhaltklinke
versehen sind, welche in das rückzuhaltende
Teil eingreift. In allen Fällen
werden die Führungsbuchsen
an ihrem Rückhaltbereich
zurückgehalten,
und in dem Moment, in dem der Wechselbefehl auf Bohrer + Führungsbuchse
lautet, wird der Bohrer bis zum Anschlag in die Buchse eingeführt.
-
Die Sequenzen des automatischen Wechselsystems
für Bohrer
und Führungsbuchsen
sind nachstehend beschrieben (bei Fertigstellung des vorangegangenen
Bohrlochs):
- – Z
fährt vor
um den Bohrer bis zum Anschlag in die Führungsbuchse (79)
einzusetzen.
- – X
verfährt
bis zum Magazin (7). Diese Verfahrbewegung wird dazu genutzt
in zwei leerstehende Aufnahmen des Magazins die aus den Spindeln
(75) und (75a) abgezogenen Elemente einzusetzen. Diese Elemente
rasten in die vorhandenen und oben erwähnten Klinken ein.
- – Die
Verbindung zwischen den einzelnen Spindeln (75) und (75a)
und dem jeweils entsprechenden Bohrfutter (77) wird durch
das Wirken des im rückwärtigen Bereich
der einzelnen Spindeln sitzenden hydraulischen Zylinder gelöst.
- – Zusätzlicher
Rücklauf
von W. Die aus Bohrer + Führungsbuchse
bestehenden Zusammenbauten bleiben nach dem Zurückziehen der Baugruppe (78)
im Magazin (7) verrastet.
- – Die
Scheibe dreht sich bzw. die Kette des Magazins (7) fährt vor
und präsentiert
die nächsten
2 Bohrer + Führungsbuchsen
bzw. nur die 2 Führungsbuchsen (79).
- – W
fährt vor.
- – Die
Verbindung zwischen den einzelnen Spindeln und dem jeweils entsprechenden
Bohrfutter wird durch das Wirken des hydraulischen Zylinder hergestellt.
- – Die
Achse X fährt
bis zum Bohrbereich vor.
- – Z
fährt zurück auf die
Ausgangsposition des nächsten
Bohrlochs.
- – Die
Scheibe dreht sich bzw. die Kette des Magazins fährt vor und präsentiert
zwei leerstehende Aufnahmen für
den nächsten
Wechsel.
-
Nachstehend wird der Arbeitsgang
bzw. das Verfahren für
das eigentliche Bohrer der Schmierlöcher in den Kurbelwellen beschrieben:
- – In
der automatische Beschickungs- bzw. Entnahmestation steht im Spannwerkzeug
eine Kurbelwelle zum Spannen bereit, wozu die beiden hydraulischen Zylinder
für die
Aufnahme der Welle zurückgefahren sind
und daran anschließend
zum Referenzieren und Spannen der Welle vorfahren.
- – Der
Teller mit seiner horizontalen Plattform und vertikalen Rotationsachse
dreht um das Werkzeug und die eingespannte Kurbelwelle auf die für das Einbringen
des ersten Bohrlochs vorgesehene Position vor dem Bohrer zu fahren.
- – Gleichzeitig
dreht die Hilfsvorrichtung an dem Werkzeug die Kurbelwelle um ihre
Längsachse
auf die peripherische Position zum Einbringen des ersten Bohrlochs.
- – Synchron
dazu werden die Achsen X und Y für
die Positionierung des Bearbeitungsmoduls soweit vorgefahren, bis
die Bohrspindel auf den dem ersten zu bohrenden Loch entsprechenden
Koordinaten zu stehen kommt.
- – Jetzt
fährt die
4. Achse W des Bearbeitungsmoduls soweit vor, bis die Baugruppe
mit der Führungsbuchse
des Bohrers auf Kontakt mit der Kurbelwelle bzw. in dessen unmittelbarer
Nähe zu
stehen kommt.
- – Jetzt
fährt die
Achse Z für
das Eindringen des Bohrers in die Kurbelwelle vor, und es wird das
erste Schmierloch gebohrt.
- – Die
Achse Z fährt
zurück
und zieht damit den Bohrer aus dem Bohrloch.
- – Die
Achse W des Moduls mit der Führungsbuchse fährt zu
- rück.
- – Auf
diese bzw. ähnliche
Weise werden sämtliche Schmierlöcher gebohrt,
dabei zunächst
die zueinander parallel stehenden, bei denen im Falle, daß einige
Positionierungen dieselben sind, verschiedene Sequenzen nicht erforderlich
sind und nicht ausgeführt
werden. Daran anschließend
werden die nicht parallelen Bohrlöcher gebohrt, bei denen sämtiche Sequenzen
gefahren werden müssen.
- – Bei
Beendigung des allgemeinen Bohrzyklus dreht der Teller mit der horizontalen
Plattform und der vertikalen Rotationsachse auf die Station, auf
der die fertig gebohrte Kurbelwelle entnommen wird, und lädt daran
anschließend
die nächste
Kurbelwelle.
-
Bei der Beschreibung dieser Sequenzen
ist ausschließlich
auf eine Kurbelwelle Bezug genommen worden, die Abläufe sind
allerdings gleichermaßen
für das
gleichzeitige Bearbeiten von zwei oder mehr Kurbelwellen gültig.
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Zu den hier beschriebenen Sequenzen
können
u. U. weitere hinzukommen, beispielsweise wenn beim Bearbeiten von
einer, zwei oder mehr Kurbelwellen ein Wechsel von einzelnen Bohrern und/oder
Führungsbuchsen
oder ein mehrfaches Wechseln gewünscht
wird bzw. erforderlich ist. Die dabei hinzugefügten Sequenzen wären in dem
Fall die, welche von dem mit der Maschine ausgelieferten automatische
Wechselsystem her gefordert werden, wie es in dem entsprechenden
Absatz beschrieben worden ist.
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Ungeachtet der Tatsache, daß es im
Titel der Erfindung " ... zum Bohren von Schmierlöchern ..." heißt, können die
Bohrlöcher
erforderlichenfalls im Anschluß an
den Bohrvorgang von der Maschine zusätzlich angesenkt werden, wozu
ein Senkwerkzeug aufzuspannen wäre,
dessen Wechsel zwischen dem Magazin und dem Werkzeugträger von
einem zur Erfindung gehörenden
automatischen Wechselsystem ausgeführt werden kann.
-
Es ist zu erkennen, daß auf dem
Drehteller (9) der vertikalen Rotationsachse (11)
ein Winkelaufsatz (17) angebracht ist, der eine prismatische
Konstruktion mit einer horizontalen unregelmäßigen Basis und einer senkrecht
zur Horizontalen angeordneten vorderen Fläche bildet, an welcher die
Kurbelwelle(n) unter der Voraussetzung angelegt und gehalten werden,
daß ihre
Längsachse(n)
auf der horizontalen Ebene liegt (en).