DE2736033A1

DE2736033A1 - Mehrspindel-schraubenautomat

Info

Publication number: DE2736033A1
Application number: DE19772736033
Authority: DE
Inventors: Yoshifumi Tsuchiya
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-08-13
Filing date: 1977-08-10
Publication date: 1978-02-23
Also published as: US4130033A; JPS5322685A; JPS5641362B2

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. K. Afsnianr - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl. :ng. F. Küngseiscn - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-eOe. BLZ 70010080

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHAUSER KTO-NR. 397997. BLZ 70030600

6/Li G/758

Takayuki NOMURA, Tokyo / Japan Mehrspindel-Schraubenautomat

Die Erfindung betrifft einen Mehrspindel-Schraubenautomaten, bei welchem eine Anzahl von Spindeln, beispielsweise vier bis acht Spindeln, mit Hilfe einer Schalttrommel in Bearbeitunsposition zum Ausführen verschiedener Bearbeitungsvorgänge gebracht wird. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Mehrspindel-Schraubenautomaten, welcher eine Präzisionsbearbeitung von Stangenmaterial mit kleinem Durchmesser und relativ großer Länge bei äußerster Genauigkeit gestattet.

Mehrspindel-Schraubenautomaten sind im allgemeinen derart ausgelegt, daß eine drehbar gelagerte Schalttrommel vier bis acht Spindeln trägt, die am Außenumfang der Trommel in gleich-

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mäßigen Abständen angebracht sind. Die Schalttrommel wird intermittierend nach Maßgabe eines Bearbeitungsprogrammes in Drehung versetzt, um sequentiell die Spindeln in die Bearbeitungspositionen zu bringen, so daß die an den Spindeln eingespannten Werkstücke gleichzeitig mit Hilfe von Bearbeitungswerkzeugen auf verschiedene Art und Weise bearbeitet werden können, wobei die Bearbeitungswerkzeuge entsprechenden Bearbeitungspositionen zugeordnet sind.

Bei derartigen Mehrspindel-Schraubenautomaten werden jedoch die Werkstücke mit Hilfe von Spannfuttern an den äußersten Enden der Spindel eingespannt, und die Teile der eingespannten Werkstücke, die über die Spindeln überstehen, werden mit Hilfe der Bearbeitungswerkzeuge bearbeitet, während sich die Spindeln radial und axial bewegen.

Dies hat zur Folge, daß sich der Abstand von einem Bearbeitungspunkt am äußersten Ende des Bearbeitungswerkzeuges zu einem Auflagepunkt an dem vordersten Ende des Spannfutters, welches das Werkstück einspannt, ständig ändert. Wenn dieser Abstand größer wird, und wenn der Durchmesser des Werkstückes kleiner wird, wird das Werkstück bei der Bearbeitung infolge einer Verschiebung aufgrund des Schneidwiderstandes in Schwingungen versetzt, und es können exzentrische Lagen von Spindel und Werkstück und ähnliches auftreten, was insgesamt zu einer Abnahme der Bearbeitungs- bzw. Fertigungsgenauigkeit führt.

Beim Weiterschaltvorgang, durch welchen die Spindeln in die aufeinanderfolgenden Bearbeitungspositionen gebracht werden, können sich die Indexier- bzw. Schaltfehler bei fortlaufenden Indexiervorgängen aufsummieren, wenn sich ein Fehler bei der Positionierung der Spindeln einstellt, was zu einer weiteren Verringerung der Fertigungsgenauigkeit führt.

Aufgrund dieser Tatsachen sind Mehrspindel-Schraubenautomaten

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bisher bezüglich ihrer Genaugikeit Beschränkungen unterworfen, so daß eine hohe Präzisionsbearbeitung nicht zu erwarten ist, und insbesondere sind diese Automaten nicht zur Bearbeitung von Stangenmaterial mit kleinem Durchmesser und relativ großer Länge geeignet.

Eine Vielzahl von Mehrspindel-Schraubenautomaten sind vorgeschlagen worden, die die Bearbeitungs- bzw. Fertigungsgenauigkeit durch überwinden einiger wesentlicher Nachteile der bekannten Automaten zu verbessern suchen. Bis heute jedoch sind keine Mehrspindel-Schraubenautomaten bekannt, die eine ausreichende Be arbeitungsgenauigkeit in vollem Umfange sicherstellen.

Beispielsweise ist ein Schraubenautomat vorgeschlagen worden, der so ausgelegt ist, daß ein Abschnitt eines Werkstücks, das über das vorderste Ende einer Spindel übersteht, durch eine " Führungsbuchse unterstützt ist, um die Verschiebung des Werkstückes nachzuregeln, die durch den Schneidwiderstand verursacht wird. Bei diesem vorgeschlagenen Automaten dreht sich die Führungsbuchse integral mit einer Schalttrommel bei der Indexierung der Spindeln, was zur Folge hat, daß ein Indexierfehler direkt zu einem Fehler in der Position bzw. in der Lage der Führungsbuchse führt, und das Werkstück wird dann bearbeitet, während es durch die Führungsbuchse unterstützt ist, die mit einem derartigen Positionsfehler behaftet ist. Dieses Vorgehen ist nicht geeignet, den Teil- bzw. Indexierfehler auszuschalten, um eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Mehrspindel-Schraubenautomaten zu schaffen, bei welchem ein Fehler bei der Indexierung und Positionierung der Spindeln an einem Auflagepunkt eines zu bearbeitenden Stangenmaterials beseitigt werden kann, das durch eine Führungsbuchse unterstützt ist und welche eine Bearbeitung mit hoher Genauigkeit und Präzision unabhängig von einem In-

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dexierfehler der Spindeln gestattet.

Die Erfindung schafft einen Mehrspindel-Schraubenautomaten, bei welchem zur Bearbeitung von Stangenmaterial mit kleinem Durchmesser und relativ großer Länge bei hoher Genauigkeit das zu bearbeitende Stangenmaterial durch Führungsbuchsen, die integral mit Bearbeitungswerkzeugen in Werkzeugträgern in einer Bearbeitungsposition vereint sind, unterstützt werden, ein säulenförmiger Werkzeugmaschinenständer ganz nahe einem säulenförmigen Spindelständer zugeordnet ist, der säulenförmige Werkzeugmaschinenständer mit einem Antrieb für die Bearbeitungswerkzeuge ausgestattet ist, der die Bearbeitungswerkzeuge zum Ausführen des Bearbeitungsvorganges antreibt und bei dem die Bearbeitungswerkzeuge jeweils eine Nachstell- bzw. Einstelleinrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug aufweisen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht des Gesamtaufbaus eines Mehrspindel-Schraubenautomaten;

Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht längs der Linie H-II in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie IH-III in Fig. 2;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Seitenansicht längs der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht längs der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Längsschnittansicht eines Antriebs für den säulenförmigen Werkzeugmaschinenständer.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist der gesamte Aufbau eines Mehrspindel-Schraubenautomaten gemäß der Erfindung gezeigt, wobei

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eine Ausführungsform gewählt ist, bei der vier Spindeln vorgesehen sind.

In Fig. 1 trägt ein Maschinenbett 1 einen säulenförmigen Spindelständer 2, der an einer Seite des Bettes 1 angeordnet ist. Der säulenförmige Spindelständer 2 weist im Innern eine drehbar gelagerte Schalttrommel 4 bzw. Indexiertrommel 4 auf, in welcher vier Spindeln 3 untergebracht sind. Zur bearbeitendes Stangenmaterial A, das über eine Materialvorschubeinrichtung, die an der linken Seite in Fig. 1 vorgesehen ist, eingeführt wird, geht axial durch die Spindeln 3 und wird durch Spannfutter, die nicht gezeigt sind, an den vordersten Enden der Spindeln eingespannt.

Das Bett 1 trägt weiterhin eine säulenförmige Antriebseinheit 5 mit ungekehrt L-förmiger Gestalt, die einen horizontalen Abschnitt 5a und einen vertikalen Abschnitt 5b umfaßt, die dem säulenförmigen Spindelständer 2 gegenüberliegend angeordnet sind, und die säulenförmige Antriebseinheit 5 enthält einen Antrieb 6.

Der horizontale Abschnitt 5a der säulenförmigen Antriebseinheit 5 trägt eine säulenförmige Bearbeitungseinheit 7, die in Achsrichtung der Spindeln 3 in dem säulenförmigen Spindelständer 2 auf diesen zu und von diesem weg bewegbar ist.

Die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 weist Werkzeugträger 8 auf, die in zugeordneter Lage zu den Spindeln 3 angeordnet sind, wobei jeder Werkzeugträger 8 integral vereinte Führungsbuchsen 9 und Bearbeitungswerkzeuge 10a, 10b umfaßt, die zur Bearbeitung der Werkstücke, beispielsweise in Form von Stangenmaterial A, bestimmt sind. Die Führungsbuchsen 9 unterstützen Abschnitte der Werkstücke, beispielsweise des Stangenmaterials A, die durch die Spannfutter eingespannt sind und über die Spindeln 3 überstehen, wenn die säulenförmige Bearbeitungs-

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einheit 7 dicht in Richtung auf den säulenförmigen Spindelständer 2 zu bewegt wird.

Bei der Ausführung eines Bearbeitungsvorganges bewegt sich die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 in Richtung auf den säulenförmigen Spindelständer 2, wobei die Führungsbüchsen 9 an Auflagerpunkten A^f der Werkstücke, beispielsweise Stangenmaterial A, zu liegen kommen, während bei der Bewegung der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 von dem säulenförmigen Spindelständer 2 weg sich die Führungsbuchsen 9 ebenfalls von den Werkstücken, beispielsweise von dem Stangenmaterial A, weg bewegen, so daß sich die Schalttrommel 4 drehen kann.

Insbesondere weist die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 eine Antriebseinrichtung 21 für ein Bearbeitungswerkzeug auf, die als Antrieb der Bearbeitungswerkzeuge 10a, 10b zur Ausführung eines Bearbeitungsvorganges bestimmt ist.

Eine Steuerwelle 11 erstreckt sich durch den säulenförmigen Spindelständer 2, durch den vertikalen Abschnitt 5b der säulenförmigen Antriebseinheit 5 und durch die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7. Die Steuerwelle 7 ist so angebracht, daß sie sich relativ zu dem säulenförmigen Spindelstärider 2 in dem vertikalen Abschnitt 5b der säulenförmigen Antriebseinheit 5 drehen kann, die gegenüberliegt, sich jedoch nicht in axialer Richtung bewegen kann. Die Steuerwelle 11 umfaßt ebenfalls eine Verschiebewelle bzw. Keilwelle 11a in dem Abschnitt, in welchem die Steuerwelle 11 durch die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 geht, so daß die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 axial relativ zu der Steuerwelle 11 bewegt werden kann.

Innerhalb des Maschinenbettes 1 ist ein Steuerwellenantriebsmotor 12 vorgesehen, der mit der Steuerwelle 11 über ein Zwischenglied 13 oder dergl. verbunden ist, das als Antriebseinrichtung 6 innerhalb der säulenförmigen Antriebseinheit 5 dient.

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Die Steuerwelle 11 weist Steuernocken (nicht gezeigt) auf, die dazu dienen, das am äußersten Ende der Spindel angebrachte Spannfutter zu öffnen und zu schließen, die Spindeln 3 zeitweise stillgesetzt werden können und ein Indexierstift in den säulenförmigen Spindelständer 2 eingeführt werden kann.

Eine Steuereinrichtung unter Verwendung einer Steuerkurvenscheibe bzw. unter Verwendung von Steuernocken ist an sich bekannt, so daß eine detaillierte Beschreibung derselben entfallen kann.

An der Verschiebewelle 11a der Steuerwelle 11 ist ein Schraubenrad bzw. eine Bewegungsspindel 14 angebracht, die zur Kraftübertragung auf eine Steuerwelle 29 dient, die für die Bearbeitung in der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 erforderlich ist. Die Bewegungsspindel bzw. das Schraubenrad 14 kann sich nur axial relativ zu der Steuerwelle 11 bewegen.

Innerhalb der säulenförmigen Antriebseinheit 5 ist eine weitere Steuerwelle 15 vorgesehen, welcher eine Kurvenscheibe 16 zugeordnet ist, die die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 in Achsrichtung der Spindeln 3 bewegt.

Die Steuerwelle 5 ist ebenfalls mit dem Steuerwellenantriebsmotor 12 über eine geeignete Übertragungseinrichtung 6 verbunden.

Eine Hauptwelle 17» die durch den säulenförmigen Spindelständer 2, den vertikalen Abschnitt 5b der säulenförmigen Antriebseinheit 5 und durch die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 geht, ist in der Mitte der Schalttrommel bzw. Indexiertrommel 4 angeordnet. Die Ifeuptwelle 17 nimmt drehbar gelagert einr Spindelantriebswelle (nicht gezeigt) auf, die axial durch diese verläuft. Die Spindelantriebswelle ist mit einem Spindelantriebsmotor 19 über ein Vorgelege 18 oder ähnliches verbunden, der innerhalb des Maschinenbettes 1 angeordnet ist, wobei das

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Vorgelege die Antriebseinrichtung 6 in der säulenförmigen Antriebseinheit 5 bildet.

Die Hauptwelle 17 weist einen Schalt- bzw. Indexiermechanismus (nicht gezeigt) auf und umfaßt ein Malteserkreuzrad oder ähnliches, so daß die Indexier- bzw. Schalttrommel 4 in Umfangsrichtung durch die Hauptwelle 17 verdreht werden kann, um die Spindeln 3 zu positionieren bzw. zu indexieren.

Die Ausführungsform des Antriebs der Indexiereinrichtung und ähnliches für die Spindeln 3 sind ähnlich wie bei bekannten Mehrspindel-Schraubenautomaten ausgebildet, so daß eine eingehende Erörterung derselben entfallen kann.

Vier Werkzeughalter 8 sind stirnseitig an den vier Spindeln angeordnet, und die Werkzeughalter 8 sind entsprechend leicht austauschbar fest mit den Wellen 20 verbunden, die durch die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 gehen und dort abgestützt sind. Die Wellen 20 sind nur in Achsrichtung durch den Antrieb 21 für das Bearbeitungswerkzeug bewegbar, der innerhalb der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 angeordnet ist.

Dies bedeutet, daß die Werkzeugträger 8 in regelmäßigen Winkelabständen, wie in Fig. 2 gezeigt, angeordnet sind, so daß sie in Umfangsrichtung durch die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 gesperrt bzw. arretiert werden können, Jedoch in Achsrichtung bewegbar bleiben.

Zwei Bearbeitungswerkzeuge 10a und 10b, wie z.B. spanende Bearbeitungswerkzeuge, sind einzeln radial bewegbar in dem zugeordneten Werkzeugträger 8 angeordnet.

Die Bearbeitungswerkzeuge 10a, 10b werden einzeln durch Nocken bzw. Kurvenscheiben 23124 gesteuert, die an Steuerwellen 22 entsprechend fest angebracht sind.

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Die Steuerwellen 22 sind drehbar und axial bewegbar auf der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 über Lager 25 abgestützt, und die vordersten Enden der Steuerwellen 22, die über die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 in Richtung auf die Spindeln 3 überstehen, sind in den Werkzeugträgern 8 drehbar gelagert.

Die Verschiebewelle 11a der Steuerwelle 11 umfaßt eine Verschiebemuffe 26, die damit kämmt,und ein hohlzylindrisches Bauteil 27, das an der Verschiebemuffe 26 befestigt ist, trägt ein Schraubenrad bzw. eine Bewegungsspindel 14, die daran fest angebracht ist.

Das hohlzylindrische Bauteil 27 ist drehbar an der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 über Lager 28,28 gelagert.

InEig.3 ist eine Steuerwelle 29 senkrecht zur Zeichenebene angeordnet, und diese Steuerwelle 29 ist drehbar an der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 über Lager (nicht gezeigt) abgestützt. Ein fest an der Steuerwelle 29 angebrachtes Schraubenrad 30 kämmt mit dem Schraubenrad 14.

Steuer- bzw. Kurvenscheiben 31, die die Wellen 20 in Achsrichtung vorschieben, sind an der Steuerwelle 20 befestigt.

Ein Wellenantriebsglied 32 ist fest an der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 angebracht. Das Wellenantriebsglied 32 weist vier Schieber bzw. Gleitstücke 33 auf, die senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 3 gleitbar beweglich sind. Kurbelglieder 35, die an der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 über Bolzen 34 schwenkbar angebracht sind, drehen sich bei der Vertikalbewegung der Gleitstücke 33, so daß die Wellen 20 einzeln in Achsrichtung durch die Platten 36 vor und zurück geschoben werden, die an den Wellen 20 befestigt sind.

Die Werkzeughalter 8 weisen weiterhin Führungsbüchsen 9 auf,

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die über Buchsenhalter 37 daran befestigt sind und zu den Achsen der Spindel 3 ausgerichtet sind. Teile bzw. Abschnitte der Werkstücke, wie z.B. des Stangenraaterials A, welche an den Spindeln 3 eingespannt sind und über diese überstehen, werden durch Führungsöffnungen (nicht gezeigt) in die Führungsbuchsen 9 eingeführt und durch diese abgestützt, um radiale Schwingungsbewegungen zu verhindern.

Die Steuerwellen 22 sind fest mit Verschiebemuffen 39 verbunden, die mit Verschiebewellen 38 kämmen, die durch einen Antrieb (nicht gezeigt) in Drehung versetzt werden und in der säulenförmigen Antriebseinheit 5 angeordnet sind. Nocken bzw. Kurvenscheiben 23 und 24 sind an den vordersten Enden der Steuerwellen 22 befestigt, die über die Werkzeugträger 8 überstehen.

Die Werkzeuge 10a und 10b werden radial durch die Nocken bzw. Kurvenscheiben 23 und 24 vorgeschoben.

Die Werkzeugträger 8 weisen Bolzen bzw. Stifte 41 auf, die an diesen über Lager 40 drehbar gelagert sind, und die Bolzen 41 sind mit Schwenkarmen 42 versehen.

Innerhalb der Wellen 20 sind hohlzylindrische Bauteile 44 axial gleitend bewegbar über Lager 43 oder ähnliches angeordnet, und die Arbeitsspindeln 46 sind über Lager 45 oder dergl. drehbar gelagert und in Führungsbuchsen 9 innerhalb von Innenbohrungen der hohlzylindrischen Bauteile 44 gegenüberliegend angeordnet.

An den über die hohlzylindrischen Bauteile 44 überstehenden Enden der Arbeitsspindeln 46 sind Bearbeitungswerkzeuge 10c, 1Od, wie z.B. Bohrer, Gewindeschneidbohrer, Rohrgewindeschneidwerkzeuge oder dergl., angebracht, um einen Bohrvorgang, ein Gewindeschneiden oder dergl. an den äußersten Enden der Werk-

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stücke, wie z.B. dem Stangenmaterial A, auszuführen.

Die Arbeitespindeln 46 sind durch einen Antrieb (nicht gezeigt) drehangetrieben, der innerhalb der säulenförmigen Antriebseinheit 5 angeordnet ist.

Die Wellen 20 weisen Arme 47 auf, die darauf gleitbar angeordnet sind. Die Arme 47 sind mit den hohlzylindrischen Bauteilen 44 verbunden, die durch langlochförmige Aussparungen 48 gehen, die in den Wellen 20 ausgebildet sind.

An den Steuerwellen 22 sind Steuerkurvenscheiben 50 fest angebracht, die mit Bolzen 76 verbunden sind, die über die Arme überstehen, und die Steuerkurvenscheiben 50 bewirken, daß die Arbeitsspindeln 46 zusammen mit den hohlzylindrischen Bauteilen 44 axial zu den Spindeln 3 durch die Bolzen 76, die Arme 47 und die Bolzen 49 vorgerückt und zurückgefahren werden können, wenn sich die Steuerwellen 22 drehen.

Die Bolzen 49 sind an den Armen 47 derart angebracht, daß die Bolzen 49 verstellbar axial zu den Spindeln 3 durch Stellschrauben 77 bewegbar sind, wobei diese Bauteile eine Nachbzw. Einstelleinrichtung für das Bearbeitungswerkzeug bilden, um die relativen Lagen der Bearbeitungswerkzeuge 10c, 1Od zu den Führungsbuchsen 9 einstellen zu können.

Obgleich in den Fig. 4 und 5 aus Ubersichtlichkeitsgründen nur ein einziger Werkzeugträger 8 dargestellt ist, sind insgesamt drei weitere Werkzeugträger 8 vorgesehen, die bezüglich ihres Aufbaus dem einen beschriebenen ähnlich sind.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform weist der Werkzeugträger 8 einen Schwenkarm 42 auf, der um den Bolzen 41 schwenkbar angebracht ist, und wie ebenfalls in Fig. 5 gezeigt, weist der Schwenkarm 42 eine Konsole 51a auf, die an diesem

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derart angebracht ist, daß die Konsole zur Einstellung und Adjustierung in radialer Richtung der Spindel 3 durch eine Stellschraube 78 bewegbar ist, was eine Einstelleinrichtung für ein Werkzeug bildet. Axial zu der Spindel 3 ist eine Verstellung durch eine Stellschraube 79 möglich, die eine Einstelleinrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug bildet und eine Adjustierung der relativen Lage zu der Führungsbuchse 9 ermöglicht. Ein Werkzeugsupport 52a, an welchem das Bearbeitungswerkzeug 10a befestigt ist, ist an der Konsole 51a fest angebracht.

Der Schwenkarm 42 ist durch eine Drehkraft im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 4 durch eine Spann- bzw. Druckfeder 53 beaufschlagt, und eine Klaue 54a, die an der Konsole 51a befestigt ist, läuft der Bahn der Kurvenscheibe 23 nach, die an der Steuerwelle 22 befestigt ist, so daß das Bearbeitungswerkzeug 10a sich um den Bolzen 41 schwenken kann.

Andererseits weist der Werkzeugträger 8 ein Führungsglied auf, das nicht dargestellt ist, da dieses auf der Rückseite der Zeichenfläche in Fig. 4 liegt, welches an dem Werkzeugträger fest angebracht ist. Das Führungsglied umfaßt eine Konsole 51b, die in radialer Richtung der Spindel 3 gleitbar angeordnet ist, sowie einen Werkzeugsupporter 52b, der an der Konsole 51b fest angebracht ist, an welchem das Bearbeitungswerkzeug 10b befestigt ist.

Ein Kurbelglied 56 ist an dem Bolzen bzw. Zapfen 55 befestigt, der drehbar an dem Werkzeugträger 8 angebracht ist, und eine Klaue bzw. ein Fühler 54b an einem Ende des Kurbelgliedes 56 kann der Steuerscheibe 24 nachlaufen, die an der Steuerwelle angebracht ist, wobei durch das vorderste Ende der Stellschraube 57, die eine Werkzeugeinstelleinrichtung bildet und am anderen Ende des Kurbelgliedes 56 angebracht ist, einen linearen Vorschub des Bearbeitungswerkzeuges 10b bewirkt, und/oder eine

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lineare Verschiebung in radialer Richtung der Spindel 3 längs des Führungsgliedes über die Konsole 51b.

Das FUhrungsglied weist eine Konsole 51b auf, die daran derart befestigt ist, daß die Konsole in radialer Richtung der Spindel 3 durch die Stellschraube 57 zur Ver- bzw. Einstellung bewegbar ist und in axialer Richtung der Spindel 3 durch eine weitere Stellschraube (nicht gezeigt), die eine Werkzeugeinstelleinrichtung bildet, um die relative Lage zu der Führungsbuchse 9 einstellen zu können.

Bei der Ausführungsform ist ein Werkzeugsupport vorgesehen, der außerhalb der Maschine zentrierbar ist, was beispielsweise in der US-PS 3 916 730 beschrieben ist. Die Werkzeugträger 8 bilden eine Einheit, wie dies zuvor erörtert ist, und wenn Bearbeitungswerkzeuge für ein Querbohren, Fräsen oder dergl. aufgrund der Abänderung des Bearbeitungsprogrammes und derzu bearbeitenden Erzeugnisse erforderlich sind, brauchen nur die Werkzeugträger von den Wellen abmontiert und ersetzt zu werden und der andere Werkzeugträger entsprechend mit den notwendigen Bearbeitungswerkzeugen,und entsprechende Führungsbuchsen können zuvor eingesetzt werden. Hierdurch läßt sich die Maschinenstillstandszeit zur Umrüstung beträchtlich verkürzen, wenn nicht benötigte Bearbeitungswerkzeuge abgenommen und die erforderlichen Bearbeitungswerkzeuge ersetzt werden, wodurch sich die Ausstoßleistung und Bearbeitungskapazität eines solchen Automaten verbessern lassen.

In Fig. 6 ist ein Antrieb für die Bewegung der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 gezeigt.

Zum Zeitpunkt der Indexierung der Spindeln kann der Indexiervorgang nicht ausgeführt werden, wenn die Werkstücke nicht aus den Führungsöffnungen in den Führungsbuchsen 9 herausgezogen sind, und hierzu kann die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7

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in eine entsprechende Stellung zurückgefahren werden, so daß das vorderste Ende der Werkstücke a in eine Lage gelangt, in der es nicht in Berührung mit den Werkzeugträgern 8 oder den Führungsbuchsen 9 ist, so daß der Indexiervorgang ausgeführt werden kann.

Hierzu sind die gegenüberliegenden Enden der Steuerwelle 15 (wobei nur ein Ende gezeigt ist) drehbar gelagert, wobei Druckkräfte bzw. Schubkräfte durch Tragkugellager 59 aufgenommen werden, die in dem hülsenförmigen Bauteil 58 angeordnet sind, welches an der säulenförmigen Antriebseinheit 5 befestigt ist. Die Steuerwelle 15 weist einen Mittelabschnitt auf, der auf der säulenförmigen Antriebseinheit 5 über ein Lager 60 abgestützt ist, wobei die Steuerwelle 15 durch einen Steuerwellenantriebsmotor 12, wie vorstehend erörtert, drehangetrieben sein kann.

Die Steuerkurvenscheibe 16, die an der Steuerwelle 15 befestigt ist, weist eine Steuernut 61 auf, so daß das vorderste Ende eines Drehbolzens 64,der in einem zylindrischen Element 62 untergebracht ist, das an der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 über Lager 63 festgelegt ist, in die Steuernut 61 eingreifen kann.

Ein Begrenzungsglied 65 ist durch Schrauben an der Steuerkurvenscheibe 16 befestigt, so daß der Bolzen 64 in Berührung mit dem Begrenzungsglied 65 zum Verhindern einer weiteren Bewegung der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 kommt, wenn der Bolzen 64 in Fig. 6 nach links längs der Steuernut 61 und gleichzeitig die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 in Richtung auf die Spindeln 3 längs der Führungsschiene 75 der säulenförmigen Antriebseinheit 5, wie in Fig. 3 gezeigt, bewegt werden, bis diese nahe den Spindeln 3 zu liegen kommt.

Die Steuerwelle 15 weist eine Bewegungsmutter 66 und einen Bund 67 auf, der zwischen der Bewegungsmutter 66 und der Kurven-

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scheibe 16 angeordnet ist, wobei die Bewegungsmutter 66 fest mit der Steuerwelle 15 durch Festlegen der Bewegungsmutter 66 bezüglich der Kurvenscheibe 16 durch den Bund 67 über eine Mutter 68 fest verbunden ist, die in Eingriff mit den Gewindegängen 15a auf der Steuerwelle 15 ist.

An der Außenfläche der Bewegungsmutter 66 ist ein Kurvenscheibenhalteelement 71 angeordnet, das nur in axialer Richtung gleitbar ist und das durch eine Mutter 70, die in Eingriff mit den Gewindegängen 66a und der Bewegungsmutter 66 durch die Federkraft von Druckfedern 69 gehalten ist. Das Kurvenscheibenhalteelement 71 trägt eine Steuerscheibe 72, die durch Schrauben an der Außenfläche befestigt ist.

Andererseits weist die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 einen Bolzen 73 auf, der daran befestigt ist, sowie ein der Kurvenscheibe nachlaufender Abtaster 74, der am vordersten Ende des Bolzens 73 angebracht ist, der über die Steuerwelle 15 übersteht.

Das rechte Ende 74a am Außenumfang des Abtasters 74 liegt einer Steuerfläche 72a der Kurvenscheibe 72 gegenüber und berührt diese und wird in seiner Lage rechts in einem Abstand H von der linken Endsteuerfläche 72a gehalten, wenn die Steuerscheibe 72 die extreme Linkslage einnimmt, während das Kurvenscheibehaiteelement 71 sich entgegen der Federkraft der Druckfedern 69 allmählich nach rechts zu bewegen beginnt, wenn die Steuerscheibe 72 beginnt in Berührung zu kommen mit dem rechten Ende 74a des Abtasters 74 des Bolzens 73, das durch die Drehbewegung des Kurvenscheibenhaltegliedes 71 bewirkt wird. Wenn die am linken Ende liegende Steuerfläche 72a der Steuerscheibe 72 die extreme linke Endlage einnimmt, kommt diese in Berührung mit dem Abtaster 74, nämlich dann, wenn der Bolzen 64 in Berührung mit dem Begrenzungsglied 65 kommt, so daß das Kurvenscheibenhalteglied 71 um den Abstand H nach rechts sich bewegt, um die

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Druckfedern 69 zu spannen, durch welche der Bolzen federnd nachgiebig in Berührung mit dem Begrenzungsglied 65 gehalten ist, um ein Spiel zwischen dem Bolzen 64 und der Steuernut 61 zu verhindern.

Die Betriebsweise des Mehrspindel--Schraubenautomaten wird im folgenden beschrieben.

Zuerst werden die Werkstücke, wie z.B. das Stangenmaterial A, durch die Spannfutter an den zuäußerst liegenden Enden der Spindeln 3 eingespannt und durch die Drehbewegung der Schalttrommel 4 in die erforderlichen Lagen und Positionen gebracht.

Die Steuerwelle 15 wird dann durch den Steuerwellenantriebsmotor 72 in Drehung versetzt, um die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 in axialer Richtung der Spindeln 3 in Richtung auf den säulenförmigen Spindelträger durch den Bolzen 64 zu bewegen, der in die Steuernut 61 der Kurvenscheibe 16 eingreift.

Wenn der Bolzen 64 der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7 in Berührung mit dem Begrenzungsglied 65 kommt, kommt die Kurvenscheibenfläche 72a der Kurvenscheibe 72 auf der Steuerwelle 15 in Berührung mit dem Abtaster 74 des Bolzens 73 in der säulenförmigen Bearbeitungseinheit 7, wobei der Bolzen 64 federnd nachgiebig in Berührung mit dem Begrenzungsglied 65 gehalten ist, um ein Spiel zwischen dem Bolzen 64 und der Steuernut 61 zu verhindern.

Nachdem während der Zeitdauer,innerhalb der die Steuerwelle in die entsprechende Winkellage gebracht und verdreht worden ist, bleibt die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7in dieser Stellung aufgrund der Steuernut 61 stehen, so daß ein Bearbeitungsvorgang mit Hilfe der Bearbeitungswerkzeuge 10a, 10b, 10c, 10d ausgeführt werden kann.

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Hierbei sind die Führungsbuchsen 9 der Werkzeugträger 8 am Abstützpunkt A¹ der Werkstücke, wie z.B. dem Stangenmaterial A, angeordnet, und der Abstützpunkt A¹ wird in die Führungsöffnungen der Führungsbüchsen 9 eingeführt und dort abgestützt.

Dann werden die vordersten Enden der Werkstücke, wie z.B. dem Stangenmaterial A, die an der Stirnseite der Führungsbuchsen überstehen, mit Hilfe der Bearbeitungswerkzeuge 10a, 10b, 10c, 10d bearbeitet.

Hierzu wird die Steuerwelle 11 durch den Steuerwellenantriebsmotor 12 drehangetrieben, und die Steuerscheiben 31 auf der Steuerwelle 29 werden durch das Schraubenrad 14 der Steuerwelle 11 und das Schraubenrad 30 in Drehung versetzt, das mit dem Schraubenrad 14 kämmt.

Die Steuerscheiben 31 bewirken, daß die Schieber bzw. Gleitstücke 33 entsprechend der vorgegebenen Bearbeitungsart die Wellen 20 in Richtung auf den entsprechenden Spindeln 3 bewegt werden, so daß die Bearbeitungswerkzeuge 10a,10b, die an den Werkzeugträgern 8 angebracht sind, axial vorgeschoben werden können und die Bearbeitungsvorgänge an den Werkstücken, wie z.B. dem Stangenmaterial A, ausführen können.

Die Verschiebewellen 38 sind durch die Antriebseinrichtung drehangetrieben und drehen die Steuerwellen 22 zusammen mit den Verschiebewellen 38 und verdrehen hierbei die Kurvenscheiben 23 und 24 auf den Steuerwellen 22.

Die Schwenkarme 42 werden hierbei durch die Kurvenscheiben über die Klauen 54a verdreht, um das Bearbeitungswerkzeug 10a in radialer Richtung des Werkstückes A zuzustellen, und gleichzeitig werden die Kurvelglieder 56 durch die Kurvenscheiben über die Klauen 54b in Drehung versetzt, um die Werkzeuge 10b in radialer Richtung des zu bearbeitenden Werkstückes A zuzu-

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stellen. Nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges werden die Bearbeitungswerkzeuge 10a und 10b in ihre Ausgangslagen mit Hilfe der Steuerscheiben 23 und 24 zurückgefahren.

Wenn die Steuerwellen 22 in Drehung versetzt sind, drehen sich die Kurvenscheiben 50,und die Arbeitsspindeln 46 werden in Richtung auf die Spindeln 3 zusammen mit den Hülsen 44 über die Arme 47 zugestellt, wobei Bearbeitungsvorgänge, wie Bohren, Gewindeschneiden oder dergl. an den vordersten Enden der Werkstücke, wie z.B. dem Stangenmaterial A, durch die Bearbeitungswerkzeuge 10c,1Od der Arbeitsspindeln 46 ausgeführt werden können, die durch die Antriebseinrichtung in Drehbewegung versetzt sind.

Nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges werden die Bearbeitungswerkzeuge 10c,1Od wiederum in ihre Ausgangslagen mit Hilfe der Kurvenscheiben 50 zurückgefahren.

Die Wellen 20 und die Werkzeugträger 8, die somit in Richtung auf die Spindeln 3 durch die Kurvenscheiben 31 vorbewegt worden sind, werden wiederum in ihre Ausgangslagen mit Hilfe der Kurvenscheiben 31 zurückgefahren.

Nach Beendigung des Bearbeitungsvorgangs, wie z.B. vorstehend beschrieben, wird ein Indexiervorgang für einen darauffolgenden BearbeitungsVorgang ausgeführt.

Hierzu wird die Kurvenscheibe 16 auf der Steuerwelle 15 durch den Steuerwellenantriebsmotor 12 in Drehung versetzt, um die säulenförmige Bearbeitungseinheit 7 von dem säulenförmigen Spindelständer 2 in Achsrichtung der Spindel 3 über dem Bolzen 64 wegzubewegen, der in die Steuernut 61 der Steuerscheibe 16 eingreift,und die Werkstücke, wie z.B. das Stangenmaterial A, werden aus den Führungsöffnungen der Führungsbuchsen 9 zurückgezogen, um die Führungsbuchsen 9 und die Werkzeugträger 8

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von den Werkstücken, wie z.B. dem Stangenmaterial A, wegzubewegen, und hieran schließt sich die Verdrehbewegung der Schalttrommel 4 zur Ausführung eines Indexiervorganges an.

Nach Beendigung des Indexiervorganges werden verschiedene Antriebseinrichtungen betätigt, und die Vorgänge werden in wiederholter Form ausgeführt, um die Baugruppen zu den Bearbeitungsstellen zu verschieben.

Auf diese Art und Weise werden die Werkstücke A sukzessiv zu den entsprechenden Bearbeitungsstufen durch den Indexiervorgang weiterbefördert. Wenn die vier Bearbeitungsvorgänge an den Werkstücken A ausgeführt worden sind, werden diese auf die Endlänge zugeschnitten, und ein Endprodukt ist fertiggestellt.

Obgleich bei der detailliert beschriebenen Ausführungsform die säulenförmige Bearbeitungseinheit in Achsrichtung der Spindel bei der Indexierung mit Hilfe der Schalttrommel bewegt wird, kann auch ein Spindelstock bewegt werden, um die Werkstücke von den Führungsbuchsen zur Ausführung der Indexierung mit Hilfe der Schalttrommel wegzubewegen.

Wie die Beschreibung zeigt, kann das Werkstück auf der Führungsbuchse, die mit den Bearbeitungserkzeugen in dem Werkzeugträger zusammengefaßt sind, in einer Lage unterstützt werden, in der die säulenförmige Bearbeitungseinheit ganz nahe zu dem säulenförmigen Spindelträger bewegt wird, um einen Indexierfehler in jeder Spindellage am Aufstützpunkt des Werkstückes auf den Führungsbuchseh auszuschalten.

Da ferner die Führungsbuchsen und die Bearbeitungswerkzeuge integral in den Werkzeugträgern zusammengefaßt sind, wird die Steifigkeit zwischen der Führungsbuchse und dem Bearbeitungswerkzeug verbessert, wodurch eine hohe Bearbeitungspräzision, unabhängig von einem Fehler bei der Indexierung der Spindeln,

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sichergestellt ist.

Ferner kann die relative Lage des Bearbeitungswerkzeuges zu der Führungsbuchse durch eine Einstelleinrichtung für das Bearbeitungswerkzeug adjustiert und eingestellt werden, welche an dem Bearbeitungswerkzeug angebracht ist, um alle Fehler bezüglich der Positionierung im Werkzeugträger auszugleichen, wodurch die Fertigungsgenauigkeit im Vergleich zu bekannten Mehrspindel-Schraubenautomaten beträchtlich gesteigert werden kann.

Da zusätzlich die Führungsbuchse zum Unterstützen des Abschittes des Werkstückes,das von der Spindel übersteht, und das Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung des Werkstückes, das von der Führungsbuchse getragen wird, in einem einheitlichen Gebilde in dem Werkzeugträger zusammengefaßt sind, weist der Mehrspindel-Schraubenautoraat gemäß der Erfindung insbesondere die Vorteile auf, daß der Abstand von dem Aufstützpunkt mit Hilfe der Führungsbuchse zu dem Bearbeitungspunkt durch das Bearbeitungswerkzeug selbst bei axialer Bewegung des Bearbeitungswerkzeuges konstant gehalten werden kann, wobei die Fertigungsgenauigkeit ebenfalls verbessert werden kann.

Da insbesondere die Führungsbuchse und das Bearbeitungswerkzeug in einem einheitlichen Gebilde in dem Werkzeugträger zusammengefaßt sind, kann der Werkzeugträger als Ganzes ausgetauscht werden, wodurch die Werkzeugwechsel ζ eiten beträchtlich verkürzt werden können, so daß sich die Bearbeitungszeiten und somit die Ausstoßleistung des Automaten erhöhen.

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Claims

Patentansprüche

Mehrspindel-Schraubenautomat mit einer Schalttrommel, mehreren Spindeln, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen an der Schalttrommel angeordnet sind, mit Werkzeugträgern, die in ihrer Anzahl der Anzahl der Spindol entsprechen und stimseitig den Spindeln gegenüberliegen, mit radial bewegbaren Bearbeitungswerkzeugen, die jeweils in einem zugeordneten Werkzeugträger untergebracht sind, mit einer Einrichtung, welche die gleichzeitige relative Verschiebebewegung der Werkstücke auf den Spindeln gegenüber den Bearbeitungswerkzeugen bezüglich den Achsrichtungen gestattet und eine Einrichtung zum Vorschieben der Werkstücke zu den aufeinanderfolgenden Bearbeitungspositionen durch die Drehbewegung d"er Schalttrommel, gekennzeichnet L durch Führungsbuchsen (9), die mit den Werkzeugträgern (8) an der Stirnseite der Spindeln (3) zur Abstützung der Werkstücke (A) zusammengefaßt sind und eine Einrichtung, die die Werkstücke (A) von den E'ührungsbuchsen (9) wegbewegt, wenn sich die Schalttrommel (4) dreht.
2. Mehrspindel-Schraubenautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine säulenförmige Bearbeitungseinheit (7) stirnseitig der Schalttrommel (4) angeordnet ist, daß Wellen (20) stirnseitig von den Spindeln (3) gegenüberliegend angeordnet sind und an der säulenförmigen Bearbeitungseinheit (7) axial bewegbar angebracht sind, daß hohlzylindrische Bauteile (44) in Innenbohrungen der Wellen (20) axial bewegbar angeordnet sind, daß eine Einrichtung zum Bewegen der hohlzylindrischen Bauteile (44) in Achsrichtung vorgesehen ist, daß die Arbeitsspindeln (46) nur drehbar in den Innenbohrungen der hohlzylindrischen Bauteile (44) abgestützt

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ORIGINAL INSPECTED

sind, daß an den Wellen (20) Werkzeugträger (8) an der Spindelseite befestigt sind, und daß die Wellen (20) in Achsrichtung bewegbar sind, um die Bearbeitungswerkzeuge (10a bis 1Od) zu den Werkstücken (a) in Achsrichtimg zuzustellen.
3. Mehrspindel-Schraubenautomat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträger (8) austauschbar bzw. lösbar an den Enden der Wellen (20) angebracht sind.

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