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Wechselvorrichtung zum Auswechseln von Spindelköpfen an programmgesteuerten
Werkzeugmaschinen.
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Die Erfindung betrifft eine Wechselvorrichtung zum Auswechseln eines
Bohrkopfes gegen einen anderen Bohrkopf oder gegen einen Spindelstock an der vertikal
beweglichen Arbeitsantriebseinheit einer programmgesteuerten Werkzeugmaschine.
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Die bei der Durchführung der verschiedenen Arbeitsprogramme programmgesteuerter
Werkzeugmaschinen zum Einsatz gelangenden Spindelköpfe sind dblicherweise in einem
Magazin bereitgestellt und werden für ihren Einsatz von dort abgerufen. Unter dem
Begriff Spindelköpfe sind hierbei mehrspindlige Bohrköpfe sowie
ein
bei solchen Maschinen obligatorisch vorhandener einspindliger Spindelstock zu verstehen.
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Nun wird aber der Spindelstock während der Durchführung eines Arbeitsprogrammes,
d. h. zur Bearbeitung eines Werkstückes, in der Regel verhältnismässig oft benötigt,
während Bohrköpfe üblicherweise nur einmal zum Einsatz gelangen. Aufgrund dessen,
dass hierbei die einzelnen Spindelköpfe im Magazin deponiert werden oder sich gegebenenfalls
auch in der Reihenfolge ihres Einsatzes in Umlauf befinden, war es bisher nur auf
umständlichem und zeitraubendem Wege möglich, im Bedarfsfalle den Spindelstock kurzfristig
wieder an die Arbeitsantriebseinheit der Werkzeugmaschine zu bekommen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Wechselvorrichtung
für programmgesteuerte Werkzeugmaschinen zu schaffen, die, trotz der Möglichkeit
einer ungehinderten Zuführung von Bohrköpfen zur Arbeitsantriebseinheit der Maschine
bzw.
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des ungehinderten Abtransportes solcher von der Arbeitsantriebseinheit
eine ständige Bereitstellung des Spindelstockes ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch einen winkelförmigen
Schwenkkörper gelöst, dessen einer Schenkel nach oben gerichtet und dessen Schwenkachse
im Bereich des Winkelknies senkrecht zur Verstellrichtung der Arbeitsantriebseinheit
und parallel zu dessen Verstellebene angeordnet ist, der an jeweils einer Flachseite
seiner Schenkel mindestens eine Aufnahmevorrichtung für einen Bohrkopf bzw. Spindelkopf
aufweist, die zur Übergabe bzw. Übernahme eines solchen Spindelkopfes durch entsprechendes
Verschwenken des Schwenkkörpers einzeln in eine gemeinsame vorbestimmte Vertikalebene
einstellbar sind.
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Bei dieser Konstruktion lässt sich der Spindelstock, solange
er
nicht bendtigt wird, am einen Schenkel des Schwenkkörpers deponieren, während die
prograrnmgemäss zum Einsatz kommenden Bohrköpfe sich mittels des anderen Schenkels
des Schwenkkörpers in die Übergabestellung steuern lassen.
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Sofern für die Durchführung bestimmter Arbeitsoperationen während
eines Arbeitsprogrammes der Spindelstock benötigt wird, so lässt sich dieser lediglich
durch Umschwenken des Schwenkkörpers an die Ubergabestelle bringen.
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Die Konstruktion kann nun so getroffen sein, dass normalerweise der
die Bohrköpfe bereitstellende Schwenkkörperschenkel in seiner vetikalen Ubergabestellung
verbleibt, in dessen Aufnahmevorrichtung demgemäss die Bohrköpfe in einer Stellung
hineingefördert werdenmüssen, in der sich deren Spindeln in einer horizontalen Lage
befinden.
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Wesentlich günstiger ist es jedoch, wie allgemein üblich, die Bohrköpfe,auf
den Rücken liegend, der Werkzeugmaschine zuzuführen. Diese Transportart gewährleistet
eine wirksame Sicherung der Bohrkopfspindeln gegen Beschädigung, indem #iese während
des gesamten Transportweges nach oben gerichtet sind. Ausserdem lässt sichhierbei
die Breite der Transportbahn auf einem Minimum halten. Diese Transportart macht
allerdings an der Werkzeugmaschine ein Drehen der Bohrköpfe notwendig, um deren
Spindeln in die Horizontallage zu bringen. Für dieses Drehen wird bei den bekannten
Förderstrecken üblicherweise ein aufwendiger Kippmechanismus benötigt.
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Die Erfindung bietet nun einen weiteren wesentlichen Vorteil insofern,
als sie zugleich einen derartigen Kippmechanismus
ersetzt, indem
sich die Bohrköpfe in der Rückenlage auf den betreffenden Schenkel des Schwenkkörpers
aufbringen lassen und dieser anschliessend in seine Vertikalstellung geschwenktwain
Solange sich dabei der zur Bohrkopfaufnahme bestimmte Schenkel des Schwenkkörpers
in der Stellung zur Übernahme eines Bohrkopfes befindet, bildet hierbei der am anderen
Schwenkkörperschenkel angeordnete Spindelstock ein Gegengewicht, das eine erhebliche
Reduzierung der für das Verschwenken des Schwenkkörpers benötigten Antriebsenergie
ermöglicht. Günstig ist es hierbei, wenn die Schenkel des Schwenkkörpers zueinander
senkrecht liegen und der Schwenkkörper um 900 schwenkbar ist, so dass in der Horizontallage
des zur Bohrkopfaufnahme bestimmten Schenkels der vom anderen Schenkel aufgenommene
Spindelstock automatisch in der Übergabestellung bereitgestellt wird, d.h.
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nach jeder Übergabe bzw. Übernahme eines Bohrkopfes steht der Spindelstock
für eine Übernahme bereit.
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Um hierbei mit einem Schenkel des Schwenkkörpers sowohl den ausgebrauchten
Bohrkopf übernehmen als auch einen neuen Bohrkopf bereitstellen zu können, wird
man vorteilhaft die Konstruktion so treffen, dass an der vorderen Flachseite des
einen Schenkels des Schwenkkörpers die Aufnahmevorrichtung für den Spindelstock
und an der der Rückseite dieses Schenkels benachbarten oberen Flachseite des anderen
Schenkels mindestens zwei Aufnahmevorrichtungen für je einen Bohrkopf angeordnet
sind.
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Die Durchführung eines Bohrkopfwechsels lässt sich in diesem Falle
dadurch bewerkstelligen, dass die den ausgebrauchten Bohrkopf tragende Arbeitsantriebseinheit
solange vertikal verfahren wird, bis deren Bohrkopfaufnahme mit der freien Bohrkopfaufnahmevorrichtung
des
sich in der Vertikalstellung befindenden Schwenkkörpers fluchtet.#Danach kann der
Bohrkopf über eine geeignete Übergabevorrichtung in die freie'Aufnahmevorrichtung
des Schwenkkörpers hineintransportiert werden.
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Anschliessend ist die Antriebseinheit nochmals in vertikaler Richtung
so zu verfahren, dass deren nunmehr leere Bohrkopfaufnahme mit der einen Bohrkopf
tragenden Aufnahmevorrichtung des Schwenkkörpers fluchtet, so dass eine Übernahme
des Bohrkopfes erfolgen kann.
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Das Verschwenken des Schwenkkörpers lässt sich vorteilhaft mittels
eines im Untergestell desselben angeordneten Zylinderaggregates durchführen. Günstigerweise
wird man hierbei eine Dämpfungsvorrichtung vorsehen, mit deren Hilfe die Schwenkbewegung
des Schwenkkörpers vor Erreichen seiner Schwenkendlagen verlangsambar ist.
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In einfacher Weise lässt sich dies mit Hilfe eines gekrümmten Kurvenlineals
bewerkstelligen, dem für jede Endlage des Schwenkkörpers ein den Fluss des Druckmediums
steuerndes Drosselventil zugeordnet ist, auf dessen Schieber das Kurvenlineal entsprechend
einwirkt.
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Schliesslich sei erwähnt, dass die Wechselvorrichtung für solche Arbeitsprogramme,
bei denen.lediglich zwei Bohrköpfe und gegebenenfalls noch der Spindelstock zum
Einsatz gelangen, selbst als Bohrkopfmagazin benutzt werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Wechselvorrichtung, wobei
sich der den Spindelstock einer Werkzeugmaschine tragende Schenkel ihres Schwenkkörpers
in seiner Ubergabestellung befindet, Fig. 2 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, wobei
sich der zur Übergabe von Bohrkbpfen dienende Schenkel des Schwenkkörpers in seiner
übergabestellung befindet#, Fig. 3 eine Vorderansicht der Wechselvorrichtung.
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Das in der Zeichnung gezeigte Ausführungsbeispiel einer WechselvoPrichtung
ist dem Maschinenständer einer programmgesteuerten Werkzeugmaschine seitlich so
zuzuordnen, dass auf dieser Wechselvorrichtung angeordnete Spindelköpfe,senkrecht
zur Zeichenebene gesehen, einer entsprechenden Aufnahme einer am Maschinenständer
vertikal verschiebbar angeordneten Arbeitsantriebseinheit einzeln zuführbar bzw.
zum Zwecke eines Spindelkopfwechsels von dieser übernehmbar sind.
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Zu diesem Zweck weist die Wechselvorrichtung ein Untergestell lo auf,
auf welchem ein als Ganzes mit 12 bezeichneter, rechtwinklig ausgebildeter Schwenkkörper
um eine Schwenkachse 14 verschwenkbar angeordnet ist, dass sich die jeweils mindestens
einen Spindelkopf aufnehmenden Flachseiten seiner beiden Schenkel 16,18 in eine
Vertikalstellung bringen lassen.
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Demgemäss befindet sich in den beiden Schwenkendstellungen des Schwenkkörpers
jeweils einer seiner Schenkel in der
Vertikalstellung. Die Schwenkachse
14 ist hierbei im Bereich des Winkelknies angeordnet, und diese erstreckt sich,
entsprechend den vorstehenden Ausführungen,senkrecht zur Verstellrichtung der Arbeitsantriebseinheit
der betreffenden -Werkzeugmaschine und parallel zu deren Verstellebene. Beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel weist-der Schenkel 16 eine grössere Länge als der Schenkel 18
des Schwenkkörpers auf. Die Schwenkwelle 14 ist in zwei gestellfesten Lagern 20,
22 des Untergestelles drehbar gelagert. An der vorderen Flachseite des Schenkels
18 ist#eine#Aufnahmevoinchtung 24 für den Spindel#stock 26 des Bohrwerkes angeordnet,
der sich in der Darstellung der Fig.1 gerade in dieser Aufnahmevorrichtung 24 befindet.
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Auf der gemäss Fig. 1 oberen Flachseite des Schenkels 16 sind beispielsweise
im-Abstand nebeneinander zwei Bohrkopfaufnahmevorrichtungen 28, 30 angeordnet, in
die Bohrköpfe mit ihrem Gehäuse einschiebbar und feststellbar sind. Die die Aufnahmevorrichtungen
24,28,30 tragenden Flachseiten der Schwenkkörperschenkel können durch Verschwenken
des Schwenkkörpers in eine gemeinsame, vorbestimmte Vertikalebene A', A eingestellt
werden, so dass sich der Spindelstock 26 oder ein in eine der Aufnahmevorrichtungen
28 bzw. 30 eingeschobener Bohrkopf 32 mittels einer geeigneten Vorrichtung in die
Spindelkopfaufnahme der Arbeitsantriebseinheit hineinschieben Iässt bzw. ein Spindelkopf
von dieser übernommen werden kann. Das Verschwenken des Schwenkkörpers wird mit
Hilfe eines Zylinderaggregates 34 bewerkstelligt, dessen Zylinder bei 36 im Untergestell
schwenkbar angeordnet und dessen Kolbenstange bei 38 schwenkbar am Schwenkkörper
befestigt ist. Mit 40
und 42 sind zwei im Untergestell montierte
Drosselventile bezeichnet, die dazu dienen, den Fluss des in den Zylinder des Zylinderaggregates
24 einströmenden bzw. aus diesem ausströmenden Druckmediums zu drosseln, sofern
der Schwenkkörper 12 nahe einer seiner Schwenkendlagen ist. Derselbe fährt demgemäss
seine Endlagen sanft an. Die Ventilschieber 44 der beiden Drosselventile wirken
mit einem am Schwenkkörper befestigten und in das Untergestell hineinragenden Kurven-
bzw. Steuerlineal 46 zusammen, das jeweils mit einem der Ventilschieber 44 der beiden
Drosselventile 4o-,42 zusammenwirkt, wenn der Schwenkkörper in den Bereich einer
seiner Schwenkendlagen gelangt.
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Am Hinterende des Untergestelles ist eine Konsole 48 angeordnet, die
einen ersten Schalter 50 trägt. Am Vorderende des Untergestelles ist ein zweiter
Schalter 52 angeordnet. Beide Schalter dienen dazu, das Erreichen der Schwenkendlagen
des Schwenkkörpers zu melden und weitere nachfolgende Funktionen der Maschine auszulösen.
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Die Bohrkopfaufnahmevorrichtungen 28, 30 sowie die Spindelstockaufnahmevorrichtung
24 sind derart ausgelegt, dass in ihnen einerseits ein Spindelkopf leicht verschiebbar
und andererseits vorzugsweise druckmediumbetätigt feststellbar ist.
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Die unteise der gezeigten Wechselvorrichtung ist folgende: Soll mit
ihrer Hilfe an der Arbeitsantriebseinheit einer Werkzeugmaschine, entsprechend dem
gerade durchzuführenden Arbeitsprogramm,
ein Bohrkopf gegen einen
anderen Bohrkopf ausgewechselt werden, so ist zunächst der Schwenkkörper in die
in Fig.l dargestellte Schwenkendstellung zu bringen, in welcher sich die Bohrkopfaufnahmevorrichtungen
28,30 in der horizontalen Ebene befinden. In dieser Ebene fluchtet mit diesen Aufnahmevorrichtungen
jeweils eine Transportbahn. Von der einen Transportbahn ist dann in der Rückenlage
z.B. ein strichpunktiert angedeuteter Bohrkopf 32 in die Bohrkopfaufnahmevorrichtung
30 einzuschieben und in dieser festzustellen. Danach ist der Schwenkkörper in seine'
andere Schwenkendstellung zu verschwenken, so dass sich schliesslich die in Fig.l
obere Seite seines Schenkels 16 in der Ebene A'A befindet. In diesem Zusammenhang
ist zu bemerken, dass sich für die Durchführung des Wechsels von Bohrköpfen der
Spindelstock 26 der betreffenden Werkzeugmaschine in der Aufnahmevorrichtung 24
des Schwenkkö'#rperschenkels 18 ständig befindet. Dies bedeutet, dass der Spindelstock
gewissermassen ein Ausgleichsgewicht bildet, wenn der Schwenkkörper, mit einem neuen
Bohrkopf bestückt, zur Übergabe desselben verschwenkt werden muss. Befindet sich
der Schenkel 16 des Schwenkkörpers in seiner Vertikal- bzw. Übergabestellung, dann
ist zunächst der ausgebrauchte, sich noch an der Arbeitsantriebseinheit befindende
Bohrkopf von dieser zu entfernen, was dadurch zu bewerkstelligen ist, dass die Arbeitsantriebseinheit
in eine solche Vertikalstellung gesteuert wird, dass sich deren Bohrkopfaufnahme
mit der Bohrkopfaufnahmevorrichtung 28 des Schwenkkörperschenkels 16 in einer gemeinsamen
Ebene befindet-. Danach kann dann der ausgebrauchte Bohrkopf über geeignete Transportmittel
in die BohrkopEaufnahmevorrichtung
28 geschoben und in dieser
festgestellt werden. Im Anschluss hieran ist die Arbeitsantriebseinheit in eine
solche Vertikalstellung zu steuern, dass deren Bohrkopfaufnahme mit der Bohrkopfaufnahmevorrichtung
30 des Schwenkkörperschenkels 16 fluchtet, wonach der in der letzteren vorhandene,
neu zugeführte Bohrkopf 32 der Arbeitsantriebseinheit übergeben und dort mit dem
Antrieb gekuppelt werden kann. Hernach ist der Schwenkkörper 12 in seine in'Fig.l
gezeigte Schwenkendstellung zu verschwenken, so dass der ausgebrauchte Bohrkopf
in der Rückenlage wieder der mit dessen Bohrkopfaufnahmevorrichtung 28 fluchtende
Transportbahn übergeben werden kann. Wie aus der Zeichnung deutlich zu ersehen ist,
befindet sich in dieser Stellung des Schwenkkörpers der Spindelstock 26 wieder automatisch
in seiner Übergabestellung, d.-h., dieser steht im Bedarfsfalle unmittelbar an der
Werkzeugmaschine bereit, so dass derselbe sofort nach Entfernen eines ausgebrauchten
Bohrkopfes von der Arbeitsantriebseinheit der Werkzeugmaschine auf diese aufgebracht
werden kann, wenn zuvor der Schwenkkörper um 900 in seine in Fig.l gezeigte Schwenkendstellung
gesteuert worden ist.