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Mehrspindelbohrmaschine Die Erfindung betrifft eine Mehrspindelbohrmaschine
mit einer Säule, einem Vorrichtungs- und Spannmittelaufbau und Wechseleinheiten,
die dem jeweiligen Bohrbild angepaßt sind, wobei die Wechseleinheiten zum Wechseln
des Bohrbildes in einer Bahn, vorzugsweise um die Säule bewegbar sind, mit Kupplungsvorrichtungen,
die in der Arbeitsstation an den Wechseleinheiten
angreifen und
einer Vorschubeinrichtung für die Relativbewegung zwischen der Wechseleinheit in
der Arbeitsstation und dem Aufbau.
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Mehrspindelbohrmaschinen werden für die Fertigung von Werkstücken
unterschiedlich großer Serien eingesetzt. Je nach der Größe der Serie und den Arbeitsabläufen
bei der einzelnen Serie spielen diejenigen Faktoren, von denen die Wirtschaftlichkeit
abhängt, eine unterschiedlich starke Rolle. Bei großen Serien mit gleichbleibenden
Bohrbildern ist naturgemäß die Umrüst- oder Einstellzeit zu Beginn der Serie von
untergeordneter Bedeutung, während bei kleinen Serien die Zeitspanne, die für die
Umstellung der Maschine auf die jeweilige Aufgabe notwendig wird, auf die Wirtschaftlichkeit
einen erheblichen Einfluß hat. Entsprechendes gilt für diejenigen Maschinenteile,
die geeignet sind, die Umrüst- und Umstellzeiten zu verringern, nämlich die Bohrköpfe,
die aber ihrerseits wiederum mit einem Aufwand verbunden sind. Bei großen Serien
sind diese Aufwendungen von untergeordneter Bedeutung, was nichtmehr gilt, wenn
die zu fertigenden Stückzahlen vergleichsweise gering sind.
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Ein anderes Problem, das bei Mehrspindelbohrmaschinen auftritt, ist
die Notwendigkeit, eine Mehrzahl von verschiedenen Bohrbildern zur Verfügung zu
haben, wobei sowohl die Zahl stark wechseln kann als auch nicht immer von vornherein
festlegbar ist.
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Dies alles erschwert die Schaffung einer Mehrspindelbohrmaschine mit
einem breiten Anwendungsbereich, was wiederum die Voraussetzung für größere Stückzahlen
und damit für eine rationelle Fertigung solcher Mehrspindelbohrmaschinen ist.
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Eine Mehrspindelbohrmaschine kann entweder als Gelenkspindelbohrmaschine
ausgebildet sein oder vorbereitete Bohrköpfe verwenden.
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Bei einem bekannten Mehrspindelbohrkopfschaltautomaten, der kurze
Wechselzeiten anstrebt, ist am oberen Ende einer Säule ein drehbarer Revolver angeordnet,
der eine Vielzahl von Bohrköpfen aufnehmen kann. In der Arbeitsstatioin werden die
Bohrköpfe mit einem ortsfesten Antrieb verbunden und für den Bohrvorgang od. dergl.
kann der Arbeitstisch gegen den betreffenden Bohrkopf angehoben werden.
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Mit diesem bekannten Schaltautomaten ist zwar ein schnelles Umstellen
möglich, wenn ein anderes Bohrbild gewünscht wird, der Vorschlag ist aber nur dann
verwertbar, wenn verhältnismäßig große Serien gefertigt werden. Wird ein Bohrkopf
nicht mehr benötigt, ist er praktisch wertlos, da die Wiederverwendung von Bohrkopfteilen
nur in Ausnahmefällen und auch nur in begrenztem Maße verwirklichbar ist.
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Weiter ist bei dem bekannten Schaltautomaten von Nachteil, daß die
Länge aller Bohrspindeln der vorgegebenen Hubhöhe des Arbeitstisches angepaßt werden
muß.
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Da sowohl der Arbeitstisch beweglich ist als auch der Bohrkopf, wenn
auch nur während des Wechsels, ist es notwendig, eine besonders stabile Bauweise
anzuwenden, um die entstehenden Kräfte aufzunehmen. Bei einer vorgegebenen Bauhöhe
i#st dabei die zur Verfügung stehende Arbeitshöhe begrenzt, da eine stabile Bauweise
in der Regel nur mit einem ausreichend hohen Profil erhalten werden kann. Auch in
horizontaler Richtung ergibt sich aus der gleichen Überlegung eine Begrenzung der
zulässigen Abmessungen des Werkstücks.
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Bei einer Gelenkspindelbohrmaschine ist ein glockenförmiges Bauteil
vorgesehen und für jede Bohrspindel ist eine Gelenkwellenanordnung gegeben, wobei
durch Spindelführungsplatten oder Scherenspindeln die jeweilige Ausrichtung der
Bohrspindel entsprechend dem vorgegebenen Bohrbild erfolgt.
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Eine Gelenkspindelbohrmaschine ist in der Regel für die Fertigung
von kleineren oder mitteleren Serien geeignet, da keine auf den speziellen Arbeitszweck
ausgerichteten Teile gegeben sind und die Maschine immer wieder anderen Aufgaben
angepaßt werden kann. Als Nachteil ergibt sich jedoch bei einer Gelenkspindelbohrmaschine
die vergleichsweise hohe Umrüstzeit zur Einstellung auf ein neues Bohrbild. Dabei
ist, wenn die Maschine umgestellt ist, die frühere Einstellung beseitigt und muß,
wenn sie wieder benötigt wird, neu eingestellt werden.
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Während der Umrüstzeit ist die Maschine nicht in Betrieb, und der
Ausnützungsgrad ist dabei gering.
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Da bei einer derartigen Gelenkspindelbohrmaschine der Arbeitstisch
bzw. der Vorrichtungs- und Spannmittelaufbau keine Hubbewegung ausführen muß, läßt
sich leichter eine hohe Stabilität und ein großer Nutzungsraum zwischen Glocke,
Tisch und Säule erreichen.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Mehrspindelbohrmaschine
zu schaffen, die mit vergleichsweise sehr geringen Stillstandzeiten für Umrüstvorgänge
auskommt, die sich auch besser an unterschiedlich große Serien anpassen läßt und
auch an unterschiedliche Zahlen verschiedener Bohrbilder, als dies bei den bekannten
Maschinen der Fall ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht dabei darin, die
Anordnung so zu treffen, daß eine wirtschaftliche Fertigung der Bohrmaschine möglich
ist und insbesondere übermäßige Abmessungen ebenso vermieden werden,
wie
die Verwendung komplizierter Konstruktionen.
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Die Erfindung geht aus von einer Mehrspindelbohrmasch-sìe der eingangs
beschriebenen Art und schlägt vor, daß die Wechseleinheiten als Gelenkspindelbohrglocken
ausgebildet sind, die in der Arbeitsstation auf einem gegen den Aufbau beweglichen
Vorschubschlitten fixiert sind, der den Bohrglockenantrieb mit den Wechselgetrieben
und einer den Gelenkspindeln angepasten Kupplungseinrichtung zur Verbindung des
Bohrglockenantriebs und der Gelenkspindelbohrglocke trägt.
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Dle erfindungsgernäße Machine ist, wie vorstehend ausgeführt, den
Gelenkspindelbohrmaschinen zuzuordnen. Dadurch wird zunächst der Vorteil erhalten,
daß die Maschine durch bloße Umstellung immer den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt
werden kann und daß keine Teile notwendig werden, die jeweils eine Spezialanfertigung
verlangen und nur für den besonderen Verwendungszweck geeignet sind. Dadurch benützt
die Erfindung den Vorteil der Gelenkspindelbohrmaschinen, daß diese auch bei kleinsten
Serien eingesetzt werden können.
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Um den typischen Nachteil der Gelenkspindelbohrmaschinen, nämlich
die lange Umstellzeit, zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, daß die Gelenkspindelbohrglocken
als Wechseleinheiten ausgebildet sind, so daß es - wenn gewünscht Z möglich ist,
die dem einen Bohrbild angepaßte Bohrglocke gegen eine andere Bohrglocke auszuwechseln,
ohne daß für diesen Auswechselvorgang jeweils die Umstellzeit notwendig wird, während
die Maschine stillsteht. Das Umwechseln geht bei der Erfindung genauso schnell,
wie beispielsweise beim Umwechseln von Bohrköpfen, so daß auch Arbeiten mit häufigen
Wechselvorgängen gut beherrschbar sind.
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Die erfindungsgemße Maschine ist insbesondere auch für solche Fälle
geeignet, bei denen vielleicht die Größe der Einzelserle, nicht aber die in einem
überschaubaren Zeitraum zu fertigende Gesamtstückzahl übersehbar ist.
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Günstig wirkt es sich bei der Erfindung auch aus, daß der Vorrichtungs-
und Spannmittelaufbau, also der Arbeitstisch od. dgl., keine Relativbewegung zur
Säule ausführt, so daß die sich daraus ergebenden Vorteile der stabilen Bauweise,
der günstigen Platzverhältnisse usw. ausnützbar sind.
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Bei der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, daß die Bahn aus mehreren
Teilen besteht, von denen ein Teil vom Vorschubschlitten und der andere Teil von
der Säule getragen wird. Dabei kann der von der Säule getragene Teil seinerseits
aus mehreren anbaubaren Teilen bestehen, wodurch die Erfindung die Möglichkeit eröffnet,
eine Mehrspindelbohrmaschine nacheinander den jeweiligen Bedürfnissen anzupassen
bzw. die Maschine auszubauen. So kann in der einfachsten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Maschine nur der Bahnteil am Vorschubschlitten vorgesehen sein, der die Gelenkspindelbohrglocke
trägt. Eine solche Maschine ist wie eine herkömmliche Maschine verwendbar, kann
jedoch unter Weiterverwendung der yorhandenen Teile nach und nach ausgebaut werden,
indem die erwähnten anbaubaren Teile der Bahn an die Säule angesetzt werden.
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Nach einem weiteren Merkmal sieht die Erfindung vor, daß die Bahn
eine geschlossene Bahn, insbesondere eine Kreisbahn ist, die die Säule umgibt. Mit
einer derartigen Maschine kann ähnlich gearbeitet werden, wie mit einer Revolvermaschine,
obwohl die Maschine selbst keinen Revolver besitzt. Es ist nur eine Reihe aneinander
anschließender Gelenkspindelbohrglocken vorgesehen, die, wie die Erfindung insbesondere
vorschlägt, die Säule im wesentlichen lückenlos umgeben und
die
mittels einer Antriebsvorrichtung gemeinsam bewegbar sind.
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Dabei ist es nicht notwendi, daß alle Gelenkspindelbohrglocken aie
gleichen Abmessungen besitzen. Es können durchaus unterschiedlich große Gelenkspindelbohrglocken
vorgesehen sein. Dies ist wiederum eine Voraussetzung, den vorhandenen Platz ölichst
optimal auszunutzen.
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Die Anordnung eines gemeinsamen Antriebes für die Bohrglockengruppe
bereitet keine Schwierigkeiten. Jeder Bohrglocke kann ein Segment eines Zahnkranzes
zugeordnet sein und in den auf diese Weise gebildeten Gesamtzahnkranz greiftdann
ein Ritzel ein.
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Wenn auch die Kreisbahn eine zweckmäßige Ausgestaltung ist, so ist
diese doch nicht die einzige Möglichkeit. Insbesondere dann, wenn jedeBohrglocke
besondere Gleit- und Führungselemente besitzt, können auch andere, von der Kreisbahn
abweichende Bahnformen angewandt werden.
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Wenn vorstehend ausgeführt ist, daß die einzelnen Bohrglocken nicht
miteinander verbunden sind, so schließt dies nicht aus, daß diese teilweise ineinander
greifen, vor allem für den Fall, in dem nicht die Gesamtbahn mit Bohrglocken besetzt
ist.
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Nach einem weiteren Vorschlag umfaßt die Kupplungseinrichtung für
jede Gelenkspindel ein Kupplungsstück, das für den Kupplungsvorgang gegen die Gelenkspindelbohrglocke
verschiebbar ist und wobei alle Kupplungsstücke durch ein gemeinsames Steuerelement
bewegbar sind. Auf diese Weise läßt sich die Kupplung zwischen dem Bohrglockenantrieb
einerseits und der Gelenkspindelbohrglocke andererseits durch einen einfachen
Vorgang
bewirken, nachdem beispielsweise durch Spannmittel od. dgl. die Gelenkspindelbohrglocke
auf dem Vorschubschlitten fixiert wurde.
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insbesondere sieht die Erfindung vor, daß die Kupplungsstücke je unter
der Wirkung einer Feder stehen, die die Kupplungsstücke in die KupplungsstellunX
zu verschieben suchen. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Kupplungsvorgang
mißlingt, wenn die beiden zu kuppelnden Wellenteile nicht genau eine vorbestimmte
Stellung einnehmen bzw. es werden besondere aufwendige Einrichtungen hierfür vermieden.
Sollte eine Feder die Kupplungsstücke nicht sofort in die Kupplungsstellung verschieben
können, wird sich dies einstellen, sobald der Drehantrieb eingeschaltet wird, vorzugsweise
über einen zeitlich kurzen Langsamlauf.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Wechselgetriebe
für die Gelenkspindeln so auszugestalten, daß diese mittels einer gemeinsamen Steuerung
verstellbar sind.
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Eine solche gemeinsame Steuerung kann beispielsweise durch elektromagnetische
Kupplungen erhalten werden und eine Steuerung für alle elektromagnetischen Kupplungen.Durch
einen vorbereiteten Schaltvorgang, der der jeweiligen Gelenkspindelbohrglocke zugeordnet
ist, läßt sich rasch und in kürzester Zeit erreichen, daß alle Gelenkspindeln auf
time vorbestimmte Drehzahl geschaltet sind.
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Die Erfindung löst auch das Problem der Anpassung des Vorrichtuns-
und des Spannmittelaufbaus an das jeweilige Bohrbild bzw. die jeweilige Bearbeitungsaufgabe.
Hierfür schlägt die Erfindung vor, daß in den Bahnteilen, die von der Säule getragen
sind, eine oder mehrere Fixierstellen für die Gelenkspindelbohrglocken vorgesehen
sind, welchen Stellen jeweils Fixierungspunkte für einen zusätzlichen Aufbau zugeordnet
sind. Dadurch wird es möglich, an der gleichen Maschine,
jedoch
ohne Störung des Bearbeitungsvorganges selbst, einen Vorrichtungs- und Spann,telaufbau
der jeweiligen Gelenkspindelbohrglocke anzupassen und umgekehrt, so daß dann mit
vergleichsweise geringem zeitlichen Aufwand die Maschine umgestellt werden kann.
Dabei ist es nicht notwendig, den zusätzlichen Aufbau auf einer Bahn in die Arbeitsstation
zu verschieben. Es genügt, wenn die Fixierungspunkte die genaue Zuordnung in der
Arbeitsstation sicherstellen.
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Besonders günstig ist es, wenn die Fixierungspunkte für den zusätzlichen
Aufbau in anbaubaren Elementen angeordnet sind, wodurch wiederum eine Anpassungsmöglichkeit
der Maschine an unterschiedliche Aufgaben geschaffen wird.
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Eine besonders günstige Variante der Erfindung wird dann erhalten,
wenn an der Säule zu beiden Seiten des Bahnteils am Vorschubschlitten Je ein Bahnteil
angebaut ist und daß diese drei Bahnteile zwei Gewindespindelbohrglocken aufnehmen.
Mit einer solchen Konstruktion, die vergleichsweise mit einem geringen Aufwand verbunden
ist, kann mit zwei Bohrglocken im Wechselbetrieb gearbeitet werden und es ist auch
möglich, ohne Beeinträchtigung des Arbeitsablaufes die gerade nicht in der Arbeitsstation
befindliche Bohrglocke gegen eine dritte Bohrglocke auszutauschen, so daß mit kürzester
Umrüstzeit mit einem anderen Bohrbild weitergearbeitet werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Mehrspindelbohrmaschine
in einfachster Ausgestaltung,
Fig. 2 einen waagrechten Schnitt
durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung, etwa entsprechend der
Schnittlinie II-II des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 1, Fig.3 einen waagrechten
Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, etwa entsprechend
der Schnittlinie 111-111 der Fig.1, Fig.4 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung, Fig. 5 einen waagrechten Schnitt durch die Darstellung der Fig.4
entsprechend der Schnittlinie V-V und Fig. 6 einen senkrechten Schnitt durch eine
Einzelheit der Erfindung.
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Der Maschinenständer 24 trägt die Säule 15, an der der Vorschubschlitten
6 in der Vorschubbahn 25 in vertikaler Richtung beweglich gelagert ist. Der Vorschubschlitten
6 besitzt einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Bahnteil 11, in welchem
Bahnteil die Gelenkspindelbohrglocke 1 geführt und durch Spanneinrichtungen 26 und
27 fixiert ist. Diese Spanneinrichtungen können Schrauben sein, mittels derer die
Glocke 1 fest gegen den Vorschubschlitten 6 gespannt wird. Es können aber auch andere
Spannmittel benützt werden.
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Über der in Arbeitsstellung befindlichen Gelenkspihdelbo;#rglocke
1 , deren eine dargestellte Gelenkspindel mit 16 bezeichnet ist, befindet sich in
der Arbeitsstation der Bohrglocke 1 die Kupplungseinrichtung 10 und über dieser
Kupplungseinrichtung das Antriebsgetriebe 8, auf das der Motor 7 einwirkt. Die Einzelheiten
des Getriebes 8 und der Kupplung 10 werden nachstehend noch näher beschrieben.
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In der Zeichnung der Fig. 1 ist nur eine einzige Spindel 16 gezeigt.
In der Regel sind in der Bohrglocke jedoch eine größere Zahl von Spindeln untergebracht.
Diese verrichten verschiedene Arbeiten und zwar bei unterschiedlicher Geschwindigkeit,
die durch das Schaltgetriebe im Getriebe 8 eingestellt wird, wie dies an sich bekannt
ist.
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Mittels der Mehrspindelbohrmaschine, die in der Fig.1 gezeigt ist,
läßt. sich zunächst in herkömmlicher Weise arbeiten. Insbesondere ist aber die Möglichkeit
gegeben, die.Gelenkspindelbohrglocke 1 gegen eine andere Gelenkspindelbohrglocke
auszutauschen, so daß die wesentlichen Vorteile, die die Erfindung erreicht, genützt
werden können. Dies gilt vor allem dann, wenn weitere, nachstehend noch näher beschriebene
Ausbaumöglichkeiten benützt werden.
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Die Schnittdarstellung nach der Fig.2 zeigt eine solche Variante der
Erfindung.
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An der Säule 15 sind die beiden Bahnteile 12 und 13 angebaut, so daß
eine Kreisbahn entsteht, die etwa einen Dreiviertel-Kreisbogen ausmacht. Der Bahnteil
13 trägt eine weitere Gelenkspindelbohrglocke 2. Zum Wechsel des jeweiligen Bohrbildes
läßt sich nach Lösung der Spannmittel 26 und 27 die Bohrglocke 1 auf den Bahnteil
13 verschieben und dann die Bohrglocke 2 auf den Bahnteil 11, so daß nach dem Festspannvorgang
und dem
Kupplungsvorgang die Arbeit fortgesetzt werden kann.
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Die Schnittdarstellung der Fig.3, die ein weiteres Ausführungsbeispiel
zeigt, macht deutlich, wie an den Maschinenständer 24 Elemente 23 angebaut werden
können, die Fixierungspunkte 22 aufweisen, mittels derer es möglich ist, einen zusätzlichen
Aufbau zu fixieren, der nach der Einstellung der betreffenden Bohrglocke und der
entsprechenden Zuordnung umgesetzt werden kann in die Fixierungspunkte 28, so daß
die Arbeit mit kürzester Unterbrechung fortgeführt werden kann.
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Die Fig.4 und 5 zeigen einen weiteren Ausbau der erfindungsgemäßen
Maschine. Der Bahnteil 14 ergänzt die Bahnteile 11, 12 und 13 zu einem vollständigen
Kreis und trägt die Glocke 4.
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Auch am Bahnteil 13 ist eine Glocke 3 geführt. Zu beachten ist die
unterschiedliche Größe der Glocken, die eine optimale Ausnützung der Platzverhältnisse
zuläßt.
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Fig.5 macht deutlich, daß die einzelnen Gelenkspindelbohrglocken voneinander
eine Distanz aufweisen, es jedoch leicht möglich ist, durch Zwischenstücke eine
lückenlose Belegung der Bahn zu erreichen, falls dies insbesondere für die Vereinfachung
der Antriebseinrichtung zur Bewegung der Glocken auf der Bahn erwünscht ist.
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Die Fig.6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch das vom
Motor 7 angetriebene Getriebe 8, in dem die Wechselgetriebe 9 untergebracht sind,
durch die Kupplungseinrichtung 10 und durch die Glocke 1.
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Auf der Welle 30 sitzen im gezeigten Ausführungsbeispiel drei Zahnräder
29, 30 und 31 mit unterschiedlichem Durchmesser, die mit den Zahnrädern 39, 40 und
41 bzw. 49, 50 und 51 zusammenwirken. Diese angetriebenen Zahnräder sind je auf
einer
Welle 42 bzw. 52 drehbar und mittels der elektromagnetischen Kupplungen 21 kann,
wie an sich bekannt, immer eines der Räder auf die Wellen 42 bzw. 52 mit der Welle
gekuppelt werden, während die anderen Räder sich frei drehen.
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Auf diese Weise lassen sich durch einen einfachen Schaltvorgang, der
leicht in einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung beherrschbar ist, die gewünschten
Drehzahlen einstellen.
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Auf jeder der Wellen 42, 52 und sinngemäß auch 62 ist ein Kupplungsstück
18 verschiebbar gelagert und zwar auf einem mehrkantigen Wellenteil 3.3. Das Kupplungsstück
18 steht dabei jeweils unter der Wirkung der Feder 20, die sich ihrerseits auf dem
plattenartigen Steuerelement 19 abstützt. Dieses Steuerelement 19 kann beispielsweise
über eine Zahnstange 34 und den Verstellantrieb 35 in der Höhe verstellt werden,
wobei bei einer Hubbewegung die Entkuppelung sichergestellt ist, während bei der
Senkbewegung die Federn 20 die Kupplungsstücke 18 in die Kupplungsstellungdrücken.
Die Kupplung wird dann erreicht, wenn die Hülsen auf die entsprechend gestalteten
Zapfen 36 aufgleiten. Die Zapfen 36 treiben über die Kardanwellen 37 die Gelenkspindeln
16 und 17, wie dies an sich bei derartigen Gelenkspindelmaschinen bekannt ist.
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Die Fig. 6 läßt auch noch den Antrieb für die Bewegung auf den Bahnteilen
11 bis 14 erkennen. Zu diesem Zweck ist in der Gelenkspindelbohrglocke der Teil
eines Zahnkranzes 43 eingearbeitet oder eingesetzt, der mit einem Ritzel 44 zusammenwirkt.
Es können entweder gleichmäßig verteilt eine Mehrzahl von Ritzeln 44 vorgesehen
werden, um die verschiedenen Bohrglocken bewegen zu können, die dann von Ritzel
zu Ritzel wandern, oder es wird durch die einzelnen Zahnkranzteile 43 ein v#ollständiger
Zahnkranz gebildet, so daß die Möglichkeit gegeben ist, daß die eine Gelenkspindelbohrglocke
die benachbarten vor sich herschiebt und umgekehrt. ~