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Spindelmagazin Bohrmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindelmagazin-Bohrmaschine,
bei der Spindelvorrichtunp;en in einem Magazin am Maschinenständer quer zu der Spindelachse
in ihre Arbeitsstellung bewegt, dann gespannt, aus gerichtet und gekuppelt werden
Es ist bereits eine derartige Spindelmagazin-Bohrma schine bekannt, siehe beispielsweise
die deutsche Patent schrift 1 194 678, bei der die querbewegbaren Spindelvorrichtungen
Jeweils mit dem Vorschubschlitten (###) verbunden werden müssen. Um die Jeweilige
Spindelvorrichtung an dem Werkzeugschlitten zu spannen, ist eine gesonderte komplizierte
hydraulische Spannvorrichtung mit Klemm stücken und Zukeilen vorgesehen, durch die
die bekannte Spindelvorrichtung quer zur Vorschubrichtung im oberen und unteren
bereich seitlich gespannt wird. Außerdem ist eine gesonderte hydraulische betätigte
Justiereinrichtung
zur Lagebestimmung der Werkzeugspindelnauf dem
Vorschubschlitten mit hochgenau gefertigten Bestimmungsflächen, Justierbuchzen und
Justierbolzen erforderlich.
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Schließlich müssen an den auswechselbaren Werkzeugspindeln Kodierelemente
zum Speichern von Arbeitswerten angebracht sein, die auf entsprechende Gegenplemente
am Vorschubschlitten einwirken. Dadurch ist die bekannte Spindelmagazin-Bohrmaschine
insgesamt sehr auewendiF,» und die einzelnen erwähnten Punktionen nehmen auch eine
gewisse Zeit in Anspruch.
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Ferner sind Revolverbohrmaschinen bekannt, siehe beispielsweise die
deutsche Offenlegungsschrift 1 652 659, bei denen die Revolvertrommel zugleich als
Pinolenführung dient. Dabei werden ebenso viele Vorschubpinolen benötigt wie Werkzeuge.
Durch die Führung der Pinolen in der Trommel ist die Arbeitsposition des Werkzeuges
zusätzlich mit dem Lagefehler der Trommelgenauigkeit behaftet. Da die Pinolen außerdem
austauschbar sein müssen, können sie nicht spielfrei eingepasst werden.
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Bei Spindelmagazin-Bohrmaschinen der eingangs erwähnten Art sind demgegenüber
die Spindeln in einem Magazin aufgenommen, welches lediglich die Aufgabe hat, die
erforderliche Anzahl Spindelvorrichtungen in Bereitschaft zu haiten und bei Bedarf
der Vorschub- und Antriebspinole zuzuführen. Wenn die Spindelvorrichtungen nun von
dieser Vorschubpinole aufgenommen werden, verlassen sie ihr iaazin
während
des ganzen Arbeitshubes und werden nach Arbeitsw ende wieder dem Dgazin zugeführt.
Daraus ergibt sich, daß das Magazin leicht gebaut -sein kann, daß es nicht genau
gelagert und geschaltet werden muß und daß es in seiner Aufnahmekapazität für belitig
viele Spindeln erweitert werden kann. Im Gegensatz hierzu müssen bei Revolverbohr
mas chiflendie Spindelvorrichtungen als Pinolen ausgebildet und daher so lang sein
wie der erforderliche Hub, und diese Pinolen verbleiben während des Arbeitshubes
in ihrem chaltkörper. Hieraus ergeben sich die Nachteile der Re volverbonrmaschinen,
die vor allem darin bestehen, daß der Schaltkörper, der die Pinolen aufnimmt und
führt, hoch genau und spielfrei gelagert werden muß, er muß auch in der Arbeitsposition
hoch genau in der. Winkellage fixiert werden, muß geklemmt werden unc muß außerdem
steif und schwer ausgeführt sein. Ferner kann er nur eine begrenzte Anzahl von Bohrpinolen
aufnehmen, da er sonst in seinen Abmessungen zu groß und somit den Cenauigkeitsanforderungen
nicht mehr gerecht wird.
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Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spindelmamazin-Bohrmasclline
der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß die Arbeitsweisewesentlich vereinfacht
und der AuDzand verringert ist, ohne die Genaui:eit zu beeinträchtigen.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß die
Spindelvorrichtungen durch die Vorschubbetätigbar
sei.Dabei ist
vorteilhaft, daß die Spannstangen durch ein Druckmittel in einem Zylinder über wolben
oder durch Federn beaufschlagbar sind. hierbei können die Spannstangen mit einem
Absatz versehen sein, durch den der Bewegungsweg der Spannstangen in Spannrichtung
begrenzt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Spannen des Bohrkopfes beim
ersten kurzen Teil de Hubes automatisch erfolgt.
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Zweckmäßig ist die Vorschubpinole mit einem Aufnahmeflanscn verbunden,
der eine Zentrieraufnahme aufweist. Dadurch ist eine übergroße Genauigkeit bei der
Aufnahme der Spindelvorrichtung in den erwähnten Aussparungen der Spannstangen mit
Bezug. auf die Axiallage nicht erforderlich, weil die sehr genau gearbeitete Zentrieraufnahme
in jedem Falle in die entspr#echende genaue Aufnahme des Aufnahmeflansches bei der
Vorschubbewegung- einläuft. Die Winkellage, die für das Einfinden in die mit dem
Zentrierkonus versehene Aufnahme maßgebend ist, wird durch den Schaltweg einer Drehscheibe
mit ihrer Aussparung bestimmt, die zur Förderung der Spindelvorrichtungen im Magazin
veraJendet wird. Diese Winkellage braucht nicht genau zu sein, da beide Aufnahmeteile
Je mit einem Einweiskegel versehen sind.
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Zum Kuppeln des Drehantriebes ist zweckmäßig eine Kegelreibkupplung
vorgesehen, deren eine Hälfte mit der Spindelvorrichtung ständig verbunden ist,
während die andere
bewegung mittels einer in der Achse ortsfesten
Vorschubpinolenanordnung aufgenommen, durch diese gleichzeitig ausgerichtet, mit
der Vorschubbewsung gespannt und mit der Antriebswelle gekuppelt wird. Dadurch wird
nur eine einzige in ihrer Achslage ortsfest an der Maschine angeordnete Vorschubpinole
erforderlich, so daß kein Larefehler beim Wechseln der Arbeitsspindel auftreten
kann, Daher kann die Vorschubpinole spielfrei in ihren Führungsbuchsen eingeläppt
sein, ferner kann sie stabiler ausgeführt und bei Bedarf mit einem größeren Hub
ausgestattet werden. Es ist auch die erwähnte aufwendige Querbewegung zum Ausrichten,
Spannen, Kuppeln und Kodieren weitgehend vermieden, so daß neben dem verringerten
Aufwand auch eine Zeiteinsparung erzielt wird. Die erwähnten Funktionen können bereits
in dem ersten kurzen Teil des Vorschubweges der Pinole ohne Halt in-Sekundenbruchteilen
durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft wird die Erfindung dann zur Anwendung
gebracht, wenn die Spindelvorrichtungen als Bohr- und Gewindeschneidköpfe mit einer
oder mehreren Spindeln ausgebildet sind. Solche Mehrspindelköpfe können in allerkürzester
Zeit mit größter Genauigkeit durch die Erfindung automatisch ausgewechselt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spindelvorriehtungen
bei der Querbewegung in Aussparungen von Spannstangen der Vorschubeinrichtung aufnehmbar
sind. Da diese Spannstangen, wie erwähnt, in Vorschub richtung wirken, können sie
durch die vorschubbewegung
Kupplungshälfte auf dem Ende der Antriebswelle
sitzt.
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Dabei kann ein Druckzylinder oder eine Feder zur beaufschlagung der
gegenüber der Pinole axial verschiebbaren Antriebswelle zum Einrücken der Kupplung
a Antriebsende der Welle angeordnet sei, Auf diese Weise wird während des ersten
sehr kurzen Vorschubnubes die Kupplung automatisch eingerückt, ohne daß irrendeine
besondere Betätigung hierzu nötig ist. Auf denselben Weg, auf dem beim Vorlauf in
Sekundenbruchteilen die Antriebspinole mit der Spindelvorrichtung gekuppelt wird,
werden beim Rücklauf die Verbindungen gelöst.
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Zur Steuerung der Vorschubbewegungen müssen beim Lrfindungsgegenstand
nicht die ervTähnten bekannten ILO-dierelemente Verwendung finden. Vielmehr können
Steuerstangen mit Steuernocken parallel zur Vorschubrichtung angeordnet sein, die
mit Pnschlagmitteln der Vorschubeinrichtung zusammenwirken Auch hierdurch tritt
eine bedeutende Vereinfachung und eine größere vunktionssicherheit ein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nun folgenden beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungn.
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In dieser zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11 - II der wig. 1,
Fig.
3 einen Schnitt nach der Linie III - III der Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt nach der
Linie IV - IV der Fig. 1 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V - V der Fig.
2.
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Figur 1 zeigt schematisch in Draufsicht den Motor 16, von dem im Getriebegehäuseoberteil
15 der Antrieb über die Zahnräder 36 und 37 auf die Antriebswelle 3 abgeleitet wird,
wie in Figur 2 gezeigt ist. Ferner sind in Fig. 1 das kreis ringförmige ortsfeste
Magazin 30 zur Aufnahme der Spindelvorrichtungen 6 sowie die Steuerstangen 20 zu
sehen. Alle Linzelheiten werden in den nachfolgenden Figuren erläutert.
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Gemäß Figur 2 ist in einem Gehause 1 längsverschZbbar eine Vorschubpinole
2 geführt. In dieser ist die Antriebswelle 3 um den kleinen Kupplungsweg b gleichfalls
längsverschiebbar und drehbar gelagert, Am unteren Ende der zelle 3 sitzt eine Kegelkupplungshälfte
4, die mit einer Gegenlcupplungshälfte 5 in Eingriff und drehbar im Gehäuse der
Spindelvorrichtung 6 gelagert ist.
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Die erforderliche axiale Kuprelkraft wird bei dieser Ausführungsform
durch hydraulischen Druck im Zylinder 7 am antriebsseitigen Ende der Welle 3 erzeugt,
die über einen lsolben 8 die 1aft auf die axial bewegliche Welle 3 übertrLrgt. Anst;clle
des liydraulil-zylinders 7 dann auch eine
Feder vorgesehen sein,
da die RuppellWraft dauernd wirksam sein darf, wie später noch erläutert wird.
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Am unteren Ende der Vorschubpinole 2 ist ein Aufnahmeflansch 9 mit
einem Zentrierkonus 40 angeordnet, d.h. der Aufnahmedurchmesser des Flansches ist
hier konisch angefast. Der mit einer entsprechenden Passung ausgeführte Aufnahmedurehmesser
"A" am Zentrierflansch 9 nimmt einen entsprechenden Passungsdurchmesser der Spindelvorrichtung
6 auf, der genau fluchtend zur Vorschubpinole 2 ausgerichtet ist. Dadurch erübrigen
sich irgendwelche Justiermittel.
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Die erforderliche Spannkraft zum Spannen der Spindelvorrichtung 6
am Aufnahmeflansch 9 wird durch ein Druckmittel in den beiden Zylindern 11 über
den Kolben 12 und die beiden Spannstangen lo am Ende derselben aufgebracht.
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Auch dieser Druck kann dauernd wiisam sein und könnte daher in Abwandlung
von einer Druckfeder aufgebracht werden.
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Die Spannstangen 10 sind in ihrem unteren Bereich noch mit einem Absatz
41 versehen, der gemäß Figur 2 am Gehause 1 anschlägt und somit die weitere Bewegung
der Spannstanrgen nach oben begrenzt. In dieser Anschlagstellung halten die Spanns
tangen die Spindelvorrichtung in dieser Axiallage fest, während die Vorschubpinole
den Restweg a weiter nach oben läuft und damit die Spindelvorrichtung aus ihrer
Verbindung mit dem Flansch der Vorschubpinole freigibt.
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In Fig. 2 ist die gekuppelte Stellung veranschaulicht, bei der zwischen
dem erwähnten Aufnahmeflansch 9 und der Führungsbuchse 13, die mit dem Gehause 1
fest verbunden ist, ein Abstand a vorhanden ist.
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Zur Steuerung des Vorschubs sind austauschbare Steuerstangen 2o mit
dem Steuernocken 21 und der Festanschlagmutter 22 vorgesehen (Fig. 3). Diese wirkt
mit einer Anschlaghülse 24 zusammen, die die Vorschubbewegung r,litmacht. Im Eingang
läuft ein Endschalter 23 an der hülse 24 auf den Nocken 21 auf und steuert über
einen Schaltschütz und einen Magnetschieber die Eilgangsgeschwindigkeit auf Arbeitsgeschwindigkeit
um. Das Ende des Vorschubhubes ist erreicht, wenn die Hülse 24 auf die Festanschlagmutter
22 aufgelaufen ist, Beim Auflaufvorgang wird die Hülse 24 gegen den Widerstand der
Feder 26 um einen kleinen Schaltweg verschoben. Illit diesem Schaltweg wird der
Endschalter 25 betätigt. Der entsprechende Schaltimpuls wirkt auf ein Zeitrelais,
welches nach Ablauf der voreingestellten Zeit die Pinole auf Eilrücklauf umschaltet.
Die Verzögerung über das Zeitrelais muß so Froß sein, daß in diesem Zeitraum die
Hülse 24 kraftschlüssig auf die Festanschlagmutter 22 aufläuft. Damit lassen sich
über den Festanschlage ganz genaue Bohrtiefen einstellen.
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Jeder der darrestellten acht Spindelvorrichtungen ist eine Steuerstange
20 zugeordnet. Diese Steuerstangen
sind austauschbar und können
außerhalb der taschine auf die gewünschten vorschubwege voreinzestellt werden.
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Auf jeder dieser austauschbaren Steuerstanzen 20 ist ein Exzenternocken
27 angebracht. Dieser Lxzenternocken wirkt auf einen Durchflußmengenregler 28, der
die Durchflußmenge des Druckmedums regelt und damit die Vorschubgeschwindigkeit.
Der Lxzenternocken 27 l&"sst sich in jeder Winkelstellung festklemmen.
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Das Speichermagazin bestent aus einem Grundkörper 29 und bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ferner aus einem kreisringförmigen nagaznkörper 30 zur Aufnahme
der Spindelvorichtungen. Eine Drehscheibe 31 (Fig. 2 und 5) hat an ihrem Umfang
Aussparungen zur Winkelbestimmung der Spindelvorrichtungen. Diese Drehscheibe 31
wird von einem hydraulikmotor 32 über ein Zahnradgetriebe 4A, 44 und 45 mit der
übersetzung I = 8 : 1 angetrieben (Fig. 3).
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einer Umdrehung des Hydraulikmotors 32 werden somit die in der Drehscheibe
31 fixierten Spindelvorrichtungen ó um eine Teilung, im vorliegenden Falle also
um 1150 weiterp;edrent.
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Ein Endschalter 33 wird von einem Etocken, aer auf der Antriebswelle
des Hydraulikmotors sitzt, bei jeder Umdrehung des Hydraulikmotors einmal gedrückt.
Auf einer Steuerscheibe 35 sind vier Schaltnoci;en angebracht, die auf vier zugeordnete
Endschalter in der Endschalterkombination
einwirken. Für vier der
acht Winkelstellungen der Drehscheibe 31 und der Steuerscheibe 35 ist Jeweils einer
der vier Endschalter gedrückt, für die restlichen vier Stellungern ist eine zweckmäßig
gewählte Kombination von mehreren gedrückten Endschaltern vorgesehen.
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Durch eine geeignete elektrische Steuerung der Maschine @ann mit den
beschriebenen Maßnahmen und Mitteln jede der acht Spindelvorrichtungen in einem
voreingestellten Programm abgerufen und in Arbeitsstellung unter die Vorschupbpinole
gebracht werden. Dabei können, wie schon erwähnt, die Spindelvorrichtungen mit einer
oder auch mit mehreren Bohrspindeln oder dergleichen ausgestattet sein.
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Bei Verwendung eines Mehrspindelbohrkopfes sind naturgemäß hohe Maschinenleistungen
erzielbar.
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Außer dem erwähnten Rundmagazin können auch andere Maazide bekannter
Art als separates Anbauaggregat am Gehäuse angeflanscht werden auch wenn die verschiedensten
Größen Verwendung finden. Beispielsweise kann das Magazin eine langgestreckte Form
mit zwei halbkreisen an jeder Seite aufweisen, wobei der Transport beispielsweise
auch mit Ketten vorrenommen werden kann.
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Für die Arbeitsstellung unter der Bohrpinole 2 ist das Ringmagazin
;c durchbrochen, so daß sich die -Spindelvorrichtung 6 in dcr Arbeitsstellung nach
unten bewegen @önnen. In dieser @tellung sind die Spindelvorrichtungen @@im Linfa@@@@
in die Arbeitsstation lediglich in den
Aussparungen 39 der beiden
Spannstangen lo gehalten, Im Nachfolgenden wird die Wirkungsweise der Erfindung
naher erläutert: In der in Fig. 2 dargestellten Lage befindet sich bereits eine
Spindelvorrichtung 6 lagerichtig unter der Vorschubpinole 2, wobei die beiden Spannstangen
lo mit ihren Nuten 39 beidseitig die Vorrichtung 6 aufnehmen. Die weitere zentrische
Aufnahme der Vorrichtung. 6 durch den von oben kommenden Aufnahmeflansch 9, der
mit der Vorsch u bpinole 2 fest verbunden ist, ist hier auch schon erfolgt, indem
der Aufnahmeflansch 9 um den Weg "a" zu Beginn des Vorschubweges nach unten gefahren
ist. Dabei sind auch die beiden Kupplungshälften 4 und 5 durch den Druckrittelzylinder
7 oder eine Feder gekuppelt worden, nachdem die Welle 3 den kleinen Axiale b gegenüber
der Pinole2zurückgelegt hat.
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Zum Lösen der Verbindung bewegt sich die Pinole 2 zusammen mit dem
Aufnahmeflansch 9 gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Stellung nach oben, Da die beiden
Spannstangen mit ihren Absätzen 41 an der Unterkante des GehXuses 1 in der gezeichneten
Stellung angelaufen sind, bleiben sie hierbei axial stehen, d .h. siemachen diese
Bewegung nicht mit.
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Der Aufnahneflansch 9 löst sich nun zusammen mit der I'upplungshälfte
4 auf dem Weae "a" und gibt die Spindelvorrichtung ü frei. Diese ist daher Jetzt
nur noch in den
Aussparungen 39 der Spannstangen 10 gehalten. Der
Kolben 12 hat sich gegenüber dem Zylinder 11 nach unten bewegt.
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Diese Vorschubbewegung erfolgt durch die in Fig. 4 dargestellte Kolbenstange
17 des Vorschubzylinders 18, die mit dem Getriebegehäuseteil 14 fest verbunden ist,
welches in fester Verbindung mit dem Zylinder 11 steht. Die Steuerung des Vorschubkolbens
19 mittels der Steuerstangen 20 ist zuvor bereits beschrieben worden.
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Zum Wechseln der Spindelvorrichtung 6 wird die Drehscheibe 31 gedrehte
wobei sie alle Vorrichtungen im Magazin 30 so lange weiterfördert, bis die nun gewünschte
Spindelvorrichtung U an die Stelle der alten zu liegen kommt (siehe hierzu Fig.
5). Die Steuerung des Antriebes der Drehscheibe 31 wurde bereits erläutert.
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Sobald die gewünschte Spindelvorrichtung 6 an die Stelle der alten
getreten ist, kann die Arbeit beginnen, indem ganz einfach der Vorschub mittels
der Vorschubkolben 19 den Vorschub nach unten beginnt0 Alle übrigen Funktionen,
nämlich Aufnahme der Vorrichtung 6 in den Flansch 9, das Ausrichten desselben in
diesem, das Spannen mittels der Spannen stangen 10 und das Kuppeln des Drehantriebes
über die Kegelreibkupplung 4 und 5 können automatisch erfolgen, ohne daß irgendeine
zusätzliche Betätigung oder Schaltung nötig, ist.
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Allein durch die Vorschubbewegunp des Flansches 9 zusammen rnit der
Pinole 2 läuft n,mlich durch den Einlaufkonus 40 der Flansch 9 in seine hochgenaue
Pass lage Dadurch ist die
Vorrichtung 6 als Ganzes genau mittig
zentriert und bedarf keiner weiteren Justierung oder Ausrich.tung.
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Bei mehrspindeligen oder unsymmetrischen Ausführungen der Spindelvorrichtungen
ist zusätzlich noch eine Fixierung der Winkellage in der Aufnahme erforderlich.
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Gleichzeitig erfolgt das Spannen durch die Spannstangen los da durch
den Bewegungsweg a nach unten die Ledern oder der Druckmitteldruck in den Zylindern
11 L@re nach oben gerichtete Spannkraft ausüben. SchlieBlich erfolgt ebenfalls gleichzeitig
und automatisen ohne irgendeine Betätigung oder Schaltung das Einrücken der Kupplungshälfte
4 und 5, da die Feder 7 einen iupplungsdruck über die Welle 3 auf die obere Kupplungshälfte
4 ausübt, die damit in k#raftschlüssigen Reibeingriff mit der unteren Kupplungshälfte
5 gebracht wird. Alle diese schaltungsfreien Funktionen erfolgen, wie schon erwähnt,
in bekundenbruchteilen zu beginn des Vorschubs auf dem Weg. a.