DE2811357A1

DE2811357A1 - Einrichtung zum automatischen werkzeugwechsel an mehrspindelbohrmaschinen

Info

Publication number: DE2811357A1
Application number: DE19782811357
Authority: DE
Inventors: Norbert Ing Grad Ewertowski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-16
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1979-09-27

Description

Einrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel
an Mehrspindelbohrmaschinen Die Erfindung betrifft elne Einrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel an Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschinen, deren Bohrspindeln mittels Stellmotoren auf beliebige Bohrbild-Konfigurationen positionierbar sind, mit einem mehrfach beweglichen Greiferträger und einem Werkzeugmagazin.
In der mehrspindlig arbeitenden Produktion sind automatische Mehrspindelkopf-Wechselanlagen bekannt, bei denen mehrere in einem Mehrspindelkopfmagazin gespeicherte Mehrspindelköpfe in werkstückbezogener Spezialausführung mit fest gelagerten Bohrspindeln wechselweise an einer Maschineneinheit zum Einsatz gebracht werden. (Werkstatt und Betrieb 12/1974 S. 717 ... 735) Die in Präzisionslagerungen laufenden Bohrspindeln jedes Mehrspindelkopfes erfordern eine große Anzahl von Genauigkeitsbohrungen, Radlagerungen, Zwischen- und Antriebsräder. Diese werden von einer Zentralwelle angetrieben, die in Arbeitsposition des Mehrspindelkopfes mit dem Hauptgetriebe der Maschineneinheit gekuppelt ist. Je nach Art der in den Bohrspindeln eingespannten Bohrer sind zu ihrer Führung teilweise zusätzlich spezielle federnde Führungsplatten angebaut, um einen Bohrerversatz beim Anbohren zu vermeiden.
Zum wirtschaftlichen Einsatz dieser kapitalintensiven Mehrspindelköpfe müssen die Bohrbilder in ausreichender Losgröße und Gesamtstückzahl im Werkstückspektrum des Anwenders vorliegen, weil nur die Normteile, nicht jedoch die aufwendigen Gehäuseteile für neue Werkstücke wieder verwendet werden können. Bei vorliegender großer Anzahl verschiedener Werkstücke besteht infolge der großen Anzahl von Mehrspindelköpfen eine hohe Kapitalbindung und bei Produktionsumstellungen entstehen hohe Kosten. Eine spätere kurzfristige rationelle Fertigung früherer Werkstücke ist nur möglich, wenn die alten kompletten Mehrspindelköpfe in unwirtschaftlicher Weise gelagert würden.
Die Zu- und Rückführung der Mehrspindelköpfe zwischen dem Mehrspindelkopfmagazin und der Maschineneinheit erfolgt mittels einer Transport- und Wechselanlage, die der Größe und dem erheblichen Gewicht der Mehrspindelköpfe bei entsprechendem Aufwand und Raumbedarf angepaßt ist,z.B. AS 16 02 951. Wegen der zu bewegenden großen Massen arbeiten sie mit mäßigen Transport- und Wechselzeiten. Nur Anlagen für kleine Mehrspindelköpfe weisen kürzere Nebenzeiten auf, weil hier drehbare Mehrspindelkopfmagazine zur Anwendung gelangen können.
Diese Mehrspindelkopf-Wechselanlagen mit automatischem Arbeitsablauf werden sowohl einzeln als auch im Verbund mit starren Transferstraßen eingesetzt. Eine wirtschaftliche Anwendung in flexiblen Fertigungssystemen zur rationellen Fertigung von Kleinserien sowie die Bearbeitung von Einzelteilen ist nicht möglich.
Es sind auch Spindelplatten-Wechsler für Gelenkwellenbohrmaschinen bekannt, bei denen anstelle der Mehrspindelköpfe spezielle mit festen Bohrspindeln und z.T. mit federnden Führungsplatten bestückte Spindel platten an einer Maschineneinheit zum Einsatz kommen. Nach dem maschinellen Anklemmen einer Spindelplatte an die Maschineneinheit müsse in Gelenkwellenkuppelstücke von Hand in zeitraubender Weise auf die Kuppelzapfen der Bohrspindeln gesteckt werden, und nach Beendigung der Arbeitsoperation erfolgt das manuelle Abkuppeln der Gelenkwellen, bevor ein Spindelplattenwechsel stattfindet. Wegen nicht erforderlicher Antriebs- und Zwischenräder für die Bohrspindeln ist der Betrieb mit Spindelplatten-Wechslern weniger aufwendig, als der mit Mehrspindelkopf-Wechselanlagen. Infolge der erforderlichen manuellen Kuppelvorgänge sind jedoch eine automatische Arbeitsweise sowie die Anwendung in starren Transferstraßen und flexiblen Fertigungssystemen ausgeschlossen.
Die ei#ngangs angeführten Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschinen mit NC-gesteuerter motorischer Positionierung der Bohrspindeln auf beliebige Bohrbild-Konfigurationen sind in flexibler Weise für Einzelteil-und Kleinserienfertigung anwendbar, wobei der Werkzeugwechsel bisher einzeln von Hand durchgeführt werden muß (PS 1 813 902, AS 20 47 991, OS 24 04 090) Die Anzahl der erforderlichen Werkzeugwechselvorgänge ist abhängig von der Vielfalt der Bohrungsarten und Bohrungsdurchmesser des vorliegenden Werkstückspektrums, und da an diesen Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschinen keine Bohrerführungsplatten anwendbar sind, ergeben sich zusätzliche Werkzeugwechsel vorgänge für Zentrierbohrer zum Anbohren Die Vielzahl der manuell durchzuführenden Werkzeugwechselvorgänge verursacht lange Maschinenstillstandzeiten, und eine automatische Arbeitsweise ist ausgeschlossen0 Infolge dieser Merkmale kann der Aufwand für die an sich von der Industrie sehr erwünschte flexible motorische Bohrspindelpositionierung bei diesen Maschinen bisher weder bei Einzelfertigung noch bei Kleinserien wirtschaftlich ausgenutzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Weiterentwicklung der automatisierten mehrspindligen Bearbeitungstechnik durch Schaffung eines Verfahrens und der Einrichtung zum gleichzeitigen automatischen Wechseln von mehreren Werkzeugen an Gelenkwellen- Mehrspindelbohrmaschinen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen und eine kostengünstige Konstruktion sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung vereinigt in sich folgende Vorteile: a An Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschinen wird für Einzelteil-Klein- und Mittelserienfertigung ein automatischer Arbeitsablauf in flexibler Weise ermöglicht.
b Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschinen sind mit dem Erfindungsgegenstand in flexible Fertigungssysteme integrierbar, infolgedessen diese zukunftsorientierten Systeme rationeller arbeiten, weil die einspindligen Bearbeitungszentren, die eine Vielzahl von kleinen Bohrungen nur in unrationeller Weise herstellen können entlastet und z.T. eingespart werden können.
Ihre aufwendigen, für genaue Ausbohr- und Fräsarbeiten sowie schwere Zerspanung groß dimensionierten Präzisionslagerungen und Antriebe, die bei hochtouriger Bohrungsbearbeitung kleiner Durchmesser mit niedrigem Wirkungsgrad arbeiten, werden geschont und nicht in unwirtschaftlicher Weise zweckentfremdet angewendet.
c Der Aufwand zur Durchführung der motorischen Bohrspindelpositionierung für beliebige Bohrbilder an Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschinen wird infolge der Gegebenheiten gemäß a und b wirtschaftlich ausgenutzt.
Die Erfindung bietet im Zusammenhang mit Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschinen folgende Vorteile beim Vergleich mit den rationell arbeitenden automatischen Mehrspindelkopf-Wechselanlagen: d Die rationelle Arbeitsweise wird auch bei Einzelteil-und Kleinserienfertigung ermöglicht.
e Infolge der vorhandenen Flexibilität ergeben sich erweiterte Anwendungsmöglichkeiten. Z,B, können Prioritätswerkstücke ohne Umstände zu jeder Zeit in den automatischen Fertigungsablauf von Routine werkstücke eingeschoben werden.
f Produktionsumstellungen sind ohne zusätzliche Kosten und Terminschwierigkeiten durchführbar0 g Das Werkzeugmagazin und die Werkzeugwechseleinrichtung sind bei einer Anlage für vergleichbaren Arbeitsbereich weniger aufwendig, als ein Mehrspindelkopfmagazin mit Transport- und Wechseleinrichtung.
h Die zu bewegenden Massen sind geringer.
i Der einmalige Aufwand für die motorische Bohrspindelpositionierung an einer Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschine ist wesentlich geringer als der Aufwand, der durch die erforderliche Anzahl von Bohrkopfgehäusen, Bohrspindeln, Antriebs- und Zwischenrädern, Lagerungen, Bohrerführungsplatten im Laufe einer Maschinenlebensdauer anfällt.
k Die Integration in flexible Fertigungssysteme ist in optimaler Weise möglich.
1 Die spezielle Produktionsstätte zur Mehrspindelkopffertigung bestehend aus Planungsbüro, Gehäuse- und Spezialteilebau, Normteillager und Montierung entfällt.
In bezug auf Spindelplatten-Wechsler gelten sinngemäß die Vorteile: d, e, f, g, i, k, 1.
Eine als Beispiel zu wertende Ausführung der Erfindung wird anhand der Zeichnung an einer Senkrecht-Mehrspindelbohrmaschine mit zehn Bohrspindeln beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die Vorderansicht der Einrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel und der Mehrspindelbohrmaschine, Fig. 2 die Draufsicht gemäß Fig. 1, wobei die Mehrspindelbohrmaschine nach Linie II ... II in Fig. 1 geschnitten ist, Fig. 3 die Seitenansicht gemäß Fig 1 und 2, Fig. 4 einen senkrechten Schnitt nach Linie IV .. IV in Fig. 2 (ca 4-fach vergrößert), Fig. 5 A einenlsenkrechten Teilschnitt nach Linie IV ... V in Fig. 2 (ca 4-fach vergrößert), Fig. 6 die Ansicht eines Greifertellers von unten mit einem waagerechten Schnitt nach Linie VI ... VI in Fig. 7 (ca 8-fach vergrößert), Fig. 7 einen senkrechten Schnitt nach Linie VII .#. VII in Fig. 6, Fig. 8 einen senkrechten Schnitt durch den Magazinteller nach den Linien VIII ... VIII in Fig, 2 mit verriegelten Werkzeugen (ca 8-fach vergrößert), Fig. 9 einen Schnitt gemäß Fig. 8, jedoch mit entriegelten Werkzeugen, Fig. 10 einen senkrechten Schnitt durch die Ladevorrichtung nach Linie X ..0 X in Fig. 2 (ca 4-fach vergrößert), Fig. 11 die Draufsicht auf den Ladeteller von Fig 10 mit einem waagerechten Teilschnitt (ca 8-fach vergrößert), Fig. 12 einen senkrechten Schnitt nach Linie XII ... XII in Fig. 11, Fig. 13 a .... h den Funktionsablauf beim Werkzeugwechsel an einer Bohrspindel, Die Mehrspindelbohrmaschine nach Fig. 1 bis 3 besteht aus der Grundplatte 22, dem auf ihr um 1800 schwenkbaren Wechseltisch 25 mit seinen beiden Aufspannflächen 24, 26 und dem Ständer 20 mit dem an seinen Führungsbahnen 23 senkrecht verschiebbaren Bohrspindelstock 21. Dieser befindet sich in seiner höchsten Stellung, wie es beim Wechselvorgang zum Aus- und Einführen der Werkzeuge 54 an den Bohrspindeln 39 oberhalb des in maximaler Größe in Arbeitsposition gezeichneten Werkstückes 27 erforderlich ist. An der Unterseite des Bohrspindelstockes 21 sind zehn schwenk- und verschiebbare Bohrspindeltragarme 28 angeordnet, mittels denen die an ihnen gelagerten zehn Bohrspindeln 39 auf beliebige Bohrbild-Konfigurationen positionierbar sind. Hierbei nehmen die Enden der Bohrspindeltragarme 28 bei maximaler quadratischer Bohrbild-Konfiguration der Bohrspindeln die in Fig. 1 strichpunktiert angedeuteten Endstellungen ein. In der Zeichnung sind die Bohrspindeln 39 mit den eingespannten Werkzeugen 54 zum Werkzeugwechsel in einer bevorzugten Kreiskonfiguration 63 dargestellt.
Neben der Mehrspindelbohrmaschine steht das insgesamt mit 29 bezeichnete Werkzeugmagazin, dessen Magazinteller 30 an der auf dem Magazinsockel 32 angeflanschten Magazindrehachse 31 gelagert ist. Zum Zu- und Rückführen der Werkzeuge beim automatischen Werkzeugwechsel dient die Greiferschwinge 38.
Sie ist um die senkrechten Achszapfen 19 in den am Ständer 20 angeschraubten Lagerböcken/36 um 900 schwenkbar. Hierzu befindet sich an der Greiferschwinge 38 der Schwenkarm 35, an dessen freiem gabelförmigen Ende die Kolbenstange 41 des Schwenkzylinders 42 angreift. Dieser ist unterhalb des Magazintellers 30 mittels des Gabelbockes 33 am Magazinsockel 32 angelenkt und bewirkt die Schwenkung der Greiferschwinge 38 mit dem um die Achshülse 44 an der Greiferschwinge 38 um 1800 drehbaren Greiferträger 45 in eine Magazin-, eine Dreh- und eine Bohrspindelstellung Ma, D, Bo. Die Schwenkstellungen Ma, Bo sind präzise Endstellungen, in denen der Schwenkzylinder 42 die Greiferschwinge 38 gegen der besseren Übersicht wegen nicht gezeichnete Anschläge zur Anlage bringt. Die bei diesem Ausführungsbeispiel erforderliche Drehstellung D wird zur Freigängigkeit beim Drehen des Greiferträgers 45 nur grob angesteuert. In den Fig. 1, 2, 3 ist die Bohrspindelstellung Bo voll ausgezogen und in Fig. 2 sind die Magazinstellung Ma des Greiferträgers 45 zusätzlich strichpunktiert angedeutet, sowie die Achsmittelpunkte der Achshülse 44 in den drei Schwenkstellungen eingezeichnet.
Am freien Ende der Greiferschwinge 38 lagert in einem Lagerhals 43 die senkrechte Achshülse 44 mit dem auf ihr angeflanschten Greiferträger 45, und ist mit diesem außer der angeführten 1800 Drehbewegung in die drei Hubstellungen A, B, C axial verschiebbar. Die Drehbewegung erfolgt durch einen am Lagerhals 43 angeordneten Hydro-Zahnkolbentrieb 48, der mit dem im Lagerhals 43 konzentrisch zur Achshülse 44 gelagerten Stirnrad 53 zusammenarbeitet. Das Stirnrad 53 weist, wie aus Fig. 4 ersichtlich, eine Bohrung mit Vielkeilprofil auf, in der das Außen-Vielkeilprofil 46 der am oberen Ende mittels des Lagers 47 im Lagerhals 43 geführten Achshülse 44 verschiebbar ist. Zur Durchführung der Hubbewegungen des Greiferträgers 45 dient der Schubzylinder 49, dessen Kolbenstange 50 an einem Schubring 51 angreift, welcher am oberen Ende der Achshülse 44 mittels eines Radial- und zweier Axialnadellager 57 drehbar lagert. Zur Vermeidung einer Querbeanspruchung der Kolbenstange 50 beim Drehvorgang und zur Entlastung des Lagers 47 ist eine am Schubring 51 angeschraubte Führungswelle 52 vorgesehen, die sich mittels der Kugelbuchsen 62 in der Greiferschwinge 38 führt, wie in Fig. 5 dargestellt.
Am Greiferträger 45 sind zwei Greiferteller 55, 56 angeschraubt und aus den Fig. 6, 7, 13 ist ersichtlich, daß jeder Greiferteller 55, 56 zehn Werkzeuggreifer 58 aufweist und jeder im wesentlichen durch eine Bohrung 59 gebildet wird. Diese weist einen Absatz 59a auf, dessen Durchmesser etwas kleiner als die Bohrung 59, jedoch größer als der maximale Werkzeugdurchmesser ist. Die Bohrungsachsen sind deckungsgleich mit den Greifer-Angriffsachsen 58a und den Achsen der Werkzeughalter 67 und sind in der Kreiskonfiguration 63 angeordnet, wobei die zehn Bohrungen 59 den gleichen Abstand 60 aufweisen. Die Kreiskonfiguration 63 ist in der Bohrspindelstellung Bo in Koinzidenz mit den hierbei auf gleiche Kreiskonfiguration 63 positionierten Bohrspindeln 39, und in der Magazinstellung Ma in Koinzidenz mit den ebenfalls in Kreiskonfiguration 63 satzweise magazinierten Werkzeugen. Mittig zwischen zwei nebeneinander befindlichen Bohrungen 59 ist je ein Greiferbolzen 61 der einen größeren Außendurchmesser als das Maß des Abstandes 60 aufweist radial zur Konfigurationsachse 69 gelagert und um 90° in eine Riegelstellung und in eine Freistellung drehbar. In der Riegelstellung dringen die zylindrischen Umfangsteile 61a jedes Greiferbolzens 61 in zwei nebeneinander liegende Bohrungen 59 bzw in gegenüber liegende Riegelnuten 66 von zwei Werkzeughaltern 67 ein und in der Freistellung kommen die zwei diametral gegenüber liegenden Einfräsungen 61b der Greiferbolzen derart zu den Bohrungen 59 in Lage, daß die Werkzeughalter 67 mit ihrem größten Außendurchmesser an den Grundflächen 61c der Einfräsungen 61b freigängig sind. Die Fig. 6, 7, 13a,h zeigen die Freistellung und aus den Fig. 13b ... g ist die Riegelstellung ersichtlich. Jeder Greiferbolzen 61 lagert radial in zwei Nadellagern 64 und führt sich in Achsrichtung in einem kleinen Doppel-Axiallager 65.
Sämtliche Greiferbolzen 61 eines Greifertellers werden mittels eines zentralen Antriebes jeweils gemeinsam in die Riegel- oder Freistellung geschaltet. Hierzu ist am inneren Ende jedes Greiferbolzens 61 ein Kegelradsegment 61c angearbeitet und sämtliche Kegelradsegmente sind mit einem Tellerrad 70 in Eingriff. Dieses lagert in Kugellagern 70a auf einem achsgleich zur Konfigurationsachse 69 angeordneten Zylinder 73, der mit dem Deckel 74 des Greifertellers verschraubt und an dem an der Unterseite des Greifertellers angeschraubten Zylindergehäuse 72 angeflanscht ist, Am unteren Ende der Lagernabe des Tellerrades 70 ist ein Stirnrad 75 angearbeitet, das zur Riegelstellung der Greiferbolzen 61 mittels eines Zahnkolbens 76 und zu ihrer Freistellung entgegengesetzt mittels eines Zahnkolbens 78 angetrieben wird. Beide Kolben führen sich im Zylinderge häuse 72.
In den konzentrischen Bohrungen des Zylinders 73 und des Deckels 74 jedes Greifertellers führt sich ein Hubkolben 71, auf dessen Flansch 71a der Spannteller 81 angeschraubt ist, Dieser dient zur Betätigung der an den Bohrspindeln 39 befindlichen Spannhülsen 134 (Fig. 13). Hierzu weist er zehn Bohrungen 81a mit Schaltansätzen 81b in der Kreiskonfiguration 63 auf und ist mittels seines Zapfens 81c winkelorientiert um Achsgleichheit der Greiferbohrungen 59 und Bohrungen 81a zu gewährleisten. Der Hubkolben 71 wird ab wärts durch eine Druckfeder 84 derart beaufschlagt, daß der Spannteller 81, wie in Fig, 7 gezeichnet, mit kleinem Spalt an der Oberfläche des Greifertellers in Lage kommt, wenn der Zylinderraum 85 auf Rücköl geschaltet isto Hierbei liegt die untere Seite des Flansches 71a an der entsprechenden Gegenfläche des Deckels 74o Zur Aufwärtsverschiebung der Spannteller 81 werden die Kolben 71 der beiden Greiferteller 55, 56 stets gleichzeitig mit Drucköl beaufschlagt und die obere Anschlagstellung ist durch das Blockmaß der Druckfeder 84 oder einen der besseren Übersicht wegen nicht gezeichneten Ansatz des Kolbens 71 festgelegt.
Der Zylinderraum 85 ist durch den unteren Deckel 96 geschlossen.
Die Druckölzuführung zu den Zylinderräumen 85 und zu den Zahnkolben 76, 78 erfolgt mittels insgesamt fünf Ölleitungen EO, welche, wie aus Fig. 4 ersichtlich, durch die konzentrische Bohrung 44a der Achshülse 44 geführt und am Ölzuführzapfen 82 angeschlossen sind. Dieser ist in die Bohrung 44a eingeschraubt und wirkt mit der Zuführbuchse 83 zusammen, von der die Ölleitungen 80 zu dem nicht gezeichneten Hydraulik-Aggregat führen. Die Zapfen 76a, 78a und 81c der Kolben 76, 78 bzw des Spanntellers 81 dienen zur Beaufschlagung nicht gezeichneter Signalgeber, deren El-Leitungen ebenfalls durch die konzentrische Bohrung der Achshülse 44 geführt werden.
Die Fig. 2, 8, 9 zeigen, daß am Magazinteller 30 zwölf Magazinfutter 90 angeschraubt sind, in denen je ein Satz von zehn Magazinplätzen 92 Einzelwerkzeuge in der gleichen Kreiskonfiguration 63 wie die Greifer-Angriffsachsen 58a angeordnet sind. Jeder Magazinplatz 92 besteht aus einer Magazin buchse 93, die in einer Futterbohrung 91 fest eingesetzt ist und die am unteren Ende einen Ansatz 95 von kleinerem Außendurchmesser mit in Querbohrungen lagernden Haltekugeln 94 aufweist. Diese arbeiten mit den Spannrillen 67a des insgesamt mit 67 bezeichneten Werkzeughalters zusammen. Achsgleich mit der Konfigurationsachse 69 lagert in der Mittennabe 86 des Magazinfutters 90 ein axial verschiebbarer Schaltbolzen 97, an dessen unterem als Flansch 97a ausgebildetem Ende der Schaltteller 98- angeschraubt ist. Seine zehn Schaltbohrungen 100 umfassen die Magazinbuchsen 93 in Höhe der Haltekugeln 94 und eine am oberen Ende des Schaltbolzens 97 auf der Mittennabe 86 des Magazinfutters 90 sitzende Druckfeder 101 bewirkt mittels der am Schaltbolzen 97 festen Anlagemutter 102, daß der Flansch 97a in der Schaltstellung gemäß Fig. 8 an der unteren Stirnseite 103 der Mittennabe 86 zur Anlage kommt. Hierbei hat der mit kleinerem Durchmesser ausgeführte sich auf dem Ansatz 95 bewegende Teil jeder Schaltbohrung 100 die Haltekugeln 94 in die Spannrille 67a gedrückt und die Werkzeuge 54 verriegelt.
Auf der oberen Stirnseite der Magazindrehachse 31 ist ein über die Magazinfutter 90 ragendes rechtwinkliges Tragteil 89 mit seinem Flansch 88 angeschraubt und trägt an seinen beiden Enden je einen in Werkzeugrichtung angeordneten Schaltzylinder 107, 108. Diese sind identisch und derart lagebezogen zur Magazindrehachse 31, daß der Schaltzylinder 107 die Übergabestation Ü des Greiferträgers 45 und der Schaltzylinder 108 die Ladestation L bestimmt. Während der Kolben 109 des Schaltzylinders 107 beim automatischen Funktionsablauf mit der Schaltfläche 106 des Schaltbolzens 97 des zum Werkzeugwechsel in der Übergabestation Ü bereitstehenden Magazinfutters 90 zusammenwirkt, arbeitet der Kolben 109 des Schaltzylinders 108 durch manuelle An steuerung zum gegebenen Zeitpunkt mit der Schaltfläche 106 des Schaltbolzens 97 eines jeweils in der Ladestation L befindlichen Magazinfutters 90 zusammen.
In Fig. 8 sind die Werkzeughalter 67 verriegelt, wie es bereits beschrieben wurde. Zu diesem Zweck ist der Schaltzylinder 107 bzw 108 auf Rücköl geschaltet und der Kolben 109 mittels der Druckfeder 105 aufwärts gegen seinen oberen An= schlag geschoben. Infolgedessen ist zwischen der Schaltkuppe 109a des Kolbens 109 und den Schaltflächen 106 der Schalt bolzen 97 ein Spalt 104 vorhanden und der Magazinteller 30 frei drehbar. Vor dem Entriegeln der Werkzeuge ist entweder einer der Greiferteller 55, 56 oder der Ladeteller 113 der im nächsten Absatz beschriebenen Ladevorrichtung derart lagebezogen zu einem Magazinfutter 90 in Stellung gebracht, daß die Konfigurationsachsen 69 fluchten, wie in Fig. 9 strichpunktiert gezeichnet. Zum Entriegeln wird der Schaltzylinder 107 bzw 108 auf Drucköl geschaltet, infolgedessen der Kolben 109 sich entgegen der Kraft der Druckfedern 101, 105 gegen seine untere Anschlagfläche verschiebt. Dabei drückt er mit seiner Schaltkuppe lO9a den Schaltbolzen 97 mit dem Schaltteller 98 um einen kleinen Betrag abwärts, bis der mit dem größeren Durchmesser ausgeführte Teil der Schaltbohrungen 100 in den Höhenbereich der Haltekugeln 94 kommen, wodurch diese radial nach außen ausweichen können und die Werkzeughalter 67 freigeben. Diese Schaltstellung ist an der Lade-bzw Übergabestation L bzw Ü bei jedem Ein- und Ausführen eines Satzes von Werkzeugen durch den Greiferträger 45 oder den Ladeteller 113 vorhanden, wie es später näher erläutert wird. Die Schutzhaube 87 vermeidet Staubablagerungen auf der Oberseite des Magazintellers 30.
Oberhalb jeder Magazinbuchse 93 ragt ein Fixierstift 99 radial in jede Futterbohrung 91 ein, der bei eingesetztem Werkzeughalter 67 in dessen Mitnehmernut 67c eingreift und es verhindert, daß die Riegelnuten 66 der Werkzeughalter 67 die für den Funktionsablauf erforderliche Winkelorientierung in Bezug auf die Greiferbolzen 61 verlieren.
Zum Laden und Entladen des Werkzeugmagazins ist eine insgesamt mit 115 bezeichnete Ladevorrichtung vorgesehen, die manuell betätigt wird. Sie besteht gemäß Fig. 1, 2, 10, 11, 12 aus einem Schwenkarm 112, der am Magazinsockel 32 mittels senkrechten Achszapfen 114 lagert und an dessen freiem Ende der Ladeteller 113 angeordnet ist. Dieser weist zehn in Kreiskonfigutation 63 angeordnete Ladeplätze 117 auf, die je durch eine Bohrung mit einem Ansatz 116 gebildet sind und in jede Bohrung ragt federbeaufschlagt der Zapfen 122 eines radial auf die Konfigurationsachse 69 gerichteten Rastbolzens 121 hinein. Zu Beginn eines Ladevorganges werden die Werkzeuge 54 mit ihrem Werkzeughalter 67 von Hand einzeln in die Ladeplätze 117 eingesetzt, wobei die untere Stirnseite 67b jedes Werkzeughalters 67 an dem Ansatz 116 Anlage findet, nachdem die Rastkuppe 119 des Zapfens 122 des Rastbolzens 121 am Werkzeughalter 67 in der Rastsenkung 123 eingerastet ist. Diese befindet sich in der Grundfläche einer in Werkzeugrichtung mittig zu den Riegelnuten 66 am Umfang jedes Werkzeughalters 67 eingefrästen Nut 124. Die Rastbolzenverschiebung ist in Richtung auf die Konfigurationsachse 69 durch den konzentrischen Ansatz 125a der Scheibe 125 begrenzt. Infolgedessen kann das Beladen des Ladetellers 113 nur bei radialem Fluchten von Nut 124 und Zapfen 122 erfolgen, wodurch die funktionsbedingte winkelorientierte Lage der Riegelnuten 66 und Mitnehmernuten 67c der Werkzeughalter 67 gewährleistet ist.
Am Schwenkarm 112 ist eine Platte 118 angeschweißt, auf der mittig ein senkrechter Hubzylinder 130 und drei auf einem konzentrischen Kreis angeordnete Führungszylinder 131 angeflanscht sind. Ihre in den Kugelbuchsen 129 geführten Führungswellen 127 und die Kolbenstange 128 sind an der Scheibe 125 befestigt, die ihrerseits in der konzentrisch zur Konfigurationsachse 69 befindlichen Bohrung 132 des Ladetellers 113 zentriert und an dessen Unterseite mittels Schrauben 126 angeschraubt ist. Zum Beladen des Magazintellers 30 mit einem Werkzeugsatz wird der Schwenkarm 112 mittels des Griffes 133 manuell aus der in Fig 1 und 2 voll ausgezogen! gezeichneten Ladestellung unter die Ladestation L geschwenkt, wie in Fig0 2 strichpunktiert angedeutet und dann der Ladeteller 113 mit manuell wählbarer Geschwindigkeit bei entsprechender Beaufschlagung des Hubzylinders 130 aufwärts verschoben0 Die Werkzeughalter 67 nadeln sich in das gemäß Fig, 9 geschaltete leere Magazinfutter 90, wobei die Mitnehmernuten 67c der Werkzeughalter 67 in Eingriff mit den Fixierstiften 99 kommen und dann der Ladeteller 113, wie auf der linken Seite strichpunktiert angedeutet, zu den Magazinbuchsen 93 in Lage kommt. Nach dem Verriegelungsvorgang erfolgt das Zurückführen des leeren Ladetellers 113 in umge]cehrter Bewegungsfolge, wobei die Federkraft der Rastbolzen 121 vom Hubzylinder 130 überwunden wird. Das manuelle Entladen eines Werkzeugsatzes wird, nachdem die Werkzeughalter 67 entriegelt wurden, in entsprechender Weise durchgeführt. Hierbei halten die Rastbolzen 121 zusätzlich zum Eigengewicht die Werkzeughalter 67 im Ladeteller 113.
Jeder Ladeplatz 117 ist mit einer Belegziffer 1, 2 ... 10 gekennzeichnet. Dadurch kann jedes manuell eingesetzte Werkzeug 54 programmgemäß einem bestimmten Magazinplatz 92 in einem bestimmten Magazinfutter 90 zugeordnet werden und steht infolge der koinzidenten Kreiskonfigurationen 63 der Ladeplätze 117, der Magazinplätze 92, der Werkzeuggreifer 58 und der Bohrspindeln 39 beim automatischen Werkzeugwechsel in eindeutigem Funktionszusammenhang mit der jeweils programmierten Bohrspindel.
Zum Spannen und Lösen der Werkzeughalter 67 in den Bohrspindeln 39 dienen die auf ihnen gemäß Fig. 13a axial verschiebbaren Spannhülsen 134. Diese werden beim Spannvorgang durch die Kraft der Spannfedern 135 abwärts gegen den unteren Bohrspindelanschlag 39a zur Anlage gebracht und drücken dabei mit dem oberhalb der Freirille 134a befindlichen entsprechend ausgebildeten Bohrungsteil die Spannkugeln 135 einwärts in die Spannrillen 67a der Werkzeughalter 67.
Zu ihrem Lösen drückt der Spannteller 81 die Spannhülsen gemäß Fig. 13b aufwärts gegen den oberen Bohrspindelanschlag 39b, so daß die Spannkugeln 135 zum Ausführen der Werkzeughalter 67 in den Freirillen 134a auswärts frei sind.
Im folgenden wird ein Werkzeugwechselvorgang erläutert.
Zum Entnehmen eines neuen Werkzeugsatzes aus dem Magazinteller 30 für die nächste Arbeitsoperation des Bohrspindelstocks 21 nimmt der während der vorbereitenden Drehung des Magazintellers 30 gemäß Fig. 2, 3 in der Magazin- und Hubstellung Ma, A mit dem leeren Greiferteller 55 unter der Übergabestation Ü freigängig gestandene Greiferträger 45 die Hubstellung C ein. Hierbei werden die Werkzeuggreifer 58 axial über die Werkzeuge 54 geführt, wobei die Greiferbolzen 61 des Greifertellers 55 in Freistellung gedreht sind. Nach erreichter Hubstellung C werden die Greiferbolzen 61 in Riegelstellung und die Haltekugeln 94 des in der Übergabestation Ü befindlichen Magazinfutters 90 in Freistellung geschaltet. Der Greiferträger 45 steht nun mit dem "neuen" Werkzeugsatz in Bereitschaft für den Wechselvorgang am Bohrspindelstock 21, wobei die Spannschäfte der Werkzeughalter 67 geschützt in den Magazinaufnahmen 92 verbleiben.
Nach Beendigung der Arbeitsoperationen mit dem "alten" Werkzeugsatz in einer oder mehreren Bohrbild-Konfigurationen fährt der Bohrspindelstock 21 in seine höchste in Fig. 1 gezeichnete Stellung, worauf die Bohrspindeltragarme 28 die Bohrspindeln 39 mit den in ihnen eingespannten alten Werkzeugen in die Kreiskonfiguration 63 positionieren. Gleich zeitig nimmt der Greiferträger 45 die Hubstellung A ein und dann schwenkt die Greiferschwinge 38 in die Bohrspindelstellung Bo, in der die untere Abschlußfläche des Deckels 96 des Greifertellers 56 mit Abstand über der waagerechten Oberseite des Werkstückes 27 von maximaler Größe in Lage kommt, wie es in Fig. 1 voll ausgezogen gezeichnet ist.
In dieser Stellung befinden sich die Bohrspindeln 39 und die Greiferangriffsachsen 5Sa des Greifertellers 56 in Koinzidenz. Nun beginnt der Magazinteller 30 das leere, dem "alten" Werkzeugsatz zugeordnete Magazinfutter 90 in die Übergabestation Ü zu drehen und gleichzeitig erfolgt die Aufwärtsverschiebung des Greiferträgers 45 mit im Greiferteller 56 in Freistellung befindlichen Greiferbolzen 61 und auf Rücköl geschalteten Kolben 71 in die Hubstellung C, wobei die Werkzeuggreifer 58 achsgleich über die in den Bohrspindeln 39 eingespannten "alten" Werkzeuge 54 geführt werden.
Nach Erreichen der Hubstellung C (Fig. 13a) verriegeln die Greiferbolzen 61 die Werkzeughalter 67 im Greiferteller 56 und die Kolben 71 der Greiferteller werden gemeinsam druckölbeaufschlagt, wodurch der Spannteller 81 des Greifertellers 56 die Spannhülsen 134 aufwärts gegen die Anschläge 39b in Lösestellung schiebt (Fig. 13b). Die Spannkugeln werden in der Freirille 134a der Spannhülsen auswärts frei und der Greiferträger 45 beginnt den "alten" Werkzeugsatz auszuführen. Hierbei hält der unter Druckölbeaufschlagung stehende, sich kurzzeitig relativ zum Greiferteller 56 aufwärts verschiebende Spannteller 81 die Spannhülsen 134 am Anschlag 39b bis die Spannrillenansätze 67d der Werkzeughalter 67 abwärts aus dem Bereich der Spannkugeln 135 gekommen sind (Fig. 13c) und wobei der Kolben 71 im Greiferteller 56 seine obere Anschlagstellung erreicht hat. Nachdem der Greiferträger 45 gemäß Fig. 13d die Hubstellung B erreicht hat, in der die Werkzeuge 54 von maximaler Länge in Lage kommen, wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, vollzieht sich der weitere Funktionsablauf in folgenden Schritten: - Die Greiferschwinge 38 schwenkt in die Drehstellung D.
- Der Greiferträger 45 dreht um 1800.
- Die Greiferschwinge 38 schwenkt in die Bohrspindelstellung Bo, wobei der Greiferteller 55 mit dem "neuen" Werkzeugsatz in Koinzidenz unter den Bohrspindeln 39 in Lage kommt (Fig. 13d).
- Der Greiferträger wird in die Hubstellung C geschaltet und in der Schlußphase der Hubbewegung verschiebt der unter Druckölbeaufschlagung auf Anschlag stehende Kolben 71 mit dem Spannteller 81 die Spannhülsen 134 wieder in Lösestellung, damit die Spannrillenansätze 67d oberhalb der Spannkugeln 135 in Lage kommen können (Fig.13e).Bis zum Ende der Hubbewegung wird der Spannteller 81 des Greifertellers 55 entgegen seiner hydraulischen Beaufschlagung und der Kraft der Feder 84 relativ zum Greiferteller 56 abwärts gedrückt (Fig. 13f) Die Kolben 71 werden auf Rücköl geschaltet, wodurch die Anschlagteller unter Druck der Feder 84 mit kleinem Spalt an den Oberseiten der Greiferteller zur Anlage kommen. Die Spannhülsen 134 spannen unter Druckwirkung der Spannfedern 135 die "neuen" Werkzeuge in den Bohrspindeln und die Greiferbolzen 61 drehen in Freistellung (Fig. 13g, h).
Der Greiferträger 45 wird in die Hubstellung A geschaltet.
Während der letzten Funktionsschritte hat der Magazinteller 30 das leere Magazinfutter 90, das dem "alten" Werkzeugsatz zugeordnet ist, in die Übergabestation Ü gedreht.
Die Greiferschwinge 38 schwenkt den Greiferträger 45 in die Magazinstellung Ma.
Die Bohrspindeltragarme 28 positionieren die Bohrspindeln 39 für die folgende Bohroperation in die erforderliche Bohrbild-Konfiguration und der Bohrspindelstock 21 beginnt die Vorschubbewegung, Gleichzeitig nimmt der Greiferträger 45 die Hubstellung C ein und der Greiferteller 56 führt den 'alten'? Werkzeugsatz in das zugehörende Magazinfutter 90 ein.
Der Schaltteller 98 dieses Magazinfutters 90 wird aufwärts geschaltet und seine Haltekugeln 94 verriegeln die Werkzeughalter 67.
Die Greiferbolzen 61 des Greifertellers 56 werden in Freistellung geschaltet.
- Der Greiferträger 45 nimmt die Hubstellung A ein.
- Der Magazinteller 30 dreht den für die folgende Bohroperation programmierten Werkzeugsatz in die Übergabestation Ü.
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Claims

Patentansprüche jlf Einrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel an Gelenkwellen-Mehrspindelbohrmaschinen, deren Bohrspindeln mittels Stellmotoren auf beliebige Bohrbild-Konfigurationen positionierbar sind, mit einem Werkzeugmagazin und einem Greiferträger, der in eine Bohrspindel-und eine Magazinstellung stellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferträger (45) zum gleichzeitigen Wechseln von mehreren Werkzeugen (54) einen oder mehrere Sätze von Werkzeuggreifern (58) aufweist, deren Greifer Angriffsachsen (58a) in einer festgelegten Konfiguration (63) angeordnet sind, und jeder Greifersatz in Koinzidenz zu den vor jedem Wechselvorgang in die Konfiguration (63) positionierten Bohrspindeln (39) und in Koinzidenz zu den am Werkzeugmagazin (29) satzweise in Konfiguration (63) angeordneten Magazinplätzen (92) stellbar ist.
2.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferträger (45) zum Wechseln eines Werkzeugsatzes mit den Greifer-Angriffsachsen (58a) in der Bohrspindelstellung(Bo)und in der Magazinstellung (Ma)koaxial unterhalb bzw vor den Werkzeugen (54) in Lage kommt und axial im Bereich der gesamten effektiven Werkzeuglänge verschiebbar ist.
3.

{Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferträger (45) in der Bohrspindelstellung (Bo) in drei Hubstellungen (A, B,C) und in der Magazinstellung (Ma) in zwei Hubstellungen (A,C) am freien-Ende einer Greiferschwinge (38) verschiebbar ist.
4.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1,2,3 mit einem um 180° drehbaren Greiferträger, dadurch gekennzeichnet, daß der Greiferträger (45) mit zwei Greifertellern (55,56) ausgebildet ist, die je eine der Anzahl der Bohrspindeln (39) entsprechende Anzahl von Werkzeuggreifern (58) aufweisen, und daß die 1800 Drehung in der mittleren Hubstellung (B) erfolgt.
5.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Be- und Entladen des Werkzeugmagazins (29) mittels eines Ladetellers (113) erfolgt, der Ladeplätze (117) von gleicher Anzahl und in gleicher Konfiguration (63) eines Satzes von Magazinplätzen (92) aufweist.
6.

{Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladeteller (113) am Magazinsockel (32) in Werkzeugrichtung und rechtwinklig zur Werkzeugrichtung verschieb- bzw schwenkbar ist.
7.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkzeuggreifer (58) im wesentlichen durch eine Bohrung (59) gebildet wird und sämtliche Bohrungen (59) mit einheitlichem Abstand (6O) voneinander in einer Kreiskonfiguration (63) mit der Konfigurationsachse (69) in jeden Greiferteller (55,56) in Richtung der Bohrspindeln (39) eingearbeitet sind.
8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittig zwischen jeder Bohrung (59) ein zylindrischer Greiferbolzen (61) mit größerem Außendurchmesser als das Maß des Abstandes (60) rechtwinklig und radial zur Konfigurationsachse (69) gelagert ist und sämtliche Greiferbolzen (61) gleichzeitig in eine Riegelstellung und in eine Freistellung schaltbar sind und in der Riegelstellung jeder Greiferbolzen (61) an zwei Werkzeughaltern (67) eingreift.
9. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltbewegung sämtlicher Greiferbolzen (61) mittels eines konzentrisch zur Konfigurationsachse (69) gelagerten Stirnrades (75) erfolgt, das von zwei mit ihm in Eingriff befindlichen Zahnkolben (76,78) in beiden Drehrichtungen antreibbar ist.
10.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Ende jedes Greiferbolzens (61) ein Kegelradsegment (61c) angearbeitet ist und sämtliche Kegelradsegmente (61c) durch ein am Stirnrad (75) angearbeitetes Tellerrad (70) um 900 drehbar sind.
11.

1Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Greiferbolzen (61) im Bereich der Bohrungen (59) zwei gegenüberliegende Einfräsungen (61b) eingearbeitet sind, deren parallele Grundflächen (61c) in der Freistellung der Greiferbolzen (61> parallel zu den Bohrspindeln (39) gerichtet sind.
12.

lEinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß achsgleich mit der Konfigurationsachse (69) in jedem Greiferteller (55,56) ein Hubkolben (71) mit einem Spannteller (81) zur Werkzeugspannung an den Bohrspindeln (39) einseitig hydraulisch und anderseitig mittels einer Druckfeder (84) verschiebbar angeordnet ist.
13.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und o, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Befestigungsflansch der Achshülse (44) ein Schubring (51) drehbar lagert, an dem die Kolbenstange (50) eines Schubzylinders (49) und eine in der Greiferschwinge (38) verschiebbare Führungswelle (52) angeschraubt ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magazinplatz (92) aus einer Magazinbuchse (93) mit Haltekugeln (94)- besteht, die an der Spannrille (67a) der Werkzeughalter (67) angreifen'mit der diese in den Bohrspindeln (39) gespannt werden, und daß die Magazinbuchsen (93) satzweise in einem am Magazinteller (30) angeschraubten Magazinfutter (90) angeordnet sind,wobei sie die Schaltbohrungen (100) eines Schalttellers (98) durchdringen, der am unteren Ende eines im Magazinfutter (90) in der Konfigurationsachse (69) verschiebbaren Schaltbolzens (97) angeschraubt ist.
15.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltbolzen (97) aufwärts durch eine Druckfeder (101) beaufschlagt ist und am oberen Ende eine stirnseitige Schaltfläche (106) aufweist.
16.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeugmagazin(29) ein über die Magazinfutter (90) ragendes Tragteil (89) angeordnet ist, an dem in Werkzeugrichtung zwei identische Schaltzylinder (107, 108) lagern, und der Kolben (109) des Schaltzylinders (107) mit dem Schaltbolzen (97) des zum Werkzeugwechsel in der Übergabestation (Ü) befindlichen Magazinfutters (90) zusammenwirkt und der Kolben (109) des Schaltzylinders (108) mit dem Schaltbolzen (97) des in der Lade- und Entladestation (L) befindlichen Magazinfutters (90) zusammenwirkt.
17.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ladeplatz (117) durch eine Belegziffer (1,2,3,4, ...) gekennzeichnet ist und mit einer bestimmten Bohrspindel (39) (1,2,3,4, ...) im Funktionszusammenhang steht.
18.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ladeplatz (117) ein radial und rechtwinklig zur Konfigurationsachse (69) gerichteter Rastbolzen (121) zugeordnet ist und die Rastkuppe (119) seines Zapfens (122) mit einer Rastsenkung (123) zusammenarbeitet, die in der Grundfläche einer Nut (124) eingesenkt ist, welche sich am Umfang jedes Werkzeughalters (67) in Werkzeugrichtung mittig zwischen dessen Riegelnuten (66) befindet, 19.

Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und lES dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich jedes Magazinplatzes (92) ein Fixierstift (99) angeordnet ist, der mit einer Mitnehmernut (67c) des Werkzeughalters (67) zur Winkelfixierung zusammenarbeitet.