DD150018A5

DD150018A5 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer mit einer mehrzahl unterschiedlicher werkzeuge bestueckbaren bearbeitungsmaschine fuer werkstuecke

Info

Publication number: DD150018A5
Application number: DD80220389A
Authority: DD
Inventors: Rolf Koelblin; Erich Wittmann; Wolfgang Keller
Original assignee: Diedesheim Gmbh Maschf
Priority date: 1979-08-24
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1981-08-12
Also published as: FR2463660B1; IT8048866A0; GB2056350B; FR2463660A1; US4429443A; GB2056350A; IT1144068B

Abstract

Waehrend es das Ziel ist, die Wirtschaftlichkeit von Werkzeugmaschinen, die mit einer Mehrzahl von Werkzeugen bestueckbar sind, durch Vermeidung langer Stillstandzeiten zu erhoehen, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb von mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Werkzeuge bestueckbarer Bearbeitungsmaschinen zu schaffen, wodurch eine problemfreie und schnelle Umruestung derartiger Bearbeitungsmaschinen gewaehrleistet und praktisch einfach sowie mit geringem Aufwand realisierbar ist. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz alle wenigstens einer vorgebbaren Bearbeitungsfolge der Maschine zugeordneten Werkzeuge zumindest in ihren Wartepositionen in einer taktweise bewegbaren Traegereinheit gehalten werden, und dasz bei Vornahme eines Wechsels in der Werkstueckbearbeitung die Traegereinheit von ihrem Taktantrieb getrennt, zusammen mit den in ihr gehaltenen Werkzeugen entfernt und durch eine entsprechend dem dann zu bearbeitenden Werkstueck mit anderen Werkzeugen ausgeruestete neue Traegereinheit ersetzt wird.

Description

Berlin, den 2. 7. 1980 AP B 23 P/ 220 389 57 256 25

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Werkzeugmaschine

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zjm Betrieb einer mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Werkzeuge bestückbaren Bearbeitungsmaschine für Werkstücke, insbesondere einer in einem flexiblen Fertigungssystem oder einer Transferstraße eingesetzten Bearbeitungsmaschine, bei dem die verschiedenen Werkzeuge entsprechend einem vorgebbaren Programm nacheinander aus einer Warteposition in eine Arbeitsposition gebracht und nach Beendigung des Einsatzes wieder in eine Warteposition überführt werden. Ferner ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gerichtet·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Auf vielen Gebieten der Fertigungstechnik ist es üblich, mit Transferstraßen und auch flexiblen Fertigungssystemen zu arbeiten, um bestimmte Werkstücke in großer Stückzahl zu fertigen. Da Transferstraßen, die im Regelfall mit mehreren Spezial- und Sondermaschinen ausgerüstet sind, einen hohen Investitionsaufwand erfordern und nur sehr schwer sowie mit erheblichem Zeitaufwand auf die Fertigung anderer Werkstücke umrüstbar sind, wird zunehmend mit sog. flexiblen Fertigungssystemen gearbeitet, welche in Verbindung mit einer Werkstückförderanlage verschiedene Bearbeitungsmaschinen, z. B. Vielspindel-Bohrmaschinen mit auswechselbaren Mehrspindelköpfen, Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren mit automatischem Werkzeugwechsel umfassen.

1 Π i'lü IG C '") , C- ^ ; r\ ." < -

3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220

Derartige flexible Fertigungssysteme ermöglichen es mar, eine Umrüstung vorzunehmen und durch eine solche Umrüstung beispielsweise die Fertigung einer Nullserie oder Pilotserie sowie von Kundendienstteilen durchzuführen, aber eine solche Umrüstung ist auch bei einem flexiblen Fertigungssystem mit langen Stillstandzeiten des Gesamtsystems verbunden und damit unwirtschaftlich.

Die mit einem Ausfall des gesamten Fertigungssystems ver bundene Umrüstung ist vor allem auch deshalb sehr zeitaufwendig, weil die einzelnen Werkzeuge, Mehrspindelköpfe oder Kassetten in den Bearbeitungsraaschinen jeweils exakt justiert werden müssen. Außerdem ist es in der Praxis problematisch, die Vielzahl der im Falle der Umrüstung eines größeren Fertigungssystems oder einer Transferstraße, sofern sich diese überhaupt zur Umrüstung eignet, auszuwechselnden Werkzeuge so über ggf· lange Zeiträume zwischenzulagern, daß beim nächsten Einsatz durch Werkzeugverwechslungen und dergleichen entstehende Fehler ausgeschlossen werden können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit von Werkzeugmaschinen, die mit einer Mehrzahl von Werkzeugen bestückbar sind, durch Vermeidung langer Stillstandszeiten, zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Demgemäß liegt der Erfindung im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb von mit einer Mahrzahl unterschiedlicher Werkzeuge bestückbarer Bearbeitungsmaschinen zu finden, das eine problemfreie und schnelle Umrüstung derartiger Bearbeitungsmaschinen gewährleistet und praktisch

3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220

einfach sowie mit geringem Aufwand realisierbar ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß alle wenigstens einer vorgebbaren Bearbeitungsfolge der Maschine zugeordneten Werkzeuge zumindest in ihren Wartepositiönen in einer taktweise bewegbaren Trägereinheit gehalten werden, und daß bei Vornahme eines Wechsels in der Werkstückbearbeitung die Trägereinheit von ihrem Taktantrieb getrennt, zusammen mit den in ihr gehaltenen Werkzeugen entfernt und durch eine entsprechend dem dann zu bearbeitenden Werkstück mit anderen Werkzeugen ausgerüstete neue Trägereinheit ersetzt wird.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, die zur Bearbeitung eines bestimmten Werkstücks benötigten Werkzeuge in einer separaten, von der jeweils zugehörigen Antriebseinrichtung entfernbaren Trägereinheit zusammenzufassen und zu haltern, so daß im Falle einer notwendigen Umrüstung der Bearbeitungsmaschine lediglich die Trägereinheit ausgewechselt werden muß und nach Einbringen einer neuen, extern bereits in der notwendigen Weise vorbereiteten Trägereinheit die Maschine und damit auch das Gesamtsystem wieder in Betrieb genommen werden kann. Da die mit den zur Fertigung eines bestimmten Werkstücks ausgerüsteten Trägereinheiten als Gesamtheit zwischengelagert werden können, ist auch jegliche Gefahr von Werkzeugverwechslungen ausgeschaltet.

Besonders vorteilhaft ist es, die Werkzeuge bereits in der Trägereinheit zu justieren und nach Verbindung von Trägereinheit und zugeordnetem Taktantrieb die Werkzeuge bzw.

3. 7. 1980 AP B 23 P/220

Werkzeugkassetten ohne Trennung von der Trägereinheit in Bearbeitungsposition zu bringen und die anzutreibenden Werkzeuge dabei für die Dauer des Bearbeitungsvorgangs mit einem Werkzeugantrieb der Bearbeitungsmaschine zu kuppeln.

Da auf diese Weise die zeitaufwendigen Dustierarbeiten getrennt vom Fertigungssystem und zu beliebigen Zeiten durchgeführt werden können und überdies Öberführungs- bzw. Werkzeugwechselvorgänge zwischen Trägereinheit und Bearbeitungsmaschine vermieden werden, läßt sich zusätzlich zu der überaus schnellen Umrüstung der Maschine noch eine besonders problemfreie Arbeitsweise gewährleisten.

Sollte es in besonderen Fällen, bei denen extrem hohe Genauigkeiten gefordert werden, notwendig sein, die in der Trägereinheit bereits justierten Werkzeuge oder Kassetten in der Bearbeitungsmaschine nochmals einer Feinjustierung zu unterziehen, so ist diese Feinjustierung nur ein einziges Mal durchzuführen, da im Falle der Auswechslung dieser Trägereinheit keine Werkzeugdemontage oder -verstellung erfolgt und somit beim nächsten Einsatz dieser Trägereinheit bereits die Feinjustierung gegeben ist.

Es wird somit durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch dann ein außerordentlich hoher Maschinennutzungsgrad erzielt, wenn das Gesamtsystem häufiger umgerüstet werden muß. Da die Vorbereit-ungs- und insbesondere Dustierarbeiten extern, d. h. bei sich in Betrieb befindendem Fertigungssystem durchgeführt werden können, läßt sich auch das für diese Arbeiten benötigte Personal optimal einsetzen.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die auswechselbare Trägereinheit zumindest zum Teil auch mit feststehenden Werkzeugen

3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220

bestückt werden kann, wobei die während der Werkstückbearbeitung erforderlichen Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück bei feststehendem Werkzeug durch einen Werkstückantrieb in Verbindung mit einer Schwenk- und/ oder Schiebeführung dieses V/erkstückantriebs und/oder einer Schiebeführung der mit der Trägereinheit verbundenen Maschine erzeugt werden und beim Obergang von einer Werkstückbearbeitung mittels feststehender Werkzeuge zu einer Werkstückbearbeitung mittels angetriebener Werkzeuge und umgekehrt die jeweilige Werkstückeinspannung unverändert beibehalten wird.

Bei der Bestückung der Trägereinheiten mit angetriebenen und/oder feststehenden Werkzeugen können beliebige Kombinationen und Reihenfolgen gewählt werden, da auf die zugehörigen Bearbeitungsmaschinen beliebig bestückte Trägereinheiten aufgesetzt und positioniert werden können und dabei stets gewährleistet ist, daß in der Bearbeitungsposition ein anzutreibendes Werkzeug mit dem in der Bearbeitungsmaschine vorgesehenen Werkzeugantrieb gekuppelt wird, während immer dann, wenn sich ein feststehendes Werkzeug in der Bearbeitungsposition befindet, entweder der Werkzeugantrieb nicht in Tätigkeit gesetzt ader zumindest Vorsorge getroffen wird, daß ein in der Bearbeitungsposition ausfahrbares Kupplungselement des Werkzeugantriebs anstelle eines Gegenkupplungselements einen Fpeiraum vorfindet·

Damit werden die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Systems weiter erhöht, so daß eine Anpassung dieses Systems an alle einschlägigen Problemstellungen in der Praxis ohne Schwierigkeiten erreichbar ist.

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung

3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220 389

dös Verfahrens nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Trägereinheit für die Werkzeuge als auswechselbarer, auf die zugehörige Bearbeitungsmaschine aufsetzbarer und mit ihr verriegelbarer Revolverkopf ausgebildet ist, der über seinen Umfang verteilt mehrere Aufnahmen für angetriebene und/oder feststehende Werkzeuge aufweist und in der Verriegelungsstellung einerseits mit dem Antrieb der Bearbeitungsmaschine verbunden und andererseits über eine Zentriereinheit bezüglich der Bearbeitungsmaschine exakt positioniert ist.

Durch die Ausbildung der Trägereinheit in Form eines Revolverkopfes werden einfach handhabbare und auch problemfrei lagerbare Trägereinheiten geschaffen, die in Verbindung mit der sowohl beim Aufsetzen eines Revolverkopfes auf eine Bearbeitungsmaschine als auch währenddes Betriebes wirksam werdenden Zentriereinheit absolut problemfrei und schnell montiert werden können, wobei nach erfolgter Befestigung dee Revolverkopfes auf der Maschine bereits die exakte Oustierung der Bearbeitungswerkzeuge gewährleistet ist.

Durch Einsatz geeignet ausgebildeter Adapter ist es möglich, vorhandene Mehrspindelbohrköpfe unterschiedlicher Hersteller und auch Werkzeuge und Werkzeugkassetten, die beispielsweise bereits in Transferstraßen eingesetzt werden, in den Revolverkopfaufnahmen zu fixieren und zu justieren, so daß beispielsweise auch Werkstücke mit einem erfindungsgemäß.ausgebildeten flexiblen Fertigungssystem hergestellt werden können, deren Fertigung vorher nur in einer Transferstraße möglich war. Die Transferstraße kann in einem solchen Fall dann demontiert und der gewonnene Raum einer anderen Verwendung zugeführt werden.

220 389

3. 7. 1980

AP B 23 P/220 389

Die Zentriereinheit besteht bevorzugt aus plan-verzahnten Indexringen, von denen der eine an einer Ringträgerauflage der Bearbeitungsmaschine und der andere im unteren Endbereich des im wesentlichen ringglockenförmig ausgebildeten Revolverkopfes angebracht ist. Damit ergibt sich ein besonders kompakter und konstruktiv einfacher Gesamtaufbau, der hinsichtlich der geforderten Zentrierung höchstens Genauigkeitsanforderungen genügt·

Der Revolverkopf ist über ein Kugellager einerseits mit einer zentralen Hub- und Spanneinrichtung und andererseits mit einem Antrieb verbunden, wobei die Hub- und Spanneinrichtung zweckmäßigerweise mit dem Innenring des Kugellagers fest verbunden ist und der Antrieb mit dem eine Verzahnung aufweisenden Außenring des Kugellagers in Eingriff steht.

Durch die bei diesem Aufbau den einzelnen Einrichtungen und Einheiten zugeordneten Mehrfachfunktionen wird nicht nur der Aufbau vereinfacht, sondern auch die Betriebssicherheit erhöht.

Die Hub- und Spannvorrichtung ist gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung über einen selbstklemmend ausgebildeten, am unteren Ende des Zentralträgers angeordneten G_ewindetrieb betätigbar, wodurch einerseits eine hohe Genauigkeit der Bewegungssteuerung des Zentralträgers und andererseits ein einfacher und funktionssicherer Aufbau gewährleistet werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß am revolverkopfseitigen Ende des Zentralträgers

220 389

3. 7. I960

AP B 23 P/220 389

ein umlaufender Ölverteiler vorgesehen sein kann. Dies ist auch eine Folge davon, daß die zentrale Antriebseinheit unterhalb des Revolverkopfes angeordnet und über ein Getriebe mit einer eine Einrückeinrichtung aufweisenden Kupplungseinheit verbunden ist.

Obwohl der Revolverkopf prinzipiell bezüglich der Maschine in beliebiger, jedoch stets exakt zentrierter Weise fixiert werden könnte, ist es vorteilhaft, diese Befestigung des Revolverkopfes an der Maschine über einen Schnellverschluß vorzunehmen, der beispielsweise bajonettverschlußartig ausgebildet sein kann und dabei beiträgt, die zur Auswechslung eines Revolverkopfes benötigte Zeit weiter zu verringern.

Die aus einem Elektromotor konstanter Drehzahl bestehende zentrale Antriebseinheit kann eine relativ niedrige Drehzahl, z. B₍ eine Drehzahl im Bereich von 700 Umdrehungen pro Minute besitzen, da die für das jeweilige Werkzeug benötigte Drehzahl über ein in der zugehörigen Kassette vorgesehenes Getriebe erhalten werden.kann.

Die die Verbindung des Maschinenantriebs mit der Kassettenantriebswelle gewährleistende Einrückeinheit ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung über eine Zylinder-Kolben-Anordnung axial zwischen einer Kupplungs- und einer Entkupplungslage umsteuerbar und bevorzugt klauenartig ausgebildet, wobei die einzelnen Klauenelemente an ihren freien Enden schneidenartig geformt sind und die Gegenelemente am Kassettenanschluß aus Paßrollen bestehen, d. h. aus Rollen, die zwischen die einzelnen Klauenelemente paseen und zusammen mit den schneidenartig geformten Klauenenden gewährleisten, daß beim Kupplungsvorgang zwangsläufig und unabhängig von der Relativlage der beiden miteinander zu-kuppelnden Elemente

3. 7. 1980

AP B 23 P/220

eine einwandfreie Verbindung erhalten wird. AuefOhrungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert· Es zeigen

Fig. 1: eine schematische Draufsicht einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Bearbeitungsmaschine mit Werkstück-Zuführbahn,

Fig. 2: eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3: eine schematische Schnittdarstellung der Bearbeitungsmaschine nach Fig. 1,

Fig. 4: eine schematische Seitenansicht einer weiteren gemäß dar Erfindung ausgebildeten und betriebenen Bearbeitungsstation, und

Ot

Fig. 5: eine Draufsicht der Station nach Fig. 4.

Gemäß Fig. 1 werden einer Bearbeitungsmaschine I₁ über eine Führungsbahn 2 zur Aufnahme des jeweiligen Werkstücks dienende Paletten 3 zugeführt.

Der Bearbeitungsmaschine 1 ist ferner eine übliche Spätetransporteinrichtung 4 mit Kühlmittelbehälter zugeordnet.

Ein auf der Palette" 3 befestigtes Werkstück kann in Richtung des Pfeiles Z bewegt und entsprechend dem Pfeil ZR geschwenkt werden.

- 10 -

3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220 389

- 10 -

Die Bearbeitungsmaschine 1 ist rait einem auswechselbaren Revolverkopf 5 versehen, der über seinen Umfang verteilt mehrere Werkzeugaufnahmen 6 für Werkzeugkassetten besitzt*

In der der Führungsbahn 2 entsprechenden Position einer Kassette wird im Fall eines angetriebenen Werkzeugs der Kassettenantrieb mit aer Antriebseinheit 7 der Bearbeitungsmaschine gekoppelt. Dies wird im einzelnen noch erläutert.

Der Revolverkopf 5 kann in der Bearbeitungsmaschine die durch den Pfeil XR gekennzeichnete Drehbewegung und die für Fräsvorgänge erforderliche geradlinige Bewegung entsprechend dem Pfeil X ausführen.

Fig. 2 zeigt, daß zum Zwecke der Ermöglichung der Bewegung in Richtung des Pfeiles X die Bearbeitungsmaschine auf Querschienen 12 geführt ist.

Ein Schwenktisch 10 ermöglicht es, die Palette 3 entsprechend dem Pfeil ZR zu schwenken, und ein Längsschlitten 11 gewährleistet die Bewegung der Palette 3 in Richtung des Pfeiles Z.

Der mit den Werkzeugaufnahmen 6 versehene Revolverkopf 5 besitzt eine ringglockenförmige Gestalt und ist mit Tragösen 9 versehen, mittels der der Revolverkopf auf die Bearbeitungsmaschine gesetzt und auch wieder von dieser abgehoben werden kann. Zwecks Gewährleistung einer Vorzentrierung beim Ein4 und Ausbau des Revolverkopfes 5 ist eine Führungsschraube 8 vorgesehen.

Anhand der Fig. 3 'soll nunmehr der Aufbau der mit einem auswechselbaren Revolverkopf 5 ausgerüsteten Bearbeitungsmaschine erläutert werden.

2 20 3S9 3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220

- 11 -

der ringflockenförmige Revolverkopf 5 wird vor dem Aufsetzen auf die Maschine bereits mit den Werkzeugen bzw. Kassetten bestückt und zwar unter gleichzeitiger Oustierung dieser Kaseetten» Diese Oustierung kann beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Steinplatte oder spezieller Oustiereinrichtungen (Voreinstellgeräte) erfolgen.

-

Der bestückte Revolverkopf 5 wird mittels einer geeigneten Hebevorrichtung über der eine Vorzentrierung bewirkenden Führungshaube 8 abgesenkt, wobei er an einem oberen Auflagerring 13 zur Anlage kommt. Dieser Auflagering 13 ist über ein. tragendes Kugellager, bestehend aus dem Außenring und dem Innenring 19, mit einem axial verstellbaren Zentralträger 20 verbunden, der während des Aufsetzens des Revolverkopfes sich vorzugsweise in seiner angehobenen Stellung befindet.

In seinem unteren, schürzenartig ausgebildeten Teil ist der Revolverkopf 5 mit einem plan-verzahnten Indexring 14 versehen, der mit einem auf einer maschinenseitig vorgesehenen Ringträgerauflage 16 befestigten, ebenfalls planverzahnten Indexring 15 während¹ des Absenkens des Revolverkopfes durch Einfahren des Zentralträgers 20 in zentrierenden Eingriff kommt.

Bei der Verzahnung der Indexringe 14, 15 handelt es sich bevorzugt um eine Hirth-Verzahnung, die einerseits eine exakte Zentrierung und andererseits eine entsprechend exakte Indexierung gewährleistet.

In der Detaildarstellung A sind die Verzahnungen der Indexringe 14 und 15 im einzelnen zu sehen.

- 12 -

•220 3S9

3. 7. 1980

AP B 23 P/220

- 12 -

Der Zentralträger 20 ist Bestandteil einer Hub- und Spannvorrichtung, wobei die Hebe- und Senkbewegung über einen Kompaktantrieb 22 erreicht wird, der am unteren Ende des Zentralträgers 20 vorgesehen ist, und aus einem am Zentralträger vorgesehenen Gewindeteil 23, einem drehbar gelagerten Mutterteil 24 und einem mit diesem Mutterteil über eine Verzahnung zusammenwirkenden Antriebsteil 125 besteht· Mittels dieses Kompaktantriebs 22 kann der Revolverkopf 5 soweit angehoben werden, daß die Verzahnungen der Indexringe 14, 15 außer Eingriff sind und damit der Revolverkopf in der erforderlichen Weise geschwenkt, und zwar in exakt vorgebbarer Weise geschwenkt werden kann. Dieses Schwenken erfolgt über einen Antrieb 21, der mit dem eine Verzahnung aufweisenden Außenring 10 des Kugellagers zusammenwirkt·

Der Revolverkopf 5 wird nach erfolgter Zentrierung mittels eines Schnellverschlusses 17, der in der Art eines Bajonett-Verschlusses ausgebildet ist, in seiner Lage eindeutig fixiert.

Am revolverkopfseitigen Ende des Zentralträgers 20 ist der zur Verfugung stehende freie Raum zur Aufnahme eines umlaufenden ölverteilers 26 ausgenutzt, der am Anschluß 27 vorzugsweise über eine Schnellkupplung mit einer flexiblen Zulaufleitung verbunden werden kann· Am ölverteiler 26 ist eine wegführende Leitung 28 vorgesehen.

Die Antriebseinheit 7 der Bearbeitungsmaschine befindet sich unterhalb des Revolverkopfes und ist über ein Getriebe 29 mit einer Einrückeinrichtung 30 verbunden, die über eine Zylinder-Kolben-Anordnung 31 zwischen einer entkuppelten

- 13 -

3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220 389

- 13 τ

Position und einer Kupplungsposition umsteuerbar ist« In der Kupplungsposition befindet sich die Einrückeinrichtung 30 in kraftschlüssigem Eingriff mit der Antriebswelle 33 einer in der W_erkzeugaufnahme 6 angeordneten und justierten Kassette, wobei vorteilhaft ist, daß die für die Arbeitswerkzeuge der jeweiligen Kassette benötigten Drehzahlen durch ein in der Kassette vorgesehenes Getriebe erzeugt werden« Die Drehzahl der Antriebseinheit 7 ist relativ niedrig, z. B. etwa 700 Umdrehungen pro Minute, wodurch sich in der Bearbeitungsmaschine ein günstiger Wärmegang ergibt. Wenn in der Kassette aufgrund der dort benötigten höheren Drehzahl eine größere Wärmeentwicklung/Wärmegang entsteht, so ist dies nicht störend, da sich die Kassette nur während eines relativ kurzen Zeitraums im Einsatz befindet und nach erfolgtem Weiterschalten des Revolverkopfes wieder abkühlen kann.

Die Einrückeinrichtung 30 ist klauenartig ausgebildet, wobei die einzelnen Klauenelemente 32 an ihren freien Enden schneidenartig geformt sind. Die kassettenseitig vorgesehenen Gegenelemente bestehen aus zwischen die Klauenelemente 33 eingreifenden, drehbar gelagerten Paßrollen 34, ~ insbesondere Kugellagern, wodurch sichergestellt ist, daß unabhängig von der jeweiligen Relativlage der beiden miteinander zu verbindenden Teile beim Vorschub der Einrückeinrichtung 30 eine zwangsläufige und exakte Kupplung erhalten wird.

Es ist ersichtlich, daß der Vorgang des Auswechselns des mit justierten Kassetten bestückten Revolverkopfes 5 ohne aufwendige Demontagearbeiten erfolgen kann, da zum Zwecke des Auswechselns lediglich eine ggf. vorhandene Zuleitung zum ölverteiler über eine Schnellkupplung gelöst und dann

- 14 -

3. 7. 1980

AP B 23 P/220 389

- 14 -

nach öffnen des Schnellverschlusses 17 bereits der Revolverkopf abgehoben und durch einen neuen, wiederum bereits mit justierten, jedoch zur Bearbeitung eines anderen Werkstücks bestimmten kassettenbestückten Revolverkopf ersetzt werden kann·

Nach Fig. 4 ist eine für Dreh- und Bohroperationen vorgesehene Bearbeitungsmaschine wiederum mit einem auswechselbaren Revolverkopf 5 versehen, der über seinen Umfang verteilt mehrere Werkzeugaufnehmen 6 für Werkzeuge 35 bzw. Werkzeugkassetten, wie Mehrspindelbohrkopf 41 oder Gewindeschneidkopf e 43; 44 besitzt, wobei es sich teils um rotierende, d. h. anzutreibende und teils um feststehende Werkzeuge handelt.

Der den schnellwechselbaren Revolverkopf 5 tragenden Maschine ist ein auf einem Längsschnitten 11 angeordneter Schwenktisch 10 zugeordnet, der eine mit einem Antrieb ausgrüstete Drehspindel 37 mit Spannfutter 38 trägt. Das jeweils im Spannfutter 38 fixierte und justierte Werkstück 36 kann über die Drehspindel angetrieben und mittels Längsschlitten und Schwenktisch relativ zum feststehenden Werkzeug 35 bewegt werden.

Die Draufsicht nach Fig. 5 zeigt die Lade- und Entladestellung der Werkstücke im Spannfutter 39, und außerdem ist zu sehen, daß der Revolverkopf 5 mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Werkzeuge bzw. Werkzeugkassetten bestückt ist, wobei es sich teilweise um rotierende, d. h. in der Arbeitsposition anzutreibende Werkzeuge wie Mehrspindelbohrkopf 41 oder Gewindeschneidköpfe 43, 44 und zum Teil um feststehende Werkzeuge 35 handelt.

- 15 -

2 20 389 _ 3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220 389

- 15 -

Die den Revolverkopf tragende Bearbeitungsmaschine ist über einen Planschlitten in Richtung des Pfeiles X verschiebbar und außerdem in üblicher Weise über einen Taktantrieb schwenkbar, so daß die einzelnen Werkzeuge jeweils nacheinander in die dem Werkstück gegenüberliegende Bearbeitungsposition gelangen können.

Die durch die Erfindung erreichbare vorteilhafte Arbeitsweise wird deutlich, wenn man beispielsweise die nacheinander durchzuführenden Bearbeitungsvorgänge im Zusammenhang mit dem Werkstück 36 betrachtet.

Dieses Werkstück 36, das im Spannfutter 39 positioniert und fixiert ist, wird zunächst mittels feststehender Werkzeuge 35 bearbeitet, und zwar wird am rotierenden Werkstück mit feststehendem Werkzeug die Innen- und Außenform zerspant.

Anschließend wird das Werkstück 36 stillgesetzt, worauf in derselben Einspannung mittels eines Mehrspindelbohrkopfes 41 Flanschlöcher 42 gebohrt werden. Bei der nächsten Revolverkopfschaltung werden schließlich mit einem mehrspindeligen Gewindeschneidkopf 43 die Gewindekernbohrungen mit Gewinde versehen.

..vif ^; ' ^: ''' :.

Anhand dieses Beispiels wijsdj|ersichtlich _f daß aufgrund der durch die Erfindung erbrächten Freiheit in der !Bestückung der auswechselbaren Tragereinleiten optimale Beärbeitungsfolgen vorgegeben werden können, wobei stets der wesentliche Vorteil der absoluten Minimierung von Umrüstzeiten gegeben ist.

- 16 -

Claims

- 3. 7. 1980

AP B 23 P/220

- 16 -

Erfindunqsanspruch

1. Verfahren zum Betrieb einer mit einer Hehrzahl unterschiedlicher Werkzeuge bestückbaren Bearbeitungsmaschine für Werkstücke, insbesondere einer in einem flexiblen Fertigungssystem oder einer Transferstraße eingesetzten Bearbeitungsmaschine, bei dem die verschiedenen Werkzeuge entsprechend einem vorgebbaren Programm nacheinander aus einer Warteposition in eine Arbeitsposition gebracht und nach Beendigung des Einsatzes wieder in eine Warteposition überführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß alle wenigstens einer vorgebbaren Bearbeitungsfolge der Maschine zugeordneten Werkzeuge zumindest in ihren Wartepositionen in einer taktweisen bewegbaren Trägereinheit gehalten werden, und daß bei Vornahme eines Wechsels in der Werkstückbearbeitung die Trägereinheit von ihrem Taktantrieb getrennt, zusammen mit den in ihr gehaltenen Werkzeugen entfernt und durch eine entsprechend dem dann zu bearbeitenden Werkstück mit anderen Werkzeugen ausgerüstete neue Trägereinheit ersetzt wird.

2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Überführung der Werkzeuge von der Trägereinheit zur Bearbeitungsmaschine und zurück zur Trägereinheit mittels einer insbesondere als Schnellwechseleinheit" ausgebildeten, automatisch arbeitenden Anordnung durchgeführt und die Justierung der Werkzeuge in der Bearbeitungsmaschine vorgenommen tssird.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Werkzeuge bereits in der Trägereinheit justiert

- 17 -

220 339
3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220

- 17 -

werden und die Trägereinheit als Gesamtheit jeweils unmittelbar mit der einen Taktantrieb besitzenden Bearbeitungsmaschine gekuppelt wird,
4. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß angetriebene Werkzeuge nach erfolgter Kupplung von Trägereinheit und Bearbeitungsmaschine ohne Trennung von der Trägereinheit in die Bearbeitungsposition gebracht und dabei für die Dauer des Bearbeitungsvorganges mit einem Werkzeugantrieb gekuppelt werden.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die auswechselbare Trägereinheit zumindest zürn Teil mit feststehenden Werkzeugen bestückt wird, daß die während der Werkstückbearbeitung erforderlichen Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück bei feststehendem Werkzeug durch einen Werkstückantrieb in Verbindung mit einer Schwenk- und/oder Schiebeführung dieses Werkstückantriebes und/oder einer Schiebeführung der mit der Trägereinheit verbundenen Maschine erzeugt werden, und daß beim Obergang von einer Werkstückbearbeitung mittels feststehender Werkzeuge zu einer Werkstückbearbeitung mittels angetriebener Werkzeuge und umgekehrt die jeweilige Werkstückeinspannung unverändert beibehalten wird,

6· Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß auf die zur Aufnahme der auswechselbaren, insbesondere in Revolverkopfform ausgebildeten Trägereinheiten bestimmten Bearbeitungsmaschinen sowohl Trägereinheiten mit rotierenden Werkzeugen als auch Trägereinheiten mit feststehenden Werkzeugen sowie gemischt bestückte

- 18 -
3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220 389

- 18 -

Trägereinheiten aufsetzbar und positionierbar sind und daß der in der Trägereinheit vorgesehene V/erkzeugantrieb in Abhängigkeit von der Art des sich jeweils in der Bearbeitungsposition befindenden Ysferkzeugs gesteuert wird.
7. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zum Zwecke des Werkzeugwechsels die mit den justierten Werkzeugen bestückten Trägereinheiten mittels automatischer Handhabungsgeräte ausgetauscht werden,
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Punkte» gekennzeichnet dadurch, daß die Trägereinheit für die Werkzeuge als auswechselbarer, auf die zugehörige Bearbeitungsmaschine aufsetzbarer und mit ihr verriegelbarer Revolverkopf (5) ausgebildet ist, der über seinen Umfang verteilt mehrere '.Verkzeugaufnahmen (6) aufweist und in der Verriegelungsstellung einerseits mit dem Antrieb (21) der Bearbeitungsmaschine verbunden und andererseits über eine Zentriereinheit, vorteilhafterweise bestehend aus Indexringen (14; 15), bezüglich der Bearbeitungsmaschine exakt positioniert ist.
9. Vorrichtung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Revolverkopf (5) zur Aufnahme und Festjustierung von Werkzeugkassetten ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Punkt 9, !gekennzeichnet dadurch,

daß die Werkzeugkassetten über Adapter in den Revolverkopfaufnahmen befestigt sind.
11. Vorrichtung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß
3. 7. 1980

AP B 23 P/ 220

- 19·-

die Zentriereinheit aus plan-verzahnten Indexringen (14; 15) besteht, von denen der eine an einer Ringträgerauflage (16) der Bearbeitungsmaschine und der andere im unteren Endbereich des im wesentlichen ringglockenförmig ausgebildeten Revolverkopfes (5) angebracht ist.
12. Vorrichtung nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß der Revolverkopf (5) über ein Kugellager einerseits mit einer zentralen Hub- und Spanneinrichtung, vorteilhafterweise bestehend aus einem Zentralträger (20) und einem Kompaktantrieb (22) und andererseits mit einem Antrieb (21) verbunden ist.

13· Vorrichtung nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Hub- und Spanneinrichtung, vorteilhafterweise bestehend aus einem Zentralträger (20) und einem Kompaktantrieb (22) mit dem Innenring (19) des Kugellagers fest verbunden ist und der Antrieb (21) mit dem eine Verzahnung aufweisenden Außenring (18) des Kugellagers in Eingriff steht»
14. Vorrichtung nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Hub- und Spanneinrichtung über einen selbsthemmend ausgebildeten, am unteren Ende des Zentrallagers (20) angeordneten Gewindeantrieb, vorteilh^fterweise bestehend aus einem Geyvindeteil (23), einem Mutterteil (24) und einem Antriebsteil (25), betätigbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß am revolverkopfseitigen Ende des Zentralträgers (20) ein umlaufender ölverteiler

- 20 -
3. 7. 1980

AP B 23 P/220

- 20 (26) vorgesehen ist·
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der Revolverkopf (5) mit seiner maschinenseitigen Aufnahme über einen vorzugsweise bajonettartigen Schnellverschluß verbindbar ist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebseinheit (7) für den Kassetten- bzw. Werkzeugantrieb unterhalb des Revolverkopfes (5) angeordnet und über ein Getriebe (29) mit einer eine Einrückeinrichtung (30) aufweisende Kupplungseinheit verbunden ist.
18. Vorrichtung nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Antriebseinheit (7) aus einem mit konstanter Drehzahl angetriebenen Elektromotor besteht und die Werkzeugdrehzahl über ein in der jeweiligen Kassette vorgesehenes Getriebe festgelegt ist.
19. Vorrichtung nach Punkt 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrückeinrichtung (30) über eine Zyli-nder-Kolben-Anordnung (31) axial zwischen einer Kupplungsund einer Entkupplungslage umsteuerbar und klauenartig ausgebildet ist, wobei die einzelnen Klauenelemente (32) an ihren freien Enden schneidenartig geformt sind und die Gegenelemente aus zwischen die Klauenelemente (33) eingreifenden, drehbar gelagerten Paßrollen (34) bestehen.

Hierzu ..!...Seiten Zeidimmgsn