DE2165723A1 - MACHINING MACHINE, IN PARTICULAR DRILLING MACHINE WITH INTERCHANGEABLE TOOLS AND ACCORDINGLY SELECTABLE SPEED LEVELS - Google Patents
MACHINING MACHINE, IN PARTICULAR DRILLING MACHINE WITH INTERCHANGEABLE TOOLS AND ACCORDINGLY SELECTABLE SPEED LEVELSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungs-, insbesondere eine Bohrmaschine, mit mindestens einer angetriebenen Werkzeugspindel zur Aufnahme je eines aus einem Satz auswechselbarer Werkzeuge,. Einrichtungen zum Einschalten unterschiedlicher, an das jeweilige Werkzeug angepaßter Geschwindigkeit s stuf en des Dreh- und/oder Vorschubantriebes der Spindel, sowie einem der Maschine zugeordneten Werkzeugmagazin mit die einzelnen Werkzeuge des Satzes aufnehmenden, ihnen eindeutig zugeordneten Halterungen. The invention relates to a machining machine, in particular a drilling machine, with at least one driven machine Tool spindle for holding one interchangeable from a set Tools ,. Devices for switching on different speeds adapted to the respective tool s stages of the rotary and / or feed drive of the spindle, as well as a tool magazine assigned to the machine with the individual tools of the set receiving, them clearly assigned brackets.
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Es ist bekannt, z.B. eine Bohrmaschine je nach dem Durchmesser des in die Spindel eingesetzten Bohrwerkzeuges mit unterschiedlicher Drehzahl anzutreiben, so dai3 z.B. bei großem Bohrdurchmesser mit geringerer Drehzahl gebohrt wird als bei kleinen Durchmessern. Bisher mußten diese unterschiedlichen, dem jeweiligen Bohrwerkzeug angepaßten Drehzahlen von Hand gewählt werden. Dies bedeutet, daß außer dem Auswechseln des Werkzeugs als zusätzlicher Handgriff das Einschalten einer anderen Geschwindigkeitsstufe erforderlich ist, was die Gefahr in sich birgt, daß ^ dieser zusätzliche Handgriff unterlassen oder fehlerhaft ausgeführt wird.It is known, for example, a drill press depending on the To drive the diameter of the drilling tool inserted into the spindle at different speeds, so dai3 E.g. with large drilling diameters, drilling is carried out at a lower speed than with small diameters. So far had to these different speeds adapted to the respective drilling tool can be selected by hand. This means, that in addition to changing the tool as an additional handle, switching on a different speed level is required, which harbors the risk that ^ Omit this additional step or it is incorrect is performed.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln eine selbsttätige und damit auch praktisch fehlerfreie Wahl der zum jeweiligen Werkzeug passenden Geschwindigkeitsstufe zu ermöglichen.The object of the invention is to provide an automatic and therefore practically error-free selection using simple means to enable the appropriate speed level for the respective tool.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, ψ daß jede der Halterungen des Werkzeugmagazins mit durch das Herausnehmen des zugehörigen Werkzeugs betätigten Schaltmitteln zur selbsttätigen Wahl der diesem Werkzeug zugeordneten Geschwindigkeitsstufe versehen ist.This object is solved by the invention, ψ that each of the holders of the tool magazine with actuated by the removal of the associated tool switching means for automatic choice of this tool, the associated speed stage is provided.
Es sind also beispielsweise im Werkzeugmagazin die Bohrer unterschiedlichen Durchmessers in geordneter Reihen-So there are, for example, in the tool magazine, the drills of different diameters in an orderly series
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folge eingesteckt, und durch Herausnehmen eines Bohrers bestimmten Durchmessers wird in der Halterung ein Kontakt , betätigt, der am Spindelantrieb für die Wahl der richtigen Geschwindigkeitsstufe sorgt, so daß dann nur noch das Werkzeug in: die Spindel eingesetzt und die Maschine eingeschaltet werden muß, worauf sie automatisch mit der richtigen Drehzahl läuft.follow inserted, and by taking out a drill With a certain diameter, a contact is actuated in the holder, which is located on the spindle drive for the selection of the correct one Speed level ensures that only the tool is then inserted: the spindle is inserted and the machine is switched on must be, whereupon it runs automatically at the correct speed.
Es können zusätzlich handbetätigbare Schaltmittel vorgesehen sein, die in Kombination mit den selbsttätigen Schalt—, mitteln des Werkzeugmagazins die jeweilige Geschwindigkeitsstufe bestimmen. Hierdurch kann man z.B. zusätzliche, die Wahl der- Geschwindigkeitsstufe beeinflussende Faktoren wie die Art des zu bearbeitenden Werkstücks oder die Art der durchzuführenden Bearbeitung (z.B. Durchbohren, Sackbohren, Ankörnen usw.) zusätzlich berücksichtigen.In addition, manually operable switching means can be provided which, in combination with the automatic switching, determine the respective speed level using the tool magazine. This allows you to e.g. additional, the Choice of speed level influencing factors such as the type of workpiece to be machined or the type of Also take into account the machining to be carried out (e.g. drilling, blind drilling, center punching, etc.).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die am Werkzeugmagazin vorgesehenen Schaltmittel Teil einer die Maschine ganz oder teilweise automatisch, insbesondere numerisch steuernden Steuereinrichtung. Derartige auf die sich serienmäßig wiederholende Bearbeitung gleicher Werkstücke abgestellte Steuerungen werden beispielsweise durch Lochkarten oder Lochstreifen gesteuert, die die Steuerbefehle für das Ein- und Ausschalten der Maschine und für die Wahl der verschiedenen BohrlochkoordinatenIn a preferred embodiment of the invention the switching means provided on the tool magazine are part of the machine completely or partially automatically, in particular numerically controlling control device. Such on the serial repetitive machining the same Workpieces parked controls are controlled, for example, by punched cards or punched strips that the control commands for switching the machine on and off and for selecting the various borehole coordinates
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enthalten. Eine numerisch gesteuerte, selbsttätige Durchführung des Werkzeugwechsels ist allerdings in der Regel nicht möglich,'da hierfür außerordentlich aufwendige Einrichtungen erforderlich wären. Die vorliegende Erfindung · sorgt nun mit einfachsten Mitteln dafür, daß bei einem manuell vorzunehmenden Werzeugwechsel die am Magazin vorgesehenen Schaltmittel die Drehzahl betreffende Steuerbefehle in die numerische Steuereinrichtung eingeben können, die sich zusammen mit den durch Lochkarten oder dgl. einfc gegebenen Steuerbefehlen zu einem praktisch vollautomatischen Betrieb der Maschine ergänzen können.contain. A numerically controlled, automatic implementation of the tool change is, however, usually not possible because this would require extremely complex facilities. The present invention now uses the simplest means to ensure that, when a tool change is to be carried out manually, the switching means provided on the magazine are used to control the speed of rotation can enter into the numerical control device, which together with the by punch cards or the like. Einfc given control commands to a practically fully automatic operation of the machine.
Es ist häufig nicht nötig, für jedes Werkzeug eine eigene Geschwindigkeitsstufe vorzusehen, sondern es genügt z.B. nur eine Drehzahl für kleine und eine andere Drehzahl für große Bohrdurchmesser vorzusehen. Deshalb ist die Er-, findung in vereinfachter Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der einschaltbaren Geschwindigkeitsstufen der Spindel geringer ist als die der verschiedenen Werkzeuge und daß die Halterungen des Magazins in der Anzahl der Geschwindigkeitsstufen entsprechende Gruppen zusammengefaßt sind, wobei die Schaltmittel jeweils der einen Gruppe, z.B. durch Parallelschaltung, alle die gleiche Geschwindigkeitsstufe schalten. Hierdurch kann auch in vielen Fällen ein einfacherer Spindelantrieb gewählt werden, da z.B. zwei Geschwindigkeitsstufen einfachIt is often not necessary to provide a separate speed level for each tool; it is sufficient E.g. to provide only one speed for small and another speed for large drilling diameters. That is why the he- finding in a simplified embodiment characterized that the number of speed levels of the spindle that can be switched on is less than that of the various tools and that the holders of the magazine in groups corresponding to the number of speed levels are combined, the switching means in each case one group, e.g. by connecting in parallel, all switch to the same speed level. This can In many cases, a simpler spindle drive can also be selected, as e.g. two speed levels are simple
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durch Urapolung eines umpolbaren Motors erzielbar sind.. ■can be achieved by polarity reversal of a motor that can be reversed .. ■
Bei einer mehrere Spindeln.für gleichartige Werkzeuge aufweisenden Maschine, z.B. einer Bohrmaschine, zum gleichzeitigen Bearbeiten von Werkstücken von mehreren Seiten, ist erfindungsgemäß jederSpindel ein mit die betreffende Spindel steuernden Sehaltmitteln versehenes Magazin zugeordnet und alle Magazine zu einem Sammelmagazin räumlich zusammengefaßt. Um dabei Fehlbedienungen, die ja dann auch eine Fehlprogrammierung der betreffenden Spindel zur Folge hätten, nach Möglichkeit auszuschalten, sind vorzugsweise jede Spindel und die ihr zugeordneten Werkzeuge sowie die Halterungen des zugeordneten Magazins mit ■übereinstimmenden Farbmarkierungen versehen, deren Farbe von der der anderen Spindel und deren Werkzeuge bzw. Magazinhalterungen verschieden ist.If one has several spindles, for tools of the same type having machine, e.g. a drilling machine, for the simultaneous processing of workpieces from several sides, According to the invention, each spindle is one with the relevant one Spindle-controlling Sehaltmittel assigned magazine and all magazines spatially to a collecting magazine summarized. In order to avoid operating errors, which then, too incorrect programming of the spindle concerned would have to be switched off if possible, are preferred each spindle and the tools assigned to it as well as the Holders of the assigned magazine with ■ matching Color markings provided whose color differs from that of the other Spindle and their tools or magazine holders is different.
Vörteilhafterweise ist das Magazin pultförmig ausgebildet und in der Nähe des Standplatzes für die Bedienungsperson der Maschine fest angeordnet..Advantageously, the magazine is designed in the form of a desk and near the operator's stand firmly arranged on the machine.
Die Halterungen für die Werkzeuge bestehen vorzugsweise aus an der Pultoberseite vorgesehenen Bohrungen zur Aufnahme der Schäfte bzw. der SchneliweehselfaHSSungen der Werkzeuge, wobei die Schaltmi.ttel vorzugsweise in die Bohrungen ragende, nachgiebige Eontaktbetätigungshebel auf-The holders for the tools are preferably made from the holes provided on the top of the desk for Recording of the shafts or the quick release mounts of the Tools, the Schaltmi.ttel preferably in the holes protruding, resilient contact actuation levers
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weisen. Selbstverständlich sind auch andere, insbesondere kontaktlose Schaltmittel an den Werkzeughalterungen mög- · lieh, z.B. die Einstecklöcher umgebende Induktionsspulen, deren Induktanz vom Vorhandensein oder Nichtvorhandenseln eines Werkstückschaftes abhängt, oder z.B. auf das Vorhandensein eines Werkstücks ansprechende Lichtschranken.point. Of course, others are also, in particular contactless switching means on the tool holders possible borrowed, e.g. induction coils surrounding the insertion holes, whose inductance depends on the presence or absence of a workpiece shank, or e.g. on the presence photoelectric barriers that respond to a workpiece.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is described below explained in more detail with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Portalbohrmaschine für Stahlprofilträger mit dem schematisch Im Schnitt dargestellten Werkzeugmagazin.Fig. 1 shows schematically a portal drilling machine for steel profile beams with the schematically in section tool magazine shown.
Fig. 2 zeigt einen Teil des Werkzeugmagazins in Draufsicht. Fig. 2 shows part of the tool magazine in plan view.
Fig. 3 zeigt einen Teil des Werkzeugmagazins im Schnitt in größerem, Maßstab. ·Fig. 3 shows part of the tool magazine in section on a larger, scale. ·
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Portalbohrmaschiene dient zum vorzugsweise numerisch gesteuerten Bohren von Baustahlprofilträgern. Das zu bohrende Werkstück 1 wird auf einer Rollenbahn 2 durch nicht dargestellte Fördermittel vorgeschoben und in der jeweils gewünschten Bearbel-The portal drilling machine shown schematically in FIG. 1 is used for preferably numerically controlled drilling of structural steel profile girders. The workpiece 1 to be drilled becomes advanced on a roller conveyor 2 by conveying means not shown and in the respective desired machining
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tungsstellung mit Klemmbacken 3 festgestellt. Das Portalgerüst in der Maschine trägt drei Bohraggregate V, Y und- Z-.. Die Aggregate V und Y bohren horizontal und können mittels Stellmotoren 4, 5 an Leitspindeln δ, 7 lotrecht verstellt werden. Das Aggregat Z bohrt lotrecht von oben und kann mittels eines Stellmotors 8 und einer Leitspindel 9 horizontale Stellbewegungen ausführen. Gegebenenfalls können weitere Stelleinrichtungen zum Verschieben der Bohrköpfe auch in zu den Spindeln 6, 7, 9 senkrechten Richtungen oder zum Schrägstellen der Bohrachsen vorgesehen sein. Die das Bohrwerkzeug aufnehmenden Bohrspindeln 10, 11, 12 jedes Bohraggregates werden durch Antriebsmotoren 13, 14, 15 mit Getriebe- bzw. Schaltkästen 16, 17, 18 mit verschiedenen wählbaren Geschwindigkeitsstufen angetrieben.position with clamping jaws 3 determined. The portal frame in the machine carries three drilling units V, Y and- Z- .. The units V and Y drill horizontally and can be adjusted vertically by means of servomotors 4, 5 on lead screws δ, 7 will. The unit Z drills vertically from above and can be horizontal by means of a servomotor 8 and a lead screw 9 Carry out adjusting movements. If necessary, further adjusting devices can be used to move the drill heads also in directions perpendicular to the spindles 6, 7, 9 or be provided for inclining the drilling axes. The drilling spindles 10, 11, 12 receiving the drilling tool each Drilling units are driven by drive motors 13, 14, 15 with Gear boxes or switch boxes 16, 17, 18 with different selectable speed levels powered.
Zum programmgesteuerten Bohren können der Vorschub des Werkstücks 1 auf der Rollenbahn 2, seine Festlegung durch die Klemmbacken 3, die Stellbewegungen der Bohraggregate mittels der Stellmotoren 13, 14, 15 sowie die Vorschubbewegungen und der jeweilige Antrieb der Bohrspindeln mittels einer (nicht dargestellten)· z.B. lochstreifengesteuerten, numerischen Steueranlage automatisch geschaltet werden. .For program-controlled drilling, the advance of the workpiece 1 on the roller conveyor 2, its definition through the clamping jaws 3, the adjusting movements of the drilling units by means of the servomotors 13, 14, 15 as well as the feed movements and the respective drive of the drilling spindles by means of a (not shown) e.g. punched strip controlled, numerical control system can be switched automatically. .
Um auch die durch die Wahl des· Werkzeugs bedingte Wahl der Geschwindigkeitsstufen in die numerische Steue-.The selection of the speed levels in the numerical control, which is determined by the choice of the tool.
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rung einzubeziehen, ist neben der Maschine ein pultartiges Werkzeugmagazin 20 vorgesehen, dessen für die Aufnahme der vorzugsweise mit Schnellspannhülsen versehenen Werkzeuge bestimmten Halterungen 21, 22, 23 Schaltorgane 24, 25, 26 aufweisen. Dargestellt sind beispielsweise drei Halterungen für die für das Bohraggregat Y vorgesehenen Werkzeuge. Deren Schaltorgane sind über eine Leitung (z.B. 27) mit dem die Drehzahl der Bohrspindel 12 bestimmenden Getriebe oder Schaltkasten 18 verbunden und bewirken entweder durch ψ Umpolung des Motors 15 oder z.B. durch relaisgesteuerte Schaltung eines Untersetzungsgetriebes die Wahl der dem Werkzeug angepaßten Geschwindigkeitsstufe. In dem dargestellten Fall ist das Werkzeug aus der mittleren Halterung 22 in die Spindel 12 eingesetzt, so daß das Schaltorgan 25 anspricht und die entsprechende Geschwindigkeitsstufe schaltet, während die Schaltorgane 24 und 26 durch die in den Halterungen sitzenden Werkzeuge belastet und dadurch unwirksam sind. Anstatt direkt mit dem Bohraggregat Y können ' die Schaltorgane 24, 25, 26 selbstverständlich auch durch Leitungen mit der zentralen numerischen Steueranlage verbunden sein, um dort zusammen mit dem einlaufenden Lochstreifen die entsprechenden Steuerbefehle zu erzeugen.tion, a desk-like tool magazine 20 is provided next to the machine, the holders 21, 22, 23 of which have switching elements 24, 25, 26, which are intended to hold the tools, which are preferably provided with quick-release sleeves. For example, three holders for the tools provided for the drilling unit Y are shown. The switching elements are connected via a line (eg 27) with which the rotational speed of the drill spindle 12 determined transmission or control box 18 and cause either by ψ pole reversal of the motor 15 or, for example, by relay-controlled circuit of a reduction gear, the choice of the matched the tool speed stage. In the case shown, the tool from the central holder 22 is inserted into the spindle 12 so that the switching element 25 responds and switches the corresponding speed level, while the switching elements 24 and 26 are loaded by the tools in the holders and are therefore ineffective. Instead of directly with the drilling unit Y, the switching elements 24, 25, 26 can of course also be connected by lines to the central numerical control system in order to generate the corresponding control commands there together with the incoming punched tape.
Entsprechende Halterungen mit Schaltorganen sind auch den anderen Bohraggregaten V und Z zugeordnet und ebenfalls an der pultartigen Einheit 20 vorgesehen. Wie die Drauf-Corresponding brackets with switching elements are also assigned to the other drilling units V and Z, and likewise provided on the desk-like unit 20. Like the top
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sieht auf das Pult gemäß Fig.. 2 zeigt, sind die den einzelnen Bohraggregaten Y, Z und V zugeordneten Werkzeughalterungen (z.B. 21, 22, 23) in Reihen angeordnet und durch 'je einen farbigen Streifen 28, 29, 30 gekennzeichnet. Die verschiedenen Farben dieser Streifen sind auch an den entsprechenden Werkzeugen bzw. ihren Spannhülsen sowie an den Bohrspindeln vorgesehen, so daß Verwechslungen beim Einsetzen der Werkzeuge in die Spindel und dadurch auch Falschprogrammierungen der Bohrspindel praktisch ausgeschlossen sind. Außerdem ist neben jeder Halterung eine Signallampe (z.B. 31) angeordnet, deren Aufleuchten von der numerischen Steueranlage gesteuert wird und anzeigt, daß nunmehr gemäß Programm das betreffende Werkzeug aus dem Magazin herausgenommen und in die Bohrspindel eingesetzt werden soll.looks at the desk according to Fig. 2 shows are the individual Tool holders (e.g. 21, 22, 23) assigned to drilling units Y, Z and V are arranged in rows and run through 'each marked with a colored stripe 28, 29, 30. The different colors of these stripes are also on the corresponding ones Tools or their adapter sleeves and provided on the drilling spindles, so that mix-ups when inserting of the tools in the spindle and thus also incorrect programming the drilling spindle are practically excluded. There is also a signal lamp next to each bracket (e.g. 31) whose lighting up is determined by the numerical Control system is controlled and indicates that now according to Program removed the tool in question from the magazine and is to be inserted into the drilling spindle.
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt zwei.Halterungen 21, 22 des Magazins mit den darin eingesetzten Werkzeugspannhülsen, sowie die zugehörigen Schaltorgane 24, 25. Diese sind als Mikroschalter ausgebildet und weisen Schalthebel mit Endrollen 32, 33 auf. Beim Herausnehmen des Werkzeugs mit Spannhülse hebt sich der entsprechende Hebel mit der Endrolle (z.B. 32) in die gestrichelt dargestellte Lage und · betätigt dadurch den Schalter (z.B. 24), so daß dieser der Maschine bzw. der numerischen Steueranlage einen entsprechenden Steuerbefehl für die Wahl der zugehörigen Geschwindigkeitsstufe zuführen kann.Fig. 3 shows two holders 21, 22 in longitudinal section of the magazine with the tool clamping sleeves inserted therein, as well as the associated switching elements 24, 25. These are designed as microswitches and have switch levers with end rollers 32, 33. When removing the tool with The corresponding lever with the end roller (e.g. 32) is lifted into the position shown in dashed lines and thereby actuates the switch (e.g. 24), so that it switches on the machine or the numerical control system accordingly Can supply control command for the selection of the associated speed level.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Einzelheiten des dargestellten Ausführungsbeispiels beschränkt. Beispielsweise kann eine ähnliche, werkzeugbedingte Wahl der Geschwindigkeitsstufe auch bei anderen Bearbeitungsmaschinen, z.B. Präsmaschinen, sinnvoll sein. Durch die Schaltorgane des Werkzeugmagazins kann außer oder anstelle der Drehzahl auch ein dem Werkzeug angepaßter Wert der Yorschubgeschwindigkeit gesteuert werden. Anstelle der mechanisch betätigten Schaltorgane im Werkzeugmagazin können auch kontaktlose Schaltmittel verwendet werden.The invention is of course not limited to the details of the illustrated embodiment. For example, a similar tool-related Choice of speed level for others too Processing machines, e.g. pre-processing machines, make sense. Through the switching elements of the tool magazine, besides or instead of the speed also a tool adapted to the tool The value of the feed speed can be controlled. Instead of the mechanically operated switching elements in the tool magazine Contactless switching means can also be used.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der dargestellten Maschine sind beispielsweise für jedes Bohraggregat Y, Y, Z sieben verschiedene Werzeuge vorgesehen, insgesamt also 21 Werkzeuge, (z.B. mit Bohrdurchmessern 11, 13, 17, 21, 25, 28 und 31 mm). In der Praxis genügt es häufig, hierfür nur die Wahl zwischen zwei verschiedenen Geschwindigkeitsstufen vorzusehen, beispielsweise zwischen der Spindeldrehzahl· 7oo UpM für die Bohrdurchmesser 11, und 17 mm und der Spindeidrehzahl 35o TJpM für die Bohrdurchmesser 21, 25, 28 und 31 mm. Diese beiden Drehzahlen können beispielsweise durch Umpolung der als umpolbare Motoren ausgeführten Antriebsmotoren 13, 14, 15 gewähit werden. Zusätziich können an den Getriebekasten 16, 17, 18 Handwählmittel zur Wahl anderer Drehzahlen vorgesehen sein.In a preferred embodiment of the illustrated Machine, for example, seven different tools are provided for each drilling unit Y, Y, Z, in total i.e. 21 tools (e.g. with drilling diameters of 11, 13, 17, 21, 25, 28 and 31 mm). In practice it is sufficient often to provide for this only the choice between two different speed levels, for example between the spindle speed 7oo rpm for the drilling diameter 11, and 17 mm and the spindle speed 35o TJpM for the drilling diameter 21, 25, 28 and 31 mm. These two speeds can for example, by reversing the polarity of the drive motors 13, 14, 15 designed as reversible motors. In addition can manual selection means on the gear box 16, 17, 18 be provided to choose other speeds.
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