DE20213904U1 - Device for delivering processed workpieces from the working chamber of a machine tool comprises a hinge arm system mounted on a lifting unit, and a mechanism transferring a workpiece from a workpiece holder onto a surface - Google Patents
Device for delivering processed workpieces from the working chamber of a machine tool comprises a hinge arm system mounted on a lifting unit, and a mechanism transferring a workpiece from a workpiece holder onto a surfaceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austragen von bearbeiteten Werkstücken aus dem Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine.The invention relates to a device for removing machined workpieces from the working area of a machine tool.
In neuerer Zeit werden kleinere und mittelgroße Werkstücke bis zu mehreren Kilogramm Gewicht in speziell konzipierten Bearbeitungszentren hergestellt. Dabei erfolgt die Einführung der Stangen in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine und deren Halterung mittels einer an der Maschine neben dem Arbeitsraum angeordneten Hohlspindel und gegebenenfalls einen Stangenlader, der die stangenförmigen Rohlinge automatisch in die Hohlspindel einführt und sie ent-In recent times, small and medium-sized workpieces weighing up to several kilograms are manufactured in specially designed machining centers. The bars are introduced into the working area of the machine tool and held in place by means of a hollow spindle arranged on the machine next to the working area and, if necessary, a bar loader that automatically feeds the bar-shaped blanks into the hollow spindle and removes them.
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sprechend dem Bearbeitungsfortschritt taktweise vorschiebt. Die hohle Aufnahmespindel für die Werkstücke verfügt über Fixiereinrichtungen für die Stangen und einen Drehantrieb, durch den die festgeklemmten Stangen beispielsweise zur Drehbearbeitung und auch zur Winkelpositionierung in Drehbewegung versetzt werden können. Diese Werkstückspindeln sind so positioniert, daß die zu bearbeitenden Stangen zumindest in der Länge der jeweiligen Werkstücke in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine hineinragen, so daß sie mittels der dort positionierten Werkzeuge, insbesondere mittels einer in mehreren Koordinatenachsen verfahrbaren Fräs- und Bohrspindel bearbeitet werden können. Der letzte Schritt der Werkstückbearbeitung besteht regelmäßig in einem Abtrennvorgang, mit welchem das insoweit fertig bearbeitete Werkstück von dem restlichen Teil der Stange abgetrennt wird. Dieser Vorgang kann entweder durch Einstechen oder aber auch durch ein gesonderten Trennmittel, beispielsweise ein in die Arbeitsspindel eingewechseltes Sägewerkzeug erfolgen. Bisher werden die bearbeiteten und von dem restlichen Teil der Stange abgetrennten Werkstücke aus dem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine über einfache Rutschen ausgetragen. Bei größeren Werkstücken mit Gewichten von z.B. 10 kg und mehr ist diese Austragsart jedoch nicht möglich, da hier die Gefahr besteht, daß die Werkstücke selbst und auch die Austragsvorrichtung beschädigt werden.in cycles according to the machining progress. The hollow receiving spindle for the workpieces has fixing devices for the bars and a rotary drive by means of which the clamped bars can be set in rotary motion, for example for turning and also for angular positioning. These workpiece spindles are positioned in such a way that the bars to be machined protrude into the work area of the machine tool at least to the length of the respective workpieces, so that they can be machined using the tools positioned there, in particular using a milling and drilling spindle that can be moved in several coordinate axes. The last step in workpiece machining usually consists of a separating process with which the workpiece that has been completely machined is separated from the rest of the bar. This process can be carried out either by piercing or by means of a separate separating agent, for example a sawing tool inserted into the work spindle. Up to now, the workpieces that have been machined and separated from the rest of the bar have been carried out of the work area of the machine tool via simple chutes. However, for larger workpieces weighing 10 kg or more, this type of discharge is not possible, as there is a risk that the workpieces themselves and the discharge device will be damaged.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Austragen von bearbeiteten Werkstücken aus dem Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine zu schaffen, die eine beschädigungsfreie Aufnahme und Über-The object of the invention is to provide a device for removing machined workpieces from the working area of a machine tool, which allows damage-free picking up and transfer
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gäbe auch schwererer Werkstücke an eine entsprechende Ablage, z.B. ein Transportmittel, ermöglicht.would also allow heavier workpieces to be placed on a suitable storage location, e.g. a means of transport.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine an einem Maschinenteil angeordnete Hubeinheit, die zwischen einer oberen und einer unteren Position motorisch bewegbar ist, ein an der Hubeinheit montiertes Gelenkarmsystem, dessen Arme horizontal motorisch bewegbar sind, eine vom Gelenkarmsystem getragene Werkstückaufnahme, die mittels der Hubeinheit und des Gelenkarmsystems zwischen einer oberen Aufnahmestellung für das bearbeitete Werkstück und einer unteren seitlich versetzten Austragsposition bewegbar ist, und einem Mechanismus zur Übergabe des Werkstückes aus der Werkstückaufnahme an die Ablage.This object is achieved according to the invention by a lifting unit arranged on a machine part, which can be moved by motor between an upper and a lower position, an articulated arm system mounted on the lifting unit, the arms of which can be moved horizontally by motor, a workpiece holder carried by the articulated arm system, which can be moved by means of the lifting unit and the articulated arm system between an upper receiving position for the machined workpiece and a lower laterally offset discharge position, and a mechanism for transferring the workpiece from the workpiece holder to the storage area.
Gemäß der Erfindung wird die Werkstückaufnahme während oder unmittelbar vor Beendigung des Abtrennvorgangs eine zuvor bearbeiteten Werkstücks unter bzw. in unmittelbarer Nähe dieses Werkstücks im Arbeitsraum positioniert, so daß nach Beendigung des Trennvorgangs das fertig bearbeitete Werkstück selbsttätig in die Aufnahme gelangt. Daraufhin erfolgt eine Aktivierung des Gelenkarmsystems und der Hubeinheit, wodurch die Werkstückaufnahme abgesenkt und gleichzeitig aus dem Arbeitsbereich des Trennwerkzeugs und auch aus dem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine herausgeschwenkt wird. Am Ende dieser kombinierten Hub- und Schwenkbewegung befindet sich das Werkzeug oberhalb einer Ablage, die beispielsweise ein Förderband sein kann. Um das gegebenenfalls mehrere Kilogramm schwere Werkstück behutsam auf der Ablage zu positionieren, wird nach Erreichen der AustragspositionAccording to the invention, the workpiece holder is positioned under or in the immediate vicinity of a previously processed workpiece in the work area during or immediately before the end of the cutting process, so that after the cutting process has been completed, the finished workpiece automatically enters the holder. The articulated arm system and the lifting unit are then activated, whereby the workpiece holder is lowered and simultaneously swung out of the working area of the cutting tool and also out of the working area of the machine tool. At the end of this combined lifting and swiveling movement, the tool is located above a shelf, which can be a conveyor belt, for example. In order to carefully position the workpiece, which may weigh several kilograms, on the shelf, after the discharge position has been reached
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der Übergabemechanismus aktiviert, der beispielsweise eine Kippbewegung der Werkstückaufnahme initiiert.the transfer mechanism is activated, which, for example, initiates a tilting movement of the workpiece holder.
Da alle vorgenannten Vorgänge und Bewegungen mit Hilfe der jeweiligen Antriebe automatisch ablaufen und dabei jedes bearbeitete Werkstück in der Aufnahme gehalten wird, können die obigen Vorgänge und Bewegungen automatisch ablaufen sowie Kleinteile ebenso wie größere Werkstücke mit mehr als 10 kg Gewicht automatisch aus dem Arbeitsraum der Werkzeugmaschine ausgetragen und an ein Fördermittel oder dergleichen übergeben werden, und zwar ohne daß Beschädigungen der Werkstücke bzw. von Maschinenteilen auftreten.Since all of the aforementioned processes and movements run automatically with the help of the respective drives and each machined workpiece is held in the holder, the above processes and movements can run automatically and small parts as well as larger workpieces weighing more than 10 kg can be automatically removed from the work area of the machine tool and transferred to a conveyor or the like, without any damage to the workpieces or machine parts occurring.
Da die Arbeitsräume moderner Werkzeugmaschinen durch eine allseitige Schutzabdeckung gekapselt sind, zeichnet sich eine besondere Weiterbildung der Erfindung dadurch aus, daß in der vor der Werkstückablage befindlichen Wand der Arbeitsraumabdeckung eine von einer Tür verschlossene Öffnung vorgesehen ist, durch die zumindest einer der Tragarme des Gelenkarmsystems hindurchfährt, um das Werkstück an die Ablage zu übergeben. Zum Öffnen und Schließen der Tür kann entweder ein gesondert angesteuerter Stellantrieb vorgesehen sein. Das Öffnen und Schließen der Tür kann auch über Stellmittel erfolgen, die am Gelenkarmsystem vorgesehen sind.Since the work areas of modern machine tools are encapsulated by a protective cover on all sides, a special development of the invention is characterized in that an opening closed by a door is provided in the wall of the work area cover in front of the workpiece storage area, through which at least one of the support arms of the articulated arm system passes in order to transfer the workpiece to the storage area. A separately controlled actuator can be provided to open and close the door. The door can also be opened and closed using actuating means provided on the articulated arm system.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further expedient embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Im Folgenden wir ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung im einzelnen be-In the following, a preferred embodiment of the device according to the invention is described in detail with reference to the drawing.
schrieben, in welcher eine Fräsmaschine zur Stangenbearbeitung mit der erfindungsgemäßen Austragsvorrichtung perspektivisch dargestellt ist.in which a milling machine for bar machining with the discharge device according to the invention is shown in perspective.
Die dargestellte Werkzeugmaschine enthält als Grundbauteile einen ortsfesten Ständer 1 mit oberseitigen Führungen 2, auf denen ein Schlitten 3 in einer Koordinatenachse motorisch verfahrbar angeordnet ist. Auf Horizontalführungen des Schlittens 3 ist ein formsteifer kastenförmiger Spindelkopfträger 4 in einer zweiten horizontalen Koordinatenachse verfahrbar, der an seiner vorderen Stirnwand einen um die zweite Koordinatenachse verdrehbaren Spindelkopf 5 trägt, der in herkömmlicher Weise eine Arbeitsspindel mit darin einspannbarem Werkstück 6 aufweist und aus der dargestellten horizontalen Arbeitsstellung in eine vertikale - oder schräge - Position verschwenkbar ist. An der Vorderseite des Ständers 1 ist in zwei Vertikalführungen 7 ein Tischschlitten 8 in der vertikalen Koordinatenachse motorisch verfahrbar, die einen Werkstücktisch 9 mit horizontaler und vertikaler Spannplatte 10, 11 trägt. An diesem Werkstücktisch ist eine Werkstückspindeleinheit 12 angeordnet, die eine Hohlspindel 13 mit - nicht dargestellten - Spannmitteln zur Fixierung einer Werkstückstange sowie einen Antriebsmotor 14 aufweist. Zum automatischen Einführen von einzelnen Stangen in die Werkstückhohlspindel kann ein - nicht dargestellter - Stangenlader neben der Spindeleinheit 12 positioniert werden.The machine tool shown contains as basic components a stationary stand 1 with upper guides 2 on which a carriage 3 is arranged so that it can be moved by motor in a coordinate axis. A rigid box-shaped spindle head carrier 4 can be moved in a second horizontal coordinate axis on horizontal guides of the carriage 3. On its front end wall, this spindle head 5 carries a spindle head that can be rotated about the second coordinate axis. In the conventional way, this spindle has a work spindle with a workpiece 6 that can be clamped into it and can be pivoted from the horizontal working position shown into a vertical - or inclined - position. On the front of the stand 1, a table carriage 8 can be moved in the vertical coordinate axis in two vertical guides 7 by motor, which carries a workpiece table 9 with horizontal and vertical clamping plates 10, 11. A workpiece spindle unit 12 is arranged on this workpiece table, which has a hollow spindle 13 with clamping means (not shown) for fixing a workpiece bar and a drive motor 14. A bar loader (not shown) can be positioned next to the spindle unit 12 for automatically inserting individual bars into the workpiece hollow spindle.
Die erfindungsgemäße Austragsvorrichtung weist bei der hier dargestellten Ausführung eine Hubeinheit 20 auf, die einen an einem Maschinenteil 21 mittels eines Hubkolbens 22 vertikal verfahrbarenThe discharge device according to the invention has, in the embodiment shown here, a lifting unit 20 which has a vertically movable
Schlitten 23 enthält. An einer Auskragung dieses Schlittens 23 ist ein Traglager 24 vorgesehen, an dessen Unterseite ein Antriebsmotor 25 montiert ist. Auf der vertikalen Welle des Antriebsmotors befindet sich oberhalb des Traglagers 24 ein Gelenkarmsystem 26, das bei der dargestellten Ausführung einen aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Armteilen bestehenden Knickarm 26 aufweist. Die beiden Armteile des Knickarms 26 werden bei Betätigung des elektrischen Antriebsmotors 25 über geeignete Getriebeelemente gleichzeitig in gegensinnigen Drehrichtungen verschwenkt, wodurch nur ein beschränkter Raum für die bewegten Bauteile notwendig ist. Der in der Zeichnung ersichtliche äußere Armteil 27 des Knickarms 26 trägt über ein vertikales Drehlager 28 eine Werkstückaufnahme 29, die hier als einfache Kippschale ausgebildet ist. Auf dieser Aufnahmeschale 29 befindet sich in der in Fig. 1 dargestellten Zwischenphase eines Austragsvorganges ein fertig bearbeitetes und bereits durch das Sägeblatt 6 von dem restlichen Stangenmaterial abgetrenntes Werkstück 30. Ferner sitzt auf dem Traglager 24 bzw. dem oberen Teil des ersten - nicht dargestellten - Armteils ein hakenförmiges Betätigungsglied 31, das bei dieser Ausführung dazu dient, um einen Stellantrieb zum Öffnen und Schließen einer - nicht dargestellten - Tür zu aktivieren, welche in einer Seitenwand der Arbeitsraumabdeckung vorgesehen ist. Unmittelbar außerhalb dieser Seitenwandöffnung befindet sich eine Ablage 32 für die ausgetragenen Werkstücke, die hier ein Förderband ist.Contains a carriage 23. A support bearing 24 is provided on a projection of this carriage 23, on the underside of which a drive motor 25 is mounted. On the vertical shaft of the drive motor, above the support bearing 24, there is an articulated arm system 26 which, in the embodiment shown, has an articulated arm 26 consisting of two arm parts which are connected to one another in an articulated manner. When the electric drive motor 25 is actuated, the two arm parts of the articulated arm 26 are simultaneously pivoted in opposite directions of rotation via suitable gear elements, as a result of which only a limited amount of space is required for the moving components. The outer arm part 27 of the articulated arm 26, which can be seen in the drawing, carries a workpiece holder 29 via a vertical pivot bearing 28, which is designed here as a simple tilting tray. In the intermediate phase of a discharge process shown in Fig. 1, a workpiece 30 that has been completely machined and has already been separated from the rest of the bar material by the saw blade 6 is located on this receiving tray 29. Furthermore, a hook-shaped actuating member 31 is located on the support bearing 24 or the upper part of the first arm part (not shown), which in this embodiment serves to activate an actuator for opening and closing a door (not shown) that is provided in a side wall of the work area cover. Immediately outside this side wall opening there is a storage area 32 for the discharged workpieces, which is a conveyor belt here.
Ein Übergabevorgang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung vollzieht sich wie folgt. Während oder kurz vor Beendigung des Abtrennvorgangs eines fertig bearbeiteten Werkstücks vom restlichen Stan-A transfer process with the device according to the invention takes place as follows. During or shortly before the end of the separation process of a finished workpiece from the rest of the stand,
genmaterial befindet sich die Aufnahmeschale 29 mittelbar unter und in axialer Ausrichtung zu dem bearbeiteten Werkstück sobald dieses Werkstück vollständig abgetrennt ist, liegt es auf der Schale 29 auf. Es beginnt eine Schwenkbewegung des Kipparms 26, durch welche das Werkstück 30 aus seiner - nicht dargestellten - zur Achse der Spindeleinheit 12 koaxialen Bearbeitungsposition in die dargestellte Zwischenlager gebracht wird. Diese Bewegung setzt sich fort und wird durch eine vertikale Absenkbewegung des Hubschlittens 20 begleitet, bis sich der Knickarm 26 oberhalb des Ablageförderers 32 befindet. In diesen Bewegungzyklus eingeschlossen ist das Öffnen der Schwenktür in der Seitenwand der Arbeitsraumabschirmung, wobei diese Öffnungsbewegung der Tür durch das hakenförmige Betätigungselement 31 ausgelöst oder vollständig bewerkstelligt wird. Nach Öffnen der Tür wird der Knickarm 26 zusammen mit der Aufnahmeschale 29 und dem darin befindlichen Werkstück 30 durch die Türöffnung hindurch bis unmittelbar oberhalb des Förderers 32 geschwenkt. In dieser Phase wird ein Mechanismus, z.B. ein Stößel betätigt, der die Aufnahmeschale 29 um ihre Längsachse kippt, so daß das Werkstück 30 auf den Ablageförderer 32 fällt. Nach diesem Übergabevorgang erfolgt eine Rückzugsbewegung des Kipparms, wobei die Hubeinheit 20 in ihrer unteren Stand-by-Position und der Knickarm 26 oberhalb des Ablageförderers 32 verbleiben. Während der Werkstückbearbeitung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine - nicht dargestellte - Abdeckung gegen Spänefall geschützt. Diese Abdeckung kann ein am Schlitten 23 befestigtes Formblech sein, das die mechanisch empfindlichen Bauteile überdeckt, ohne deren Bewegungen zu stören.material, the receiving tray 29 is located indirectly below and in axial alignment with the workpiece being machined; as soon as this workpiece is completely separated, it rests on the tray 29. A pivoting movement of the tilting arm 26 begins, by means of which the workpiece 30 is brought from its - not shown - processing position coaxial with the axis of the spindle unit 12 into the intermediate storage shown. This movement continues and is accompanied by a vertical lowering movement of the lifting carriage 20 until the articulated arm 26 is above the deposit conveyor 32. Included in this movement cycle is the opening of the pivoting door in the side wall of the work area shield, with this opening movement of the door being triggered or completely accomplished by the hook-shaped actuating element 31. After the door is opened, the articulated arm 26, together with the receiving tray 29 and the workpiece 30 located therein, is pivoted through the door opening to immediately above the conveyor 32. In this phase, a mechanism, e.g. a ram, is activated which tilts the receiving tray 29 about its longitudinal axis so that the workpiece 30 falls onto the deposit conveyor 32. After this transfer process, the tilting arm is retracted, with the lifting unit 20 remaining in its lower standby position and the articulated arm 26 remaining above the deposit conveyor 32. During workpiece processing, the device according to the invention is protected against falling chips by a cover (not shown). This cover can be a shaped sheet fastened to the carriage 23, which covers the mechanically sensitive components without disturbing their movements.
Die erfindungsgemäße Austragsvorrichtung kann bei verschiedenartigen Werkzeugmaschinen bei entsprechender Abwandlung und Anpassung ihrer Einzelteile eingesetzt werden, um verschiedenartige Werkstücke aus dem Arbeitsraum der Werkzeugspindel auszutragen und ohne Beschädigungen an eine Ablage zu übergeben. Obwohl für im wesentlichen zylindrische Werkstücke eine Ablageschale aufgrund ihres einfachen Aufbaus besonders geeignet ist, sind auch anderer Werkstückaufnahmen, wie beispielsweise in besondere Ausnehmungen bzw. Bohrungen im Werkstück eingreifende Dorne, Zangen oder dergleichen geeignet. Darüber hinaus sind verschiedenartige Mechanismen für die Übergabe eines Werkstückes von der Werkstückaufnahme 29 an die Werkstückablage 32, wie z.B. Schieber, möglich. Zweckmäßig ist die als Werkstückaufnahme verwendete Schale 29 so ausgestaltet, bzw. mit Mitteln versehen, daß die darin befindlichen Werkstücke auch bei größeren Abmessungen und Gewichten durch die Verschwenkung des Kipparmes keine Relativbewegungen ausführen können.The discharge device according to the invention can be used in various types of machine tools with appropriate modification and adaptation of its individual parts in order to discharge various types of workpieces from the working area of the tool spindle and to transfer them to a storage area without damage. Although a storage tray is particularly suitable for essentially cylindrical workpieces due to its simple structure, other workpiece holders are also suitable, such as mandrels, pliers or the like that engage in special recesses or holes in the workpiece. In addition, various mechanisms for transferring a workpiece from the workpiece holder 29 to the workpiece storage area 32, such as sliders, are possible. The tray 29 used as a workpiece holder is expediently designed or provided with means so that the workpieces located therein cannot perform any relative movements due to the pivoting of the tilting arm, even with larger dimensions and weights.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030327 |
|
| R163 | Identified publications notified |
Effective date: 20050517 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20051206 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20080829 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20101021 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |