DE2741802A1 - Revolverbohrmaschine - Google Patents

Revolverbohrmaschine

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DE2741802A1 DE19772741802 DE2741802A DE2741802A1 DE 2741802 A1 DE2741802 A1 DE 2741802A1 DE 19772741802 DE19772741802 DE 19772741802 DE 2741802 A DE2741802 A DE 2741802A DE 2741802 A1 DE2741802 A1 DE 2741802A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H&ns Langosch Dr. Inp. Heinz Hosenthien 7000 Stuttgart 1 Herd-weg «! fe'eton (0711)296523
Anmelderin:
Firma
STANA Stark Maschinenfabrik Gotthilf Stark
7311 Schlierbach
Revolverbohrmaschine
Die Erfindung betrifft eine automatisch arbeitende Revolverbohrmaschine mit einem Motor, der eine Antriebsspindel antreibt und mit einer drehbaren Schalttrommel, in der mehrere Werkzeugspindelträger angeordnet und in einer Ruhestellung fixiert und in einer Arbeitsstellung für ihre Vorschubbewegung freigegeben sind, wobei die Achse der Schalt trommel parallel zu den Achsen der Antriebsspindel und der Werkzeugspindelträger liegt, jeder
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Werkzeugspindelträger durch eine Drehung der Schalttrommel in eine zur Antriebsspindel fluchtende Stellung bringbar 1st, die aufeinander zugerichteten Enden der Werkzeugspindelträger und der Antriebsspindel Kupplungsteile tragen und an den Werkzeugspindelträgern und der Antriebsspindel Verschiebeelenente angreifen, die beide kuppeln bzw. entkuppeln und den Vorschub der Werkzeugspindelträger durchführen, die jeweils mit einem eigenen Getriebe versehen sind. Die Drehung der Schalttrommel wird über eine Malteserkreuzschaltung vorgenommen, wobei die Schalttrommel selbst Teil der Malteserkreuzschaltung ist. Bei bekannten Maschinen dieser Art (DT-PS 1 477 779 und DT-PS 1 777 384) wird die Antriebsspindel von einem Drehstrommotor mit fester Drehzahl angetrieben. Die Drehzahl des Werkzeuges ist in jedem einzelnen Fall durch die Übersetzung des Getriebes im Werkzeugspindelträger festgelegt. Für einen großen Drehzahlbereich bedarf es daher vieler Werkzeugspindelträger mit Getrieben entsprechender Übersetzungen. Bei hohen Übersetzungen sind die Getriebe aufwendig, es ergeben sich Probleme mit der Baugröße und der Drehmomentabgabe. Zur Bestimmung des Vorschubes nach Länge und Geschwindigkeit sind für jeden Werkzeugspindelträger ihm eigene, auf das Werkzeug abgestimmte Signalelemente in Form von Nocken, Festanschlägen, Endschalter, Mengenregler u.dgl. vorgesehen. Bei einem Werkzeugwechsel muß in der Regel der ganze Werkzeugspindelträger gegen
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einen anderen ausgetauscht werden, damit das Werkzeug über das entsprechende Getriebe die richtige Drehzahl und über die jeweiligen Einstellmittel den richtigen Vorschub erhält. Durch die Kupplung von Antriebsspindel und Werkzeugspindelträger wird das Werkzeug mit der notwendigen Drehzahl angetrieben, der Vorschub wird über die Kupplung durch das Verschiebeelement bewirkt. Dadurch muß ein erheblicher axialer Vorschubdruck von der Kupplung aufgenommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine preisgünstig herstellbare Revolverbohrmaschine zu schaffen, bei der trotz einfacher und robuster Ausbildung die vorkommenden WerkstUckbearbeitungen mit einer geringeren Anzahl von Werkzeugspindelträgern durchgeführt werden können, ein großes Drehzahlspektrum mit ausreichender Drehmomentabgabe über den ganzen Bereich zur Verfügung steht und bei der die notwendigen Rüstzeiten beim Werkzeugwechsel stark verringerbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der die Antriebsspindel antreibende Motor als regelbarer Gleichstrommotor ausgebildet ist, die in der Schalttrommel axial geführten Werkzeugspindelträger gruppenweise Getriebe mit unterschiedlicher übersetzung aufweisen und der Gleichstrommotor in Zuordnung zum jewei- !igen Werkzeugspindelträger sowie der Vorschub der
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Werkzeugspindelträger nach Weg und Geschwindigkeit einer programmierbaren Steuerung unterworfen sind· Auf diese Weise kann ein großer Drehzahlbereich von z.B. 72 bis 5600 U/min gefahren werden, wobei bei beiden Grenzdrehzahlen völlig ausreichende Drehmomente abgegeben werden. Der eingesetzte Gleichstrommotor ist nach der Erfindung in bezug auf seine Baugröße, Leistung (z.B. 3 KW), Drehmomentabgabe und den regelbaren Drehzahlbereich in bewußter Beschränkung auf den Einsatzzweck klein ausgelegt, wie er bislang z.B. ausschließlich für Vorschubantriebe, nicht aber für den Hauptantrieb bei Bohrmaschinen, verwendet wurde. Durch die Kombination mit den Getrieben der Werkzeugspindelträger ergibt sich hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Leistungsvermögen ein Maximum. Ein teures mehrstufiges Schaltgetriebe entfällt, das Drehmoment wird unmittelbar vom Motor über Riemen auf die Antriebsspindel und über die Kupplung auf die Werkzeugspindel übertragen. Ein Getriebeschaden ist kaum zu erwarten, tritt er doch ein, so ist er mit dem Austausch des Werkzeugspindelträgers sofort zu beheben. Beim Werkzeugwechsel muß in der Regel nicht mehr der ganze Werkzeugspindelträger, sondern lediglich das Werkzeug ausgetauscht werden, so daß man mit wenigen Werkzeugspindelträgern auskommt. Insbesondere erübrigen sich aber Neueinstellungen von Festanschlägen, Nocken, Reglern u.dgl. für die Festlegung des Vorschubes nach Ge-
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schvindigkeit und Weg, so daß sich die Totzelten der Maschine erheblich senken lassen.
Der Gleichstrommotor hat zwar bei niedrigen Drehzahlen ein geringes Drehmoment. Nach der Erfindung wird er aber nur in einem Bereich gefahren, in dem die Drehmomentabgabe ausreicht, die notwendige niedrige Drehzahl des Werkzeuges wird in den unteren Bereichen durch die entsprechende übersetzung des Getriebes des Werkzeugspindelträgers herbeigeführt. Für den normalen Arbeitsbereich genügt es nach der Erfindung, wenn die Werkzeugspindelträger lediglich zwei Gruppen mit zweierlei Übersetzungen, insbesondere i - 1:1 und i -4:1 bilden. Durch diese Beschränkung werden die Kosten weiterhin gesenkt. Bei einem Drehzahlbereich von z.B. 1:8 des regelbaren
Gleichstrommotors lassen sich so alle Drehzahlen am
Werkzeug einstellen, die in der Praxis erforderlich sind. In Ausnahmefällen kann aber der Drehzahlbereich in einfacher Weise vergrößert werden, indem Werkzeugspindelträger eingesetzt werden, deren Getriebe schwächere oder stärkere Übersetzungen aufweist. Damit können vielerlei Werkzeuge mit unterschiedlichem Drehzahlbedarf in den gleichen Werkzeugspindelträger eingesetzt werden, so daß beim Werkzeugwechsel der Werkzeugspindelträger in der Regel in der Schalttrommel verbleibt.
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Die programmierbare Steuerung des Vorschubes ist nach der Erfindung insbesondere dadurch verwirklicht, daß zur Bewegung des Verkzeugspindelträgers ein eigener, über eine NC-Achse gesteuerter Gleichstrommotor (Z-Achse) vorgesehen ist. Die Vorschubgeschwindigkeit wird durch einen Tachogenerator bestimmt, der Vorschubweg durch einen Drehmelder, z.B. für zyklisch rotatorIsche Wegmessung (Resolver) oder über lineare Wegmessung (Inductosyn). Vorzugsweise wird eine Drei- oder Mehr-Achsen-NC-Steuerung eingesetzt, so daß die Numerik auch für die Steuerung der Bewegung des das Werkstück tragenden Tisches (X-Achse und Y-Achse) verwendet wird und damit alle maßgeblichen Tisch- und Vorschubbewegungen sowie die Drehzahleinstellung am Werkzeug über einen Datenträger, insbesondere ein Lochband,steuerbar sind. Lange Umrüstzeiten in der Werkstatt werden durch eine kurze Programmierung im Techdschen Büro ersetzt.
Nach der Erfindung ist zur Ausführung der Vorschubbewegung der Werkzeugspindelträger ein vom Gleichstrommotor bewegbares Verschiebeelement vorgesehen, das unmittelbar am Werkzeugspindelträger angreift. Vorzugsweise ist im mit einer Führung versehenen Verschiebeelement eine Mutter angeordnet, die auf einer vom Motor antreibbaren Kugelrollspindel läuft. Das Verschiebeelement greift mit einem Ausleger am Werkzeugspindelträger an. Weiterhin trägt das Verschiebeelement ein Kraftelement, das die stirnsei-
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tlgen Kupplungsteile der Antriebsspindel und des Werkzeugspindelträgers bei der Kupplung gegeneinander führt und die Kupplung unabhängig von der Vorschubbewegung des Werkzeugspindelträgers ausführt. Auf diese Weise wird bei der Kupplung nur noch die Drehzahl und das Drehmoment der Antriebsspindel auf den Werkzeugspindelträger übertragen. Die Vorschubbewegung wird unabhängig von der Kupplung durchgeführt, ein axialer Vorschubdruck entfällt soweit, es bedarf nur noch eines relativ geringen Anpreßdruckes für den Kupplungsvorgang. Die Lebensdauer der Kupplungselemente und der Lager im Werkzeugspindelträger und dem damit verbundenen Getriebe wird dadurch wesentlich verlängert. Die Verwendung der Kugelrollspindel mit der spielfrei einstellbaren Nutter ermöglicht eine genaue Positionierung des Werkzeugspindelträgers mit einer Auflösung von O1Ol - 0,001 mm .
Dem raschen Arbeitstakt und der geringen Störanfälligkeit der Naschine angepaßt ist die Bewegung der Schalttrommel. In besonders vorteilhafter Weise ist achsparallel zu der
Kugelrollspindel, der Führung des Verschiebeelementes
und der Antriebsspindel ein Tragzylinder vorgesehen, der ein mit der Schalttrommel verbundenes Lagerstück aufnimmt. Die Schalttrommel ist durch ein von einem eigenen, in beide Drehrichtungen schaltbaren Notor angetriebenes
Malteserkreuz bewegbar.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform schematisch darstellt, näher erläutert. Es zeigen:
Fig· 1 eine Ansicht der Naschine von vorn, Fig. 2 eine Ansicht der Maschine von der Fig. 3-5 Schnitte durch Teile des Kopfes
der Maschine in unterschiedlichen Ebenen.
Die Revolverbohrmaschine weist in üblicher Weise ein Gestell 1 auf, auf dem ein Tisch 2 in der X- und Y-Richtung verfahrbar ist, auf ihm wird das nicht näher dargestellte Werkstück aufgespannt. Vom Gestell 1 erstreckt sich ein Ständer 3 nach oben, an dem ein Kopf höhenverstellbar verschieb- und feststellbar ist. Der Kopf 4 trägt eine Schalttrommel 5, in der sich z.B. zwölf Werkzeugspindelträger 6 befinden. Zur Festlegung der Position des Tisches 2 in der X- und Y-Achse ist eine Numerik eingesetzt, die auch die Vorschubgeschwindigkeit in beiden Achsen steuert. Ein Motor 7 als Gleichstrommotor sorgt für die Einstellung in Y-Rlchtung, ein Motor 8, ebenfalls ein regelbarer Gleichstrommotor, bewegt den Tisch 2 in X-Richtung. Beide Motoren 7,8 sind NC-gesteuert unter Verwendung z.B. eines Tachogenerators und eines Drehmelders.
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Im Kopf 4 erstrecken sich vertikal und parallel zueinander eine Kugelrollspindel 9, eine FUhrungsstange 10, eine Antriebsspindel 11, die in der Schalttroramel 5 sitzenden Werkzeugspindelträger 6 und ein Lagerstuck 13, das als Rohr ausgebildet und in einem Gehäuseträger 14 gelagert ist und stirnseitig mit der Schalttrommel 5 verschraubt ist. Die Kugelrollspindel 9 ist mit der Welle 15 eines Motors 16 verbunden, der ebenfalls einen Gleichstrommotor mit Tachogenerator und Drehmelder darstellt. Auf der Kugelrollspindel 9 sitzt eine in einem als Schlittengehäuse ausgebildeten Verschiebeelement 17 angeordnete Mutter 18. Ein Ausleger 19 des Verschiebeelementes 17 greift am Werkzeugspindelträger 6 an, der von der Seite her aufgeschoben wird. Zur Festlegung der Position des Werkzeugspindelträgers 6 in der Z-Achse ist ebenfalls die Numerik eingesetzt, die auch die Vorschubgeschwindigkeit steuert.
Die Antriebsspindel 11 ist axial verschiebbar gelagert und drehschlüssig mit einem Treibrad 20 verbunden, das über Riemen 21 od.dgl. an eine Riemenscheibe angeschlossen ist, die von einem Motor 22 angetrieben wird, der aus einem regelbaren Gleichstrommotor besteht und NC-gesteuert ist, allerdings nur unter Verwendung eines Tachogenerators.
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Jeder Werkzeugspindelträger 6 hat ein eigenes Getriebe 23, die Übersetzungen sind aber gruppenweise gleich. Sind in der Schalttrommel 5 z.B. zwölf Werkzeugspindelträger 6 untergebracht, so haben vorzugsweise fünf ein Getriebe mit einer übersetzung 1-4:1 und sieben ein Getriebe mit einer übersetzung i - 1:1. Die erste Gruppe wird verwendet für Werkzeuge, die bei der Bearbeitung eines Werkstückes mit einer niedrigen Drehzahl umlaufen sollen und dabei ein hohes Drehmoment verlangen, die Gruppe mit direkter übersetzung wird für Werkzeuge mit höheren Drehzahlen eingesetzt. Auf diese Weise kann das notwendige Drehmoment am Werkzeug immer zur Verfügung gestellt werden, obwohl der Motor 22 als Gleichstrommotor bei niedrigen Drehzahlen nur ein kleines Drehmoment abgibt: trotz der niedrigen Drehzahl am Werkzeug läuft er in einem Drehzahlbereich, in dem eine entsprechend hohe Drehmomentabgabe gesichert ist.
Auf den einander zugewandten Stirnseiten trägt die Antriebsspindel 11 ein Kupplungsteil 24 in Form einer Kupplungsglocke 25 und der Werkzeugspindelträger 6 am Ende eines Wellenstummels 26 als Kupplungsteil 27 einen Kegelteil 28. Ein in dem Verschiebeelement 17 angeordnetes Kraftelement 29, z.B. ein Hydraulikzylinder, bewirkt bei der Kupplung bzw. Entkupplung der Antriebsspindel 11 mit dem Wellenstummel 26 die Axialverschiebung der Antriebsspindel 11, so daß z.B. beim Kuppeln
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die Kupplungsglocke 25 auf dem Kegelteil 28 aufsitzt und der Wellenstummel 26 über Reibungsschluß mitgenommen wird· In diesem gekuppelten Zustand bewegt sich die Antriebsspindel 11 bei der Vorschubbewegung des Werkzeugspindelträgers 6 mit.
Zur schrittweisen Drehung der Schalttrommel 5 ist in diese ein Malteserkreuz eingearbeitet, das über einen Treiber 30,· einen Motor 31 und eine Kette 32 od.dgl. angetrieben wird. Fluchtet einer der in der Schalttrommel 5 axial verschiebbaren, aber unverdrehbaren Werkzeugspindelträger 6 mit der Antriebsspindel 11, so wird diese Position der Schalttrommel 5 durch eine nicht näher dargestellte Indexierung gesichert.
Die Bearbeitung eines Werkstückes ist programmgesteuert.
Von einem Datenträger, z.B. einem Lochband, gehen die notwendigen Informationen aus: der Tisch 2 wird über die Motoren 7,8 geschwindigkeits- und weggesteuert in die richtige Position gefahren, der Kopf 4 befindet sich in seiner positionierten Höhe, der entsprechende Werkzeugspindelträger 6 wird über den Motor 31 und die Schalttrommel 5 in Arbeitsposition, in der seine Achse 33 mit der Antriebsspindel 11 fluchtet, gebracht, wobei der Motor 22 mit der vorprogrammierten Drehzahl umläuft, um dem nicht näher dargestellten, vom Werkzeugspindelträger 6 aufgenommenen Werkzeug die richtige Drehzahl zu er-
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teilen· Nach der Kupplung der Antriebsspindel 11 mit dem Wellenstummel 26 durch das Kraftelement 29 bewegt der Motor 16 geschwindigkeits- und weggesteuert über die Nutter 18 und die Spindel 9 den Werkzeugspindelträger 6, so daß das Werkzeug den gewünschten Vorschub ausführt. Die Bearbeitung ist so eingeteilt, daß die einzelnen einander nachfolgenden Werkzeugspindelträger nacheinander zum Einsatz kommen.
Bei einem Werkzeugwechsel verbleibt In der Regel der Werkzeugspindelträger 6 in der Schalttrommel 5, außer dem Austausch des Werkzeuges muß lediglich im Technischen
Büro ein entsprechender Datenträger erstellt werden, der den Vorschubweg, die Vorschubgeschwindigkeit und die Drehzahl neu bestimmt.
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Claims (11)

  1. Patentansprüche
    ί 1. JAutomatisch arbeitende Revolverbohrmaschlne mit einem Motor, der eine Antriebsspindel antreibt und mit einer drehbaren Schalttrommel, in der mehrere Werkzeugspindelträger angeordnet und in einer Ruhestellung fixiert und in einer Arbeitsstellung für ihre Vorschubbewegung freigegeben sind, wobei die Achse der Schalttrommel parallel zu den Achsen der Antriebsspindel und der Werkzeugspindelträger liegt, jeder Werkzeugspindelträger durch eine Drehung der Schalttrommel in eine zur Antriebsspindel fluchtende Stellung bringbar ist, die aufeinander zugerichteten Enden der Werkzeugspindelträger und der Antriebsspindel Kupplungsteile tragen und an den Werkzeugspindelträgern und der Antriebsspindel Verschiebeelemente angreifen, die beide kuppeln bzw. entkuppeln und den Vorschub der Werkzeugspindelträger durchführen, die jeweils mit einem eigenen Getriebe versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der die Antriebsspindel (11) antreibende Motor (22) als regelbarer Gleichstrommotor ausgebildet ist, die in der Schalttrommel (5) axial geführten Werkzeugspindelträger (6) gruppenweise Getriebe (23) mit unterschiedlicher übersetzung aufweisen und der Gleich·
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    stroinmotor (22) In Zuordnung zum jeweiligen Werkzeugspindelträger (6) sowie der Vorschub der Werkzeugspindelträger (6) nach Weg und Geschwindigkeit einer programmierbaren Steuerung unterworfen sind»
  2. 2. Maschine nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel träger (6) zwei Gruppen mit zweierlei Übersetzungen bilden.
  3. 3« Haschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungen i - 1:1 und 1-4:1 betragen.
  4. 4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbare Steuerung als NC-Steuerung ausgebildet ist.
  5. 5. Maschine nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der Vorschubbewegung der Werkzeugspindelträger (6) ein eigener, über eine NC-Achse-gesteuerter Gleichstrommotor (16) (Z-Achse) vorgesehen ist.
  6. 6. Maschine nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausführung der Vorschubbewegung der Werkzeugspindelträger (6) ein vom Gleichstrommotor (16) bewegbares Verschiebeelement (17) vorgesehen ist,
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    das unmittelbar am Werkzeugspindelträger (6) angreift*
  7. 7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im mit einer Führung versehenen Verschiebeelement (17) eine Mutter (18) angeordnet ist, die spielfrei einstellbar auf einer Kugelrollspindel (9) läuft, die koaxial zur Welle (15) des Motors (16) gerichtet und mit dieser verbunden ist und das Verschiebeelement mit einem Ausleger (19) an dem Werkzeugspindelträger (6) angreift.
  8. 8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebeelement (17) ein Kraftelement (29) trägt, das die stirnseitigen Kupplungsteile (24,27) der Antriebsspindel (11) und des Werkzeugspindelträgers (6) bei der Kupplung gegeneinander führt und die Kupplung unabhängig von der Vorschubbewegung des Werkzeugspindelträgers (6) ausführt.
  9. 9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (11) an ihrer dem Werkzeugspindelträger (6) zugekehrten Stirnseite eine konische Kupplungsglocke (25) trägt und der aus dem Getriebe (23) des Werkzeugspindelträgers (6) herausgeführte Wellenstummel (26) ein passendes Kegelteil (28) aufweist.
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  10. 10. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß achsparallel zur Kugelrollspindel (9), der FUhrungsstange (10) und der Antriebsspindel (11) ein Gehäuseträger (14) vorgesehen ist, der ein mit der Schalttrommel (5) verbundenes Lagerstück (13) aufnimmt und die Schalttrommel (5) durch ein von einem eigenen, in beiden Drehrichtungen schaltbaren Motor (31) angetriebenes Malteserkreuz bewegbar 1st.
  11. 11. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der Bewegung des das Werkstück tragenden Tisches (2) zwei weitere Achsen der Numerik eingesetzt sind (X- und Y-Achse)·
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DE19772741802 1977-09-16 1977-09-16 Revolverbohrmaschine Ceased DE2741802A1 (de)

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