DE2618172A1

DE2618172A1 - Bohrmaschine mit automatischem werkzeugwechsler

Info

Publication number: DE2618172A1
Application number: DE19762618172
Authority: DE
Inventors: Hideo Katsube; Mitsuo Saito; Hiromichi Shichida; Kenichi Toyoda
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1975-04-25
Filing date: 1976-04-26
Publication date: 1976-11-04
Also published as: SE7604464L; JPS5511443B2; FR2308450A1; GB1527273A; JPS51124878A; DE2618172C2; FR2308450B1; SE423197B; US4053251A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER . HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2618172

Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Paientconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237

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Fujitsu Fanuc Ltd.
3-5-1, Asahigaoka
Hino-shi, Tokyo, Japan

Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler

Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1«

Eine solche Bohrmaschine enthält eine Anzahl Werkzeuge. Sie wählt automatisch ein gewünschtes Werkzeug aus und arbeitet wie eine sogenannte Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler.

Eine Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler weist grundsätzlich auf:

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München: Kramer · Dr.Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirnsr

einen Tisch, der verschiebbar auf dem Bett angeordnet ist und ein Werkstück längs einer horizontalen Ebene in irgendeine gewünschte Position verschiebt; ein Werkzeug, das vertikal angeordnet ist und das Werkstück bohrt;

eine Spindel, mit welcher das Werkzeug lösbar verbunden ist und die sich zusammen mit dem Werkzeug dreht; einen Spindelkopf, von dem die Spindel drehbar gehalten wird;

einen Spindelantriebsmotor, der am Spindelkopf befestigt ist und die Spindel dreht;

eine Führungsschraube, die am Bett befestigt ist, in der Nähe des Spindeikopfes angeordnet ist und sich parallel zur Spindel erstreckt;

eine Kuge!mutter, die im Spindelkopf vorgesehen ist und mit der Führungsschraube im Eingriff steht; einen Antriebsmotor, der die Führungsschraube dreht und den Spindelkopf zusammen mit der Spindel und dem Spindelantriebsmotor verschiebt, und zwar mittels der im Spindelkopf vorgesehenen Kugelmutter.

Bei fisr zuvor beschriebenen Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler handelt es sich bei dem Werkzeug um eines einer vorbestimmten Anzahl Werkzeuge. Diese Werkzeuge werden vor. einem kreisförmigen Werkzeugmagazin drehbar gehalten

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und sind in konstantem Abstand längs des Magazinumfangs angeordnet. Ferner ist das kreisförmige Werkzeugmagazin bezüglich des Spindelkopfes in einer intermittierenden Bewegung drehbar. Jedes der Werkzeuge kommt unter die Spindel, wenn sich das kreisförmige Werkzeugmagazin in einer intermittierenden Bewegung dreht. Wenn eines der Werkzeuge zum Bohren benötigt wird, wird der Spindelkopf zusammen mit der Spindel und auch mit dem Spindelantriebsmotor mit Hilfe der Führungsschraube und der Kugelmutter aufwärts verschoben. Dann kann sich das Werkzeugmagazin frei drehen, ohne gegen die Spindel zu laufen. Danach gelangt das gewünschte Werkzeug unter die Spindel, und seine Achse fluchtet mit derjenigen der Spindel. Danach wird der Spindelkopf abwärts verschoben, wodurch die Spindel mit dem gewünschten Werkzeug verbunden wird.

Bei einer bekannten Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler wird das kreisförmige Werkzeugmagazin durch einen elektrischen Schrittmotor gedreht. Als Folge davon, daß der elektrische Schrittmotor innerhalb des kreisförmigen Werkzeugmagazins vorgesehen ist, weist das kreisförmige Werkzeugmagazin eine relativ große Abmessung, ein hohes Gewicht und einen komplizierten Aufbau auf. Überdies werden die Kosten des Werkzeugmagazins relativ hoch. Dies liegt daran, daß das kreisförmige Werkzeugmagazin einen lediglich dieses Magazin treibenden elektrischen Schrittmotor benötigt sowie eine Treibsteuerschaltung, die lediglich den elektrischen Schrittmotor steuert.

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2.61 B \ΊΊ

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler verfügbar zu machen, die ein kreisförmiges Werkzeugmagazin aufweist, das keine Antriebsvorrichtung wie einen elektrischen Schrittmotor innerhalb oder außerhalb des Magazins benötigt, so daß sich relativ kleine Abmessungen, ein leichtes Gewicht, ein einfacher Aufbau und geringe Kosten ergeben.

Diese Aufgabe wird mit einer Bohrmaschine der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bohrmaschine sind in den Unteransprüchen angegeben .

Die erfindungsgemäße Bohrmaschine weist gegenüber der bekannten Bohrmaschine folgende Vorteile auf:

1. Das Werkzeugmagazin weist relativ kleine Abmessungen und ein geringes Gewicht auf, da im Werkzeugmagazin kein elektrischer Schrittmotor enthalten ist.

2. Die Gesamtkosten der Bohrmaschine sind relativ niedrig, da für das Werkzeugmagazin kein Elektromotor erforderlich ist, der lediglich dieses Magazin antreibt, und keine Treibsteuerschaltung, die lediglich den elektrischen Schrittmotor steuert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausfuhrungsform näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

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Fig. 1 eine Schrägansicht, teilweise aufgeschnitten, einer bekannten Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler;

Fig. 2 eine schematische Vorderschnittansicht der bekannten Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler;

Fig. 3 eine Schrägansicht, teilweise aufgeschnitten, einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler;

Fig. 4 eine schematische VorderSchnittansicht der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler;

Fig. 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5 und 5-6 schematische Vorderansichten der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler, welche die Maschine in den einzelnen Stadien des Werkzeugwechselvorgangs zeigen;

Fig. 5B-1, 5B-2, 5B-3, 5B-4, 5B-5 und 5B-6 Draufsichten auf das in den Fig. 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5 bzw. 5-6 gezeigte Werkzeugmagazin;

Fig. 6 eine detaillierte Vorderansicht, teilweise im Schnitt, eines Hauptteils der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler; und

Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Werkzeugmagazins entlang der Linie A-A¹ in Fig. 6.

Fig. 1 ist eine Schrägansicht, teilweise aufgeschnitten, einer bekannten Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler, die in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine enthalten ist.

In Fig. 1 ist die bekannte Werkzeugmaschine mit automatischem

ir Bezugsziffer g 609B4 5/035S

Werkzeugwechsler mit der Bezugsziffer gekennzeichnet. Die Bohr-

maschine 1 setzt sich im wesentlichen zusammen aus: einem Bett 11;

einem Tisch 12, auf welchem ein (nicht gezeigtes) Werkzeug befestigt werden kann, und der an irgendeine gewünschte Position entlang einer horizontalen Ebene verschiebbar ist, und zwar mit Hilfe eines elektrischen Oberflächenschrittmotors 13;

einem Werkzeug 14, das vertikal angeordnet ist und ein Werkstück bohrt;

einer Spindel 15, mit welcher das Werkzeug 14 verbunden ist, und die sich zusammen mit dem Werkzeug dreht; einem Spindelkopf 16, von welchem die Spindel 15 drehbar gehalten wird;

einem Spindelantriebsmotor 17, der am Spindelkopf 16 befestigt ist und Spindel 15 dreht;

einer Führungsschraube 18, die am Bett 11 befestigt ist, sich nahe beim Spindelkopf 16 befindet und sich parallel zur Achse der Spindel 15 erstreckt;

einer Kugelmutter 19, die im Spindelkopf 16 angeordnet ist und mit der Führungsschraube 18 im Eingriff steht; einem Antriebsmotor 20, der die Führungsschraube 18 dreht und den Spindelkopf 16 zusammen mit der Spindel 15 und auch dem Spindelantriebsmotor 17 mit Hilfe der Kugelmutter 19 vertikal verschiebt.

Bei der beschriebenen Bohrmaschine 1 ist das Werkzeug 14 eines von einer vorbestimmten Anzahl Werkzeuge (14¹, 14" ....), bei-

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spielsweise von vier oder sieben Werkzeugen. Diese WerK*· '" ' '* zeuge werden von einem Werkzeugmagazin 21 drehbar gehalten und sind in konstantem Abstand entlang dem Umfang des Werkzeugmagazxns 21 angeordnet. Das Werkzeugmagazin 21 wird von einem Ende eines Trägers 22 drehbar gehalten. Das andere Ende des Trägers 22 wird verschiebbar vom Spindelkopf 16 gehalten. Die Achse des Trägers 22 ist gegenüber der Achse der Spindel 15 geneigt. Der Träger 22 wird von einem Ende einer Schraubenfeder 23 gehalten. Das andere Ende des Trägers 22 ist an einem (nicht gezeigten) Rahmen befestigt. Somit wird das Werkzeugmagazin 21 immer durch die Schraubenfeder 23 hochgezogen. Mit Hilfe dieser aufwärtsziehenden Kraft wird das gewünschte Werkzeug (14, 14¹, 14" ...), nachdem es unter die Spindel 15 gelangt ist, mittels einer (nicht gezeigten) konischen Zapfenkopplung fest mit der Spindel 15 verbunden. Wenn eines der Werkzeuge (14, 14', 14" ....) zum Bohren gewünscht ist, wird der Antriebsmotor 20 in Drehung versetzt und der Spindelkopf 16 wird über die Führungsschraube 18 und die Kugelmutter 19 aufwärts verschoben. Gleichzeitig wird das Werkzeugmagazin 21 mit Hilfe der Schraubenfeder 23 aufwärts bewegt, und schließlich stößt das Werkzeugmagazin 21 gegen einen Anschlag 24. An diesem Punkt beendet das Werkzeugmagazin 21 seine Aufwärtsbewegung. Der Spindelkopf 16 fährt jedoch mit seiner Aufwärtsbewegung fort. Deshalb wird die konische Zapfenkopplung gelöst, und die Spindel 15 bewegt sich vertikal vom Werkzeugmagazin 21 weg. Der Spindelkopf 16 beendet seine Aufwärtsbewegung, wenn

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er auf einen (nicht gezeigten) oberen Begrenzungsschalter trifft. Der obere Begrenzungsschalter ist an einem (nicht gezeigten) Rahmen in einem vorbestimmten Abstand vom Tisch 12 befestigt.' Der vorbestimmte Abstand hinsichtlich des oberen Begrenzungsschalters und ebenfalls andere vorbestimmte Abstände bezüglich anderer (nicht gezeigter) Begrenzungsschalter oder Spindelbewegungen werden vorher frei eingestellt, und zwar unter Verwendung einer Begrenzungsschalter-Voreinstelleinheit 2. Da sich die Spindel 15 vom Werkzeugmagazin 21 weit weg bewegt, kann sich das Werkzeugmagazin 21 frei drehen, ohne gegen die Spindel 15 zu laufen. Darauf werden einem (nicht gezeigten) elektrischen Schrittmotor von einer numerisch gesteuerten Einheit 3 verstärkte Befehlsimpulse zugeführt. Die numerisch gesteuerte Einheit 3 erzeugt viele Arten von Befehlsimpulsen entsprechend einem Befehlsband. Ein Befehlsband umfaßt:

Information zur Verschiebung des Tisches 12 zusammen mit einem Werkstück zu irgendeiner gewünschten Position durch Steuern des elektrischen Oberflächenschrittmotors 13 bei jedem Bohrvorgang;

Information bezüglich der Vorschubgeschwindigkeit oder der Spindelgeschwindigkeit, bei welcher der Spindelantriebsmotor . 17 betrieben wird; und

Information bezüglich der Bohrtiefe und der Verschiebegeschwindigkeit, mit welcher der Antriebsmotor 20 bei jedem Bohrvorgang betrieben wird.

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Die zuvor genannten verschiedenen Informationsarten, die auf dem Befehlsband enthalten sind, werden von einem Bandleser 4 ausgelesen. Wenn manueller Betrieb erforderlich ist, betätigt eine Bedienungsperson die Knöpfe, die auf der Bedienungstafel 5 angeordnet sind.

Wenn sich die Spindel 15, wie zuvor erwähnt, vom Werkzeugmagazin 21 entfernt, werden dem elektrischen Schrittmotor von der nume-

3
risbh gesteuerten Einheit verstärkte Befehlsimpulse zugeführt.

Der elektrische Schrittmotor ist in Fig. 2 gezeigt, die eine schematische Vorderschnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Bohrmaschine 1 zeigt. In Fig. 2 zeigen die Bezugsziffern 14, 14", 15, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23 und 24 dieselben Teile, die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden sind. Der elektrische Schrittmotor ist durch die Bezugsziffer 30 gekennzeichnet, und er ist starr am Ende des Trägers 22 befestigt. Wenn das Werkzeug 14" zum Bohren gewünscht wird, muß das Werkzeug 14 gegen das gewünschte Werkzeug 14" ausgetauscht werden. Dafür werden verstärkte Befehlsimpulse auf den elektrischen Schrittmotor 30 gegeben. Der Motor 30 wird dann angetrieben, um das Werkzeugmagazin 21 mit hoher Genauigkeit um eine halbe Drehung zu drehen, wodurch das gewünschte Werkzeug 14" unter die Spindel 15 kommt, und die Achse des gewünschten Werkzeugs 14" fluchtet mit derjenigen der Spindel 15, Dann wird der Spindelkopf 16 durch den Antriebsmotor 20 über die Führungsschraube 18 nach unten verschoben» Im Werkzeugmagazin 21 müssen Antriebszahnräder 31 und ■ ein an der Innenwand des Werkzeugmagazins 21 angeordneter

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innerer Zahnkranz 32 vorgesehen werden, damit die Antriebskraft vom Motor 30 über diese auf das Werkzeugmagazin 21 übertragen werden kann.

Da das Werkzeugmagazin 21 gemäß Fig. 2 einen elektrischen Schrittmotor 30, AntriebsZahnräder 31 und den Innenzahnkranz 32 enthält, bekommt das Werkzeugmagazin 21 relativ große Abmessungen, ein hohes Gewicht und einen komplizierten Aufbau. Ferner werden die Kosten für das Werkzeugmagazin 21 sehr hoch. Dies deswegen, weil das kreisförmige Werkzeugmagazin einen elektrischen Schrittmotor benötigt, der lediglich dieses Werkzeugmagazin antreibt, und eine Treibsteuerschaltung, die lediglich den elektrischen Schrittmotor steuert. Da die Zahnräder und 32 ferner mit Spiel behaftet sind, ist es schwer, das Werkzeugmagazin 21 mit hoher Genauigkeit zu drehen.

Die aufgeführten Mängel der bekannten Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler werden mit der erfindungsgemäßen Maschine wirksam auf ein Minimum reduziert. Dies liegt daran, daß die erfindungsgemäße Maschine weder einen elektrischen Schrittmotor 30 aufweist, der zur Drehung des Werkzeugmagazins 21 angetrieben wird, noch Zahnräder 31 und 32 der bekannten Maschine. Erfindungsgemäß wird ein Werkzeugmagazin durch den Antriebsmotor 2 0 über den Spindelkopf 16 und einen besonderen Verbindungsmechar'isE"s gedreht.

Fig. 3 zeigt 3JLr_-i ■i.^J.:~b'--r?jr-s±cht_f teilweise aufgeschnitten, einer erf indungsgez!2s~ 2Äir.ischine mit automatischem Werkzeugwechs-

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ler, die in einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine enthalten ist. In Fig. 3 sind diejenigen Teile, die durch die Bezugsziffern 2 bis 5 und 11 bis 24 bezeichnet sind, wobei die Bezugsziffern 16, 21 und 22 ausgenommen sind, grundsätzlich dieselben wie diejenigen, die in den Fig. 1 und 2 mit diesen Bezugsziffern bezeichnet sind. Eine Bohrmaschine mit erfindungsgemäßem Werkzeugwechsler ist durch die Bezugsziffer 40 gekennzeichnet. Die Bohrmaschine 40 umfaßt ein Werkzeugmagazin 41, einen Spindelkopf 42, eine Stange 43, einen Träger 44 und weitere Teile, die nachstehend erwähnt sind.

Fig. 4 ist eine schematische Vorderschnittansicht der in Fig. gezeigten Bohrmaschine. In Fig. 4 trägt eine Nase 45 des Spindelkopfes 42 verschiebbar einen Führungsträger 46. Der Führungsträger 46 weist zwei Anschlagringe 47 und 48 auf. Ein Ende der Stange 43 ist mit Hilfe eines Kugelgelenks 49 nach allen Richtungen schwenkbar mit dem Führungsträger 46 verbunden. Das andere Ende der Stange 43 ist mit Hilfe eines Kugelgelenkes 50 nach allen Richtungen schwenkbar mit einem Klinkrad 60 verbunden. Das Klinkrad 60 wird vom Träger 44 drehbar gehalten. Es weist vier oder sieben (nicht gezeigte) Nuten auf, wenn vier bzw. sieben Werkzeuge 14, 14', 14" .... vorgesehen sind. Jede dieser Nuten kommt intermittierend mit einer(nicht gezeigten) Rastnase in Eingriff, die schwenkbar an einem Flansch 51 des Werkzeugmagazins 41 befestigt ist. Wenn die Stange 43 hochgezogen wird, dreht sich demzufolge das Klinkrad 60, während sich der Flansch 51 gleichzeitig über die Nut und die Rastnase dreht. Somit kann ein gewünschtes

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Werkzeug unter die Spindel 15 gebracht werden.

Der zuvor erwähnte erfindungsgemäße Vorgang wird nun anhand der Fig. 5-1 bis 5-6 und der Fig. 5B-1 bis 5B-6 ausführlich erläutert. Diese Figuren sind schematische Ansichten zur Erläuterung des Arbeitsprinzips der Bohrmaschine 40. Die Fig. 5-1 bis 5-6 sind Vorderansichten, und die Fig. 5B-1 bis 5B-6 sind Draufsichten auf das Werkzeugmagazin in den einzelnen Stadien des Werkzeugwechselvorgangs.

In Fig. 5-1 befindet sich das Werkzeug 14 in Bohreingriff mit einem Werkstück 52, das Werkzeug 14 wird zu seiner Drehung über die Spindel 15 und ein Bohrfutter 53 vom Spindelantriebsmotor 17 angetrieben (der nicht in Fig. 5-1, jedoch in Fig. gezeigt ist). Zu Erläuterungszwecken wird angenommen, daß dann, wenn der Bohrvorgang unter Verwendung des Werkzeugs 14 beendet ist, ein anderes Werkzeug, beispielsweise das Werkzeug 14¹, zum Durchführen des nächsten Bohrvorgangs gewünscht ist. Der nächste Bohrvorgang, der unter Verwendung des gewünschten Werkzeugs 14' durchgeführt wird, ist in Fig. 5-6 gezeigt. Die Fig. 5-2 bis 5-5 zeigen einzelne Stadien des Vorgangs, durch welchen das Werkzeug 14 durch das gewünschte Werkzeug 14' ersetzt wird. In Fig. 5-2 hört zunächst der (nicht in Fig. 5-2, jedoch in Fig. 4 gezeigte) Spindelantriebsmotor 17 auf, sich zu drehen. Daraufhin beenden sowohl die Spindel 15 als auch das Werkzeug 14 ihre Drehung. Gleichzeitig beginnt der (nicht in Fig. 5-2, jedoch in Fig. 4 gezeigte) Antriebsmotor 20, sich zu drehen. Der

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Spindelkopf 42 bewegt sich dann in Richtung des Pfeils IL· nach oben. Schließlich stößt der Stopper 24 gegen einen (in Fig. 4 gezeigten) Anschlag 54. Da der Anschlag 54 am Träger 44 befestigt ist, können sich sowohl der Träger 44 als auch das Werkzeugmagazin 41 nicht langer in Richtung des Pfeils U₁ nach oben bewegen. Da ein Ende des Trägers 44 verschiebbar vom Spindelkopf 42 gehalten wird, kann sich gemäß Fig. 5-3 der Spindelkopf 42 weiter in Richtung dea Pfeils U₂ verschieben. Bei diesem Vorgang wird ein (ebenfalls in Fig. 4 gezeigter) Dorn 55 aus der Spindel 15 heraus und von dieser weggezogen, und die Nase 45 bewegt sich längs des Führungsträgers vom Anschlagring 48 weg. Die Schraubenfeder 23, die zur Verbindung des Dorns 55 mit der Spindel 15 dient, wird nun bei diesem Vorgang recht weit gedehnt und bleibt beim nächsten Prozeßschritt so gedehnt. Schließlich stößt die Nase 45 gegen den Anschlagring 47. In Fig. 5-4 bewegt sich der Spindelkopf 42 weiter aufwärts in Richtung des Pfeils U₂- Bei diesem Vorgang zieht die Nase 45 des Spindelkopfes 42 den Anschlagring 47 zusammen mit dem Führungsträger 46 in Richtung des Pfeils U2 aufwärts, und der Führungsträger 46 zieht ein Ende der Stange 43 über das Kugelgelenk 49 aufwärts in Richtung des Pfeils U. Wenn die Stange 43 in Richtung des Pfeils U aufwärts gezogen wird (Fig. 5B-4),dreht die Stange 43 über das Kugelgelenk 50, das Klinkrad 60 gegenüber dem Träger 44 in Richtung des Pfeils R. Da eine Nut oder Kerbe 56 mit einer Rastnase im Eingriff steht, die drehbar mit dem Flansch 51 des Werkzeugmagazins 41 verbunden ist, dreht sich das Werkzeugmagazin 41

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zusammen mit dem Klinkrad 60 gegenüber dem Träger 44 in Richtung des Pfeils R¹ . Schließlich drehen sich sowohl das Klinkrad 60 als auch das Werkzeugmagazin 41 um eine Vierteldrehung, und dadurch gelangt das für den nächsten Bohrvorgang gewünschte Werkzeug 14¹ unter die (nicht in Fig. 5B-4, jedoch in Fig. 5-4 gezeigte) Spindel 15. Gleichzeitig beendet der (nicht in Fig. 5-4, jedoch in Fig. 4 gezeigte) Antriebsmotor 20 seine Drehung. Dann dreht sich der Motor 20 in umgekehrter Richtung. In Fig. 5-5 verschiebt sich der Spindelkopf 42 abwärts in Richtung des Pfeils D₁. Zunächst löst sich die Nase 45 des Spindelkopfes 42 vom Anschlagring 47 und verschiebt sich abwärts längs des Führungsträgers 46 zum Anschlagring 48. Dann bewegt sich der Spindelkopf 42 weiterhin zusammen mit dem Anschlagring 48 in Richtung des Pfeils D2 nach unten. Dadurch drückt der Anschlagring 48 die Stange 43 über das Kugelgelenk 49 in Richtung des Pfeils D nach unten. Wenn die Stange 43 in Richtung des Pfeils D nach unten gedrückt wird (Fig. 5B-5), dreht sie das Klinkrad 60 über das (in Fig. 5B-5 nicht gezeigte) Kugelgelenk 50 gegenüber dem Träger 44 in Richtung des Pfeils L. Bei diesem Vorgang stößt die Rastnase 57 nicht gegen die Kerbe 56, sondern bewegt sich fort von dieser. Dadurch gleitet die Rastnase 57 auf einer Seitenoberfläche des Klinkrades 60, ohne das Werkzeugmagazin 41 zu drehen. Schließlich kommt die Rastnase 57 in Eingriff mit einer Kerbe 56'. Wie Fig. 5-5 zeigt, kommt die Spindel 15 zu diesem Zeitpunkt in Eingriff mit dem (in Fig. 5-5 nicht gezeigten) Dorn 55. Der Spindelkopf 42 bewegt sich weiter abwärts in Richtung des Pfeils D₃, und die Spindel 15 drückt

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über den Dorn 55 das Werkzeugmagazin 41 nach unten. Da sich das Werkzeugmagazin 41 zusammen mit dem Träger 44 nach unten verschiebt, bewegt sich der Anschlag 44 vom Stopper 24 weg nach unten. Der Dorn 55 wird durch die Schraubenfeder 23 noch fest mit der Spindel 15 verbunden. In Fig. 5-6 beginnt ein Bohrvorgang unter Verwendung des Werkzeugs 14'. Das Werkzeug 14' wird über die Spindel 15 durch den (nicht in Fig. 5-6, jedoch in Fig. 4 gezeigten) Spindelantriebsmotor 17 gedreht. Gemäß den Fig. 5B-4 und 5B-5 ist die Rastnase 57 schwenkbar am Flansch 51 des Werkzeugmagazins 41 angebracht, und zwar mit Hilfe eines Drehzapfens 58. Ein Ende der Rastnase 57 kann gegen die nächste Kerbe 56' stoßen, während das andere Ende der Rastnase mit Hilfe einer Schraubenfeder 59 nach außen gezogen wird.

Fig. 6 zeigt eine detaillierte Vorderansicht, teilweise im Querschnitt, eines Hauptteils der Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler gemäß Erfindung./Fig. 6 weist das Werkzeugmagazin 41 vier Dorne 55, 55', 55" und 55'" (nicht gezeigt) auf, die mittels Kugellagern 61 (gezeigt) und 61', 61'', 61'¹¹ (nicht gezeigt) an seinem Flansch 51 angeordnet sind. Jeder der Dorne (55 ... 55¹¹¹) wird durch die Spindel 15 über eine konische Zapfenkopplung 62 und eine Kupplung 63 gedreht. Die Spindel 15 wird vom Spindelkopf 42 drehbar gehalten. Die Spindel 15 wird vom(nicht gezeigten) Spindelantriebsmotor über einen (nicht gezeigten) v-Riemen und ein V-Riemenrad 64 gedreht. Wenn sich der Spindelkopf 42 aufwärts bewegt, wird das Werkzeugmagazin 41 zu-

Dies sammen mit dem Träger 44 aufwärts verschoben./aeshalb, weil der

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Dorn (55) aufgrund der aufwärts ziehenden Kraft der Schraubenfeder 23 immer der Spindel 15 folgt. Ein Ende der Schraubenfeder 23 ist mit einem Ring 65 verbunden, der am Träger 44 befestigt ist. Das andere Ende der Schraubenfeder 23 ist mit einem U-Bolzen 66 verbunden, der an der Nase 45 befestigt ist. Das andere Ende der Schraubenfeder 23 kann auch mit einem U-Bolzen oder dergleichen verbunden sein, der an einem (nicht gezeigten) Rahmen befestigt ist. Wenn der Spindelkopf 42 zusammen mit dem Träger 44 und dem Werkzeugmagazin 41 nach oben verschoben wird, stößt der Anschlag 54, der an einem Gleitteil 47 des Trägers 44 befestigt ist, gegen den an einem (nicht gezeigten Rahmen) befestigten Stoppet 24. Da die beiden Seiten des Gleitteils 67 durch L-förmige Teile 68, die je am Spindelkopf 42 befestigt sind, verschiebbar gehalten werden, können die L-förmigen Teile 68 gegenüber den Gleitteilen 67 gleiten und sich zusammen mit dem Spindelkopf 42 weiterhin nach oben bewegen. Zu diesem Zeitpunkt bleiben das Gleitteil 67 und das Werkzeugmagazin 41 bewegungslos. Dann bewegt sich das Werkzeugmagazin 41 vom (in Fig. 3 gezeigten) Tisch 12 weg. Als Folge davon kann das (in den Fig. 5-1 bis 5-6 gezeigte) Werkstück 52 mit Hilfe des Tischs 12 frei zu irgendeiner gewünschten Position verschoben werden, oder ein Werkzeug kann nach Bedarf gegen ein anderes gewünschtes Werkzeug ausgewechselt werden. Wenn ein Werkzeugwechsel erforderlich ist, bewegt sich der Spindelkopf 42 aufwärts, die Nase 45 bewegt sich längs des Führungsträgers 46 weg vom Anschlagring 48, der von einer Doppelmutter gebildet

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wird, und stößt gegen den Anschlagring 47, der aus einer Metallplatte mit einer Durchbohrung hergestellt ist. Ein Abstand d zwischen dem Anschlagring 47 und dem Anschlagpunkt der Nase 45, der der Hublänge der Nase 45 entspricht, ist durch Drehen der den Anschlagring 48 bildenden Doppelmuttern einstellbar. Der Abstand d wird so gewählt, daß sich die Spindel 15 von jedem der Dorne (55... 55¹¹¹) weit entfernen kann, wenn sich die Nase 45 und der Spindelkopf 42 bei jedem automatischen Werkzeugwechselvorgang längs des Abstandes d nach oben verschieben. Während sich der Spindelkopf 42 verschiebt, stößt die Nase 45 zunächst gegen den Anschlagring und zieht dann den Anschlagring 47 nach oben, und der Anschlagring 47 zieht seinerseits die Stange 43 hoch. Dann dreht sich das (in den Fig. 4 und 5B-1 bis 5B-6 gezeigte) Klinkrad 60 zusammen mit dem Werkzeugmagazin 41 um eine Viertelvolldrehung. Wenn 7 Werkzeuge vorhanden sind, muß sich das Klinkrad gegenüber dem Träger 44 um den siebten Teil einer Volldrehung drehen. In Fig. 6 ist das Klinkrad von einer Abdeckung 69 bedeckt, und der obere Teil des Flansches 51 ist durch eine konusförmige Abdeckung 70 bedeckt. Die Abdeckungen (69, 70) wirken als Spanschutzwände. Die Dorne (55... 55¹¹') können auch am Klinkrad 60 angeordnet sei.i. In diesem Fall muß das Kugelgelenk 50, das mit einem Ende der Stange 43 im Eingriff steht, am Flansch 51 angebracht werden.

Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht des Werkzeugmagazins 41 entlang der Linie A-A¹ in Fig. 6. In Fig. 7 kennzeichnen die

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Bezugsziffern bis 70 zuvor beschriebene Teile- Da sich das Werkzeugmagazin 41, wie zuvor erwähnt, gegenüber dem Träger 44 intermittierend um eine Vierteldrehung dreht, werden vier Stopppositionen des Werkzeugmagazin 41 durch Kugeln 71, 71" (gezeigt) und 71", 71''' (nicht gezeigt) definiert, wenn vier Dorne 55... 55»«» vorhanden sind. Jede der Kugeln wird mittels einer Schraubenfeder bei einer konusförmigen Rinne gegen der Träger 44 gepreßt. Das Werkzeugmagazin 41 wird über ein Gleitlager 72 drehbar gehalten. Das Klinkrad 60 wird über ein Kugellager 73 drehbar vom Träger 44 gehalten. Das Kugellager 73 wird von einem Kragen 74 getragen, damit es nicht nach unten rutscht. Der Kragen 74 ist am Träger 44 mittels eines Bolzens 75 befestigt. Die Kugeln (71, 71* -..), die konusförmige Rinne und die Schraubenfeder dienen lediglich dazu, jeden der Dorne (55, 55', ...) unter der Spindel anzuhalten. Die Achse der Dorne fluchtet mit der Achse der Spindel 15 nicht mit der erforderlichen extrem hohen Genauigkeit, selbst wenn die Rastnase 57 fest im Eingriff mit der jeweiligen Nut (56, 56', ...) steht. Deshalb sind Markierungsstifte 76 und 77 vorgesehen. Wenn die Achse des Dorns in Übereinstimmung mit der Achse der Spindel kommt, wird die Spitze des Markierungstiftes 76 durch den Boden des Klinkrades 60 gegen die Federkraft einer Schraubenfeder 78 nach unten gepreßt. Als Folge davon stößt der Markierungsstift 76 gegen den Stift 77, wodurch die Achse des Dorns mit der Achse der Spindel 15 mit extrem hoher Genauigkeit in Übereinstimmung gebracht wird. Wenn sich das Klinkrad 60 zusammen mit dem Werkzeugmagazin 41 zu drehen beginnt, überschreitet der Markierstift 76 den Markierstift 77.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH 261 θ PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 4S Postadresse München: Patentconsult 8 München iO RadedcestraCe 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 76/8710 Patentansprüche

1. Bohrmaschine mit automatischem Werkzeugwechsler, mit einem Antriebsmotor, mit einem vom Antriebsmotor verschiebbaren Spindelkopf, mit einer vom Spindelkopf drehbar gehaltenen Spindel, mit einem einen Endes vom Spindelkopf verschiebbar gehaltenen Träger, mit einem am anderen Ende des Trägers drehbar gehaltenen Werkzeugmagazin, mit mehreren einen Endes als Dorn ausgebildeten Werkzeugen, die vom Werkzeugmagazin drehbar gehalten werden und je von der Spindel angetrieben und von dieser abnehmbar sind und mit einer Schraubenfeder, die den Träger zusammen mit dem Werkzeugmagazin hochzieht, wodurch der Dorn fest mit der Spindel verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (41) mittels einer Stange (43), die einen Endes über ein erstes Kugelgelenk (50) mit dem Werkzeugmagazin (41) und anderen Endes über ein zweites Kugelgelenk (49) mit dem Spindelkopf (42) verbunden ist, intermittierend um einen vorbestimmten Winkel gegenüber dem Träger (43) drehbar ist, derart, daß der ausgewählte Werkzeugdorn unter die Spindel transportiert wird.

München: Kramer · Dr. Weser - Hirsch — Wiesbaden: Slumbadi · Dr. Bergen - Zwirner

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2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stopper(24)vorgesehen ist, gegen den ein Anschlag (54) des Trägers (44) stößt, wenn sich das Werkzeugmagazin aufwärts bewegt, wenn es dem Spindelkopf (42) mit Hilfe der aufwärtsziehenden Kraft der Schraubenfeder (23) folgt, welcher Stopper verhindert, daß «ich das Werkzeugmagazin zusammen mit dem Spindelkopf (42) zu weit nach oben bewegt, so daß sich die Spindel weiter aufwärts bewegt und sich vom Werkzeugdorn (55) loslöst,

und daß längs eines Führungsträgers (46),der einen Endes allseits verschwenkbar mit der Stange (43) verbunden ist und anderen Endes einen Anschlagring (47) aufweist, eine Nase (45) des Spindelkopfes (42) verschiebbar ist, derart, daß bei einer Aufwärtsbewegung des Spindelkopfes die Nase des Spindelkopfes den Anschlagring, den Führungsträger und die Stange aufwärts zieht, so daß das Werkzeugmagazin über die Stange gedreht wird.

3. Bohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Klinkrad (60), das drehbar vom Träger (44) gehalten wird und mit einer Rastnase (57) in Eingriff bringbar ist, die schwenkbar am Werkzeugmagazin (41) befestigt ist, so daß das Werkzeugmagazin durch das Klinkrad über die Rastnase intermittierend gedreht wird, wenn das Klinkrad durch die Stange (43) bewegt wird.

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4. Bohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Stange (43) allseits verschwenkbar mit dem Werkzeugmagazin (41) verbunden ist und daß die Werkzeugdorne (55) drehbar vom Klinkrad (60) gehalten werden.

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