DE1602949A1

DE1602949A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE1602949A1
Application number: DE1967P0043261
Authority: DE
Inventors: Brodehamel Robert Richard; Browm Roger Whittelsey
Original assignee: Pneumo Dynamics Corp
Current assignee: Pneumo Dynamics Corp
Priority date: 1966-10-31
Filing date: 1967-10-26
Publication date: 1970-09-10
Also published as: DE1777465B1; GB1194370A; DE1602949C3; DE1602949B2; US3404589A; DE1777465C2

Description

EDUARD LORENZ · BERNHARD SEI DLER · MARGRIT SEIDLER

Bayerisches Oberstes Landesgericht · Oberlandesgericht München · Landgerichte München I und Il

8 München 22, Widenmayersfraße Telefon [08 Π J 29 7194 / 29 78 34 Postscheck: München 170280 Bankkonto: Bayerische Hypotheken- und

Wechselbank München Re 8787 Ihr Zeichen Unser Zeichen 9622

26. Okt. 1967

PNEUMODYNAMICS 00KP0RATI0I Cleveland (Ohio, USA.)

Werkzeugmas chine

Die Erfindung "betrifft Werkzeugmaschinen, insbesondere neuartige automatische Werkzeugmaschinen, die zahlreiche der Vorteile der "bekannten Ein- und Mehrspindelautomaten vereinigen.

Mehrspindelautomaten dienen vor allem zur Durchführung von relativ komplizierten Zerspanungsvorgängen mit hoher Produktivität. Eine derartige Maschine besitzt zahlreiche Spindeln, die zum Tragen von Werkstücken dienen und von einer Bearbeitungsstation zur nächsten fortgeschaltet werden, so daß nach dem Beschicken der Maschine in jeder Schaltstellung der Spindeln ein fertiges Werkstück erhalten wird. Zur Durchführung des Bearbeitungsvorganges sind gewöhnlich Längs- und Querschlitten vorgesehen, die nach jedem Fortschalten der Spindeln auf die in den verschiedenen Stationen befindlichen Werkstücke einwirken. In einer Station erfolgt gewöhnlich keine Bearbeitungf diese Station dient zweckmäßig zum Zuführen und Abnehmen von Werk-

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stücken zu bzw. von der Maschine.

Pur Bearbeitungsvorgänge der genannten Art kann man auch. Einspindelautomaten verwenden, die gewöhnlich einen fünf- oder sechsseitigen Revolver "besitzen, dessen Seiten einzeln in eine Arbeitsstellung gegenüber dem Werkstück geschaltet werden, damit jeweils ein bestimmter Bearbeitungsvorgang ausgeführt wird. In dieser Maschine ist daher ein einziges Werkstück fertiggestellt, v^enn die Maschine Schaltschritte in einer Anzahl durchgeführt hat, die den verwendeten Revolverseiten entspricht. Die Größe der mit einer derartigen Maschine herstellbaren Werkstücke ist nicht begrenzt, da eine gegebene Maschine maßstabsgerecht vergrößert oder verkleinert werden kann, um eine Bearbeitung von Werkstücken verschiedener Größe zu ermöglichen.

Der Einspindelautomat kann relativ schnell eingerichtet werden und besitzt relativ einfache Werkzeuge, braucht aber zur Herstellung eines fertigen Werkzeuges relativ lange und bedingt eine Totzeit zum Zuführen und Abnehmen der ?/erkstücke. In einem Mehrspindelautomaten ist genügend Platz für verschiedene Werkzeuge und Zusätze vorhanden; diese Maschine zeichnet sich besondere durch eine hohe Produktivität aus, weil sie nach jedem Sohaltschritt einen fertigen Teil erzeugt. Andererseits können in einem Mehrspindelautomaten Werkstücke nur bis zu einer bestimmten Abmessung eingespannt werden, und muß die Maschine für die Bearbeitung von Werkstücken einer bestimmten Größe viel größer sein als ein entsprechender Binspindelautomat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit in der Schaffung einer neuartigen Werkzeugmaschine, in dtr die

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Vorteile eines Einspinäelautomaten und eines Mehrspindelautomaten vereinigt sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eimer Werkzeugmaschine, mit der ein fertiges Werkstück in wenigen Sehaltschritten hergestellt werden kann und die größere Werkstücke aufnehmen kann als ein üblicher Mehrspindelautomat, ohne daß dadurch die Gesamtabmessungen der Maschine "beträchtlich vergrößert werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Werkzeugmaschine mit mehreren Bearbeitungsstationen und mit zum Tragen von Werkstücken dienenden Spindeln, deren Anzahl der Hälfte oder einem Drittel der Bearbeitungsstationen entspricht.

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Werkzeugmaschine mit drei gleichzeitig schaltbaren Spindeln und sechs deutlich unterscheidbaren Bearbeitungsstationen, so daß pro zwei Schaltspiele der Spindeln ein Werkstück fertiggestellt wird.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.

Bie vorstehend angegebenen und damit in Beziehung stehenden Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale gelöst, die nachstehend ausführlich beschrieben und in den Patentansprüchen gekennzeichnet sind. Nachstehend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht eingeschränkt ist»

In der Zeichnung zeigt

Eig,. 1 xa. einer Seitenansicht die Werkzeugmaschine

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mit der Beziehung der Quer- und Längsschlitten zu den Spindeln der Vierkzeugmaschine und

Fig. 2 in einer otirnansicht von rechts gesehen den Bearbeitungsbereich mit der Anordnung der Spindeln gegenüber den Werkzeugschlitten.

Fig. 3-8 zeigen schematisch verschiedene Schaltstellungen der Spindeln der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.

Gemäß Fig. 1 besitzt die Werkzeugmaschine einen Sockel 1, der ein Gehäuse 2 für den Spindelträger 3 und ein Gehäuse 4 für die Schalt- und Antriebsmechanismen trägt.

Am vorderen Ende des Sockels 1 befindet sich ein weiteres Gehäuse 5 für die unteren Querschlitten 6, 7 und den unteren Längsschlitten 8. Am oberen Snde des Gehäuses 2 befindet sich ein Träger 9 für die oberen Querschlitten 10, 11 und den oberen Längsschlitten 12. Wie am besten aus der Fig. 2 hervorgeht, sind in diesem Ausfülirungsbeispiel der Maschine insgesamt vier Querschlitten und ein oberer und ein unterer Längsschlitten vorgesehen. In dem Gehäuse 2 ist ein Spindelträger 3 drehbar gelagert, der von einem Schaltantrieb in verschiedene Stellungen gedreht wird. Auf diese Weise werden bestimmte Bearbeitungsstationen 20-25 der Werkzeugmaschine festgelegt.

Drei Spindeln 30, 32, 34, die beispielsweise Spannfutter zum Einspannen und Drehen der Werkstücke besitzen, sind in dem Spindelträger 3 drehbar gelagert und werden mit dem Spindelträger geschaltet. Die Spindeln sind in gleichen Abständen von 120° voneinander angeordnet, ao daß ihre Stellungen den Bearbeitungsstationen entsprechen.

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Oben auf dem G-ehäuse 4 sind ein Motor 38 und ein Riementrieb 40 montiert. Von dem Riementrieb wird den Spindeln 30, 32, ^4 eine Drehbewegung über ein nicht gezeigtes Getriebe erteilt, das von an sich bekannter Art sein kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Maschine sind drei Spindeln dargestellt, doch kann man in erfindungsgemäßen Maschinen auch zwei oder eine größere Anzahl von Spindeln verwenden, wie nachstehend genauer ausgeführt wird.

Der Schaltmechanismus für den spindelträger 3 kann ebenfalls von verschiedener Art sein« Es genügt die Feststellung, daß der Mechanismus den Spindelträger 3 um einen bestimmten Teil einer Umdrehung fortschaltet« Am Umfang des Spindelträgers 3 sind in gleichen Winkelabständen mehrere Sperrbolzenschlitze 42 vorgesehen, die zusammen mit einem nicht gezeigten Sperrbolzen die nach jedem Schaltschritt erreichte Stellung genau bestimmen. In dieser Ausführungsform sind sechg Sperrbolzenschlitze 42 in Abständen von 60° voneinander auf dem Spindelträger 3 vorgesehen.

Die Figuren 3-8 zeigen schematisch die verschiedenen Stellungen, welche die Spindeln 30, :;2, 34 während der Bearbeitung eines bestimmten Y/erkstückes einnehmen. Die Bearbeitungsstationen sind mit 2Q-25 bezeichnet. Aus der Mg. 2 geht hervor, daß zwischen der zunächst in der Station 20 befindlichen Spindel 30 und den verschiedenen Werkzeugschlitten die nachstehend angegebenen Beziehungen hergestellt werden.» Die anderen Spindeln 32, 34 nehmen dieselben Relativstellungen ein, wenn sie sich in. den. nachstehend angegebenen Bearbeitungsstationen befinden« Die

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Station 20 ist die Zufuhr- und Entnahmestation der Maschine. In einer Maschine mit Spannfutter kann die Entnahme und Zufuhr von Werkstücken mit der Hand von einer Bedienungsperson durchgeführt werden, die vor der Maschine postiert ist. In einem Automaten für Stangenwerkstoff (nicht gezeigt) werden diese Vorgänge vollautomatisch durchgeführt. Zu diesem Zweck kann man einen Abschneidschlitten "betätigen, damit das fertige Werkstück abgetrennt wird, und mit Hilfe des Stangenvorschubs neuen Werkstoff für das nächste Arbeitsspiel zuführen« Wenn durch Schalten des Spindelträgers 3 die Spindel 30 gemäß Fig. 4 in die Station 21 geschaltet wird, wirken auf das Y/erkzeug zweckmäßig werkzeuge ein, die von dem unteren linken Querschlitten 6 und der linken Seite des unteren LängsSchlittens 8 getragen werden. Nach dem nächsten Schaltschritt befindet sich die Spindel 30 in der Station 22 (Fig. 5), und wird das Werkstück zweckmäßig von dem rechten unteren Querschlitten 7 und dem rechten Teil des ■unteren LängsSchlittens 8 bearbeitet. Durch den nächsten Schaltschritt gelangt die Spindel 30 in die Station 23, in der das Werkstück mit Werkzeugen bearbeitet werden kann, die von dem oberen rechten Querschlitten 11 und dem unteren rechten Querschlitten 7 getragen werden. In der Station 23 ist viel Platz für Werkzeuge tragende Zusätze, die von dem Gehäuse 2 oder den Querschlitten 7, 11 getragen werden. Derartige Sonderwerkzeuge können jedoch nicht nur an dieser Stelle, sondern an allen Bearlaeitungsstationen der Maschine verwendet werden. Duron weitere Sehaltschrittβ gelangt die Spindel 30 in die Stationen 24* 25 und zurück zu 20, wobei

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das Werkzeug nacheinander mit den oberen Querschlitten 10, 11 und dem oberen Längsschlitten 12 "bearbeitet wird, wie ■ dies anhand der Stationen 20-23 beschrieben wurde.

Der Fachmann.erkennt, daß alle Spindeln 30-34 kontinuierlich rotieren, selbst während der Schaltbewegung des Spindelträgers 3, außer wenn die Spindel sich in der Station 20 zum Zuführen und Abnehmen von Werkstücken befindet und gebremst wird. D'ie Reihenfolge der Arbeitsvorgänge der Werkzeugmaschine ist ebenfalls verständlich. Es ist bekannt, daß vor dem Schaltvorgang der Sperrbolzen mit Hilfe eines geeigneten Mechanismus ausgerückt und dann der Spindelträger in die nächste Station geschaltet wird. Darauf wird der Sperrbolzen wieder eingesetzt, um eine genaue Orientierung zu gewährleisten, und werden die entsprechenden Werkzeugschlitten betätigt, so daß die Bearbeitung erfolgt. Mit Hilfe von geeigneten, nicht gezeigten Programmierungsmitteln wird die Reihenfolge der Arbeitsgänge dadurch gesteuert, daß die betreffenden Mechanismen im geeigneten Zeitpunkt betätigt werden. Die Betätigung jedes Werkzeugsohlittens erfolgt mit Hilfe eines hydraulischen Kolbentriebes, der zwischen dem Sockel 1 oder dem Gehäuse 2 und dem beweglichen Teil des Werkzeugschlittens angeordnet ist. Man kann aber auch einen anderen mechani schen, elektrischen oder hydraulischen Antrieb für diesen Zweck verwenden. Zwischen den relativ zueinander beweglichen Teilen, der Werkzeugschlitten kann man eine übliche Schwarbenschwanzverbindung vorsehen, mit weloher der Schlitten in der gewünschten Weise geführt wird oder Werkzeuge

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auf dem 'ferkzeugschlitten festgehalten werden.

Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, können in einer derartigen Maschine relativ große Spannfutter verwendet werden, da die Größe der Spannfutter nur durch die Gesamtabmessungen der YiTerkzeugmas chine selbst und den gewünschten Abstand zwischen dem in dem Spannfutter eingespannten Werkstück und den in jeder Bearbeitungsstation vorgesehenen Werkzeugen begrenzt wird. Auch bei Verwendung von relativ großen Spannfuttern werden daher die meisten Vorteile der Mehrspindelautomaten beibehalten. Die Arbeit erfolgt kontinuierlich, weil während des Bremsens einer Spindel zum Abnehmen und Zuführen von Werkstücken die anderen Spindeln rotieren und Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden.

Beim Einrichten einer Mehrspindelmaschine kann die zum Zuführen und Abnehmen eines Yiferkstückes erforderliche Zeit in manchen Fällen die Zeit bestimmen, die für den Bearbeitungsvorgang an den anderen Spindeln zur Verfügung steht. Dabei wird erfindungsgemäß die Gesamtzeit eines Arbeitsspiels der Maschine verkürzt, wenn die am längsten dauernden Bearbeitungsvorgänge in den Stationen durchgeführt werden, in denen die Spindeln angeordnet sind, wenn sich eine Spindel in der Zufuhrstation befindet. Die Verweilzeit der drei Spindeln in den Stationen'21, 23 und 25 wird durch den längsten der in diesen Stationen durchzuführenden Bearbeitungsvorgänge bestimmt» Wenn daher in diesen Stationen die kürzesten Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden, ist diese Phase des Arbeitsspiels sehr kurz. Auch wenn die Entlade- und Zuführzeit nicht die Gesamtdauer

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eines Arbeitsspiels bestimmt, erzielt man einen Vorteil, wenn man die in den aufeinanderfolgenden Üpindelsteilungen vorzunehmenden Bearbeitungsvorgänge so wählt, daß eine maximale Bearbeitungszeit innerhalb einer minimalen Gesamtzeit zur Verfugung steht. Dieser Vorteil ist in einem üblichen Mehrspindelautomaten nicht erzielbar.

Die vorliegende Ausführungsform der Maschine besitzt drei Spindeln iO-3'4 und sechs Schaltstationen 20-25» doch kann man auch andere Kombinationen von Spindeln und Stationen verwenden. In einer anderen Ausführungsform konnte die erfindungsgemäße Maschine vier Spindeln besitzen, die in Abständen von 90 voneinander auf einem Spindelträger angeordnet sind, der in acht definierte Stellungen geschaltet ?/erden kann, in denen geeignete Werkzeugschlitten wirksam werden. Me hier dargestellte und beschriebene Ausführungsform wird jedoch bevorzugt, weil mit ihr der größte Gewinn hinsichtlich der Große des einspannbaren Werkstückes erzielt und dabei die Anpassungsfähigkeit beibehalten wird, die auf das Vorhandensein zahlreicher Stationen zurückzuführen ist.

Claims

Patentansprüche :

1. YiTerkzeugmaschine, 'gekennzeichnet durch einen Sockel, auf dem ein in mehrere Stationen drehschaltbarer Werkzeugträger gelagert ist, der Werkstückhalter zum Tragen

■ von Werkstücken in Winkelabstanden voneinander trägt, und eine Antriebseinheit zum intermittierenden Fortschalten des Trägers in Schaltschritten, die kleiner sind als die Winkelabstände zwischen den Werkstückhaltern, wobei auf dem Sockel in den Stationen Werkzeuge hin- und herbewegbar gelagert sind, die auf die von den Werkzeughaltern getragenen Werkstücke einwirken können und von der Antriebseinheit nach jedem Schaltschritt des Werkstückträgers zum Bearbeiten der Werkstücke an diese angestellt werden.

2. Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch einen Sockel, auf dem ein in mehrere Stationen drehschaltbarer Spindelträger gelagert ist, in dem mehrere Spindeln drehbar gelagert sind, deren Anzahl der Hälfte der Anzahl der Stationen entspricht und die zum Tragen von Werkstücken dienen, die in den Stationen bearbeitet werden sollen, und eine Einrichtung zum Schalten des Spindelträgers in die einzelnen Stationen, wobei die Spindeln durch aufeinanderfolgende Sehaltschritte des Spindelträgers in miteinander abwechselnde Stationen gelangen und auf dem Sockel in der Nähe der Stationen Werkzeuge zur Bearbeitung der von den Spindeln getragenen Werkstücke vorgesehen sind.

3. Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mit hoher Produktionsleistung, gekennzeichnet durch ein Gestell mit einem unteren, horizontalen Teil, einem obe-

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ren horizontalen Teil und einem diese Teile verbindenden, vertikalen Gehäuse, in dem zwischen dem oberen und dem unteren horizontalen Teil des Gestells ein Spindelträger gelagert ist, der in einer zu den horizontalen Teilen senkrechten Ebene in definierte Stellungen schaltbar ist und in dem mehrere Spindeln drehbar gelagert sind, deren Anzahl kleiner ist als die der definierten Schaltstellungen und die um parallele horizontale Achsen drehbar und mit dem Spindelträger schaltbar und zum lösbaren Festhalten von Werkstücken geeignet sind, wobei auf dem Gestell im Bereich der definierten Stellungen des Spindelträgers mehrere Werkzeuge angeordnet sind, die mit den von den Spindeln festgehaltenen Werkstücken zur Bearbeitung derselben zusammenwirken können, und a'uf dem Sockel eine Antriebseinrichtung montiert ist, die dazu dient, die Spindeln ständig zu drehen, den Spindelträger zu schalten und die Werkzeuge in einer vorherbestimmten Weise zu betätigen.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelträger in sechs, in gleichen Abständen voneinander angeordnete Stellungen schaltbar ist und drei symmetrisch angeordnete Spindeln trägt, so daß diese in aufeinanderfolgenden Schaltschritten des Spindelträgers in miteinander abwechselnde Stellungen gelangen.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der definierten Stellungen doppelt so groß ist wie die Anzahl der Spindeln.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelträger zwei uchaltschritte

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ausführen muß, um jede Spindel in die Stellung zu bringen, die vorher die in der Arbeitsvorgangsfolge unmittelbar vorhergehende Spindel eingenommen hatte.

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