DE3728412A1 - Senkrecht-innen-raeummaschine mit selbsttaetigem werkzeugwechsel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Senkrecht-Innen-Räum­ maschine mit selbsttätigem Werkzeugwechsel mit einem Werk­ zeugspeicher mit mehreren Werkzeugablagebohrungen zur Auf­ nahme der Räumwerkzeug-Schäfte und einem Werkzeugwechsel­ schlitten, an dem sich Endstückhalter für die Räumwerkzeuge befinden, wobei die Führung des Werkzeugwechselschlittens am Zubringerschlitten befestigt ist und der Werkzeug­ wechselschlitten die Endstückhalter aus der Arbeitsposition zum Räumen in eine Wechselposition oberhalb der Werkzeug­ ablagebohrungen des Werkzeugspeichers verfahren kann.

Eine bekannte Senkrecht-Innen-Räummaschine dieser Art (Deutsches Patent 31 34 038) ist für die Kleinserien­ fertigung bestimmt und für Werkstücke unterschiedlicher Größe sowie für Räumwerkzeuge stark unterschiedlichen Durchmessers eingerichtet, die in relativ kurzem Wechsel ausgetauscht werden. Diese Senkrecht-Innen-Räummaschine hat für die unterschiedlich großen Werkstücke und Räum­ werkzeuge mehrere nebeneinander liegende Räumplätze mit zugehöriger Öffnung in der Werkstückaufspannplatte und Haltern für das Räumwerkzeug, wobei jeweils nur mit einem Räumwerkzeug geräumt wird. Der Werkzeugspeicher ist ein drehbarer runder Tisch mit Werkzeugablagebohrungen, die auf bis zu drei konzentrischen Kreisen radial angeordnet sind. An der Unterseite des Zubringerschlittens befindet sich eine Führung, in der ein Werkzeugwechselschlitten mit einem oder mehreren Endstückhaltern zwischen der Arbeitsposition innerhalb des Räumwerkzeuges und der Werk­ zeugwechselposition oberhalb der Werkzeugablagebohrungen des Werkzeugspeichers hin und her verfahren werden kann. Die Führungen des Werkzeugwechselschlittens verlaufen parallel zur Anordnungsebene der nebeneinander liegenden Halter für die Räumwerkzeuge, so daß der Werkzeugwechsel­ schlitten in jeden Schafthalter ein Räumwerkzeug einsetzen kann. Diese Anordnung ist nur möglich, weil sich bei dieser Senkrecht-Innen-Räummaschine die Halter für die Räumwerk­ zeuge vor den Führungen für den Ziehteil und Zubringer­ schlitten befinden. Wegen der exzentrischen Krafteinleitung vom Ziehteil in das Räumwerkzeug ist diese Anordnung mit erheblichen konstruktiven und statischen Nachteilen ver­ bunden, die einen konstruktiven Mehraufwand verursachen und sich in bekannter Weise auf die Genauigkeit des Räum­ ergebnisses und die Standzeit des Räumwerkzeuges auswirken. Zum Senkrecht-Innenräumen in der Großserienfertigung ver­ wendet man deshalb zur Vermeidung dieser Nachteile praktisch ausschließlich Zweisäulenmaschinen, bei denen sich die Räumwerkzeuge zwischen den beiden hydraulischen Antriebszylindern für den Ziehteil befinden, die gleich­ zeitig auch die Führungen für den Zubringerschlitten tragen. Für Zweisäulenmaschinen ist die bekannte Anordnung aus konstruktiven Gründen nicht verwendbar.

Aus der DE-OS 20 63 433 ist ferner eine als Zweisäulen­ maschinen konzipierte Senkrecht-Innen-Räummaschine mit Werkzeugwechseleinrichtung bekannt. Als Werkzeugspeicher dient ein drehbares Speicherrad mit Radialführungen, in welche die Räumwerkzeuge mit ihren Endstücken und Endstück­ haltern eingehängt werden. Die Räummaschine besitzt jedoch nur eine einzige Räumstelle. Die Werkzeugwechseleinrichtung kann nicht auf das Auswechseln der Räumwerkzeuge mehrerer in einer Ebene nebeneinander angeordneter Räumwerkzeuge erweitert werden.

In der modernen Großserienfertigung verwendet man Senk­ recht-lnnen-Räummaschinen mit bis zu sechs in einer Ebene nebeneinander angeordneten Räumwerkzeugen, die mit einem Räumzug gleichzeitig mehrere Werkstücke an entsprechender Anzahl Räumstellen die Werkstücke bearbeiten. Die zu­ nehmende Fertigungsautomatisierung macht auch in der Groß­ serienfertigung einen selbsttätigen Werkzeugwechsel er­ forderlich. Bei verketteter Fertigung müssen abgestumpfte Räumwerkzeuge am Ende ihrer Standzeit sehr schnell ausge­ wechselt werden, damit kein Rückstau an Werkstücken vor der Räummaschine entsteht. Eine Aufsichtsperson hat mehrere automatisch arbeitende Maschinen zu beaufsichtigen und zu betreuen, so daß sie unter ungünstigen Umständen erst nach längerem Maschinenstillstand Zeit findet, die Räum­ werkzeuge auszuwechseln.

Die Erfindung hat die Aufgabe eine verbesserte Werkzeug­ wechseleinrichtung für Senkrecht-Innen-Räummaschinen für die Großserienfertigung zur Verfügung zu stellen, die auch bei Zweisäulenmaschinen mit mehreren Räumstellen verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Werkzeugspeicher als Linearspeicher ausgebildet wird, der in einer Führung parallel zur Anordnungsebene der Schaft­ halter-Achsen verschiebbar ist und daß der Werkzeugwechsel­ schlitten in einer Führung senkrecht zur Anordnungsebene der Schafthalter-Achsen verschiebbar ist. Der Linear­ speicher und seine Führung sind in einigem Abstand vor den Räumwerkzeugen und den beiden Säulen angeordnet. Der Abstand der Werkzeugablagebohrungen im Linearspeicher ent­ spricht dem Abstand der Schafthalter in der Räummaschine. Damit kann der Linearspeicher so vor der Räummaschine positioniert werden, daß jedem Schafthalter eine Werkzeug­ ablagebohrung gegenübersteht. Um die Speicherkapazität zu erhöhen, können die Werkzeugablagebohrungen auch den halben Abstand der Schafthalter besitzen; dann muß man lediglich von einem Wechselvorgang zum nächsten Wechsel­ vorgang den Linearspeicher um den halben Abstand ver­ schieben.

Die Anzahl der Werkzeugablagebohrungen im Linearspeicher ist doppelt so groß oder ein höheres ganzzahliges Viel­ faches der Anzahl von Räumwerkzeugen, die die Räummaschine aufnehmen kann. Beim Betrieb der Wechselvorrichtung bleiben im Linearspeicher die Ablagebohrungen für einen Satz Räum­ werkzeuge frei, in welche die abgestumpften Räumwerkzeuge nach dem Standzeitende abgesetzt werden; die übrigen Werk­ zeugablagebohrungen werden mit geschärften Räumwerkzeugen zum Auswechseln besetzt.

In der Großserienfertigung müssen die Räumwerkzeuge jeweils am Ende ihrer Standzeit ausgewechselt werden. Um den Werk­ zeugwechsel automatisch auszulösen, kann man auf zweierlei Weise vorgehen. Entweder man legt nach Erfahrungswerten die Anzahl der Räumzüge fest, nach denen die Räumwerkzeuge ausgewechselt werden müssen und versieht die Räummaschine mit einem Zähler für die Räumzüge, der den Werkzeugwechsel nach einer einstellbaren Anzahl von Räumzügen veranlaßt. Oder man mißt beim Räumen die Schnittkraft und gibt nach Erfahrungswerten einen bestimmten Schnittkraftanstieg als Maß für die Abstumpfung des Räumwerkzeuges vor, welche einen Werkzeugwechsel erforderlich macht. Die Schnittkraft kann beim Räumen gemessen werden, indem der Auflagedruck des Werkstückes mit einem Piezoelement bestimmt wird. Das Ausgangssignal des Piezoelementes leitet dann über eine entsprechende elektronische Schaltung bei einem bestimmten vorgegebenen Schnittkraftanstieg automatisch den Werkzeug­ wechsel ein.

Wenn der Linearspeicher mehrere Sätze von geschärften Räum­ werkzeugen enthält, ist es zweckmäßig, die Zustellbe­ wegungen des Linearspeichers für die einzelnen Werkzeug­ sätze durch eine Programmsteuerung zu steuern. Beim ersten Werkzeugwechsel müssen zunächst die leeren Ablagebohrungen vor den Endstückhaltern positioniert werden, damit sie die abgestumpften Räumwerkzeuge übernehmen können. An­ schließend müssen mit geschärften Räumwerkzeugen besetzte Werkzeugablagebohrungen vor den Endstückhaltern zur Über­ gabe dieser Räumwerkzeuge in die Räummaschine positioniert werden. Die letzteren Werkzeugablagebohrungen bleiben jetzt unbesetzt und müssen beim nächsten Wechsel­ zyklus die abgestumpften Werkzeuge aufnehmen, wobei ausge­ schlossen werden muß, daß bei einem folgenden Wechselzyklus abgestumpfte Werkzeuge erneut in die Räummaschine einge­ geben werden.

Im folgenden wird die Erfindung für ein Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Senkrecht-lnnen-Räummaschine nach der Er­ findung von vorne teilweise angeschnitten.

Fig. 2 die Räummaschine nach Fig. 1 teilweise ange­ schnitten von der Seite.

Fig. 3 die Räummaschine nach Fig. 1 von oben mit dem Linearmagazin in Warteposition.

Fig. 4 die Räummaschine nach Fig. 1 von oben mit dem Linearmagazin in der Position zur Übernahme abgestumpfter Räumwerkzeuge.

Fig. 5 die Räummaschine nach Fig. 1 von oben mit dem Linearmagazin in Position zur Übergabe geschärfter Räum­ werkzeuge.

In Fig. 1 erkennt man den Maschinenkörper 1 mit den beid­ seitig aufgesetzten Säulen 2, die gleichzeitig als Zylinder für den hydraulischen Antrieb des Ziehteils dienen. Inner­ halb des Maschinenkörpers befindet sich der Ziehteil mit der Schafthalteraufnahme 3, in welche vier nebeneinander­ liegende Schafthalter 4 eingesetzt sind. Die Oberseite des Maschinenkörpers bildet der Maschinentisch 5. Darauf liegt die Aufspannplatte 6 und hierauf das Werkstück 7. Der Maschinentisch, die Aufspannplatte und das Werkstück sind mit Bohrungen versehen, durch welche die Räumwerkzeuge hindurch geführt werden können. An den beiden Säulen 2 befinden sich die senkrechten Führungen 8 für den Zu­ bringerschlitten 9, der über den hydraulischen Antrieb 10 nach oben und unten verfahren werden kann. Auf der Unter­ seite des Zubringerschlittens 9 ist der Werkzeugwechsel­ schlitten 11 in eine Schwalbenschwanzführung 12 so einge­ hängt, daß er senkrecht zur Anordnungsebene der Schaft­ halterachsen verfahren werden kann. An der Unterseite des Werkzeugwechselschlittens 11 sind 4 Endstückhalter 13 be­ festigt, in welche 4 Räumwerkzeuge 14 mit ihren End­ stücken 15 eingehängt sind. In Arbeitsposition befinden sich diese Räumwerkzeuge zwischen den beiden seitlichen Säulen 2.

Im Abstand vor den Säulen 2 und den Räumwerkzeugen 14 be­ findet sich etwa in der Höhe des Maschinentisches 5 die Führung 17 für den Linearspeicher 18 mit den einzelnen Werkzeugablagen 19. In dieser Führung kann der Linear­ speicher 18 parallel zur Anordnungsebene der Schafthalter­ achsen verfahren werden.

In Fig. 2 sieht man die Räummaschine nach Fig. 1 teil­ weise angeschnitten von der Seite. Der Werkzeugwechsel­ schlitten 11 befindet sich mit dem eingehängten Räumwerk­ zeug 14 in Räumposition zwischen den Säulen 2, so daß das Räumwerkzeug 14 mit den Bohrungen durch das Werkstück 7, die Aufspannplatte 6 und den Maschinentisch 5 sowie mit dem Schafthalter 4 fluchtet. Gestrichelt ist in Fig. 2 eingezeichnet, wie der Werkzeugwechselschlitten mit dem Endstückhalter nach vorne in die Wechselposition oberhalb des Linearspeichers 18 verfahren werden kann.

In Fig. 3 blickt man auf die Räummaschine nach Fig. 1 von oben. Der Linearspeicher 18 befindet sich in der Warte­ position vor dem ersten Werkzeugwechselzyklus. In dieser Position bleibt der Linearspeicher während des normalen Räumbetriebes. Die ersten vier Werkzeugablagen 19 a sind leer, damit sie abgestumpfte Räumwerkzeuge übernehmen können; die zweiten 4 Werkzeugablagen 19 b sind mit ge­ schärften Räumwerkzeugen besetzt.

Sobald die Räumwerkzeuge ausgewechselt werden müssen, wird der Linearspeicher in die Position verfahren, in der sich die vier leeren Werkzeugablagen 19 a genau gegenüber den Schafthaltern 4 befinden (Fig. 4). Gleichzeitig wird der Zubringerschlitten 9 nach oben verfahren und der Werkzeug­ wechselschlitten 11 mit den abgestumpften Räumwerkzeugen 14 nach vorn in die Wechselposition oberhalb des Linear­ speichers 18 (Fig. 2). Der Zubringerschlitten 9 wird dann wieder abgesenkt und die abgestumpften Räumwerkzeuge werden mit ihren Schäften 16 in die leeren Werkzeugablagen 19 a abgesetzt. Jetzt werden die Endstückhalter 13 entriegelt und der Zubringerschlitten 9 wieder nach oben gefahren. In Fig. 4 sind die abgestumpften Räumwerkzeuge bereits in die vier ersten Werkzeugablagen 19 a abgesetzt.

Der Linearspeicher 18 wird weiter verfahren in die Position, in der sich die vier mit geschärften Räumwerk­ zeugen besetzten Werkzeugablagen 19 b direkt gegenüber den Schafthaltern 4 befinden (Fig. 5). Der Zubringerschlitten wird wieder nach unten gefahren, bis sich die Endstück­ halter 13 über die Endstücke 15 der geschärften Räumwerk­ zeuge schieben und diese in die Endstückhalter einrasten. Danach wird der Zubringerschlitten 15 wieder nach oben verfahren und der Werkzeugwechselschlitten 11 in die Räum­ position zwischen den beiden Säulen 2 zurückverfahren. In Fig. 5 sind die geschärften Räumwerkzeuge bereits aus den Werkzeugablagen 19 b entnommen. Der Linearspeicher 18 wird in die in Fig. 3 dargestellte Warteposition zurückgefahren. Damit ist der automatische Werkzeugwechsel beendet und der normale Räumbetrieb kann fortgesetzt werden.

Claims (7)

1. Senkrecht-Innen-Räummaschine mit selbsttätigem Werkzeug­ wechsel mit folgenden Merkmalen

• a) Einem Werkzeugspeicher mit mehreren Werkzeugablage­ bohrungen zur Aufnahme der Räumwerkzeugschäfte.
• b) Einem Werkzeugwechselschlitten.
• c) Am Werkzeugwechselschlitten befinden sich die End­ stückhalter für die Räumwerkzeuge.
• d) Die Führung des Werkzeugwechselschlittens ist am Zubringerschlitten befestigt.
• e) Der Werkzeugwechselschlitten kann die Endstückhalter in die Arbeitsposition zum Räumen und in eine Wechselposition oberhalb der Werkzeugablagebohrungen des Werkzeugspeichers verfahren

gekennzeichnet durch

• f) Der Werkzeugspeicher 18 ist ein Linearspeicher.
• g) Der Werkzeugspeicher 18 ist in einer Führung 17 parallel zur Anordnungsebene der Schafthalterachsen 4 verschiebbar.
• h) Der Werkzeugwechselschlitten 11 ist in einer Führung 12 senkrecht zur Anordnungsebene der Schafthalter­ achsen 4 verschiebbar.

2. Senkrecht-lnnen-Räummaschine nach Anspruch 1 da­ durch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Werkzeugablagebohrungen 19 im Linearspeicher 18 das doppelte oder ein größeres ganzzahliges Vielfaches der Anzahl an Räumstellen der Räummaschine beträgt und die Werkzeugablagebohrungen 19 im Linearspeicher 18 in demselben Abstand wie die Schafthalter 4 in der Räum­ maschine angeordnet sind.

3. Senkrecht-Innen-Räummaschine nach Anspruch 2 da­ durch gekennzeichnet, daß die Werk­ zeugablagebohrungen 19 im Linearspeicher 18 im halben oder in einem Drittel Abstand der Schafthalter 4 ange­ ordnet sind.

4. Senkrecht-Innen-Räummaschine nach Ansprüchen 1 bis 3 gekennzeichnet durch ein Zählwerk für die Räumzüge, welches nach einer einstellbaren An­ zahl von Räumzügen selbsttätig den Werkzeugwechsel aus­ löst.

5. Senkrecht-Innen-Räummaschine nach Ansprüchen 1 bis 3 gekennzeichnet durch eine Meßein­ richtung für die Schnittkraft beim Räumen, welche nach einem einstellbaren Anstieg der Schnittkraft selbst­ tätig den Werkzeugwechsel auslöst.

6. Senkrecht-Innen-Räummaschine nach Ansprüchen 1 bis 5 gekennzeichnet durch eine Programm­ steuerung für die Zustellung des Linearspeichers 18, die beim ersten Werkzeugwechselzyklus zunächst die leeren Werkzeugablagebohrungen 19 a vor den Endstück­ haltern 13 der Räummaschine positioniert und an­ schließend die mit geschärften Räumwerkzeugen besetzten Werkzeugablagebohrungen 19 b in dieselbe Position bringt und die bei jedem folgenden Werkzeugwechselzyklus zu­ nächst diejenigen Werkzeugablagebohrungen vor den End­ stückhaltern 13 positioniert, aus denen beim vorange­ gangenen Werkzeugwechselzyklus Räumwerkzeuge ent­ nommen wurden und anschließend solche Werkzeugablage­ bohrungen vor die Endstückhalter 13 bringt, die noch mit geschärften Räumwerkzeugen besetzt sind.