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Rundschalttisch für Werkzeugmaschinen und Verfahren zum
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Bearbeiten von Werkstücken an den einander gegenüberliegenden Seiten
in mehreren Bearbeitungsabläufen Die Erfindung betrifft einen Rundschalttisch für
Werkzeugmaschinen mit getakteten, durch Druckmittel um 1800 schwenkbaren Spannvorrichtungen
für die Werkstücke und einer auch der Entnahme der Werkstücke dienenden Ladestation
sowie ein Verfahren zum gleichzeitigen vertikalen Bearbeiten von zwei nebeneinander
um 180 ° versetzt gehaltenen und in einer Ladestation einzeln in eine Werkzeugmaschine
eingegebenen Werkstücken an den eigenen einander gegenüberliegenden Seiten in mehreren
Bearbeitungsabläufen, die im Kreis nacheinander durchgeführt werden und von denen
jeweils zwei gleichartige - wie bohren oder senken od.dgl. - in zwei Bearbeitungsstationen
für die unterschiedlichen Seiten der Werkstücke nebeneinander gleichgerichtet ablaufen,
worauf ein Weitertransport zu den folgenden Bearbeitungsstationen, ggf. eine 1800
Vertikalverschwenkung der Werkstücke und schließlich deren Entnahme in der Ladestation
einzeln erfolgt.
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Es ist durch die Zeitschrift Werkstatt und Betrieb, Januar 1954, Seiten
4 - 6, bereits bekannt, für die zwei Seiten-Bearbeitung eines Werkstückes einen
Rundschalttisch zu verwenden, der vier schwenkbare Spannvorrichtungen für die horizontale
Bearbeitung aufweist (Bild 16/3 auf Seite 6). Die Spannvorrichtungen fahren einzeln
in jedem Takt eine
Ladestation und eine Schwenkstation an und führen
das eingespannte Werkstück mit den beiden Seiten jeweils demselben Bearbeitungsablauf
zu, der stets durch eine Bearbeitungsstation bewerkstelligt wird. Mit diesem Rundschalttisch
kann man unterschiedliche Bearbeitungsbilder an den Werkstücken in einer Serienherstellung
nicht durchführen lassen. Das Verfahren betreffend wurden bei der Bearbeitung von
Werkstücken an den sich gegenüberliegenden Seiten in mehreren Arbeitsgängen je Seite
verschiedene Wege beschritten. Zum Beispiel wurde das Werkstück in zwei Aufspannungen
in die Rundtischmaschine eingelegt. Diese Methode belastet den Bedienungsmann doppelt,
da er das Teil in derselben Zeit zweimal in die Hand nehmen muß. Er muß das fertige
Teil aus der zweiten Aufspannung entnehmen und ablegen, dann das halbfertige Teil
aus der ersten Aufspannung in die zweite Aufspannung umsetzen und ein neues unbearbeitetes
Teil in die erste Aufspannung einlegen. Eine solche Mehrbelastung des Bedienungsmannes
wird durch die angestrebte Humanisierung des Arbeitsplatzes immer weniger in Kauf
genommen, und somit werden den Schalttischmaschinen (Rundtischmaschinen) zur Entlastung
des Bedienungspersonals immer mehr und mehr aufwendige und kostspielige Um-, Be-,
und Entladeeinrichtungen beigestellt.
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0 Um diesem Aufwand zu entgehen, wurden die Spannvorrichtungen um
180 schwenkbar ausgeführt, was bei horizontalen Bearbeitungen zur Verdoppelung der
Arbeitseinheiten führte und somit häufig gleichfalls unwirtschaftlich war.
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Bei einer vertikalen Bearbeitung dagegen konnten mit einer gemeinsamen
Bearbeitungseinheit bei gleichartigen Bearbeitungsabläufen mehrere Bearbeitungsstationen
abgedeckt werden. Dies führte gegenüber der horizontalen Anordnung zu wesentlich
wenigeren Bearbeitungseinheiten. Um nun die gleichartigen Bearbeitungsabläufe, wie
zum Beispiel bohren Seite 1 - bohren Seite 2", "senken Seite 1 - senken Seite 2",
reiben Seite 1 -reiben Seite 2" usw., beisammenhalten zu können, mußten die Spannvorrichtungen
in der Regel von Station zu Station schwenken. Dies führte zu einem erhöhten Verschleiß
der Spannvorrichtungen, zu häufigen Störungen im Ablauf und zu einer aufwendigen
Auslegung des hydraulischen Versorgungsaggregates, da zusammen mit dem Rundtisch
auch die ganzen
Schwenkvorrichtungen beaufschlagt werden mußten.
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Nach diesen Erkenntnissen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Rundschalttisch der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er bei der
zwei Seiten-Bearbeitung der Werkstücke die Durchführung von mehreren Arbeitsgängen
je Seite und die Erzeugung von unterschiedlichen Bearbeitungsbildern je Seite gestattet
und dabei die Spannvorrichtungen im Vergleich zu den bekannten Konstruktionen erheblich
seltener verschtnkt. Weiter ist Aufgabe der Erfindung, ein Arbeitsverfahren zu finden,
mit dem die zwei Seiten-Bearbeitung der Werkstücke unter den vorgenannten Voraussetzungen
einfach und rationell in vertikal gerichteten Arbeitsabläufen durchgeführt werden
kann.
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Gegenständlich ist die Erfindung darin zu sehen, daß die Teilung des
Tisches so viel Grad beträgt, daß 7200 durch die Teilung geteilt eine ungrade Zahl
ergibt, und eine taktabhängige Steuerungseinrichtung die Druckmittelzuführung zur
Schwenkung jeweils einer Spannvorrichtung einmal beim Oberfahren der Ladestation
und einmal beim Ankommen dorthin oder beim Starten von dort freigibt.
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Mit diesen Merkmalen besteht die Möglichkeit, ein Gehäuse an den beiden
gegenüberliegenden Seiten rationell mit unterschiedlichen Bohrbildern zu versehen.
Geht man davon aus, daß auf beiden Seiten z.B. die Operationen bohren, senken, reiben
und gewinden anfallen sollen, dann bedeutet das acht Bearbeitungsstationen. Die
Erfindung macht es möglich, die Folge 2 x bohren, 2 x senken, 2 x reiben und 2 x
gewinden nebeneinander liegenden Bearbeitungsstationen zuzuordnen. In diesem Fall
wird der Rundschalttisch mit neun Spannvorrichtungen so ausgebildet, daß der Tischteller
bei der Teilung immer eine Bearbeitungsstation überspringt und jede Spannvorrichtung
erst nach dem zweiten Tischdurchlauf an ihre Ausgangsstellung, die Lade- und Entladestation,
zurückkehrt. Trotzdem hat jede Spannvorrichtung für einen Gesamtdurchlauf nur neun
Teilungen durchgeführt. Insofern entsteht kein größerer Zeitaufwand als bei einem
herkömmlich taktenden Rundschalttisch, dessen Teilung mit dem Zentralwinkel zweier
nebeneinander liegender Spannvorrichtungen identisch ist.
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Durch die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Rundschalttisches besteht
jedoch die Möglichkeit, die Spannvorrichtungen einzeln nur vor Beginn des zweiten
Umlaufs um 180 ° zu schwenken und nach Beendigung des zweiten Umlaufs in die Ausgangsstellung,
die Lade- und Entladestation, zurückzuschwenken, so daß in den paarweise nebeneinander
liegenden Stationen jeweils zwei Werkstücke untereinander um 180 ° versetzt eingespannt
sind und die sich dadurch ergebenden, unterschiedlichen Seiten gleichzeitig aber
mit unterschiedlichen Bearbeitunqsbildern gebohrt, gesenkt, gerieben und gewindegeschnitten
werden können. Während des gesamten Ablaufes wird jede Spannvorrichtunq nur einmal
vor- und zurückgeschwenkt.
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Infolge der wenigen Bewegungen ergeben sich geringer Verschleiß und
geringere Hydraulikeinspeisung. Letztere bewirkt ein kleineres Aggregat mit weniger
Energie. Außerdem treten geringere Störungen bzw. Fehl schaltungen auf, und eine
ergonomisch richtige und humane Maschinenkonzeption kann konsequent durchgeführt
werden. Es besteht die Möglichkeit, insbesondere bei Verwendung von vertikalen Bearbeitungsmaschinen,
daß die gleichartigen Bearbeitungen in einer gemeinsamen Bearbeitungseinheit zusammengefaßt
werden, wodurch Verminderunq der Einheiten, Kostensenkung und Raumersparnis entstehen.
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Rundschalttische mit schwenkbaren Spannvorrichtungen verwenden üblicherweise
für die Schwenkung doppeltwirkende Druckmittel zylinder und einen Druckmittelverteiler,
der in zwei Ebenen liegende Druckmittelkanäle auf dem Umfang der feststehenden Tischsäule
vermittels eines sie umgebenden, tischfesten und Bohrungen aufweisenden Mantels
mit den Druckmittel zylindern verbindet. Eine vorteilhafte Steuerung der Schwenkung
der Spannvorrichtungen ist nach der Erfindunq darin zu sehen, daß sich in beiden
Ebenen je ein Zuführungskanal, dessen Länge unterhalb der halben Teilung bleibt,
erstreckt und diese Kanäle von oben gesehen untereinander um eine halbe Teilung
versetzt sowie durch die Enden je eines Abführungskanals begrenzt sind, die einen
Winkel einschließen, der zwischen der halben und der ganzen Teilung liegt, und daß
die Bohrungen in jeder der Ebenen der Zahl der Spannvorrichtungen entsprechen und
gleichmäßig verteilt sind sowie ausschließlich dem einen oder dem
anderen
Ende der gegenüberliegenden Druckmittelzylinder zugeordnet sind.
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Dabei sind zweckmäßig einfach wirkende Abhebezylinder vorgesehen,
die die Schwenkbarkeit der Spannvorrichtungen gegen Federdruck freigeben, und denen
in einer dritten Ebene des Druckmittelverteilers Bohrungen des Mantels gegenüberliegen,
denen in der Tischsäule ein Zuführungskanal mit einer die beiden darunter liegenden
Zuführungskanäle abdeckenden Länge bzw. ein Abführungskanal gegenübersteht, dessen
Enden den Zuführungskanal begrenzen und einen Winkel einschließen, der jenseits
einer halben Teilung, jedoch diesseits von anderthalb Teilungen liegt.
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Es hat sich weiter als besonders vorteilhaft erwiesen, daß der Tischteller
oder ein sich teilungsproportional bewegender Teil einen Ansatz zum Betätigen eines
Impulsgebers in der zweiten Hälfte einer jeden Teilung aufweist, der ein zwischen
die Zuführunqskanäle und ein Druckmittel-Versorgungssystem eingefügtes Steuerorgan
aus der Sperrstellung zum Uffnen und spätestens mit dem Beginn des nächsten Taktes
zum Schließen veranlaßt, und die Abführungskanäle armaturenlos in das Versorgungssystem
münden.
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Das Arbeitsverfahren betreffend besteht die Erfindung bei einem Verfahren
der eingangs genannten Art darin, daß mit den Werkstücken während des Weitertransportes
stets eine Bearbeitungsstation übersprungen wird, so daß ein bestimmtes Werkstück
nach zwei Durchläufen in die Lade-/Entnahmestation zurückkehrt und die Werkstücke
einmal beim Oberfahren der Ladestation und einmal beim Ankommen dorthin oder dem
Starten von dort geschwenkt werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels eines Rundschalttisches, dessen Wirkungsweise
auch die Verfahrensschritte offenbart, näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 eine Werkzeugmaschine für vertikale Bearbeitung mit
einem Rundschalttisch und darauf angeordneten, schwenkbaren Spannvorrichtungen für
acht Bearbeitungsstationen in Draufsicht,
Fig.2+3 die Steuerung
der Schwenkvorrichtungen in Draufsicht, Fig. 4 die Steuerung des Abhebezylinders
der Schwenkvorrichtungen in Draufsicht und Fig. 5 einen Schnitt durch den Rundschalttisch
nach der Linie V-V der Fig. 2 mit in die Zeichnungsebene eingedrehten Schwenkvorrichtungen.
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Eine Werkzeugmaschine nach Fig. 1 enthält einen Rundschalttisch mit
neun schwenkbaren Spannvorrichtungen 1, die jeweils eine Ladestation L anfahren
und deren Schwenkachsen 2 horizontal anqeordnet sind und zu der Tischmitte hinweisen,
und vier Mehrspindel-Vertikalbohrmaschinen 3, deren Bohrglocke 4 jeweils zwei Spannvorrichtungen
1 abdeckt. Die Werkzeugmaschine hat somit acht Bearbeitungsstationen, die zusammen
mit der Ladestation L gleichmäßig verteilt sind. Die Teilung T des Tisches beträgt
allerdings nicht 4001 sondern 800 so daß jede Spannvorrichtung 1 nach zweimaliger
Umdrehung des Tisches wieder in die Ladestation L zurückkehrt. fkhnliche Abläufe
lassen sich auch mit anderer ungeraden Anzahl der sämtlichen Stationen erzielen,
so auch mit insqesamt 5,.7, 11 usw.
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Stationen.
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Der Rundschalttisch besteht, wie Fig. 5 zeigt, aus einem um eine feststehende
Tischsäule 5 taktweise drehbaren Tischteller 6, einem Gestell 7, den Spannvorrichtungen
1, diese versetzenden Schwenkvorrichtungen la und Steuerungs- und Antriebsteilen
für den Tischteller 6 und die Vorrichtungen 1 und la. Zum Drehen des Tischtellers
6 werden zuerst ein Indexzylinder 8 mit dem Indexstift 9 und ein Spannzylinder 10,
der während der Bearbeitung der Werkstücke -den Tischteller 6 auf das Gestell 7
fest heruntergezogen hat, auf Lösen betätigt. Erst dann wird ein Schaltzylinder
11 geschaltet, der über ein Zahnradpaar 12 auf den Tischteller 6 arbeitet. Der Aufbau
des Tischantriebs und insbesondere dessen nicht dargestellte Steuerung bildet keinen
Gegenstand der Erfindung.
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Sie wurden nur erwähnt, weil ein Nocken 13 auf der Kolbenstange 14
des Schaltzylinders 11 die Steuerung der Schwenkvorrichtungen la auslöst, die untereinander
im Aufbau und im Anschluß an einen Druckmittelverteiler 15 identisch sind.
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Die Schwenkvorrichtung la enthält einen doppeltwirkenden Druckmittelzylinder
16 für die Versetzung eines Spannkopfes 17, auf dem die eigentliche Spannvorrichtung
1 angeordnet ist, und einen einfachwirkenden Abhebezylinder 18, der den Spannkopf
17 gegen den Druck von Tellerfedern 19 lösen kann. Diese Federn 19 sind in der Schwenkachse
2 angeordnet und bewirken die Festlegung des Spannkopfes 17, so daß er während der
Bearbeitung der Werkstücke sich nicht drehen kann. Die beiden Enden des Druckmittel
zylinders 16 sind durch je eine Leitung 20 und 20a mit dem Druckmittelverteiler
15 verbunden. Ebenfalls dorthin läuft eine Leitung 20b von dem Abhebezylinder 18
aus.
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Der Druckmittelverteiler 15 besteht aus dem Endstück der Tischsäule
5, das in drei übereinanderliegenden Ebenen Kanäle in dem Umfang aufweist, denen
in einem über das Endstück gestülpten und zusammen mit dem Tischteller 6 sich drehenden
Mantel 21 Bohrunqen gegenüberstehen, die in den einzelnen Ebenen mit 22, 22a und
22b bezeichnet sind. Diese Bohrungen in der in Fig. 5 dargestellten Anordnung stehen
- wie insbesondere die Figuren 2 bis 4 zeigen - in jeder Vertikalebene, die durch
die Schwenkachse 2 der Spannvorrichtunqen 1 geht. Dabei münden die Leitungen 20,
20a und 20b jeweils in die Bohrungen 22, 22a und 22b.
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Die Kanäle teilen sich in den einzelnen Ebenen in Zuführungskanäle
23, 23a und 23b sowie in Abführungskanäle 24, 24a und 24b auf.
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Der Schaltzylinder 11, der übrigens im Sinne der Fig. 5 nur nach rechts
wirksam ist und links infolge einer Rutschkupplung leer zurückfahren kann, ist so
ausgelegt, daß er eine Teilung T von 800 am Tischteller 6 bewirkt.
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Die Zuführungskanäle 23 bzw. 23a in den Fig. 2 bzw. 3 haben eine Bogen-0
länge von 30 , gemessen auf dem Umfang der Tischsäule 5. Sie sind von oben gesehen
untereinander genau um eine halbe Teilung versetzt, also um 400. Die Versetzung
ist derart, daß der Zuführungskanal 23 im Uhrzeigersinn hinter dem darüberliegenden
Zuführungskanal 23a liegt, wenn man von dem letzteren ausgeht. Der Zuführungskanal
23b (Fig. 4) in der dritten Ebene deckt von oben gesehen die zwei darunterliegenden
Zuführungskanäle 23 und 23a ab und hat dementsprechend eine Bogenlänge von 700.
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Die Abführungskanäle 24, 24a und 24b grenzen mit ihren Enden an den
kurzen Zuführungskanälen 23, 23a und 23b an. Dabei ist zwischen dem Ende des Abführungskanals
24, das sich in der Position der Ladestation L befindet, und dem Anfang des Zuführungskanals
23 etwa 100 vorhanden.
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Zwischen den Enden des Abführungskanals 24 ist dann ein Bogenabstand
zu 0 messen, der etwa 80 entspricht. Zwischen dem einen Ende des darüberliegenden
Abführungskanals 24a und dem Anfang des Zuführungskanals 23a ist ebenfalls 100 vorhanden.
Der Bogen abstand zwischen den Enden des Zuführungskanals 24a beträgt diesmal 480.
Das eine Ende des Abführungskanals 24b in der dritten Ebene stimmt mit dem Ende
des darunterliegenden Abführungskanals 24a überein. Zwischen den Enden des Abführungskanals
24b ist ein Bogenmaß entsprechend etwa 1150 vorhanden.
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In die Zuführungskanäle23, 23a bzw. 23b münden einzeln Bohrungen 28,
29 bzw. 30, die durch die Tischsäule 5 nach unten geführt und dort in einer Aushöhlung
31 zusammengeführt sind. Die Abführunqskanäle 24, 24a und 24b sind durch eine einzige
Bohrung 32 verbunden, die ebenfalls durch die Tischsäule 5 nach unten führt und
dort ausmündet. An dieser Ausmündung bzw. an der Aushöhlung 31 schließt sich ein
Druckmittel-Versorgungssystem 26 und 26a mit Leitungen 33 und 34. an. In die letztere
ist ein Steuerorgan 25 eingeschaltet, das aus der Sperrstellung des Druckmittelzuflusses
elektromagnetisch in die Offenstellung schalten kann und mit einer Rückhölfeder
ausgestattet ist.
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Die Wirkungsweise des Rundschalttisches ist die folgende.
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Ausgegangen wird davon, daß in der Ladestation L das letzte Werkstück
eingespannt wird, nachdem bereits die anderen Spannvorrichtungen 1 Werkstücke tragen.
Das zeitliche Ende des Ladens oder das Ende des taktbestimmenden Bearbeitungsvorganges
bewirkt die Rückkehr des Stößels 35 eines Impulsgebers 27, der vorzugsweise ein
Zeitglied sein kann, in die gestrichelte Ausgangsstellung. Davor fuhr die Kolbenstange
14 aus der dargestellten Lage im Sinne der Fig. 5 nach links leer zurück, so daß
die nächste Teilung T des Tischtellers 6 unverzüglich beginnen kann.
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Während des Arbeitshubes des Schaltzylinders 11 versetzt der Nocken
13 den Stößel 35 in dem Zeitpunkt nach oben, als die Kolbenstange 14
einen
Teilhub zurückgelegt hat, der einer Versetzung des Tischtellers 6 um 500 entspricht.
Während des Resthubes und bis zu dem Zeitpunkt, in dem das Zeitglied abfällt, entsteht
ein Dauerimpuls in der gestrichelten Leitung 36, die den Impulsgeber 27 mit dem
Steuerorgan 25 in dem Bereich I von der Wirkung her verbindet. Während des Impulses
gestattet das Steuerorgan 25 elektromagnetisch gegen seine Rückholfeder einen Durchfluß
des Druckmittels, so daß die Bohrungen 28, 29 und 30 und die Zuführungskanäle 23,
23a und 23b unter Druck stehen.
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Am Anfang des Impulses hat der Tischteller 6 bereits So0 im Uhrzeigersinn
zurückgelegt, so daß in diesem Zeitpunkt die anfangs in der Ladestation L gewesene
Schwenkvorrichtung a den Zuführunqskanal 23 bereits passiert hat (Fig. 2 bis 4).
Die dortige Druckerhöhung bleibt daher für sie wirkungslos, und das eingespannte
Werkstück wird während der folgenden Takte in der eingespannten Lage an der einen
Seite bearbeitet. Die Schwenkvorrichtungen b und c erreichen mit den zugehörigen
Bohrungen 22 und 22a am Anfang des Impulses gerade die Zuführungskanäle 23 und 23
a, so daß die Druckmittel zylinder 16 gegenseitiq wirksam und die Spannköpfe 17
zusammen mit den Werkstücken um 1800 vertikal geschwenkt werden. Das verdrängte
Druckmittel kann dabei unverändert abfließen, weil das andere Ende der Druckmittel
zylinder 16 jetzt mit den Abführungskanälen 24 und 24a in Verbindung steht.
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Da während des Impulses auch in dem Zuführunqskanal 23b Druck ansteht
und mit diesem Kanal die zugehörigen Bohrungen 22b (Fig. 5) der Schwenkvorrichtungen
b und c kommunizieren, erhalten die Abhebezylinder 18 Druck und geben die entsprechenden
Spannköpfe 17 gegen die Spannung der Tellerfeder 19 zum Schwenken frei. Nach dem
Abfall des Zeitgliedes, also bevor der neue Arbeitsgang an den Werkstücken in den
neuen Positionen der Spannvorrichtungen 1 beginnt, werden die Abhebezylinder 18,
deren Hub ohnehin nur ein paar Zehntel Millimeter beträgt, entlüftet, so daß die
Spannköpfe 17 durch die Tellerfedern 19 wieder drehfest sind.
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Um die Steuerung der Schwenkvorrichtungen la weiter zu verfeinern,
könnte man zumindest die Bohrung 30, die den Druck zu den jeweiligen zwei Abhebezylindern
18 wirken läßt, in nicht dargestellter Weise gesondert aus der
Tischsäule
5 herausführen und über eine Leitung und ein darin vorgesehenes Steuerorgan in die
Druckspeiseleitung 26 einbinden. Jetzt bestände die Möglichkeit, dieses gesonderte
Steuerorgan unabhängig von dem Steuerorgen 25 derart zu steuern, daß die Spannköpfe
17 über die Abhebezylinder 18 bereits zum Schwenken frei sind, bevor die Druckmittelzylinder
16 wirken.
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Während der vorbeschriebenen Vorgänge überspringt die Schwenkvorrichtung
b mit dem eingespannten Werkstück, das bereits an der einen Seite bearbeitet wurde,
die Ladestation L, wird dabei um 1800 geschwenkt, so daß die andere Seite des Werkstückes
zur Bearbeitung durch Bohren, Senken, Reiben und Gewinden in den nachfolgenden Bearbeitungsstationen
ansteht. Die Schwenkvorrichtung c überspringt ebenfalls eine Bearbeitungsstation,
wo vorher die Schwenkvorrichtung b stand, und landet, nachdem ihr Werkstück nunmehr
in zweimaligem Umlauf an beiden Seiten bearbeitet wurde, in der Ladestation L, wo
das Werkstück entnommen und die Spannvorrichtung 1 neu bestückt wird. Davor wurde
aber der Spannkopf 17 zurückgeschwenkt, so daß das Werkstück in der Lage entnommen
wird, in der es anfangs eingespannt und mit der ersten Seite in den ersten Bearbeitungsumlauf
eingegeben wurde. In dieser Stellung wird das nächste, vorher zurechtgelegte Werkstück
eingespannt.
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