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Werkzeugmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere Mehrspindelmaschine,
mit einem Maschinenkörper mit Antriebselementen für Spindeln, die mit einem Werkzeughalter,
insbesondere für Bohrer versehen sind.
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Die Werkzeugmaschine nach der Erfindung eignet sich für verschiedene
Verwendungszwecke, insbesondere Anbringen von Markierungen, Bohren mittels Bohrer,
Räumarbeiten mittels Reibahlen,und Schweißen.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Werkzeugmaschine
so auszubilden, daß sie zusätzlich zu Bohr- und Räumarbeiten auch zur Anbringung
von Markierungen und ähnlichen Arbeiten verwendet werden kann. Diese Arbeiten sollen
mit einer unveränderbaren Genauigkeit auch dann ausgeführt werden können, wenn der
Abstand von der Werkzeugspitze unterschiedlich ist, beispielsweise das Werkstück
geringfügig verdreht liegt. Markierungen und andere Arbeiten sollen stets mit gleicher
Arbeitstiefe ausgeführt werden können. Dies soll auch dann möglich sein, wenn die
Werkzeugmaschine mehrere Werkzeuge,
beispielsweise Bohrer enthält,
deren vordere Enden bzw.
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Werkzeugspitzen nicht miteinander fluchten.
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In bevorzugter Ausführungsform soll die Werkzeugmaschine eine Positionsermittlungsvorrichtung
mit Näherungsschaltern aufweisen, welche eine größere Lebensdauer als Kontaktschalter
haben.
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Außerdem soll sich die Werkzeugmaschine nach der Erfindung für Schweißarbeiten,
insbesondere Punktschweißen, und zum Abschrägen von Werkstückkanten mittels Bohrern
eignen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Antriebselemente
im Maschinenkörper gelagerte Antriebsstangen sind, vorzugsweise Antriebswellen,
mit denen die Spindeln so verbunden sind, daß sie zusammen mit den Antriebsstangen
axial bewegt und gedreht werden können, daß zwischen den Antriebsstangen und den
Spindeln Federn so angeordnet sind, daß sie die Spindeln beständig nach vorne drängen,
un ddaß eine Positionsermittlungsvorrichtung zur Ermittlung einer bestimmten Rückwärtsbewegung
der Spindeln vorgesehen ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf
die Zeichnungen als Beispiel beschrieben. Darin zeigen: Figur 1 eine schematische
Vorderansicht einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung und einen zu bearbeitenden
H-Träger, Figur 2 eine schematischeVorderansicht der Werkzeugmaschine nach Figur
1 in einem anderen Betriebszustand, bei welchem
ein Maschinenkörper
in eine vorgerückte Stellung bewegt wurde, Figur 3 einen vergrößerten Längsschnitt
eines Spindelhalters mit einer Spindel der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Werkzeugmaschine,
Figur 4 einen schematischen Querschnitt längs der Ebene IV-IV von Figur 3, und Figur
5 einen vergrößerten, abgebrochenen Längsschnitt der Spindeln von Figur 3 in zurückbewegter
Stellung.
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Der das Konzept der Erfindung beinhaltende Maschinenkörper der Werkzeugmaschine
ist in den Zeichnungen mit der Bezugszahl 1 versehen. Der Maschinenkörper 1 kann
auf einer Führungsschiene 2 entsprechend den Figuren 1 und 2 vorwärts und rückwärts
bewegt werden. Am Maschinenkörper 1 ist ein Elektromotor 3 angebracht. Dieser treibt
ein Untersetzungsgetriebe 4.
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Am vorderen Ende des Maschinenkörpers 1 sind untere und obere Spindelhalter
5 so angebracht, daß ihre Positionen vertikal einstellbar sind. Antriebswellen 6
sind in dem Spindelhalterpaar 5 von Figur 3 drehbar gelagert und werden von dem
Motor 3 angetrieben. An den vorderen Enden der Antriebswellen 6 befinden sich Rohrteile
7, die nach vorne über die Spindelhalter 5 hinausragen. Der Außenumfang eines jeden
Rohrteils 7 ist mit Kanälen 8 versehen, deren hinteres Ende einen Absatz 9 aufweist.
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Am Rohrteil 7 der Antriebswellen 6 ist jeweils eine Spindel 10 derart
befestigt, daß sie sich jeweils zusammen mit der Antriebswelle 6 dreht. Die Fußenden
der Spindeln 10 haben jeweils einen im Durchmesser kleineren Abschnitt 11, welcher
jeweils derart in einen der Rohrteile 7 eingesetzt ist, daß er vorwärts und rückwärts
bewegt werden kann.
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Jeder der im Durchmesser kleineren Abschnitte 11 ist mit einer Längsbohrung
12 versehen, durch welche ein von ihrem vorderen Ende her eingesetzter Positionsbegrenzungsbolzen
13 lose hindurchgeführt ist. Die vorderen Enden der Positionsbegrenzungsbolzen 13
sind in den Bodenteil der Rohrteile 7 der Antriebswellen 6 eingeschraubt. An den
vorderen Enden der Längsbohrungen 12 sind Anschlagflächen 14 gebildet, welche mit
den Köpfen 15 der Positionsbegrenzungsbolzen 13 zusammenwirken. Quer in die Antriebswellen
6 von außen her eingeschraubte Stellschrauben 16 verhindern ein unbeabsichtigtes
Herausdrehen der Positionsbegrenzungsbolzen 13 aus den Antriebswellen 6.
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Rohransätze 17 erstrecken sich über die im Durchmesser kleineren Abschnitte
11 der Spindeln 10 und sind mit ihren Enden fest mit den im Durchmesser größeren
Abschnitten 18 der Spindeln 10 verbunden. Die Rohransätze 17 erstrecken sich über
die Rohrteile 7 der Antriebswellen 6 bis zum hinteren Ende der Ausnehmungen mit
den Anschlägen 9. Zwischen die Anschläge 19 und den im Durchmesser größeren Abschnitt
18 der Spindeln 10 si i Spiralfedern 19 eingesetzt, welche die Spindeln 10 stets
nach vorne drängen. Die Spindeln 10 halten Bohrer 20.
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Wenn auf die vorderen Enden der Bohrer 20 ein nach hinten gerichteter
Druck ausgeübt wird, dann werden die Bohrer zusammen mit den Spindeln 10 entgegen
der Federkraft der Spiralfedern 19 zurück nach hinten bewegt. Gleichzeitig
werden
die Rohransätze 17 der Spindeln zusammen mit den Spindeln zurückbewegt.
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Entsprechend Figur 5 ist ein Näherungsschalter 21 so angeordnet, daß
er in die Nähe des hinteren Endes des zugehörigen Rohransatzes 17 gelangt, wenn
der Rohransatz in seine am weitesten hinten gelegene Stellung bewegt wird.
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Der Näherungsschalter 21 wird von einem Bügel 22 getragen, welcher
fest an einem Teil des zugehörigen Spindelhalters 5 befestigt ist. Wenn der Näherungsschalter
21 eingeschaltet wird, wird der Maschinenkörper 1 der Werkzeugmaschine verändert,
indem er von einem Zustand hoher Vorrückgeschwindigkeit in einen Zustand niedriger
Vorrückgeschwindigkeit oder von einer Vorwärtsbewegung auf Stillstand oder von Stillstand
auf eine Rückwärtsbewegung umgeschaltet wird.
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Wenn im Betrieb der Werkzeugmaschine ein Werkstück gebohrt werden
soll, drehen sich die Bohrer 20 zunächst unter den in Figur 1 gezeigten Bedingungen.
Dann wird der Maschinenkörper 1 durch einen nicht dargestellten Hydraulikzylinder
nach vorne bewegt, wobei er auf der Führungsschiene 2 mit verhältnismäßig hoher
Geschwindigkeit so lange nach vorne bewegt wird, bis die Spitzen der Bohrer 20 am
Werkstück anliegen, welches in Figur 2 beispielsweise als H-Träger H dargestellt
ist. Es ist somit jetzt kein weiteres Vorwärtsbewegen der Bohrer 20 erlaubt, weshalb
die Bohrer zusammen mit den Spindeln 10 nunmehr relativ zum Maschinenkörper 1 entgegen
der Federkraft der Spiralfedern 19 so lange zurückbewegt werden, bis die hinteren
Enden der im Durchmesser größeren Abschnitte 18 an den vorderen Enden der Rohrteile
7 der Antriebswellen 6 anliegen und dadurch angehalten werden.
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Während der Rückwärtsbewegung der Spindeln 10 relativ zum Maschinenkörper
1 werden auch die Rohransätze 17 zusammen
mit den Spindeln zurückbewegt,
während sie sich zusammen mit diesen drehen. Dies hat zur Folge, daß die hinteren
Enden der Rohransätze 17 in die Nähe der Näherungsschalter 21 kommen und dadurch
diese einschalten. Dieser Schaltvorgang erfolgt, bevor die im Durchmesser größeren
Abschnitte 18 der Spindeln 10 an den Rohrteilen 7 der Antriebswellen 6 anliegen.
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Die vorstehend genannte Aktivierung bzw. Schaltung der Schalter 21
bewirkt über eine Hydraulikanlage, daß der Maschinenkörper 1 von einer hohen Vorrückgeschwindigkeit
auf eine niedrige Vorrückgeschwindigkeit umgeschaltet wird.
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Damit bewegt sich der Maschinenkörper 1 weiterhin vorwärts, während
die Schalter 21 aktiviert bleiben, bis die hinteren Stirnflächen der im Durchmesser
größeren Abschnitte 18 der Spindeln 10 an den vorderen Enden der Rohrteile 7 der
Antriebswellen 6 anschlagen, wie dies in Figur 5 gezeigt ist. Dies bewirkt, daß
jetzt die Bohrer 20 weiter nach vorne bewegt werden und in die Flansche F des H-Träger
H eindringen.
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Nach dem vollständigen Durchbohren des H-Trägers werden die Bohrer
20 durch die Federkraft der Spiralfedern 19 schlagartig nach vorne bewegt, zusammen
mit den Spindeln 10, wobei sie dann in ihre Ursprungspositionen bewegt werden.
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Gleichzeitig mit dieser Vorwärtsbewegung werden auch die Rohransätze
17 so weit nach vorne bewegt, daß sich ihre hinteren Enden von den Näherungsschaltern
21 weg bewegen, wodurch diese wieder ausgeschaltet werden. Nach dem Vorwärtsruck
der Spindeln 10 schlagen die Anschlagflächen 14 der vorderen Enden der Längsbohrungen
12, durch welche die Positionsbegrenzungsbolzen 13 hindurchgeführt sind, an den
Köpfen 15 dieser Positionsbegrenzungsbolzen 13 an und beenden damit die Vorwärtsbewegung.
Wenn die Näherungsschalter
21 ausgeschaltet werden wird der Maschinenkörper
1 nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit auf eine Rückwärtsbewegung umgeschaltet.
Der Zeitgeber zur Einschaltung der genannten Verzögerungszeit ist nicht dargestellt.
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Nachdem das Werkstück durchbohrt wurde und die Bohrer 20 nach vorne
gestoßen wurden, beginnt sich der Maschinenkörper 1 nach rückwärts zu bewegen. Wenn
mit der Werkzeugmaschine Bohrungen oder andere Vertiefungen hergestellt werden,
welche sich nicht vollständig, sondern nur bis zu einer gewissen Tiefe durch das
Werkstück erstrecken, dann wird mit der Aktivierung der Schalter 21 ein Zeitgeber
gestartet, welcher den betreffenden Arbeitsvorgang, beispielsweise ein Bohrvorgang,
nur für eine an ihm eingestellte Zeitdauer andauern läßt. Nach der eingestellten
Zeit wird der Maschinenkörper 1 zurückgezogen.
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Zur Anbringung von Markierungen an dem H-Träger H mittels der vorstehend
beschriebenen Werkzeugmaschine wird der Maschinenkörper 1 in der beschriebenen Weise
mit hoher Geschwindigkeit vorwärts bewegt, bis die Spitzen der Bohrer 20 an den
Flanschen F des H-Träger H (Fig.2) anliegen und dabei die Näherungsschalter 21 aktiviert
werden. Damit wird die Rückwärtsbewegung des Maschinenkörpers 1 ausgelöst.
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Entsprechend der vorstehend beschriebenen Konstruktion drücken die
Bohrer 20 nur mit einer der Federkraft der Spiralfedern 19, welche die Spindeln
10 nach vorne drängen, entsprechenden Kraft gegen die Flansche F. Deshalb ist dieser
Druck nicht groß genug, um die Flansche F des H-Trägers H zu durchbohren. Diese
Kraft wirkt außerdem nur für eine kurze Zeit, beginnend mit der Anlage der
Spitzen
der Bohrer 20 an den Flanschen F und endend mit der Aktivierung der Näherungsschalter
21 durch die sich zurückbewegenden Spindeln 10. Dadurch verursachen die Spitzen
der Bohrer 20 Markierungen an den Flanschen F während des vorstehend genannten Vorganges.
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Der Markierungsvorgang hält so lange an, bis die Federkraft der Spiralfedern
19 die Näherungsschalter 21 einschaltet. Dies ist ein Unterschied zu den bekannten
Werkzeugmaschinen, bei welchen den Spindeln 10 entsprechende Spindeln zur Herstellung
von Markierungen während einer bestimmten Zeitdauer nach vorne bewegt werden, die
durch einen Zeitgeber eingestellt wird. Die Werkzeugmaschine nach der Erfindung
erzeugt dagegen Markierungen gleichförmiger Tiefe. Außerdem liegen die Spitzen der
Bohrer 20 auch dann mit Sicherheit an den Flanschen F während des oben beschriebenen
Markierungsvorganges an, wenn der H-Träger H etwas verdreht wird und die Flansche
F in Querrichtung des Trägersteges W gekippt werden. Dies ergibt sich dadurch, daß
die Bohrer 20 sowie der Maschinenkörper 1 sich nicht zurückbewegen können, bevor
die Bohrer 20 an den Flanschen F anliegen und die gesamte Einrichtung etwas zurückbewegt
wird. Damit wird sichergestellt, daß der Maschinenkörper 1 so lange nach vorne bewegt
und ein Markierungsvorgang ausgeführt wird, bis die Bohrer 20 an den Flanschen F
anliegen. Außerdem werden auch bei Verwendung von einer Vielzahl von Bohrern 20
zur Erzeugung von Markierungen auf einem Werkstück in der vorstehend beschriebenen
Weise mit Sicherheit durch die Wirkung der Spiralfedern 19 von allen Bohrern Markierungen
selbst dann erzeugt, wenn die Bohrer 20 unterschiedliche Längen haben und deshalb
ihre Spitzen nicht die gleiche Lage einnehmen.
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Die hier verwendeten Näherungsschalter 21 zur Ermittlung der Rückwärtsbewegung
der Spindeln 10 sind so ausgebildet, daß kein direkter Kontakt mit den sich drehenden
Rohransätzen 17 erforderlich ist, wodurch die Lebensdauer gegenüber Kontaktschaltern
wesentlich höher ist.
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Die vorstehend beschriebene Werkzeugmaschine kann in Abwandlung hiervon
auch nur eine einzige Spindel aufweisen oder als Mehrspindelmaschine ausgebildet
sein, beispielsweise indem mehrere der oben beschriebenen Werkzeugmaschineneinheiten
miteinander kombiniert werden. Ferner können anstelle von Bohrarbeiten auch Punktschweißarbeiten,
punktförmige Materialaufbringungen, Anschrägungen unter Verwendung der Bohrer 20
und ähnliche andere Arbeiten ausgeführt werden, wobei anstelle von Bohrer 20 Schweißelektroden
oder andere Materialaufbringungsstäbe verwendet werden können. Ferner können Markierungen
auch an horizontalen Werkstückflächen angebracht werden, beispielsweise an dem Steg
W des H-Trägers H durch Verwendung von Bohrern 20, die nach unten gerichtet sind.
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Abweichend von der beschriebenen Ausführungsform können im Rahmen
der Erfindung anstelle von Näherungsschaltern 21 auch Grenzschalter verwendet werden.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Werkzeugmaschine nach
der Erfindung folgende Teile enthält: Antriebswellen 6, die in dem Maschinenkörper
1 gelagert sind, Spindeln 10, welche Bohrer 20 oder andere Werkzeuge tragen können
und von den Antriebswellen 6 getragen und angetrieben werden, so daß die Spindeln
zusammen mit den Antriebswellen 6 sich drehen, zwischen den Spindeln und den Antriebswellen
6 angeordnete Federn zum ständigen Vorwärts drängen der Spindeln 10, Spindel-Rohransätze
17, welche die Federn 19
überdecken und auf die Spindeln 10 aufgesetzt
sind, und eine Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Rückwärtsbewegung
der Rohransätze 17. Die Werkzeug.
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maschine kann nicht nur für Bohroperationen, sondern mit Sicherheit
auch für Markierungs-, Materialaufbringungs und Schweißoperationen an Werkstücken
verwendet werden, welche eben, nach vorne geneigt oder nach hinten geneigt angeordnet
sind.