DE3539662A1 - Werkzeugmaschine, insbesondere zum bohren und fraesen von leiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine, ins­ besondere zum Bohren und Fräsen von Leiterplatten, mit ei­ nem Werkstückträger und mindestens einer Arbeitseinheit mit Spindelgehäuse und Spindel für die Aufnahme eines Schneid­ werkzeuges, wobei Werkstückträger und Arbeitseinheit recht­ winklig zueinander in parallelen, vorzugsweise horizonta­ len Ebenen bewegbar sind und die Arbeitseinheit zu den genann­ ten parallelen Ebenen rechtwinklig verschiebbar ist und mit mindestens einem Werkzeugmagazin für die Aufnahme von Schneid­ werkzeugen, aus dem Schneidwerkzeuge automatisch entnehm­ bar und in das Schneidwerkzeuge automatisch einsteckbar sind.

Mit solchen Maschinen werden auf dem Werkstückträger befind­ liche Werkstücke, insbesondere auf einem tischartigen Werk­ stückträger befindliche Leiterplatten, nacheinander in meh­ rere bestimmte Positionen zur Arbeitseinheit gebracht. In jeder Position erfolgt ein Arbeitsgang, z.B. das Bohren ei­ nes Loches. Die Steuerung der Werkzeugträgerbewegung und der Arbeitseinheitbewegung längs rechtwinkligen Koordinaten wird durch einen Rechner elektronisch gesteuert. Als Bewegungs­ elemente dienen Linearmotoren, insbesondere Spindeln. Damit z.B. verschieden dicke Löcher gebohrt werden können und/oder abgenutzte Werkzeuge ohne Betriebsunterbrechung ausgewechselt werden können, werden in Magazinen mehrere Werkzeuge vorgehal­ ten, die automatisch von der Spindel aufgenommen werden können, nachdem zuvor die Spindel ein vorher benutztes Werkzeug im Magazin abgelegt hat.

Bei einer bekannten Maschine der eingangs genannten Art (DE- OS 33 01 036) werden Magazine mit großer Kapazität verwen­ det, z.B. mit einer Kapazität von 100 Werkzeugen, welche Ma­ gazine ortsfest an einer Traverse befestigt sind, relativ zu der Arbeitseinheiten vertikal verfahrbar sind. Am Werkzeugträ­ ger ist mindestens ein Werkzeugübertrager angeordnet, der aus dem Magazin ein Werkzeug entnehmen und dieses der Spindel zuführen kann, wobei der Bewegungsmechanismus des Tisches für die Be­ wegung des Werkzeugübertragers ausgenutzt wird. Die bekann­ te Maschine gestattet die Verwendung großer Magazine, in de­ nen die Werkzeuge mit relativ geringem Abstand voneinander an­ geordnet sind, jedoch muß in Kauf genommen, daß der Werkzeug­ wechsel zeitaufwendig ist, da das Werkzeug zunächst vom Werk­ zeugübertrager aus der Spindel entnommen, danach zum Magazin gebracht und dort abgelegt werden muß und daß daran anschließend der Werkzeugübertrager ein neues Werkzeug aus dem Magazin ent­ nehmen, dieses zur Spindel transportieren und an diese abge­ ben muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Verkürzung der Zeit für den Werkzeugwechsel, eine Werkzeugmaschine der ein­ gangs genannten Art so auszubilden, daß in ein Magazin mit nahe beieinander angeordneten Werkzeughaltern Werkzeuge un­ mittelbar von der Spindel eingelegt und von der Spindel ein neues Werkzeug unmittelbar aus dem Magazin entnommen werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Werkzeugmagazin am Werkstückträger angeordnet ist und Werk­ zeughalter aufweist, aus denen die Schäfte aufgenommener Werk­ zeuge herausragen und die durch elastische Kräfte in einer an­ gehobenen Stellung gehalten sind und daß an der Arbeitseinheit ein Druckstück angeordnet ist, mit dem periphere Werkzeughal­ ter, die einen zentralen Werkzeughalter umgeben, durch Druck auf die Enden der Werkzeugschäfte eindrückbar sind, so daß der zentrale Werkzeughalter für das Einsetzen oder Entnehmen eines Werkzeuges von der Spindel erreichbar ist.

Durch die Erfindung ist es möglich geworden, die Spindel auch an Werkstückhalter heranzuführen, die nahe bei anderen Werk­ zeughaltern angeordnet sind. Dies ist auch dann noch möglich, wenn die Spindel von einem Niederhalter umgeben ist, wie dies in der Regel der Fall ist. Durch das Niederdrücken der peri­ pheren Werkzeughalter wird der aktuelle, zentrale Werkzeug­ halter erreichbar. Der Werkzeugwechsel ist rasch durchführ­ bar, da eine Zwischenübergabe an einen Werkzeugübertrager nicht stattfindet. Dennoch ist eine dichte Belegung des Ma­ gazins möglich.

Vorzugsweise ist das Druckstück zugleich als Niederhalter aus­ gebildet (Anspruch 2). Das Erfindungsprinzip ist jedoch auch anwendbar, wenn das Druckstück nicht zugleich die Funktion ei­ nes Niederhalters hat. Eine abgestufte Anordnung von Druck­ flächen gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil, daß die Werkzeughal­ ter nur so weit eingedrückt werden müssen, wie dies zur Schaf­ fung des nötigen Freiraumes erforderlich ist.

Die elastischen Kräfte, die die Werkzeughalter in der angeho­ benen Stellung halten, können auf verschiedene Art erzeugt wer­ den. Beispielsweise könnte jeder Werkzeughalter als Kolben ei­ nes kleinen Pneumatikzylinders ausgebildet sein, der ständig unter Druck steht. In diesem Fall würden die elastischen Kräf­ te durch eine Gasfeder aufgebracht. Besonders vorteilhaft je­ doch ist die Verwendung von Federn gemäß Anspruch 4. Besonders zweckmäßig sind die Werkzeughalter umgebende Schraubendruckfe­ dern (Anspruch 5). Die Federn haben vorzugsweise eine Vorspan­ nung (Anspruch 6), was den Vorteil hat, daß alle Werkzeughal­ ter mit einer definierten Kraft in der ausgefahrenen Stellung gehalten werden. Besonders einfach läßt sich die Vorspannung mittels einer Anschlagscheibe gemäß Anspruch 7 erreichen.

Vorzugsweise werden auch im Zusammenhang mit dem Anmeldungs­ gegenstand Magazine mit großer Kapazität verwendet, wobei die Anordnung der Werkzeughalter vorzugsweise gemäß Anspruch 8 ge­ wählt wird. Ein vorteilhafter Anbringungsort für das Magazin ist die vordere oder hintere Kante eines tischartigen Werkstück­ trägers (Anspruch 9).

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung betrifft die spezielle Ausbildung des Magazins und besteht darin (Anspruch 10., daß das Magazin einen Grundkörper aufweist, an dem meh­ rere Magazinelemente, von denen jedes mehrere Werkzeughalter hat, leicht lösbar befestigt sind.

Diese Weiterbildung hat den Vorteil, daß das Magazin ohne Be­ triebsunterbrechung neu bestückt werden kann. Hierzu wird ein Magazinelement aus dem Grundkörper entnommen, wobei die Ma­ schine weiterarbeiten kann. Das entnommene Magazinelement wird außerhalb der Maschine neu mit Schneidwerkzeugen bestückt und danach wieder in den Grundkörper eingesetzt. Wenn das Magazin­ element entnommen ist und in dieser Zeit Werkzeuge gebraucht werden, die in dem entnommenen Magazinelement enthalten waren, wird ein noch im Grundkörper enthaltenes Magazinelement in Anspruch genommen, in dem gleiche Werkzeuge enthalten sind. Eine entsprechende Steuerung der Werkzeugmaschine durch den Rechner ist ohne Schwierigkeiten möglich. Im Vergleich mit anderen Werkzeugmagazinen großer Kapazität wird der wesent­ liche Vorteil gewonnen, daß die Versorgung der Magazine mit neuen Werkzeugen ohne Betriebsunterbrechung möglich ist, ohne daß eine unnötig große Zahl von Werkzeugen insgesamt vorgesehen werden muß. Eine sehr große Zahl von Werkzeugen wäre erfor­ derlich, wenn ein großes Magazin während der Bestückung durch ein anderes gleichgroßes Magazin ersetzt würde. Hierbei ist in Betracht zu ziehen, daß die Werkzeuge ungleichmäßig abge­ nutzt werden, so daß bei einem notwendigen Werkzeugwechsel in aller Regel noch viele Werkzeuge im Magazin enthalten sind, die noch nicht abgenutzt sind.

Die Magazinausbildung gemäß Anspruch 10 und den nachgeordne­ ten Ansprüchen 11 bis 15 hat selbständige Bedeutung, weshalb hierfür selbständiger Schutz beansprucht wird.

Vorzugsweise sind die Magazinelemente länglich ausgebildet und die Werkzeughalter in Reihe angeordnet (Anspruch 11). Eine solche Anordnung jedoch ist nicht zwingend, beispiels­ weise könnten auf einem Magazinelement, das z.B. quadratisch ausgebildet sein könnte, mehrere Werkzeughalter in einem Feld verteilt angeordnet sein. Besonders vorteilhaft läßt sich ein Wechsel von Magazinelementen durchführen, wenn diese gemäß Anspruch 12 als Schieber ausgebildet sind. Solche Schieber können auf einfache Weise mittels federbelasteter Klinken arretiert werden (Anspruch 13), so daß sie mit einem Griff vom Grundkörper gelöst werden können. Zur weiteren Fixierung kann die hintere Oberkante einen Vorsprung untergreifen, der sich am hinteren Ende der zugeordneten Aufnahmenut des Schiebers befindet (Anspruch 14).

Die in den Werkzeughaltern aufgenommenen Werkzeuge können auch nach unten aus dem Magazin herausragen. Sie können dann von einem Werkzeugübertrager aufgenommen werden, der die Werkzeu­ ge zur Arbeitseinheit transportiert, wie dies in der bereits erwähnten DE-OS 33 01 036 beschrieben ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung befaßt sich mit einer speziellen Ausbildung der Werkzeuge. Bekannt ist die Anbringung eines Anschlagringes auf dem Werkzeugschaft. Durch diesen wird einmal die richtige Einspannlänge in der Spindel be­ stimmt und zum anderen auch die richtige Einstecktiefe in den Werkzeughalter derart, daß das Werkzeug sicher erfaßt werden kann. Bekannte Anschlagringe bestehen aus Kunststoff oder aus Messing. Anschlagringe, insbesondere Messingringe, sind relativ teuer und sollten deshalb mehrmals verwendet werden. Die bekannten Anschlagringe jedoch haben nach mehr­ maligem Wechsel auf ein neues Werkzeug keinen ausreichend sicheren Halt mehr, da der Preßsitz wegen Abnutzung der Boh­ rungswand des Ringes immer weniger fest wird. Erfahrungsge­ mäß läßt sich deshalb ein Messing-Anschlagring nicht häufi­ ger als etwa zehnmal benutzen. Im Zusammenhang mit der Er­ findung kommt es in besonderem Maße darauf an, daß der An­ schlagring einen festen Halt auf dem Schaft hat, da ja über diesen Anschlagring die Werkzeughalter mit dem Druckstück nach unten gedrückt werden.

Um nun einen besseren Sitz als mit den bekannten Ringen zu erhalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Anschlag­ ring aufgeschlitzt und unter elastischer Aufweitung auf den Stift aufgepreßt ist (Anspruch 16). Dadurch wird der Halt nicht nur durch Pressung zwischen Schaft des Werkzeuges und Bohrung des Anschlagringes erhalten, sondern auch durch federndes Festklemmen des Anschlagringes.

Vorzugsweise wird ein nur sehr schmaler Schlitz vorgesehen (An­ spruch 17). Dadurch vermeidet man eine Unwucht. Dies ist wichtig, da die Werkzeuge mit sehr hohen Drehzahlen rotie­ ren, wenn Leiterplatten zu bohren sind, z.B. mit einer Dreh­ zahl von 60.000 U/min. Vorzugsweise besteht der Ring aus Stahl, der vorzugsweise gehärtet ist (Anspruch 18).

Insbesondere aus gehärtetem Stahl bestehende Ringe haben ei­ ne sehr hohe Lebensdauer und einen sehr festen Halt, wenn sie erfindungsgemäß ausgebildet sind. Ihre Lebensdauer beträgt deshalb ein Vielfaches der bekannten Messingringe, z.B. das zehnfache, so daß z.B. ein Ring 100 mal oder öfter gewechselt werden kann. Im Zusammenhang mit dem Niederdrücken der Werk­ zeughalter durch das Druckstück wird eine sichere Funktion durch den stets festen Sitz des Anschlagringes erzielt. Auch diese Ausbildung hat selbständige Bedeutung, weshalb auch hierfür selbständiger Schutz beansprucht wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Gesamtansicht einer Werkzeugmaschine die zur Bearbeitung von Leiterplatten und ähnlichen flachen Werkstücken bestimmt ist,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein Werkzeugma­ gazin, wie es in der Maschine nach Fig. 1 ver­ wendet wird,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch ein Werkzeugma­ gazin entsprechend der Linie III-III in Fig. 2 beim Zusammenwirken mit einer Arbeitseinheit,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Werkzeugmagazin ent­ sprechend der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 ein Werkzeug für die Verwendung in der Werkzeug­ maschine nach Fig. 1 in einem Längsschnitt ent­ sprechend der Linie V-V in Fig. 6 und

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Werkzeug entsprechend dem Pfeil VI in Fig. 6.

Die insgesamt mit M bezeichnete Werkzeugmaschine hat ein Gestell, bestehend aus Füßen 1, 2, einer auf den Füßen 1, 2 aufruhenden Tischplatte 3 und ein sich quer über den Tisch erstreckendes Portal 4, das einen Führungsbalken 5 aufweist, der über Stützen 6, 7 auf der Tischplatte 3 abgestützt ist. Die beschriebenen Gestellteile bestehen vorzugsweise aus ge­ schliffenem Granit.

Auf dem Tisch 3 ist ein ebenfalls tischartiger Werkzeugträ­ ger linear verschiebbar entsprechend dem Doppelpfeil 9, der zugleich eine Y-Koordinate eines rechtwinkligen Koordinaten­ systems symbolisieren soll. Zum Antrieb des Tisches dient ei­ ne Spindel 10, die mit einem elektrischen Gleichstrommotor an­ treibbar ist und in eine als Kugelbüchse ausgebildete Spin­ delmutter eingreift, die fest mit dem Werkzeugträger 8 ver­ bunden ist. Der Werkzeugträger 8 ist z.B. über Luftkissen auf der Tischplatte 3 abgestützt.

Längs dem Führungsbalken 5 ist ein Schlitten 11 entsprechend dem Doppelpfeil 12 hin- und herverschiebbar. Der Doppel­ pfeil 12 symbolisiert zugleich die X-Koordinate des genann­ ten Koordinatensystems. Der Schlitten 11 ist ebenfalls über Luftkissen auf dem Balken 5 abgestützt und wird ebenfalls mit­ tels einer Spindel angetrieben, die mit Hilfe eines Schritt­ motors gedreht wird. Ein Teil 13 der Spindellagerung ist in Fig. 1 sichtbar.

Am Schlitten 11 befinden sich insgesamt vier vertikale Füh­ rungen 14 bis 17 für Arbeitseinheiten. Nur an der Führung 16 ist eine Arbeitseinheit 18 dargestellt. Die Arbeitseinheit 18 hat ein Spindelgehäuse 18 a und eine drehbar darin gelagerte Spindel 18 b, in der ein Werkzeug W aufgenommen ist. Das Spin­ delgehäuse 18 a ist in einem Lagerblock 18 c vertikal verschieb­ bar.

Die bisher beschriebene Ausbildung der Werkzeugmaschine ist an sich bekannt. Die Beschreibung war jedoch notwendig für das Verständnis der nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale.

An der Vorderfläche 8 a des Werkzeugträgers 8 sind insgesamt vier Werkzeugmagazine 20 angeordnet. Jeder Arbeitseinheit 18 ist ein Magazin zugeordnet. Die Beschaffenheit eines Werk­ zeugmagazins 20 wird nachfolgend anhand der Fig. 2 bis 4 ge­ nauer betrachtet.

Das Werkzeugmagazin 20 hat einen Grundkörper 21, der vorzugs­ weise aus einem relativ leichten, jedoch festen Material, wie z.B. Aluminium, besteht. An der Oberseite des Magazins 21 befinden sich parallele Nuten 22, in die als Schieber ausge­ bildete Magazinelemente 23 einschiebbar sind. Die Nuten 22 haben einen Boden 22 a, in dem sich Löcher 25 befinden (siehe dazu auch Fig. 3). An den Wänden der Nut 22 befinden sich schmale Auflageflächen 24 für den Schieber 23.

Jeder Schieber 23 enthält mehrere, beim dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel insgesamt zehn Werkzeughalter 26. Die Werkzeug­ halter 26 sind in einer Reihe mit gleichmäßigen Abständen angeordnet und alle gleich ausgebildet. In Fig. 3 ist ein Werkzeughalter 26 im Schnitt dargestellt. Aus dieser Darstel­ lung ist ersichtlich, daß der Werkzeughalter 26 zwei zylin­ drische Außenflächen 27, 28 aufweist. Die Außenfläche 27 mit dem größeren Durchmesser paßt mit Gleitsitz in eine Bohrung 29 des Schiebers 23. Der zylindrische Teil 27 mit dem klei­ neren Durchmesser paßt durch eine Bohrung 30, die an die Boh­ rung 29 anschließt. Der dünnere Teil 28 ist von einer Schrau­ bendruckfeder 31 umgeben, die sich mit ihrem oberen Ende an einer Schulter 32 abstützt, die sich am Übergang zwischen den zylindrischen Teilen 27 und 28 befindet. Die Schraubendruck­ feder versucht den Werkzeughalter 26 nach oben zu drücken. Der Bewegungsweg nach oben wird durch eine Anschlagscheibe 33 be­ grenzt, die an der Unterfläche 34 des Schiebers zur Anlage kom­ men kann und mittels einer Schraube 35 am Werkzeughalter be­ festigt ist. Die Feder steht auch dann unter einer gewissen Vor­ spannung, wenn der Werkzeughalter 26 vollständig ausgefahren ist, d.h. wenn die Anschlagscheibe 33 an der Unterfläche 34 anliegt.

Jeder Werkzeughalter hat eine abgestufte Bohrung mit einem oberen weiten Teil 36 a und einem unteren engen Teil 36 b. An der Übergangsstelle zwischen den Teilen 36 a und 36 b befindet sich eine Schulter 37, die für die Anlage eines Anschlagringes dient, der auf das Werkzeug W aufgepreßt ist.

Die Schieber 23 passen mit Gleitsitz in die Nuten 22 und sind dort mittels Klinken 39 arretierbar. Jedem Schieber 23 ist eine Klinke 39 zugeordnet. Jede Klinke 39 ist um eine Achse 40 schwenkbar und wird durch eine Schraubendruckfeder 41, die auf den unteren Teil der Klinke einwirkt, in ihrer Eingriffs­ stellung gehalten, in der sie in eine prismatische Nut 42 ein­ greift und hierbei auf die Unterfläche 42 a drückt, wodurch ei­ ne Kraftkomponente nach unten erzeugt wird, die den Schieber 23 gegen den Boden der entsprechenden Nut 22 drückt.

Um ein Abheben der Schieber an ihren hinteren Enden zu verhin­ dern, ist dort auf den Grundkörper 21 ein Halteblech 43 auf­ geschraubt, das die Nuten 22 an ihren hinteren Enden übergreift, so daß dort eine schmale Anschlagfläche 43 a vorhanden ist.

Zur genauen Fixierung der Werkzeugmagazine 20 am Werkzeugträ­ ger 8 sind Paßfedern 44 vorgesehen. Eine genaue Ausrichtung ist erforderlich, damit die einzelnen Werkzeughalter exakt auf die zugeordnete Spindel ausgerichtet werden können, wenn ein Werkzeugwechsel vorzunehmen ist.

An Stangen 18 d ist ein insgesamt mit 45 bezeichnetes Druckstück befestigt. Die Stangen 18 d sind entgegen einer elastischen Kraft, vorzugsweise entgegen der Kraft von Pneumatikzylindern, ver­ schiebbar, die sich im Kopf 18 e der Arbeitseinheit befinden. Das Druckstück 45 hat einen Befestigungsflansch 45 a, mit dem es mit den Stangen 18 d verbunden ist. Das Druckstück 45 ist zugleich als Niederhalter ausgebildet und hat eine ringför­ mige Fläche 48, die die Spindel 18 b umgibt. An die ringför­ mige, eben ausgebildete Niederhalterfläche 48 schließt eine kegelige Fläche 49 an, an der sich mehrere kleine ebene Flä­ chen 50 befinden, die parallel zur Fläche 48 sind. Aus Fig. 4 ist die Anordnung der ebenen Flächen 50 zu erkennen. Die in Fig. 4 vollständig schwarzangelegten Flächen 50 liegen der Spindel am nächsten. Die nur halb schwarz angelegten Flächen 50 a sind von der Spindel etwas weiter entfernt. Noch weiter entfernt von der Spindel sind die Flächen 50 b und 50 c. Die Anordnung entspricht der Anordnung der Werkzeughalter 26, die in Reihen und Zeilen angeordnet sind. Dies ist erforder­ lich, weil die Druckflächen 50 in noch zu beschreibender Art und Weise mit den Werkzeughaltern 26 zusammenwirken sollen. Eine beliebige Drehlage des Druckstückes 45 ist deshalb nicht möglich. Vielmehr muß dieses so befestigt werden, daß die Druckflächen 50 auf die Anordnung der Werkzeughalter 26 aus­ gerichtet sind, was durch die Befestigung an den Stangen 18 d gewährleistet ist.

Ein Werkzeug W ist in den Fig. 5 und 6 vergrößert darge­ stellt. Gezeigt ist ein Bohrer. Weitere Werkzeuge können als Fräser ausgebildet sein. Sowohl Bohrer als Fräser ha­ ben jeweils einen gleich ausgebildeten zylindrischen Schaft 51, auf dem der schon erwähnte Anschlagring 38 befestigt ist. Erfindungsgemäß besteht der Anschlagring 38 aus gehär­ tetem Stahl und ist durch einen schmalen Schlitz 52 aufge­ trennt. Der Schlitz 52 ist sehr dünn. Seine Breite vor dem Aufpressen des Ringes sollte nicht größer als 0,05 mm sein.

Die Bohrung 53 des Anschlagringes 38 hat vor dem Aufpres­ sen des Ringes auf den Schaft 51 einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Schaftes 51. Beim Auf­ pressen findet deshalb eine kleine Aufweitung statt, wobei der Ring elastisch gebogen wird. Durch diese elastischen Kräfte wird ein sehr kräftiger Anpreßdruck erhalten. Das Aufpressen wird erleichtert durch eine kegelige Anschrä­ gung 54 am oberen Ende des Schaftes 51. Die Unterfläche 55 des Anschlagringes 38 liegt auf der Schulter 37 des Werkzeug­ halters auf, wenn sich das Werkzeug W in einem Werkzeughalter befindet. Die obere Fläche 56 des Anschlagringes liegt an der Unterfläche der Spindel 18 b an, wenn das Werkzeug in der Spin­ del aufgenommen ist.

Die Werkzeugmaschine arbeitet wie folgt. Während der Bearbei­ tung eines oder mehrerer aufeinandergestapelter Werkstücke, z.B. Leiterplatten, befindet sich der Werkzeugträger 8 in ei­ ner solchen Stellung, daß seine Oberseite unterhalb der Ar­ beitseinheiten 18 liegt, also in einer anderen Stellung als derjenigen, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die zu bohrenden Stel­ len werden bei angehobener Arbeitseinheit mit Hilfe eines Rechners angesteuert, wobei der Werkzeugträger 8 längs der Y-Koordinate 9 und der Schlitten 11 längs der X-Koordinate 12 verschoben wird. Diese Funktion ist an sich bekannt.

Wenn ein Werkzeugwechsel vorgenommen werden soll, wird der Werkzeugträger 8 in die in Fig. 1 gezeichnete Lage gefahren, in der die Magazine 20 unter ihren zugeordneten Arbeitsein­ heiten 18 liegen. Es sei angenommen, daß ein Werkzeug W ab­ gelegt und stattdessen ein anderes Werkzeug W aus einem Ma­ gazin 20 oder auch aus allen Magazinen entnommen werden soll. Mittels des Rechners wird die Arbeitseinheit 18 in angehobenem Zustand über die Stelle gesteuert, wo das Werkzeug abzulegen ist, wobei das Anfahren der richtigen Stellung in Längsrich­ tung eines Magazinelementes 23 durch entsprechendes Verfah­ ren des Werkzeugträgers 9 erfolgt und die Auswahl des "rich­ tigen" Magazinelementes (Schiebers) durch Verfahren des Schlit­ tens 11 längs der X-Koordinate 12 erfolgt. Wenn sich die Spin­ del 18 b über dem leeren Werkzeughalter 26 befindet, der das abzulegende Werkzeug W aufnehmen soll, wird das Spindelgehäu­ se 18 a samt darin befindlicher Spindel 18 b in dem Lagerblock 18 c nach unten bewegt längs der zugeordneten Führung, z.B. der Führung 16. Hierbei kommt zunächst das Druckstück mit den oberen Enden von Werkzeugen W in Berührung, und zwar im Bereich von Druckflächen 50 des Druckstückes 45. In der Umgebung des leeren Werkzeughalters werden bei weiterer Abwärtsbewegung des Druckstückes 45 die Werkzeughalter 26 in ihre Schieber 23 eingedrückt. Das Niederdrücken der Werkzeughalter 26 kommt erst in Gang, wenn sich das Spindelgehäuse 18 a auf das Druck­ stück 45 aufgesetzt hat. Da die Eindrückkraft über die Werk­ zeugschäfte 51 und von da über die auf ihnen befindlichen Anschlagringe 38 auf die Werkzeughalter 26 übertragen wird, ist wesentlich, daß die Anschlagringe 38 einen festen Sitz haben. Dieser wird insbesondere mit geschlitzten Ringen aus gehärtetem Stahl erreicht.

Durch das Niederdrücken der Werkzeughalter in der Umgebung des leeren Werkzeughalters wird der Platz geschaffen, der nötig ist, damit die Spindel so weit an den leeren Werkzeug­ halter herangebracht werden kann, daß das abzulegende Werk­ zeug W dort ordnungsgemäß abgelegt werden kann. Wenn die Spin­ del das Werkzeug in den leeren Halter eingesteckt hat, wird die Spannzange, die das Werkzeug in der Spindel festhält, gelöst und die Spindel nach oben bewegt, wobei sich die Werkzeug­ halter wieder in ihre voll angehobene Stellung bewegen, was durch die Schraubendruckfedern 31 bewirkt wird. Bei angeho­ bener Stellung der Spindel wird nun ein zu entnehmendes Werk­ zeug angefahren, was wiederum durch den Rechner gesteuert wird. Befindet sich die Spindel 18 b über dem zu entnehmenden Werkzeug, so wird die Arbeitseinheit 18 nach unten bewegt, wobei der Schaft des aufzunehmenden Werkzeuges in die Aufnah­ mebohrung der Spannzange gleitet und gleichzeitig die Werk­ zeughalter in der Umgebung des aufzunehmenden Werkzeuges nie­ dergedrückt werden, bis das untere Ende der Spindel 18 b auf der Oberseite 56 des Anschlagringes 38 zur Anlage gekommen ist. Danach wird, wiederum automatisch gesteuert, das Werkzeug festgespannt, wonach die Arbeitseinheit 18 angehoben wird. Durch die verschiedene Höhenlage der Druckflächen 50 erreicht man, daß die Eindrückwege so klein wie möglich gehalten werden; nur die am nächsten bei der Spindel 18 b liegenden Werkzeughalter sind weit einzudrücken, während die weiter entfernten Werkzeug­ halter 26 nur wenig einzudrücken sind.

Der Werkzeugträger 8 fährt nun wieder so weit nach vorne, bis sich die Spindeln in ihrer Position über den Werkstücken be­ finden. Durch Steuerung längs der Y-Koordinate 9 und der X-Ko­ ordinate 12 wird diese Stellung wiederum durch den Rechner gesteuert angefahren, wonach ein weiterer Bearbeitungsgang statt­ finden kann. Beim Bearbeiten wird das Werkstück durch die ring­ förmige Fläche 48 fest an den Werkstückträger angepreßt, wo­ durch eine sehr genaue Fixierung des Werkstückes erfolgt. Erst nach diesem Anpressen erfolgt die Bearbeitungsoperation. Zu­ nächst ist also das Werkzeug hinter die Andrückfläche 48 zu­ rückgezogen und wird erst ausgefahren,wenn die Anpressung des Werkstückes erfolgt ist. Durch die Erfindung wurde es ermög­ licht, trotz des notwendigerweise sperrigen Niederhalters die Werkzeuge in einem engen Raster anzuordnen, wodurch eine große Zahl von Werkzeugen auf kleiner Fläche untergebracht werden können. Ein Werkzeugwechsel ist in kürzester Frist möglich, da die Werkzeuge von der Spindel direkt abgelegt und von der Spindel direkt aufgenommen werden, also diejenigen Zeiten ent­ fallen, die für die Übergabe an einen Überbringer benötigt werden.

Wie schon in der Beschreibungseinleitung erwähnt, können Schie­ ber 23 einzeln aus dem Gesamtmagazin 20 entnommen werden. Ein teilweise herausgezogener Schieber ist in Fig. 2 ganz links gezeigt. Es ist möglich, diesen Schieber mit neuen Werkzeugen zu bestücken, während die Maschine weiterhin arbeitet. Werk­ zeuge der Art, die in den entnommenen Schieber einsortiert wer­ den, sind auch in einem anderen Schieber enthalten, z.B. in dem benachbarten Schieber, so daß die Entnahme des Schiebers nicht zu Betriebsunterbrechungen führt.

Claims (18)

1. Werkzeugmaschine, insbesondere zum Bohren und Fräsen von Leiterplatten, mit einem Werkstückträger und mindestens einer Arbeitseinheit mit Spindelgehäuse und Spindel für die Aufnahme eines Schneidwerkzeuges, wobei Werkstückträger und Arbeitseinheit rechtwinklig zueinander in parallelen, vor­ zugsweise horizontalen Ebenen bewegbar sind und die Arbeits­ einheit zu den genannten parallelen Ebenen rechtwinklig ver­ schiebbar ist und mit mindestens einem Werkzeugmagazin für die Aufnahme von Schneidwerkzeugen, aus dem Schneidwerkzeuge au­ tomatisch entnehmbar und in das Schneidwerkzeuge automatisch einsteckbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugma­ gazin (20) am Werkstückträger (8) angeordnet ist und Werkzeug­ halter (26) aufweist, aus denen die Schäfte (51) aufgenommener Werkzeuge (W) herausragen und die durch elastische Kräfte in einer angehobenen Stellung gehalten sind und daß an der Arbeitseinheit (18) ein Druckstück (45) angeordnet ist, mit dem periphere Werkzeughalter (26), die einen zentralen Werk­ zeughalter (26) umgeben, durch Druck auf die Enden der Werk­ zeugschäfte (51) eindrückbar sind, so daß der zentrale Werk­ zeughalter (26) für das Einsetzen oder Entnehmen eines Werk­ zeuges (W) von der Spindel (18 b) erreichbar ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Druckstück (45) zugleich als die Spindel (18 b) umgebender Niederhalter für das Werkstück ausgebildet ist.

3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckstück (45) vorgesehene Druckflächen (50) zum Zusammenwirken mit den Enden der Werk­ zeugschäfte (51) derart gestaffelt angeordnet sind, daß näher bei der Spindel (18 b) liegende Druckflächen (50, 50 a) die Werkzeughalter (26) weiter eindrücken als von der Spindel (18 b) weiter entfernte Druckflächen (50 b, 50 c).

4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der elastischen Kräfte an jedem Werkzeughalter (26) eine Feder vorgesehen ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkzeughalter (26) von einer Schraubendruckfeder (31) umgeben ist, die sich mit einem Ende an einer Schulter (32) des Werkzeughalters (26) und mit ihrem anderen Ende am Magazin (20, 23) abstützt.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubendruckfedern (31) eine Vorspannung haben.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anhebeweg jedes Werkzeughalters (26) durch eine mit ihm verbundene Anschlagscheibe (33) begrenzt ist, die an der Rückseite des Magazins (20, 23) anliegt.

8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (20) ein Feld aus nach einem regelmäßigen Muster angeordneten Werkzeughaltern (26) aufweist, vorzugsweise ein Feld aus Reihen und Zeilen, in dem die Werkzeughalter (26) an den Eckpunkten von Rechtecken oder Quadraten angeordnet sind.

9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (20) an der Vordersei­ te (8 a) oder der Rückseite eines als Tisch ausgebildeten Werk­ stückträgers (8) angeordnet ist.

10. Werkzeugmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (20) einen Grundkörper (21) aufweist, an dem mehrere Magazinelemen­ te (23), von denen jedes mehrere Werkzeughalter (6) hat, leicht lösbar befestigt sind.

11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Magazinelement (23) länglich ausgebildet und die Werk­ zeughalter (26) in einer Reihe angeordnet sind.

12. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 10 und 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Magazinelemente (23) als Schieber ausgebildet sind, die in Nuten (22) des Grundkörpers (21) lie­ gen und dort allseitig fixiert sind.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Arretierung der Magazinelemente (23) federbelastete Klinken (39) vorgesehen sind, die in Kerben (42) an den Vorder­ wänden der Magazinelemente (23) eingreifen.

14. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß hintere Oberkanten der Magazinelemente (23) einen Vorsprung (43 a) untergreifen, der sich am hinteren Ende der zugeordneten Aufnahmenut (22) befindet.

15. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß in den Werkzeughaltern befindliche Werkzeugschäfte (51) nach oben oder nach unten aus dem Werk­ zeughalter (26) herausragen.

16. Werkzeug, insbesondere für eine Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem vorderen Schneid­ teil und einem daran anschließenden hinteren Schaft, auf den ein Anschlagring aufgepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagring (38) aufgeschlitzt ist und unter elastischer Aufweitung auf den Schaft (51) aufgepreßt ist.

17. Werkzeughalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz vor dem Aufpressen eine Breite von 0 bis 0,05 mm aufweist.

18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ring (38) aus Stahl besteht und vorzugs­ weise gehärtet ist.