DE3922776C2

DE3922776C2 -

Info

Publication number: DE3922776C2
Application number: DE19893922776
Authority: DE
Inventors: Manfred 7463 Rosenfeld De Seeger
Original assignee: Hueller Hille 7140 Ludwigsburg De GmbH
Current assignee: SEEGER, MANFRED, 7463 ROSENFELD, DE
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1991-09-05
Also published as: DE3922776A1

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft einen zentral durch einen Verstellantrieb in entgegengesetzten Drehrichtungen verstellbaren Mehrspindelkopf, bei dem alle Spindeln gleichzeitig und gleichsinnig durch einen gemeinsamen mit Steuernuten versehenen Steuerring zwecks Veränderung des Teilkreisdurchmessers der Spindeln in beiden Richtungen verstellbar und in der jeweils gewünschten Einstellung auch arretierbar snd, wobei die Steuernuten parallel zur Stirnfläche des Steuerringes verlaufen und jeweils eine Spindelanordnung in radialer Richtung führen. Ein derartiger Mehrspindelkopf ist aus der DD 34 868 bekannt.

Stand der Technik

Oftmals besteht das Problem, in verschieden großen Flan schen von Armaturen Bohrbilder mit variablen Teilkreis durchmessern zu bohren. Die betreffenden Bohrungen sind jeweils einem bestimmten Teilkreis zugeordnet. Bei einer vorbekannten Bauart sind die Bohrspindeln in einer soge nannten Spindelführungsplatte gelagert, die zum Verändern des Bohrbildes ausgetauscht werden muß. Dafür sind um fangreiche Demontage- und Montagearbeiten erforderlich, was sehr zeitraubend und demgemäß oftmals unwirtschaft lich ist.

Aus der DE-OS 24 04 090 ist ein verstellbarer Mehrspin delkopf vorbekannt, bei dem zur Erzeugung unterschiedli cher Bohrbilder die kreisförmig angeordneten Bohrspindeln sowohl in Umfangsrichtung des Kreises als auch in seiner Durchmesserrichtung unabhängig voneinander verstellbar sind, wobei von benachbarten Bohrspindelträgern jeder in sich in Umfangsrichtung überlappenden Teilbereichen un terschiedlicher Ringnuten verstellbar ist, die in ver schiedenen Abständen vom Mittelpunkt des Bohrspindelkrei ses angeordnet sind. Verstellmotoren bewirken die Bewe gungen der Bohrspindeln in Umfangsrichtung, andere Ver stellmotoren die Bewegungen der Bohrspindelträger in Durchmesserrichtung. Die Steuerung der Verstellmotoren für die Bewegungen in Umfangsrichtung und der Verstellmo toren für die Bewegungen in Durchmesserrichtung für ein bestimmtes Bohrbild soll numerisch von einer Lochkarte aus erfolgen. Nachteilig hierbei ist, daß alle Verstell bewegungen jeder einzelnen Spindel durch einzelne An triebe angetrieben werden müssen. Bei vier Bohrspindeln sind allein vier Verstellantriebe erforderlich. Dadurch ergibt sich eine sehr teure, kaum konkurrenzfähige Konstruktion.

Aus der DE-OS 23 43 216 ist eine Verstellvorrichtung für einen Mehrspindelkopf vorbekannt, bei dem zur Erzeugung unterschiedlicher Bohrbilder die kreisförmig angeordneten Bohrspindeln sowohl in Umfangsrichtung des Kreises, als auch in seiner Durchmesserrichtung unabhängig voneinander verstellbar sind, wobei von benachbarten, in einer Durch messerrichtung verstellbaren Bohrspindelträgern jeder in Umfangsrichtung eines Bohrspindelkreises verstellbar ist, und zwar in sich in Umfangsrichtung überlappenden Teilbe reichen unterschiedlicher Ringnuten, die in verschiedenen Abständen vom Mittelpunkt des Bohrspindelkreises angeord net sind. Hierzu ist am Maschinengestell für die ver schiedenen Bohrbilder ein Lochband höhenverstellbar ange ordnet, dessen Öffnungen bzw. Schlitze nur der Steuerung der Bohrspindelträger in der Umfangsrichtung dienen, in dem sie berührungslos mit Grenztastern, Sensoren od. dgl. mit mechanischen Mitteln abgetastet werden, um so die Stellglieder anzusprechen. Auch diese Konstruktion ist konstruktiv aufwendig.

Aus der DE-PS 20 47 991 ist eine Verstellvorrichtung für Vielspindelköpfe ähnlicher Bauart wie die beiden vorbe schriebenen Konstruktionen vorbekannt, wobei die Bohr spindelträger in Durchmesserrichtung mittels maßgenauer Stäbe nach Art von Endmaßen, gegen die Bohrspindelträger zum Anschlag gebracht werden und dadurch positionierbar sind, während zur Positionierung in Umfangsrichtung eine am Außenumfang des Maschinenkörpers angeordnete Skala vorgesehen ist, wobei für die Positionierbewegungen in beiden Fällen Spindeltriebe für die Fixierung der Bohr spindelträger in der Arbeitsposition Verspannvorrichtun gen, die mit Zugankern und Spannschrauben die Bohrspin delträger gegen das Maschinengestell spannen, vorgesehen sind. Auch diese Konstruktion vermeidet nicht den hohen Aufwand der Einzelantriebe für die Verstellbewegungen der einzelnen Bohrspindeln.

Aus der Dissertation "Mehrspindlig Bohren mit automatischer Bohrbildänderung" von Eugen Alexander Mayer aus Nellingen, Fakultät Fertigungstechnik der Universität Stuttgart, Institut für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart, 1982, S. 21, Absatz 3, S. 24, letzter Absatz, S. 25, Abbildung 2, S. 26, letzter Absatz, S. 27, die drei letzten Zeilen, S. 28, erster und zweiter Absatz, S. 31, oberer Absatz, S. 31 vorletzter Absatz, S. 56, Ziffer 5.4, S. 55 und 70, sind verstellbare Mehrspindelköpfe vorbekannt. Auch bei diesen ist zunächst der hohe konstruktive Aufwand nachteilig. Zum anderen sind zusätzliche Verdreheinrichtungen am Bohrkopf oder Spannvorrich tung erforderlich, weil sich das Bohrbild beim Verstellen des Mehrspindelkopfes verdreht.

Aus der DD-PS 34 868 ist ein verstellbarer Mehrspindelkopf vorbekannt. Hier sind zwar Kurvenbahnen vorgesehen, aber der Bohrkopf muß nach der Verstellung der Spindeln wieder zurückgedreht werden, was in der Praxis außerordentlich nachteilig ist.

Die US-PS 32 03 282 baut außerordentlich kompliziert.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zentral durch einen Verstellantrieb verstellbaren Mehrspindelkopf so auszubilden, daß unter Beibehaltung der schnellen Verstellung auf unterschiedliche Teilkreisdurchmesser sowohl eine kompakte Bauweise als auch eine stabile Konstruktion für die Spindelanordnung erzielt wird.

Lösung

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergege benen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Bei der Erfindung lassen sich alle Spindeln eines Mehr spindelkopfes gleichzeitig und gleichsinnig, also syn chron, auf den jeweils gewünschten Teilkreisdurchmesser durch einen zentralen Verstellantrieb verstellen. Hierzu ist jeder Spindel ein Spindelschieber zugeordnet, der ra dial in beiden Richtungen, also sowohl zum Kreismittel punkt, als auch von diesem hinweg, verstellbar angeordnet ist. Alle Spindelschieber lassen sich dabei in der je weils gewünschten Lage arretieren. Bei der Erfindung ist somit keine Demontage des Spindelkopfes oder gar ein Aus bauen einer Spindelführungsplatte erforderlich. Dadurch sind die Zeiten zum Umrüsten des erfindungsgemäßen Mehr spindelkopfes auf unterschiedliche, zu bohrende Teil kreisdurchmesser außerordentlich gering. Ein erfindungs gemäßer verstellbarer Mehrspindelkopf eignet sich demge mäß zum Bohren von unterschiedlichen Teilkreisdurchmes sern gleicher oder ähnlicher Werkstücke. Da die Spindel schieber in radialer Richtung fest geführt sind, erfolgt kein Verdrehen des Bohrbildes. Dadurch ergeben sich sta bile Spindelverhältnisse. Das radiale Verstellen der Spindelschieber kann z. B. durch Kulissenführungen erfol gen. Komplizierte Zahnradvorgelege, Exzenter od. dgl. sind damit nicht erforderlich.

Außerdem baut ein erfindungsgemäßer Mehrspindelkopf besonders kompakt und weist nur eine geringe Höhe auf, so daß auch die Gesamtlänge der in der sogenannten Bohrglocke untergebrachten Kreuzgelenke besonders gering gehalten werden kann. Diese ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß der Steuerring mit seiner Stirnseite plan an dem Steuerschieber der einzelnen Bohrspindeln anliegt.

Die Steuerschieber können zentral hydraulisch über sogenannte Metronelemente in der gewünschten Lage kraftschlüssig arretiert werden. Dadrch ist eine stufenlose Verstellung der Steuerschieber in radialer Richtung möglich.

Insgesamt ergibt sich eine besonders stabile Konstruktion, mit der hohe Kräfte aufzunehmen sind.

Weitere Ausführungsformen

In Patentanspruch 2 ist eine vorteilhafte Ausführungsform beschrieben. Bei dieser weist der Verstellantrieb ein Kegelrad auf, dessen Achse parallel zur Stirnfläche des Steuerschiebers verläuft, wobei das Kegelrad mit einem weiteren Kegelrad kämmt, das mit dem Steuerring fest verbunden ist, so daß eine entsprechende Verstellbewegung des Verstellantriebes eine entsprechende Drehbewegung des Steuerringes in der einen oder anderen Richtung und damit auch eine entsprechende synchrone und gleichsinnige und gleich große Verschiebung der Steuerschieber zur Folge hat. Durch die NC-Steuerung ist eine Reproduktion von Werten mit großer Genauigkeit gegeben.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen verstellbaren Mehrspindelkopf in ausschnittsweiser Darstellung, teils in der Seitenansicht;

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf den Mehrspindelkopf nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine teilweise Stirnansicht auf einen Steuerschieber mit einer Bohrspindel.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist insgesamt ein verstellbarer Mehrspindelkopf, z. B. Bohrkopf, bezeichnet, der bei den dargestellten Ausführungsformen vier Spindeln 2, 3, 4 und 5 aufweist, die motorisch angetrieben werden und denen nicht dargestellte Werkzeuge zugeordnet sind. Die Spin deln 2 bis 5 können vertikal, aber auch unter einem be liebigen Winkel, insbesondere auch horizontal, angeordnet sein.

Den Spindeln 2 bis 5 ist jeweils ein Gelenkstück zugeord net, von denen aus Fig. 1 lediglich das Gelenkstück 6 er kennbar ist. Die übrigen, in der Zeichnung nicht darge stellten Gelenkstücke sind entsprechend wie das Gelenk stück 6 ausgebildet. Dem Gelenkstück 6 sind Achsen 7 und 8 zugeordnet. Die Achse 7 durchgreift eine entsprechende Bohrung eines festen Gelenkstückes 9, das an einem Ende der Spindel 3 angeordnet und über eine Schraube 10 lösbar gekuppelt ist.

Die Achse 8 ist einem verschiebbaren Gelenkstück 11 zuge ordnet, die mit einer Welle 12 in getrieblicher Verbin dung steht und in einem Verteilergetriebe 13 angeordnet ist. Die Gelenkstücke 9 und 11 stellen mit den Achsen 7 und 8 Kreuzgelenke dar. Wie die Fig. 1 erkennen läßt, sind insbesondere die Längenabmessungen der Kreuzgelenke sehr gering ausgeführt, da auch die axiale Länge des Gelenkstückes 6 relativ gering ist. Man wird für die Pra xis in der Regel eine Winkelabweichung α (Fig. 1) von in der Regel nicht mehr als 30° zulassen, um einen ruhi gen Lauf der Spindeln 2 bis 5 und damit der Werkzeuge zu gewährleisten.

Mit dem Bezugszeichen 14 ist eine sogenannte Bohrglocke bezeichnet, während 15 einen Verstellantrieb darstellt. Dieser Verstellantrieb 15 weist eine Welle 16 mit Vier kant 17 auf. Die Welle 16 ist in einem Gehäuse 19 gela gert. Zwischen ihren Lagerungen trägt die Welle 16 ein Kegelrad 18, das mit einem Kegelritzel 20 kämmt, das mit einem Steuerring 21 fest verbunden ist, so daß entspre chende Drehbewegungen am Vierkant 17 entsprechende Drehbewegungen in der einen oder anderen Richtung des Steuerringes 21 zur Folge haben.

Mit dem Steuerring 21 sind über den Umfang verteilt bei der dargestellten Ausführungsform insgesamt vier Rollen drehbar, aber unverschieblich verbunden, von denen in der Zeichnung lediglich die Rollen 22 und 23 veranschaulicht sind. Die Rollen sind jeweils durch Achsen 24 bzw. 25 mit dem Steuerring 21 verbunden. Die Achsen der nicht darge stellten Rollen sind entsprechend ausgebildet. Die Achsen 24 und 25 und die übrigen, nicht dargestellten Achsen verlaufen orthogonal zur Stirnfläche 26 des Steuerringes 21 und sind z. B. über Nadellager od. dgl. reibungsarm drehbar gelagert.

Die Rollen 22 und 23 und die nicht dargestellten Rollen greifen jeweils in getrennte Steuernuten, von denen aus Fig. 2 lediglich die beiden Steuernuten 27 und 28 erkenn bar sind. Diese Steuernuten 27, 28 sind gleich hoch, gleich lang und gleich breit ausgebildet und verlaufen parallel zur Stirnfläche 26 des Steuerringes 21 und unter dem gleichen Winkel β zu einer Längsmittenachse 29, die durch den gedachten Mittelpunkt zwischen den Spindeln 2 bis 5 verläuft. Orthogonal zur Längsmittenachse 29 ver läuft eine weitere Längsmittenachse 30, die ebenfalls durch den gedachten Längsmittelpunkt zwischen den Spin deln 2 bis 5 verläuft. Die Achsen 29 und 30 verlaufen ih rerseits orthogonal zu jeder der Längsachsen der Spindeln 2 bis 5.

Die Steuernuten 27 und 28 und alle übrigen Steuernuten sind jeweils einem bestimmten Steuerschieber angeordnet, wobei jeder der Spindeln 2 bis 5 je ein solcher Steuer schieber zugeordnet ist. In der Zeichnung sind diese Steuerschieber mit den Bezugszeichen 31, 32, 33 und 34 (Fig. 2) bezeichnet. Die Steuerschieber 31 bis 34 sind jeweils radial in bezug auf die Spindeln 2 bis 5, also in Richtung A bzw. B (Steuerschieber 31 und 33) oder C bzw. D (Steuerschieber 32 und 34) um jeweils das gleiche Maß begrenzt verschiebbar angeordnet. Jeder der Steuerschie ber 31 bis 34 trägt eine Spindelanordnung 2 bis 5, 6, 7, 8, 12, 13. Die Rollen 22, 23 und die übrigen nicht darge stellten Rollen sowie die zugeordneten Steuernuten 27, 28 und die gleichfalls nicht dargestellten Steuernuten bil den jeweils zusammen eine Kulissenführung.

Eine entsprechende Drehbewegung an dem Vierkant 17 in der einen oder anderen Richtung bewirkt über das Kegelradge triebe 18, 20 eine entsprechende Drehbewegung des Steuer ringes 21 in der einen oder anderen Drehrichtung. Dies hat zur Folge, daß über die Rollen 22, 23 und folgende und über die zugeordneten Steuernuten 27, 28 und folgende die entsprechenden Steuerschieber 31 bis 34 gleichzeitig und synchron um das gleiche Maß in Richtung A bzw. B oder C bzw. D verstellt werden. Dies wiederum hat eine ent sprechende Verschiebung der zugeordneten Spindeln 2 bis 5 zur Folge. Dies ist in Fig. 1 mit strichpunktierten Li nien, oben, dargestellt worden. Infolgedessen kann der Teilkreis eines entsprechenden Bohrbildes vergrößert oder verkleinert werden.

Die Steuerschieber 31 bis 34 sind über Kulissenführungen radial verschiebbar angeordnet, von denen aus Fig. 3 die Führungen 35, 36 erkennbar sind. An den Kulissenführungen 35, 36 und folgende können mit eingebauten, hydraulisch betätigten Klemmplatten 37 und 38, sogenannte Metronele mente, angeordnet sein, so daß eine stufenlose hydrauli sche Verspannung der Steuerschieber 31 bis 34 in der je weils gewünschten Stellung möglich ist.

Bezugszeichenliste

1 Mehrspindelkopf, verstellbar
2 Spindel
3 Spindel
4 Spindel
5 Spindel
6 Gelenkstück
7 Achse
8 Achse
9 Gelenkstück, fest
10 Schraube
11 Gelenkstück, verschiebbar
12 Welle
13 Verteilergetriebe
14 Bohrglocke
15 Verstellantrieb
16 Welle
17 Vierkant
18 Kegelritzel
19 Gehäuse
20 Kegelrad
21 Steuerring
22 Rolle
23 Rolle
24 Achse
25 Achse
26 Stirnfläche
27 Steuernut
28 Steuernut
29 Längsmittenachse
30 Längsmittenachse
31 Steuerschieber
32 Steuerschieber
33 Steuerschieber
34 Steuerschieber
35 Schieberführung
36 Schieberführung
37 Metronelemente
38 Metronelemente
A Verschieberichtung der Steuerschieber
B Verschieberichtung der Steuerschieber
C Verschieberichtung der Steuerschieber
D Verschieberichtung der Steuerschieber
α Abknickung der Kreuzgelenke
β Winkel der Steuernuten

Claims

1. Zentral durch einen Verstellantrieb in entgegengesetzten Drehrichtungen verstellbarer Mehrspindelkopf, bei dem alle Spindeln gleichzeitig und gleichsinnig durch einen gemeinsamen mit Steuernuten versehenen Steuerring zwecks Veränderung des Teilkreisdurchmessers der Spindeln in beiden Richtungen verstellbar und in der jeweils gewünschten Einstellung auch arretierbar sind, wobei die Steuernuten parallel zur Stirnfläche des Steuerringes verlaufen und jeweils eine Spindelanordnung in radialer Richtung führen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) mit dem Steuerring (21) über dessen Umfang verteilte Rollen (22, 23) durch je eine Achse (24, 25) verbunden sind, die orthogonal zur Stirnfläche (26) des Steuerringes (21) verlaufen;
b) die Rollen (22, 23) jeweils in je einer getrennten Steuernut eingreifen;
c) die Steuernuten (27, 28) jeweils einem bestimmten Steuerschieber (31, 32, 33, 34) zugeordnet sind, wobei jeder Spindel (2 bis 5) je ein solcher Steuerschieber (31, 32, 33, 34) zugeordnet ist;
d) die Steuerschieber jeweils eine Spindelanordnung (2 bis 5, 6, 7, 8, 12, 13) tragen und über je eine Kulissenführung (35, 36) angeordnet sind;
e) an der Kulissenführung (35, 36) hydraulisch betätigte Klemmplatten (37, 38) zur Verspannung der Steuerschieber (31 bis 34) in der jeweils gewünschten Teilkreisstellung der Spndeln angeordnet sind.

2. Mehrspindelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb ein Kegelgetriebe ist, das manuell oder motorisch - auch durch eine NC-Steuerung - angetrieben ist.