DE3042564A1 - Mehrspindel-werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Anmelder: Grundfos Pumpenfabrik GmbH,
2362 Wahlstedt

Mehr sp inde1-Werk ζeugma schine

Die Erfindung betrifft eine MehrSpindel-Werkzeugmaschine mit

mehreren, in mindestens einem Magazin gespeicherten und mit Werkzeugen bestückten Spindelstöcken, die zur Durchführung eines Werkzeugwechsels wahlweise gegen den jeweils am Spindel- . stockträger befestigten Spindelstock auswechselbar sind, indem dieser Spindelstock vom Träger gelöst und an seinen vorbestimmten Platz im Magazin transportiert wird, während der jeweils an-gewählte andere Spindelstock dem Magazin entnommen und am Spindelstockträger befestigt wird.

Bei Werkzeugmaschinen dieser Art kommt es im Zusammenhang mit dem Problem, die Nebenzeiten und damit die Stückzeiten möglichst kurz zu halten, unter anderem entscheidend darauf an, wie schnell der jeweils in;der Arbeitsstellung am Träger befindliche Spindelstock gegen einen anderen für den' folgenden Bearbeitungsvorgang ausgewechselt werden kann.

Diese zum Umrüsten benötigte Zeit hängt· vor allem auch von der Art und Funktion der die Spindelstöcke bevorratenden Magazine ab. Die meisten der gebräuchlichen Magazine bestehen im Prinzip aus einer speichernden Förderstrecke, auf der die Magazine liegend

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JOPY ;

; oder hängend, in" Reihe und/oder parallel zueinander angeordnet sind. Eine Reihenanordnung setzt voraus, daß man hinsichtlich

• · der Reihenfolge der im Magazin zur Verfügung zu haltenden Spin- ;

delstöcke unmittelbar an die Folge der verschiedenen Bearbeitungsvorgänge gebunden ist. Etwas flexibler kann dagegen schon ein Magazinsystem sein, bei dem beliebige Spindelstöcke einzeln angewählt und bei Bedarf abgerufen werden können.

Nachteilig ist es jedoch bei diesem System mit einer Reihen- und Parallelanordnung der Spindelstöcke und im übrigen auch durchweg bei anderen bekannten Spindeistock-Magazinen, daß bei einem Spindelstockwechsel nicht nur die eigentich hiervon betroffenen beiden Spindelstöcke, sondern entweder alle oder zumindest mehr als zwei Spindelstöcke bewegt, in neue Positionen gebracht und evtl. auch noch umgruppiert werden müssen. Auch ergeben sich dadurch gewisse konstruktive Nachteile, daß beim Werkzeugwechsel der jeweils nächste Spindelstock normalerweise aus einer horizontalen Bewegungsbahn im Magazin in eine vertikale Bewegungsbahn zum Träger hin umgelenkt werden muß, während der auszuwechselnde Spindelstock vorab oder aifch gleichzeitig eine umgekehrt gerichtete Bewegungsbahn durchführen wird. Es ist verständlich, daß Richtungswechsel dieser Art relativ komplizierte und aufwendige Führungs- und Fördermittel für die so zu bewegenden Spindelstöcke erfordern und daß wegen des systembedingten großen Abstandes zwischen der Spindelstock-Aufnahme am Spindelstockträger und den jeweiligen Magazin-Speicherplätzen entsprechend viel Zeit

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für einen Werkzeugwechsel anfallen wird, die sich als ungenutzte Nebenzeit ungünstig auswirkt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Mehrspindäl-Werkzeugmaschine, die einen einfachen und in geringer Zeit durchführbaren Werkzeugwechsel gewährleistet, ohne daß dabei mehr als zwei Spindelstöcke verstellt werden müssen. Außerdem sollen die Wege zwischen den Speicherplätzen und der Aufnahme •des Spindelstockträgers äußerst kurz gehalten ^und die Möglichkeit geschaffen werden, die Übergabe der Spindalstücke vom Magazin zum Träger und umgekehrt auf geraden Bahnen und deshalb mit einfachen Antriebe- und Führungsmitteln durchführen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Werkzeugmaschine nach der Erfindung so ausgebildet, daß der Spindelstockträger als ein um eine Längsachse verdrehbarer Revolver mit übar seinem Außenumfang verteilt angeordneten Aufnahmen für Spindelstöcke ausgebildet ist, daß jedes dem Revolver seitlich zugeordnete Magazin SpeichorplMtze-.für die zu bevorratenden Spindelstöcke hat, daß die Aufnahmen und die Speicher auf gleichen radialen Abständen zur genannten Längsachse liegen und zur wechselseitigen übergabe von Spindelstöcken durch Verdrehen des Revolvers in überdeckung bringbar find und daß jede Aufnahme de· Revolvers in eine Arbeitsstellung drehbar ist, in welcher dor in der betreffenden Aufnahme befindliche Spindelstock mit einem ortsfest

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am Magazin angeordneten Spindelantrieb kuppelbar ist.

Bei der Werkzeugmaschine nach der Erfindung kann also der Revolver als Spindelstockträger, der hier tatsächlich nur ein Träger ohne den sonst auch zugehörenden eigenen Antrieb für den von ihm getragenen Spindelstock ist, nach einem bestimmten Programm mit jeder seiner.am Umfang befindlichen Aufnahmen durch eine einfache Drehbewegung jeden beliebigen leeren Speicherplatz des benachbarten Magazins aufsuchen, -um dort den auszuwechselnden Spindelstock abzugeben, und kann weiterhin auch nit jeder seiner Aufnahmen einen beliebigen anderen mit einem Spindelstock besetzten Speicherplatz aufsuchen, um von.diesem den Spindelstock zu übernehmen, um danach diesen Spindelstock durch Drehen in die Betriebsstellung zu bringen.

Da alle Aufnahmen und Speicherplätze auf gleichen radialen Abständen zur Maschinenlängsachse und zur Drehachse des Revolvers liegen .und mit den jeweils benachbarten Stirnseiten zum Einführen und Ausführen der Spindelstöcke in überdeckung gebracht werden können, brauchen die Spindelstöcke bei ihrer wechselseitigen Übergabe nur auf geraden kurzen Strecken bewegt zu werden.

Zweckmäßigerweise weisen alle Spindelstock-Aufnahmen und -Speicherplätze des Revolvers und Magazins parallel zur erwähnten Längsachse verlaufende Führungs- und Halteelemente auf, die mit entsprechenden Gegenelementen der in den Aufnahmen bzw. Speicher-

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'plätzen befindlichen Spindelstöcke in. formschlüssigen Eingriff gebracht werden können, woraus sich ergibt/ daß die Spindelstöcke zwecks, übergabe vom Magazin zum Revolver und umgekehrt

■-■-■--·> mit Hilfe eines Antriebs nur achsparallel verschoben werden

müssen.

In der anliegenden Zeichnung ist ein'Ausführungsbeispiel der |A Erfindung dargestellt. Es zeigen:

j Figur 1 .die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen

) Werkzeugmaschine,

Figur 2 eine Aufsicht auf die Maschine nach Figur 1 und

Figur 3 eine Stirnansicht dieser Werkzeugmaschine

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Verschiebeantriebes. Die gezeigte Werkzeugmaschine ist im vorliegenden Fall mit jswei Revolvern und jeweils zwei jedem Revolver seitlich zugeordneten Magazinen ausgerüstet. Da beide Systeme im Prinzip gleich aufge baut sind und auch gleiche Funktionen haben, wird nachfolgend nur das gemäß den Figuren 1„und 2 linke Maschinensystem im einzelnen erläutert.

Es besteht aus dem Revolver 1, der um die Längsachse 2 verdreh-' bar angetrieben ist. Die nicht dargestellte Antriebswelle des Revolvers liegt auf der Längsachse 2 und ist in den beiden seitlichen Magazinen 3 und 4 gelagert. Der Revolver 1 hat z.B. vier Aufnahmen 5 für Spindelstöcke und ist der Darstellung gemäß mit

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einem in Arbeitsstellung befindlichen, Spindelstock 6 besetzt.

Weitere Spindelstöcke 7, 8 befinden sich in den links und rechts neben dem Revolver 1 angeordneten Magazinen 3, 4, und zwar in Speicherplätzen 9 und 10, von denen jedes Magazin insgesamt vier hat. Im übrigen liegen die Aufnahmen 5 und die Speicherplätze 9, 10 auf gleichen radialen Abständen zur Längs- und Revolver drehachse 2 und haben, wie aus Figur 2 hervorgeht, parallel zur genannten Achse verlaufende Führungs- und Halteelemente in . j

Form von Nuten und Vorsprüngen, die mit entsprechenden Gegen- j

elementen der Spindelstöcke formschlüssig in Eingriff gebracht werden können, so daß die Spindelstöcke zur übergabe vom Magazin zum Revolver und umgekehrt mit Hilfe eines Antriebs nur achsparallel verschoben werden müssen. Die jeweiligen Antriebe für diese Verstellbewegung können z.B. aus einer Zahnstange und einem hiermit in Eingriff stehenden Ritzel bestehen, das hydraulisch oder elektrisch angetrieben wird, wie noch erläutert wird.

Das zu bearbeitende Werkstück wird auf dem Halter 1T in üblicher Weise montiert, der bei diesem Ausführungsbeispiel auf einer ortsfesten Konsole 1.2 befestigt ist. Also muß bei dieser Art. Maschine der Spindelstockträger bzw. Revolver 1 mit seinem Spindelstock.6 in Richtung auf das feststehende Werkstück und nach dem Bearbeitungsvorgang zurück verfahren werden können.

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Zu diesem Zweck wird das ' Magazin 3 zusammen mit

dem.. . . -,i Revolver 1 als verfahrbare Einheit mit Hilfe eines Antriebs und einer entsprechenden Führung verstellt. Wegen des relativ hohen Gewichtes dieser Einheit sind entsprechend stabile und genau arbeitende Führungsmittel vorzusehen.

Wie vor allem aus der Figur 1 zu erkennen ist, sind die Magazin© 3/ 4 im Bereich ihrer unteren Abstützung auf der Maschinenkonsole 13 mit relativ breiten Führungsflächen 14, 15 ausgestattet, die auf Führungsschienen 16 bzw. Führungsflächen 17 liegen. Diese Führungsmittel sind so angeordnet, daß die aus dem Revolver 1 und wenigstens einem der beiden Magazine 3, 4 bestehende Einheit als Schlitten quer zur Längsachse 2 bewegt werden kann.

Der Antrieb 18 für den jeweils in ά®£ Arbeitsteilung befindlichen Spindelstock 6 kann beispielsweise in dem nach vorn gerichteten Speicherplatz 9a des Magazins 3 montiert sein. Er besteht aus dem Gehäuse 19, an dem zwei elektrische Motore 20, 21 angeflanscht, sind. In dem Gehäuse werden erforderlichenfalls Getriebe und Vorgelege untergebracht. Zwei Motore 20, 21 sind hier deshalb vorgesehen, um etwa zwei zu einem Spindelstock gehörende Werkzeuggruppen mit verschiedenen Drehzahlen antreiben zu können.

Zwischen dem Abtrieb der beiden Motore 20, 21 und dem Eingang des in Arbeitsstellung befindlichen Spindelstockes 6 ist eine

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Kupplung 22 vorgesehen, welche die erwähnten Spindelstockantriebe mit dem jeweiligen Spindelstock kuppelt, sobald dieser mit dem Revolver 1 in die in Figur 1 gezeigte Arbeitsstellung gedreht wurde. Zur Durchführung eines Werkzeugwechsels ist dann die

, Kupplung anzusteuern und zu lösen, so daß der Spindelstock 6 ϊ

durch Verdrehen des Revolvers 1 aus der Arbeitsstellung gelangen und in einen leeren Speicherplatz eines der beiden Magazine 3, 4 gebracht werden kann.

Zur Aufnahme des für den folgenden Bearbeitungsvorgang erforderlichen Spindelstock©« könnte der Revolver in dieser Stellung verbleiben, wenn gerade eine seiner freien Aufnahmen einem Speicherplatz gegenüberliegt, in dem sich der angeforderte Spindelstock befindet. Andernfalls müßte der Revolver um einen oder mehrere Drehschritte weiter verstellt und nach Übergabe des gewünschten SpindelStockes so weit verdreht werden, daß dieser in die Arbeitsstellung gelangen wird. Hier wird dann die kuppelnde Verbindung 22 zwischen den Antrieben 20, 21 und dem Spindelstock hergestellt, so daß der nächste 3earbeitungsvorgang eingeleitet werden kann.

Zur Verkürzung der durch den Werkzeugwechsel anfallenden Nebenzeiten wird man zweckmäßigerweise so vorgehen, daß die beschriebenen Vorgänge bereits dann eingeleitet werden, sobald sich die Werkzeuge des arbeitenden Spindelstockes von bzw. aus dem Werk-

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stück gelöst haben und sobald der Reyolver 1 mit seinem Spindelstock frei Verdreht werden kann. Da das den Antrieb 18 aufweisen-' de Magazin 3 die hierbei erfolgende Rücklaufbewegung des Revolvers 1 gleichsinnig mitmacht, kann also der Revolver bereits bei dieser Bewegung einen freien Speicherplatz dieses Magazins für seinen Spindelstock aufsuchen, den Spindelstock abgeben und nach evtl. erforderlicher Weiterdrehung den mit dem angeforderten Spindelstock besetzten Speicherplatz anfahren. Nach Übernahme des .neuen Spindelstockes und dessen Eindrehung in die Arbeitsstellung wird schließlich die aus dem Revolver und dem seitlichen Magazin

3 bestehende Einheit wieder in Richtung auf das Werkstück verstellt.

Wenn für die anderen Magazine 4 in ihrer Breite, d.h. in Richtung der Längsachse 2, wenig Platz zur Verfügung steht, um einen im wesentlichen aus einem Hydraulikzylinder bestehenden Antrieb zur achsparallelen Verschiebung der Spindelstöcke aus den Magazinen

4 in den Revolver 1 und umgekehrt installieren zu können, da dessen Hub allein nicht ausreicht, um den größeren Verschiebeweg der Spindelstöcke zu überbrücken, ist ein Antrieb gemäß Fig. 4 vorgesehen, der dort sehr schematisch dargestellt ist.

Ein solcher Antrieb besitzt zusätzlich zu einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 23 ein durch diesen parallel zur Längsachse 2 ümwmytem z»hnifftdgeti?Iebe 24, dessen erstes Zahnrad 25 mit einer ortsfesten Zahnstange 26 am Magazin 4 kämmt, wodurch sich dieses Zahnrad gemäß dem eingezeichneton Pfeil drr>ht, -won η ein π Πο-

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triebe gemäß der Einschubrichtung C verfahren wird. Das Zahnrad 25 überträgt seine Drehbewegung über ein Zwischenrad 27 auf ein weiteres Zahnrad 28, wodurch sich die Zahnräder 25 und 28 gleichsinnig drehen. Das weitere Zahnrad 28 arbeitet mit einer Zahnstange 29 des gerade einzuschiebenden oder auf den Speicherplatz zu gebenden SpindelStockes 8 zusammen, derart, daß es nach Beendigung der Verschiebetätigkeit aus der Zahnstange 28 zurückgezogen werden bzw. mit dieser in Eingriff gelangen kann, und zwar durch axiales Verschieben entlang seiner Drehachse. Das weitere Zahnrad 28 ist bezüglich der Einschubrichtung C vor dem ersten Zahnrad 25 angeordnet, wie Figur 4 deutlich zeigt.Jeder Speicherplatz jedes Magazins 4 ist mit einem derartigen Antrieb ausgerüstet

Aufgrund dieser Konstruktion des Antriebs ergibt sich eine algebraische Suramierung der Transveraalbewegung des Getriebes als Folge der Hubbewegung H des Hydraulikzylinders 23 und derjenigen Transversalbewegung des Spindelstockes, die durch die Zahnräder 25,27 u.28 in Vei bindung mit den Zahnstangen 26 und 29 züstandekoirmt. Dadurch ist es möglich, den Spindelstock über eine größere Distanz axial zu bewegen als es der Hub H aufgrund von Platzmangel zuläßt. Somit kann der axiale Spalt B zwischen dem Magazin 4 und dem Spindelstockträger bzw. Revolver 1 überwunden.werden, wenn dies wegen zu geringer Hubmöglichkeit H nicht möglich ist.

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Aus Gründen der einfacheren funktioneilen Erläuterung ist der Antrieb gemäß Figur 4 entsprechend der dortigen Darstellung schematisch vereinfacht ge2eigt. In baulicher Hinsicht kann der Fachmann ohne weitere Angaben nach diesem Prinzip kompakte Außführungsformen herstellen. Jn Figur 3 ist mit 30 angegeben, wo die Einrichtung nach Fig. 4 angeordnet werden kann.

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Claims (6)

/ Dr. Hugo Wilcken ·. _, . .— Dipi-mg. Thomas wiicken · . ·: _.. oefegexempter u Musterbahn 1-240OLObSCkI ; · I Or.tf nichf Qeäadarf ™«λ™ j Musterbahn Anmelder: Grundfos Pumpenfabrik GmbH, 2362 Wahlstedt Patentansprüche

1. Mehrspindel-Werkzeugmaschine mit mehreren, in mindestens einem Magazin gespeicherten und mit Werkzeugen bestückten Spindelstöcken, die zur Durchführung eines Werkzeugwechsels wahlweise gegen den jeweils am Spindelstockträger befestigten •-Spindelstock auswechselbar sind, indem dieser Spindelstock vom Träger gelöst und an seinen vorbestimmten Speicherplatz im Magazin transportiert wird, während der jeweils angewählte andere Spindelstock dem Magazin entnommen und am Spindelstockträger befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelstock träger als ein um eine Längsachse (2) verdrehbarer Revolver (1) mit über seinem Außenumfang verteilt angeordneten Aufnahmen (5) für Spindelstöcke (6-8) ausgebildet ist, daß jedes dem Revolver seitlich zugeordnete Magazin (3,4) Speicherplätze (9,10) für die zu bevorratenden Spindelstöcke hat, daß die Aufnahmen und die Speicherplätze auf gleichen radialen Abständen zur genannten Längsachse liegen und zur wechselseitigen übergabe von Spindelstocken durch Verdrehen des Revolvers in Uberdeckung bringbar sind und daß jede Aufnahme des Revolvers in eine Arbeitsstellung drehbar ist, in welcher der in der betreffenden Aufnahme befindliche ·Spindelstock (6) mit einem ortsfest am.Magazin (3) angeordneten Spindelantrieb (19-22) kuppelbar ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1,.dadurch gekennzeichnet, daß alle Spindelstock-Aufnahmen (5) und -Speicherplätze (9,10) im Revolver (1) bzw. im Magazin (3,4) parallel zur'erwähnten Längsachse (2) verlaufende Führungs- und Halteelemente aufweisen, die mit entsprechenden Gogenelernenton der in den Aufnahmen bzw. Speicherplätzen befindlichen Spindelstöcke (6-Q) in formschlüssigen Eingriff bringbar sind, und daß die Spinde Is töcke zwecks übergabe vom Magazin zum Revolver und umgekehrt mit Hilfe .eines Antriebs achsparallel verschiebbar sind.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Revolvers (1) jeweils ein Magazin (3,4) angeordnet 1st.

4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Revolver (1)'mindestens die Zahl an Aufnahmen (5) hat, die ein Magazin (3,4) als Speicherplätze (9,10) besitzt.

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Revolver (1) und jedes ihm zugeordnete Magazin (3,4) in bezug auf dia Relativbewegung zwischen dem Revolver und dem zu bearbeitenden Werkstück eine bauliche Einheit bilden und gemeinsam verstellbar sind.

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6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die Antriebe zum achsparallelen Verschieben der Spindelstöcke (8) ein von einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder (23) transversal bewegtes Zahnradgetriebe (24) aufweisen,daß ein erstes; Zahnrad (25) dieses ^Getriebes- mit einer ortsfesten Zahnstange (26) am .Magazin (4) kämmt und daß ein, in Einschubrichtung C des Spindelstockes (8) in den Revolver (1) gesehen von der ersten· Zahnstange angeordnetes weiteres Zahnrad (28) mit einer Zahnstange (29) am jeweiligen Spindelstock (8) in und außer Eingriff bringbar ist, um diesen unter Erzeugung einer sich zur erstgenannten Transversalbewegung .algebraisch addierenden eigenen Transversalbewegung anzutreiben.