DE1933379C3

DE1933379C3 - Multi-spindle head, especially for a drilling machine

Info

Publication number: DE1933379C3
Application number: DE19691933379
Authority: DE
Inventors: Clifford Kingsbury Ditchling Sussex; Hemming David Henry Loughton Buckinghamshire; Fitch (Großbritannien)
Original assignee: Kingsbury Fitch Ltd., London
Priority date: 1968-07-02
Filing date: 1969-07-01
Publication date: 1976-01-15

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrspindelkopf, insbesondere für eine Bohrmaschine, mit Spindeln, die mit exzentrischen Kurbelzapfen in einen Antriebskörper eingreifen, welcher um eine parallel zu den Spindelachsen verlaufende Achse kreisend antriebbar ist, und mit einem um 180° phasenverschoben gegenüber der Unwucht des Antriebskörpers kreisend umlaufenden Ausgleichskörper. The invention relates to a multi-spindle head, in particular for a drilling machine, with spindles with eccentric crank pin engage in a drive body, which is parallel to the spindle axes extending axis can be driven in a circular motion, and with a phase shifted by 180 ° with respect to the unbalance of the drive body revolving compensation body.

Bei einem derartigen bekannten Mehrspindelkopf (DT-AS 10 61 153) sind der Antriebskörper und der Ausgleichskörper in Form von Platten übereinander angeordnet und über vier umlaufende Exzenterzapfen verbunden, welche die auszugleichende Unwucht vom Antriebskörper auf den Ausgleichskörper übertragen. Hierbei müssen die Exzenterzapfen sowie die zugehörigen Lager verhältnismäßig stark dimensioniert sein. Dies führt nicht nur zu einem entsprechend großen Aufwand, sondern es besteht auch eine praktische obere Grenze für die Größe der Lager, so daß sich auch eine obere Grenze für die mögliche Antriebsgeschwindigkeit ergibtIn such a known multi-spindle head (DT-AS 10 61 153), the drive body and the Compensating bodies in the form of plates arranged one above the other and via four rotating eccentric pins connected, which transmit the unbalance to be compensated from the drive body to the compensation body. Here, the eccentric pins and the associated bearings must be relatively large. This not only leads to a correspondingly large effort, but there is also a practical upper level Limit for the size of the bearing, so that there is also an upper limit for the possible drive speed results

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, einen Mehrspindelkopf zu schaffen, bei dem die Unwucht des kreisenden, die Spindeln treibenden Antriebskörpers von einem Ausgleichskörper so ausgeglichen wird, daß sich eine Zwischenschaltung von durch die Unwucht auf Biegung beanspruchten Übertragungsgliedern, wie Exzenterzapfen od. dgl, erübrigt, so daß eine leichte Lagerung des Antriebskörpers ermöglicht ist.In contrast, the invention solves the problem of creating a multi-spindle head in which the imbalance of the rotating drive body driving the spindles is compensated for by a compensating body that there is an interposition of transmission links stressed by the unbalance in bending, such as eccentric pins or the like, superfluous, so that easy storage of the drive body is possible is.

Dies wird mit einem Mehrspindelkopf der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß am Antriebskörper und am Ausgleichskörper jeweils eine kreiszylindrische Lagerfläche ausgebidet sind, die aneinaader anliegen, und daß die parallel verlaufende Achsen aufweisenden Lagerflächen derartige Halbmesser haben, daß sie bei der Bewegung des Antriebskörpers sich planetenartig aufeinander abwälzen. This is achieved according to the invention with a multi-spindle head of the type mentioned in that a circular cylindrical bearing surface is formed on the drive body and on the compensating body, which rest against one another, and that the bearing surfaces having parallel axes have such a radius that they move when the drive body moves roll over one another like a planet.

Dadurch wird der Ausgleichskörper an dem Antriebskörper unmittelbar abgestützt, so daß sich die auftretenden Zentrifugalkräfte bereits an der jeweiligen Berührungsstelle zwischen Ausgleichskörper und Antriebskörper ausgleichen. Die Unwucht des Antriebskörpers braucht somit nicht mehr für die Bemessung der Lager des Antriebskörpers und des Ausgleichskörpers berücksichtigt zu werden. Dies erlaubt es, kleinere Lager für den Antriebskörper vorzusehen bzw. die Lager für eine höhere Antriebsdrehzahl auszulegen. As a result, the compensating body is supported directly on the drive body, so that the occurring centrifugal forces already at the respective point of contact between compensating body and Compensate the drive body. The imbalance of the drive body is therefore no longer required for the dimensioning the bearings of the drive body and the compensation body to be taken into account. This allows it is to provide smaller bearings for the drive body or to design the bearings for a higher drive speed.

Vorzugsweise ist die eine der erfindungsgemäß vorgesehenen Lagerflächen als Innenumfangsfläche ausgebildet, welche die als Außenumfangsfläche ausgebildete andere Lagerfläche umgreift. Dabei kann die als Innenumfangsfläche ausgebildete Lagerfläche am Antriebskörper und die als Außenumfangsfläche ausgebildete Lagerfläche am Ausgleichskörper vorgesehen sein. Bevorzugt ist an der den Antriebskörper antreibenden Welle ein Exzenter ausgebildet, welcher drehbar im Antriebskörper gelagert ist, wobei an der Welle ein weiterer Exzenter ausgebildet ist, welcher in dem Ausgleichskörper drehbar gelagert und gegenüber dem Exzenter des Antriebskörpers um 180° versetzt ist.One of the bearing surfaces provided according to the invention is preferably designed as an inner circumferential surface, which engages around the other bearing surface designed as an outer circumferential surface. It can be used as the inner circumferential surface formed bearing surface on the drive body and formed as an outer peripheral surface Bearing surface can be provided on the compensating body. The one driving the drive body is preferred Shaft formed an eccentric, which is rotatably mounted in the drive body, with a on the shaft Another eccentric is formed, which is rotatably mounted in the compensating body and opposite the eccentric of the drive body is offset by 180 °.

Der erfindungsgemäß erzielte Ausgleich der Unwucht des Antriebskörpers unmittelbar zwischen diesem und dem Ausgleichskörper erlaubt es überdies, diejenigen Stützlager des Antriebskörpers bei höheren Drehzahlen leicht auszubilden, welche die Gesamtdrehung des Antriebskörpers im Mehrspindelkopf verhindern. Hierzu wird in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Antriebskörper auf einem oder mehreren, seine Drehung verhindernden Lagerstücken abgestützt ist, von denen jedes gegenüber seiner Unterlage lediglich in einer normal zur Bewegungsachse des Antriebskörpers verlaufenden Richtung und gegenüber dem Antriebskörper in lediglich einer zu dieser Richtung senkrechten Richtung verschiebbar ist. Eine solche Lagerung bedarf keines großen Kraftaufwandes und erlaubt hohe Drehzahlen.The compensation of the imbalance of the drive body achieved according to the invention directly between the latter and the compensating body also allows those support bearings of the drive body at higher Easy to train speeds that prevent the total rotation of the drive body in the multi-spindle head. For this purpose, it is proposed in one embodiment of the invention that the drive body on one or several, its rotation preventing bearing pieces is supported, each of which against its base only in a direction normal to the axis of movement of the drive body and opposite the drive body is displaceable in only one direction perpendicular to this direction. One Such storage does not require much effort and allows high speeds.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtAn embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing shows

F i g. 1 einen Schnitt durch den Mehrspindelkopf einer Bohrmaschine,F i g. 1 a section through the multi-spindle head of a drilling machine,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in F i g. 1F i g. 2 shows a section along the line 5-5 in FIG. 1

F i g. 3 in schematischer, auseinandergezogener Perspektivdarstellung das lineare Lagersystem für den Antriebskörper des Mehrspindekopfes nach den F i g. 1 und 2.F i g. 3 in a schematic, exploded perspective view the linear bearing system for the drive body of the multi-spindle head according to FIGS. 1 and 2.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen den Mehrspindelkopf einer Bohrmaschine. Diese Maschine umfaßt einen Hauptrahmen 40, mit welchem Kühlrippen 41 einstückig verbunden sind. An dem Boden des Hauptrahmens 40 ist ein Spindelträger 42 befestigt, über welchem im Abstand eine horizontale Querwand 43 des Hauptrahmens angeordnet ist Am Spindelträger 42 ist ein Antriebskörper 44 über drei Lager 45 gelagert, welche eine kreisende Bewegung des Antriebskörper 44 erlauben, jedoch eine Gesamtdrehung des Antriebskörpers um seine Achse verhindern. Wie insbesondere aus F i g. 3 erkennbar, bestehen die Lager 45 aus einem rechteckigen unteren Lagerstück 46, welches an seiner Unterlage 47, der oberen Platte des Spindelträgers 42, starr befestigt ist. Das Lagerstück 46 ist mit einer V-förmigen Rille 48 versehen, in welcher Kugeln 49 aufgenommen sind, die beispielsweise aus Wolframkarbid hergestellt sein können. Die Kugeln 49 sind auch in einer entsprechenden V-förmigen Rille 50 an der unteren Seite eines rechteckigen mittleren Lagerstückes 51 aufgenommen. Die obere Fläche dieses mittleren Lagerstückes 51 ist ebenfalls mit einer V-förmigen Rille 52 versehen, die jedoch rechtwinklig zu der Rille 50 verläuft. In der Rille 52 sowie auch in einer zugeordneten Rille 54 an der unteren Seite eines oberen Lagerstückes 55 laufen weitere Kugeln 53. Das obere Lagerstück 55 ist an der unteren Antriebsplatte 56 starr befestigt, die einen Teil des Antriebskörpers 44 bildet. Nicht dargestellte Käfige halten die Kugeln 49 und 53 in ihren Rillen. Wenngleich die dargestellten Lagerstücke 46 und 55 nur mit einer Nut versehen sind, kann jedes dieser Lagerstücke, falls erforderlich, auch mit einer Vielzahl paralleler Rillen versehen sein, denen entsprechende Rillen an dem mittleren Lagerstück 51 zugeordnet sind.The F i g. 1 to 3 show the multi-spindle head of a drilling machine. This machine includes a main frame 40, with which cooling fins 41 are integrally connected. At the bottom of the main frame 40 is a spindle support 42 is attached, above which a horizontal transverse wall 43 of the main frame at a distance is arranged on the spindle carrier 42, a drive body 44 is mounted via three bearings 45, which one allow circular movement of the drive body 44, but a total rotation of the drive body prevent its axis. As in particular from FIG. 3 can be seen, the bearings 45 consist of a rectangular one lower bearing piece 46, which on its base 47, the upper plate of the spindle carrier 42, rigid is attached. The bearing piece 46 is provided with a V-shaped groove 48 in which balls 49 are received which can be made of tungsten carbide, for example. The balls 49 are also in one corresponding V-shaped groove 50 on the lower side of a rectangular central bearing piece 51 received. The upper surface of this middle bearing piece 51 is also provided with a V-shaped groove 52 which, however, runs at right angles to the groove 50. In the groove 52 as well as in an associated one Further balls 53 run in a groove 54 on the lower side of an upper bearing piece 55. The upper bearing piece 55 is rigidly attached to the lower drive plate 56, which forms part of the drive body 44. Not shown Cages hold the balls 49 and 53 in their grooves. Although the illustrated bearing pieces 46 and 55 are only provided with one groove, each of these bearing pieces can, if necessary, also with a large number parallel grooves to which corresponding grooves are assigned on the central bearing piece 51.

Wie insbesondere aus F i g. 2 erkennbar, sind drei Lager 45 vorgesehen, welche eine Bewegung unter geringer Reibung des Antriebskörpers 44 relativ zu dem Spindelträger in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Richtungen und damit auch eine kreisende Bewegung erlauben, jedoch eine Gesamtdrehung des Antriebskörpers 44 in der Maschine verhindern. Die kreisende Bewegung wird dem Antriebskörper 44 durch eine zentrale Antriebswelle 57 erteilt, die in Lagern 58 und 59 in dem Maschinenrahmen gelagert ist. An dem unteren Ende dieser Welle 57 ist ein im Querschnitt kreisförmiger Exzenter 60 angeformt, der in einem Lager 61 aufgenommen ist, welches in eine Nabe 62 einer oberen Antriebsplatte 63 eingesetzt ist, die einen Teil des Antriebskörpers 44 bildet. Wird die Antriebswelle 57 gedreht, dann versetzt der Exzenter 60 den gesamten Antriebskörper 44 in eine kreisende Bewegung.As in particular from FIG. 2 recognizable, three bearings 45 are provided, which movement under less Friction of the drive body 44 relative to the spindle carrier in two mutually perpendicular Allow directions and thus also a circular movement, but a total rotation of the drive body 44 in the machine. The circular motion is driven by the drive body 44 a central drive shaft 57 supported in bearings 58 and 59 in the machine frame. To the At the lower end of this shaft 57, an eccentric 60 with a circular cross-section is formed, which is in a bearing 61 is received, which is inserted into a hub 62 of an upper drive plate 63, which is a part of the drive body 44 forms. If the drive shaft 57 is rotated, then the eccentric 60 displaces the entire Drive body 44 in a circular motion.

Eine Vielzahl von Bohrspindeln ist in Gleit- oder Luftlagern des Spindelträgers 42 befestigt. An dem unteren Ende jeder Spindel ist ein Bohrer befestigt. Die Kröpfung des Kurbelzapfens jeder Spindel ist dieselbe wie die Kröpfung des Exzenters 60 der Welle 57, so daß sich die Spindeln bei der kreisenden Bewegung des Antriebskörpers 44 drehen. Unterhalb des Spindelträgers 42 ist eine nicht dargestellte Aufnahmeplatte für ein zu bearbeitendes Werkstück auf- und abwärts bewegbar angeordnet. Der auf den Antriebskörper 44 während des Bohrens einwirkende, nach aufwärts gerichtete Axialschub wird durch vier Luftlager 67 aufgenommen. A multiplicity of drilling spindles is fastened in sliding or air bearings of the spindle carrier 42. On the lower one A drill is attached to the end of each spindle. The crank pin offset of each spindle is the same like the crank of the eccentric 60 of the shaft 57, so that the spindles in the circular movement of the Turn drive body 44. Below the spindle carrier 42 is a not shown receiving plate for a workpiece to be machined is arranged to be movable up and down. The on the drive body 44 Upward axial thrust acting during drilling is absorbed by four air bearings 67.

Wie insbesondere aus F i g. 1 erkennbar, umfaßt jedes Luftlager eine mit der Querwand 43 einstückige Säule 68, die nach unten zum Antriebskörper 44 hin vorsteht Die Säule 68 nimmt eine Büchse 69 auf, die einen zentralen Luftkanal 70 aufweist, welcher über ein Verbindungsstück 71 an eine Druckluftquelle angeschlossen ist Das untere Ende des Luftkanals 70 mündet in einer kreisförmigen flachen Ausnehmung 72, unter welcher eine Lagerplatte 73 befestigt ist, die eine Vielzahl von öffnungen 74 aufweist. Die untere Fläche dieser Lagerplatte 73 ist nahe der ebenen oberen Fläche eines kreisförmigen, nach oben ragenden Teils 75 der oberen Lagerplatte 63 angeordnet. Im Betrieb der Maschine wird dem Luftkanal 70 Druckluft zugeführt, welche dann durch die öffnungen 74 hindurchströmt und ein Luftlager zwischen der Platte 73 und dem TeilAs in particular from FIG. 1 can be seen, each air bearing comprises one with the transverse wall 43 in one piece Column 68, which protrudes downwards towards the drive body 44. The column 68 receives a bushing 69 which has a central air duct 70 which is connected via a connector 71 to a compressed air source The lower end of the air duct 70 opens into a circular, flat recess 72 below which a bearing plate 73 is attached, which has a plurality of openings 74. The lower face this bearing plate 73 is close to the flat upper surface of a circular upwardly projecting part 75 the upper bearing plate 63 is arranged. When the machine is in operation, compressed air is supplied to the air duct 70, which then flows through the openings 74 and an air bearing between the plate 73 and the part

75 schafft75 creates

Zum Ausgleich der Unwucht des kreisenden Antriebskörpers 44 ist ein kreisförmiger Ausgleichskörper A circular compensating body is used to compensate for the imbalance of the rotating drive body 44

76 vorgesehen, der ein zentrales Lager 77 aufweist, in we'ches ein Exzenter 60a an der Antriebswelle 57 eingreift. Die beiden Exzenter 60 und 60a sind um 180° gegeneinander versetzt und die Masse des Ausgleichskörpers 76 ist derart gewählt, daß die aus seiner kreisenden Bewegung resultierende Zentrifugalkraft im wesentlichen gleich und entgegengesetzt gerichtet zu der Zentrifugalkraft ist, die aus der kreisenden Bewegung des Antriebskörpers 44 resuliert. Der Ausgleichskörper 76 ist mit einem nach unten vorstehenden Ringbund 78 versehen, durch welchen eine äußere axiale Lagerfläche 79 geschaffen ist. Der Ringbund 78 ist innerhalb einer nach oben stehenden Ringwand 80 der oberen Antriebsplatte 63 angeordnet. An der Innenfläche der Ringwand 80 ist ein ringförmiger Lagerring 81 befestigt, durch welchen eine innere Lagerfläche 82 geschaffen ist. Die Durchmesser der Lagerflächen 79 und 82 sind derart gewählt, daß sich der Ausgleichskörper 76 planetenartig innen auf der Ringwand 80 abwälzt, wie dies insbesondere aus F i g. 2 erkennbar ist, so daß die einander entgegengesetzt gerichteten Zentrifugalkräfte an dem Ausgleichskörper 76 und an dem Antriebskörper 44 sich gegenseitig an demjenigen geometrischen Ort aufheben, wo die beiden Lagerflächen 79 und 82 jeweils in Berührung stehen.76 is provided which has a central bearing 77 in which an eccentric 60a on the drive shaft 57 engages. The two eccentrics 60 and 60a are offset from one another by 180 ° and the mass of the compensating body 76 is selected such that the rotating from its Movement resulting centrifugal force is essentially the same and opposite to it is the centrifugal force that results from the circular movement of the drive body 44. The compensation body 76 is provided with a downwardly projecting collar 78, through which an outer axial Storage area 79 is created. The collar 78 is within an upstanding annular wall 80 of the upper drive plate 63 arranged. An annular bearing ring 81 is located on the inner surface of the ring wall 80 attached, through which an inner bearing surface 82 is created. The diameters of the bearing surfaces 79 and 82 are chosen such that the compensating body 76 rolls like a planet on the inside of the ring wall 80, as can be seen in particular from FIG. 2 can be seen, so that the oppositely directed centrifugal forces on the compensating body 76 and on the drive body 44 mutually on the geometric one Pick up the place where the two bearing surfaces 79 and 82 are in contact, respectively.

An der Antriebswelle 57 ist ein Gegengewicht 83 festgelegt, welches sich zum Zwecke eines dynamischen Ausgleichs der drehenden Anordnungen mit diesen dreht. Gemäß einer nicht dargestellten, alternativen Anordnung kann das Lager 77 für den Ausgleichskörper auch unterhalb des Lagers 61 für den Antriebskörper angeordnet sein. In diesem Fall erscheint es möglich, einen dynamischen Ausgleich zu erreichen, ohne daß es erforderlich iit, ein weiteres Gegengewicht an der Antriebswelle 57 zu befestigen.On the drive shaft 57, a counterweight 83 is fixed, which is for the purpose of a dynamic Compensating the rotating assemblies with these rotates. According to an alternative, not shown The bearing 77 for the compensating body can also be arranged below the bearing 61 for the drive body be arranged. In this case it seems possible to achieve a dynamic balance without that it is necessary to attach a further counterweight to the drive shaft 57.

Um rasch austauschbare Bohrmuster zu erhalten, kann die Maschine mit einer Vielzahl von Antriebs- und Trägeranordnungen ausgerüstet werden. Wie insbesondere aus F i g. 1 erkennbar, ist der Antriebskörper 44 an der konischen Fläche 90 von dem Lager 61 trennbar. Um das Bohrmuster zu ändern, ist es daher lediglich erforderlich, den Spindelträger 42 von dem Hauptrahmen 40 zu lösen und dann zusammen mit dem Antriebskörper 44 gegen Anordnungen mit einem anderen Bohrermuster auszutauschen.In order to obtain interchangeable drilling patterns quickly, the machine can be equipped with a variety of drive and Carrier arrangements are equipped. As in particular from FIG. 1, the drive body 44 can be seen separable from the bearing 61 at the conical surface 90. Therefore, to change the drilling pattern, it is only required to detach the spindle carrier 42 from the main frame 40 and then together with the drive body 44 to be exchanged for arrangements with a different drill pattern.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Multi-spindle head, especially for a drill, with spindles with eccentric crank pins engage in a drive body, which around a parallel to the spindle axes Axis can be driven in a circular motion, and with a phase shifted by 180 ° with respect to the unbalance of the drive body revolving compensation body, characterized in that that on the drive body (44) and on the compensating body (76) each have a krciszyiindrische Bearing surface (79,82) are formed, which are attached to each other abut, and that the bearing surfaces (79, 82) having parallel axes have such radii have that they are planet-like on each other during the movement of the drive body (44) roll off.

2. Multi-spindle head according to claim 1, characterized in that one (82) of the bearing surfaces (79, 82) is designed as an inner circumferential surface, which the other designed as an outer circumferential surface Encompasses the storage area (79).

3. Multi-spindle head according to claim 2, characterized in that the formed as an inner peripheral surface Bearing surface (82) on the drive body (44) and that formed as an outer circumferential surface Bearing surface (79) is provided on the compensating body (76).

4. Multi-spindle head according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the the drive body (44) driving shaft (57) an eccentric (60) is formed, which is rotatable in the drive body is mounted, and that a further eccentric (60a) is formed on the shaft (57), which rotatably mounted in the compensating body and opposite the eccentric (60) of the bearing body (44) is offset by 180 °.

5. Multi-spindle head according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive body (44) on one or more, its rotation preventing bearing pieces (51) is supported by each opposite to its base (47) only in a normal to the axis of movement of the drive body (44) extending direction and opposite the drive body (44) in only one is displaceable in the direction perpendicular to this direction.

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