Halbautomatische Maschine für Bohr-, Gewindebohr- und Fräsarbeiten gegen die Mantelfläche eines plattenförmigen Arbeitsstückes Bisher wurden Bohr-, Gewindebohr- und Fräs- arbeiten gegen die Mantelfläche von plattenförmi- gen Arbeitsstücken, besonders Uhrenplatinen, auf Schalttischmaschinen ausgeführt. Dabei, musste das Arbeitsstück für jede Folgeoperation eigens einge legt werden. Weiters benötigt man für jede der ein zelnen Teiloperationen und die Ladestellen eine eigene Arbeitsplatte.
Das hatte einerseits den Nach teil, dass man durch die Vielzahl der Arbeitsplatten zwangläufig auch eine Vielzahl an Qualitäten er hielt und anderseits durch das. Umspannen für jede Folgeoperation Zeit verlorenging, d. h. ein geringer Tagesausstoss erzielt wurde.
Die Erfindung hat nun eine Maschine zum Ge genstand, mittels welcher eine oder mehrere Folge operationen gleichzeitig mit nur einer Arbeitsplatte ausgeführt werden können.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen um seine Achse drehbaren und axial verschiebbaren Stückträger zur Aufnahme mindestens eines. zu be arbeitenden Werkstückes, sowie durch mindestens einen Spindelstock mit rotierbar gelagerten Arbeits spindeln, die je mit einer Spannvorrichtung zur Auf nahme eines Werkzeuges versehen sind, wobei die Spindelachsen in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Die Zeichnungen stellen das, Schema eines Aus führungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes mit hydraulisch-pneumatischen Antriebs- und Steuerele menten dar. Und zwar zeigt: Fig. 1 ein Prinzipschema der Maschine, Fig. 2 eine Grundrissanordnung der Spindelstöcke, Fig. 3 ein Detailgrundriss von der Teilvorrich tung, Fig. 4 eine Seitenansicht eines Spindelstockes, Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch die Steuervor richtung des Spindelstockes, Fig. 6 einen Horizontalschnitt durch die Steuer vorrichtung, durch den Antriebskolben und durch die Spindellagerung des Spindelstockes, Fig. 7 einen Horizontalschnitt durch die einsei tige Drehsicherung der Steuervorrichtung, Fig. 8 einen Horizontalschnitt der Drehüber tragung von der Schaltspirale auf den Steuerzylinder, Fig.
9 einen Horizontalschnitt durch die Schalt spirale und den Steuerzylinder, Fig. 10 einen Horizontalschnitt der Drehsiche rung des Schaltkolbens, Fig. 11 die Ratschenzähne des Spiralstückes in Grund- und Aufriss.
Die Maschine arbeitet halbautomatisch und wird kombiniert hydraulisch und pneumatisch gesteuert. Die Steuerung könnte auch mechanisch, vollhydrau- lisch und pneumatisch erfolgen.
Die manuellen Arbeiten beschränken sich auf das Aufstecken der Werkstücke 1 über Anhänge stifte 2 auf den Stückträger 3 und das Betätigen der Einschaltvorrichtung 4. Durch das. Betätigen der Einschaltvorrichtung 4 fällt der Stückträger 3 zu folge seines Eigengewichtes nach unten. Dadurch gibt der Ausschaltstift<B>31</B> des Stückträgers 3 den Ausschaltventilkolben 5 frei, so dass dieser unter der Wirkung der Feder 6 nach unten gedrückt wer den kann. Dadurch belüftet das Ausschaltventil 7 die Ausschaltvorrichtung 8 des hydraulischen An triebes, worauf letzterer eingekuppelt wird und die Maschine in Gang setzt.
Mit dem Stückträger 3 wird ein Niederhaltezylnder 9 axial zwangläufig mit- genommen. Im Niederhaltezylinder 9 ist ein Nieder haltekolben 10 axial verschiebbar gelagert. Der Zylinderraum 91 befindet sich unter Pressluftdruck. Durch das Niedergehen des Stückträgers 3 bewegt sich zwangläufig auch der Niederhaltezylinder 9 nach unten. Dadurch wird die Pressluftzufuhr 92 unterbrochen und die Entlüftungsbohrung 93 über fährt die Steuerkante 11; dadurch wird der Zylin derraum 91 entlüftet und eine Druckfeder 12 spannt über den Niederhaltekolben 10 und einen Niederhal ter 13 das Werkstück 1 auf den Stückträger 3.
Während des Fallens trifft die Auslösekante 32 des Stückträgers 3 auf die Fangkante 141 des Arretier bolzens 14 und zieht diesen nach unten. Dadurch wird der Teilungsanschlag 15 gelöst und eine Feder 16 drückt den Teilungsanschlag 15 gegen den Stück träger 3. Im weiteren fällt die Teilungskante 33 des Stückträgers 3 auf den Teilungsanschlag 15 und das Werkstück 1 erhält durch den Stückträger 3 die richtige Position zur Bearbeitung durch die unterste Spindel 17 des Spindelstockes 18.
In der Spindel 17 ist beispielsweise ein Senk werkzeug gespannt, welches durch die genannte Spin del an das Werkstück herangeführt wird. Nach Be endigung des darauffolgenden Bearbeitungsvorganges wird der Schaltkolben 19 von einem Ölimpuls beauf schlagt und drückt über die Schaltlinke 20 den Stückträger 3 um eine Teilung aufwärts. Durch die Aufwärtsbewegung drückt die schrägstehende Kante 3-1 des Stückträgers 3 den Teilungsanschlag 15 so weit zurück, dass der Stückträger 3 eine Aufwärts bewegung durchführen kann, ohne dass der Arre tierbolzen 14 den Teilungsanschlag 15 blockiert.
Demzufolge wird nach Überlaufen der schrägstehen den Kante 3-1 der Teilungsanschlag 15 von der Feder 16 wiederum gegen den Stückträger gedrückt und die Teilungskante 35 des Stückträgers 3 kommt auf den Teilungsanschlag 15 zu liegen. Dadurch ist die Position des Werkstückes 1 für das Bearbeiten mittels der Spindel 21 des: Spindelstockes 18 ge währleistet. In der Spindel 21 ist beispielsweise ein Zentrierwerkzeug gespannt, welches wiederum von genannter Spindel an das Werkstück herangeführt wird. Der Schaltkolben 19 stösst den Stückträger 3 abermals um eine Teilung höher und die Teilungs kante kommt in bekannter Weise auf den Teilungs anschlag 15 zu liegen.
Somit nimmt das Werkstück 1 die Position der Spindel 22 des Spindelstockes 18 ein. Das in der Spindel 22 beispielsweise ge spannte Bohrwerkzeug wird wiederum an das Werk stück herangeführt. Der Schaltkolben 19 bringt nun den Stückträger 3 in die Position der Spindel 23 und ein in der Spindel' 23 gespanntes Gewinde schneidwerkzeug wird wiederum an das Werkzeug herangeführt. Während der Axialbewegung des. Stück trägers 3 gleitet zum Zwecke der Drehsicherung eine mit diesem fest verbundene Teilscheibe 24 auf einem Lineal 25. Ein abermaliger Impuls auf den Schalt kolben 19 bringt den Stückträger 3 in die oberste bzw. Ladestellung.
Die schräggestellte Kante 37 drückt dabei den Teilungsanschlag 15 so weit nach rückwärts, dass der Arretierbolzen 14 durch die Feder 16 nach oben gedrückt wird und dadurch den Teilungsanschlag 15 bei der Kante<B>151</B> ver riegelt. Gleichzeitig rastet der Stückträger 3 bei<B>38</B> in der Einschaltvorrichtung 4 ein und wird axial blockiert. Ausserdem trifft der Ausschaltstift 31 des Stückträgers 3 auf den Ausschaltventilkolben 5 des Ausschaltventils 7 und hebt diesen an. Dadurch erhält die Pressluftleitung 92 des Niederhaltezylinders 9 Pressluftzufuhr, gleichzeitig wird auch die Aus schaltvorrichtung 8 des hydraulischen Antriebes durch die Leitungen 73 und 72 entlüftet, so dass die Maschine ausgeschaltet wird.
Durch die zwangläu fige Mitnahme des Niederhaltezylinders 9 wird die Entlüftungsbohrung 93 durch überfahren der Steuer kante 11 wiederum geschlossen und die Pressluftzu fuhrbohrung 92 freigegeben. Dadurch wird der Zylin derraum 91 unter Druck gesetzt und nach Überwin dung der Druckfeder 12 bewegt sich der Nieder haltekolben 10 mit dem Niederhalter 13 nach oben und gibt somit das Werkstück 1 auf dem Stück träger 3 frei. Das Werkstück 1 kann nun nach Beendigung sämtlicher Arbeitsgänge von Hand oder durch geeignete Mittel automatisch entfernt werden.
Durch das radiale Anordnen mehrerer Spindel stöcke auf der Aufspannfläche 26 um den Stück träger 3 herum ist es möglich, auch mehrere Folge operationen gleichzeitig auszuführen.
Es kann jedoch vorkommen, dass die zu bear beitenden Bohrungen am Werkstück näher beisam men liegen, als die Spindelstöcke zusammendräng bar sind. In diesem Falle wird eine Programmschal tung angewendet, die ein mehrmaliges Absenken und Anheben (Durchlauf) des Stückträgers 3 mit demselben Werkstück bewirkt und die bei jedem Durchlauf jeweils nur einen Spindelstock in Aktion treten lässt, währenddem die restlichen Spindelstöcke stillgelegt sind.
Im folgenden sind die Änderungen der Maschi nenfunktion beschrieben, die die Arbeitsweise mit einmaligem Stückträgerdurchlauf von der Arbeits weise mit mehreren Stückträgerdurchläufen unter scheidet.
Auf dem Ventilkolben 29 eines Pressluftventils 30 wird eine Schaltscheibe 291 befestigt. Der Stück träger 3 wird sodann in bekannter Weise abgesenkt, dabei trifft die Schaltkante 311 des Mitnehmers 31, der sich mit dem Stückträger 3 axial zwangläufig bewegt, auf die Schaltscheibe 291. Der Ventilkol ben 29 wird nach unten gedrückt und gibt die Press luftzufuhr über die Leitungen 301 und 302 zum Druckraum<B>281</B> der Schaltstiftradkupplung 28 frei. Genannte Kupplung versetzt das Schaltstiftenrad in Drehung.
Das hat zur Folge, dass der Schaltstift 271 die kurzbefristete Ausklinkung des Teilscheiben lineals 25 bewirkt und durch den Schaltstift 272 die Programmwelle 45, die die Reihenfolge der in Aktion zu tretenden Spindelstockgruppen regelt, um eine Teilung weitergeschaltet wird. Auf der Teilscheibe 24 befinden sich so viele Anschlagnocken 241, 242, 243 . . ., als Stückträger durchläufe für die Fertigstellung des Werkstückes erforderlich sind. Das Ausklinken des Teilscheiben lineals 25 hat zur Folge, dass eine Friktionskupp lung 32 über die Zahnräder 33 und das mit dem Stückträger 3 drehfest, aber axial verschiebbar ver bundene Zahnrad 34 den Stückträger 3 in Drehung versetzt.
Durch die Drehbewegung des Stückträgers 3 bzw. der Teilscheibe 24 rastet der nächstfolgende Anschlagnocken 242 in das Teilscheibenlineal 25 wieder ein und fixiert so die Position des zu boh renden Loches im Werkstück auf die: Position des entsprechenden Spindelstockes. Nach der ersten Umdrehung des Schaltstiftrades 27, was gleichläufig ist mit dem Anheben des Stückträgers 3 in die zweite Arbeitsstellung, gibt die Schaltkante 311 die Schalt scheibe 291 und damit auch den Ventilkolben 29 frei, so dass die Feder 35 den Ventilkolben 29 in die Ausgangslage bringt. Das Pressluftventil 30 entlüftet dadurch über die Leitung 302 und 303 den Druck raum 281, der Schaltstiftradkupplung 28, worauf diese ausgekuppelt wird.
Der Stückträger 3 durch wandert sodann in bekannter Weise die restlichen Arbeitsstellen. Beim Anheben in die Ladestellung kann der Stückträger 3 in die Einschaltvorrichtung 4 nicht einrasten, da der Stückträger 3 nur in einer Stellung (Ausgangsposition) eine Verriegelungsnute 3s besitzt. Auch trifft zufolge der Drehung des Stück trägers 3 der Ausschaltstift 31 nicht auf den Aus schaltventilkolben 5. Der Stückträger 3 fällt also wieder in die Anfangsstellung zurück und kuppelt über das Pressluftventil 30 und die Schaltstiftrad kupplung 28 das Schaltstiftenrad 27 wieder ein. Der vorbeschriebene Arbeitsvorgang wiederholt sich sooft, bis das Teilungslineal 25 wieder bei dem 1. Anschlag nocken 241 eingerastet ist.
Der Ausschaltstift 31 betätigt das Ausschaltventil 7 und der Stückträger 3 rastet wieder in die Einschaltvorrichtung 4 ein.
Die Wirkungsweise: des hydraulischen Antriebes wird wie folgt beschrieben: Eine Kurvenscheiben gruppe 36 wird über die pneumatische Kupplung 8 und das Zahnradpaar 37 vom Elektromotor 38 an getrieben.
Durch die Drehbewegung der Kurvenscheibe 361 wird der Kolben 39 im Zylinder 391 hin und her bewegt. Eine Feder. 392 drückt den Kolben 39 fort während gegen die Kurvenscheibe 311. Bei der Rechtsbewegung des Kolbens 39 saugt dieser Öl durch das Ansaugventil 41 aus dem Behälter 42 in den Zylinderraum 391. Bei der Linksbewegung des Kolbens 39 drückt er das im Zylinderraum 391 be findliche Öl je nach der Steigung der Kurvenscheibe schneller oder langsamer über die Zuleitung 43 in den Spindelstock 18. Beim abermaligen Linksgang des Kolbens 39 befördert eine Rückdruckeinrich tung im Spindelstock 18 das geförderte 01 über die Zuleitung 43 wieder in den Zylinderraum 391 zurück, worauf der Zyklus von neuem beginnt.
Dieselbe Kombination von Kurvenscheibe, Kolben, Zylinder, Rückdruckfeder und Ansaugventil wird auch für die Impulsübermittlung über die Zuleitung 44 auf den Schaltkolben 19 angewendet. Weiters ist das selbe System für weitere Spindelstöcke ausdehnbar.
Bei Anwendung der Arbeitsweise mit mehreren Stückträgerdurchläufen wird auf vorbeschriebene Art das Schaltstiftenrad 27 in Drehung versetzt. Die ses greift mit dem Schaltstift 272 in die Bolzen verzahnung des Schaltrades 46 und dreht dieses um einen bestimmten Winkel.
Die bereits erwähnte Programmwelle 45 ist zum Zwecke der Programmwahl axial verschiebbar. Das Schaltrad 46 überträgt durch das Zahnrad 47 die Drehbewegung auf das Zahnrad 48 und damit auf die Programmwelle 45. In der Programmwelle 45 sind nun Vertiefungen 50 in verschiedenen Anord nungen angebracht, in die die Übertragungsstössel 49 eintauchen.
Kann nun ein Stössel 49 nach beendeter Drehung der Programmwelle nicht in eine Vertiefung 50 ein tauchen, so stösst er die Kugel 411 des Ansaugventils 41 auf, so dass das vom Kolben 39 gefördete Drucköl durch das geöffnete Ansaugventil in den Behälter zurückgedrückt wird. Der entsprechende Spindel stock 18 ... ist somit für die Dauer eines Stückträ gerdurchganges ausgeschaltet. Kommt der Stössel 49 jedoch in eine Vertiefung 50 zu liegen, so bleibt das Ansaugventil 41 geschlossen und der entsprechende Spindelstock 18 ... kann in Aktion treten.
Die Wirkungsweise eines Spindelstockes wird wie folgt beschrieben: über die mit einer Keilnut 501 versehene An triebsscheibe 50 wird die Drehbewegung über den Keil 51 auf die Werkzeugspindel 17 und gleich zeitig auf das mit der Werkzeugspindel 17 festver bundene Zahnritzel 52 übertragen. Das Zahnritzel 52 steht mit dem Zahnritzel 53 und 54 und 55 in Eingriff. Die Drehbewegung wird dadurch von der Werkzeugspindel 17 auf die Werkzeugspindel 21, 22 und 23 übertragen. Die Werkzeugspindel 23 kann beispielsweise auch als Gewindeschneidspindel aus gebildet werden.
Die Werkzeugspindeln 17, 21, 22 und 23 sind in axial verschiebbaren, auf Drehung mit dem Gehäuse 18 durch die Stiften 56 gesicher ten Lagerhülsen 57 gelagert. Die Werkzeuge werden durch Spannzangen 58 in den Werkzeugspindeln 17, 21, 22 und 23 festgehalten. Die Lagerhülse 57 wird durch den Mitnehmer 581 mit dem Vorschubkolben 58 verbunden. Der Vorschubkolben 58 wird von der Feder 59 bis zum Anschlag 582 gedrückt. Wird der Zylinderraum 60 unter Druck gesetzt, bewegt sich der Vorschubkolben 58 unter gleichzeitiger Mit nahme der Lagerhülse 57 und; der Bohrspindel 17, bis der Bolzen 583 auf der Mikrometerschraube 61 aufstösst.
Durch das Verstellen der Mikrometer schraube 61 kann die Länge des Vorschubweges bestimmt werden. Jede Werkzeugspindel hat für sich eine eigene Mikrometerschraube. Ein hydraulisch gesteuerter Drehschieber regelt die abwechslungs- weisen Arbeitsvorschübe der einzelnen Werkzeug spindeln 17, 21, 22 und 23 wie folgt: Im Gehäuse 18 ist eine Führungshülse 62 mit zwei Führungsschlitzen 621 drehfest verbunden.
In den Führungsschlitzen 621 wird der Kolben 63 durch den Stift 80 gegen Drehung geführt. Strömt Drucköl durch die Zuleitung 43 in die Bohrung 632 des Kolbens 63, hebt sich derselbe und gleichzeitig das Schaltstück 64, das durch eine Sperrverzahnung 65 nach einer Richtung drehfest mit dem Kolben 63 verbunden ist. Durch das sich aufwärts bewegende, dabei gegen Drehung gesicherte, spiralförmig ge wundene Teil 641 des Schaltstückes. 64 muss sich zwangläufig die axial nicht bewegliche, aber im Gehäuse drehbar gelagerte Schieberbüchse 66 um ?i des Umfanges drehen. Die Drehbewegung der Schie berbüchse 66 wird durch zwei eingebaute Walzen 67 von der Spirale 641 abgenommen.
Die Schieber büchse 66 ist mit vier am Umfang um 90 und ent sprechend der Höhenlage der Zuleitungen 68, 69, 70 und 71 versetzten Bohrungen 661, 662, 663 und 66-1 versehen.
Der Kolben 72 dient als Ausgleichskolben des Raumes 73. Da der Durchmesser des Kolbens 72 gleich dem Durchmesser des Kolbens 63 ist, bleibt beim Hochgehen des Kolbens 63, des Schaltstückes 64 und des Kolbens 72 der Inhalt des Raumes 73 gleich. Ein Druckanstieg im Raum 73 wird daher bis zum Öffnen des Kolbenschlitzes 631 vermieden.
Der Raster 74 fixiert die Lage der Schieber büchse 66 in einer der vier um 90 versetzten Ker ben 665, 66s, 667 und 668. Die Bohrung 661 öffnet den Weg vom Raum 73 in die Zuleitung 68. Unter dessen ist der Kolben 63 so weit hochgeschoben worden, dass der Kolbenschlitz 631 über die Steuer kante 669 tritt und dem Drucköl den Weg in den Raum 73 freigibt. Das Drucköl strömt vom Raum 73 durch die Bohrung 661 in die Zuleitung 68 und von dort in den Zylinderraum 60 und drückt auf den Vorschubkolben 58. Dieser bewegt sich je nach den geförderten Druckölmengen schneller oder lang samer und bewegt gleichzeitig über den Mitnehmer 581 die Lagerhülse 57 und damit die Werkzeug spindel 17.
Ist der Werkzeugspindelvorschubweg er reicht, sinkt der Öldruck in der Zuleitung 43 auf Null ab. Die Druckfeder 75 drückt über den Kolben 72 das Schaltstück 64 mit dem Kolben 63 in seine Ausgangsstellung zurück.
Die Feder 59 drückt den Vorschubkolben 58 und damit die Lagerhülse 57 mit der Werkzeug spindel 17 in ihre Ausgangsstellung und verdrängt das Öl aus dem Zylinderraum 60 durch die Zulei tung in den Raum 73, von dort durch die Bohrun gen 642 und 643 durch das Kugelventil 76 in die Leitung zurück.
Beim nächsten Druckölimpuls von der Zuleitung 43 her schliesst die Schieberbüchse 66 bei Beginn der 90 grädigen Drehung die Zuleitung 68 ab und öffnet am Ende derselben Drehung durch die Boh- rung 662 die Zuleitung 69 für die Beaufschlagung des Zylinderraumes 77 der Spindel 21.
Für die Entlüftung des Seitwärtsbohrspindel stockes ist eine Entlüftungsschraube 78 angebracht. Durch das Niederdrehen der Entlüftungsschraube 78 strömt die im Raum 73 vorhandene Luft durch den Ventilsitz 721 und den Schlitz 781 ins Freie. Gleichzeitig drückt die Entlüftungsschraube 78 auf den Stift 79, öffnet das Kugelventil 76 und macht der in der Zuleitung 43 befindlichen Luft durch die Bohrungen 643 und 642 den Weg in den Raum 73 frei.