DE4114409A1 - Pinolenwerkzeugtraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Pinolenwerkzeugträger nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In Transferstraßen werden Bohrbilder üblicherweise mit Viel­ spindelköpfen bearbeitet. Für zum Beispiel Bohren, Fasen, Reiben, Gewindeschneiden und dergleichen benötigt man hier­ bei jeweils einen Vielspindelkopf und für jeden Kopf eine eigene Station an der Transferstraße. Dadurch werden beim Durchlauf der Werkstücke an den verschiedenen Stationen die unterschiedlichen Bearbeitungen vorgenommen. Die Vielspindel­ köpfe in jeder Station weisen hierbei in der Regel gleiche oder gleichartige Werkzeuge auf.

Wenn die Taktzeit der Transferstraße es zuläßt, kann in einer Station der Transferstraße eine Vielspindelkopfmaschine mit einer Kopfwechseleinrichtung vorgesehen sein. In diesem Falle wird zunächst mit dem einen Vielspindelkopf beispielsweise eine Bohroperation durchgeführt, anschließend dieser Viel­ spindelkopf mit der Wechseleinrichtung gegen einen Gewinde­ schneidkopf ausgewechselt und am Werkstück eine Gewindeschneid­ operation vorgenommen. Die Verwendung mehrerer Stationen längs der Transferstraße bedeutet großen Raumbedarf, mehrere Maschi­ nen und damit ein erheblicher Kostenaufwand. Die Verwendung von Vielspindelkopfmaschinen mit Wechseleinrichtungen führt zwar zu einer Ersparnis an Stationen längs der Transferstraße, jedoch wird für solche Vielspindelkopfmaschinen wegen der Wechseleinrichtung erheblich Platz benötigt; außerdem sind solche Maschinen verhältnismäßig teuer.

Es sind auch sogenannte Bearbeitungszentren bekannt, die in Transferstraßen eingebaut werden und die Einspindelmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel aufweisen. Hierbei werden je nach gewünschter Bearbeitungsoperation die unterschied­ lichen Werkzeuge automatisch in die Spindel einer solchen Maschine eingewechselt. Solche Bearbeitungszentren sind aber relativ teuer.

Der gattungsgemäße Pinolenwerkzeugträger (CH-PS 3 72 897) ist als Trommel ausgebildet, die über ihren Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Aufnahmen aufweist, in denen jeweils eine in einer Pinole gelagerte Arbeitsspindel axial verschiebbar ist. Die Trommel wird mit dem Drehantrieb so gedreht, daß die das jeweils benötigte Werkzeug aufweisende Spindel eine vorgegebene Arbeitsposition an der Maschine einnimmt. Dann wird ein Vorschubschlitten, auf dem der Drehantrieb für die Spindel angeordnet ist, in Richtung auf die vorbe­ stimmte Arbeitsspindel verschoben, bis ein am einen Ende der Arbeitsspindel vorgesehenes Kupplungsglied mit einem Gegenkupplungsglied des Drehantriebes kuppelt. Dann kann diese Arbeitsspindel um ihre Achse gedreht werden. Mit dem Verschiebeantrieb, der durch den Vorschubschlitten gebildet ist, wird außerdem die in einer Pinole angeordnete Arbeitsspindel aus der Bohrung des Werkzeugträgers herausgefahren. Nunmehr kann eine gewünschte Arbeitsoperation durchgeführt werden. Um mit einem anderen Werkzeug arbeiten zu können, muß die Arbeits­ spindel zunächst in die Aufnahme des Werkzeugträgers zurück­ gefahren und vom Drehantrieb entkuppelt werden. Anschließend muß der Werkzeugträger so gedreht werden, daß die Arbeits­ spindel mit dem nunmehr benötigten Werkzeug wieder mit dem Drehantrieb gekuppelt werden kann. Die Werkzeugwechselzeiten dieses bekannten Pinolenwerkzeugträgers sind infolge der beschriebenen Arbeitsweise hoch. Darum ist diese Maschine zum Einsatz in Transferstraßen nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Pinolenwerkzeugträger so auszubilden, daß mit ihm bei einfacher konstruktiver Ausbildung extrem kurze Werkzeug­ wechselzeiten erreicht werden können, so daß in einer vor­ gegebenen Zeit mehrere verschiedene Folgeoperationen, wie zum Beispiel Bohren, Fasen, Gewindeschneiden usw., in einer Arbeitsstation an der bzw. den gleichen Werkstückpositionen durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Pinolenwerkzeug­ träger erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Pinolenwerkzeugträger sind die Arbeitsspindeln ständig mit dem Drehantrieb verbunden. Da­ durch ist es nicht notwendig, zum Werkzeugwechsel zunächst die eine Arbeitsspindel zu entkuppeln und eine andere Ar­ beitsspindel wieder einzukuppeln. Dadurch können sehr kurze Wechselzeiten erreicht werden, weil der zeitintensive Kupplungsvorgang, wie er bei den bekannten Mehrspindelwerk­ zeugträgern erforderlich ist, entfällt. Da jeder Pinole ein eigener Verschiebeantrieb zugeordnet ist, ist es nicht erforder­ lich, für einen Wechselvorgang die jeweilige Arbeitsspindel in eine vorgegebene Wechselposition zu bringen. Vielmehr kann jede der am Pinolenwerkzeugträger vorgesehenen Arbeitsspindeln sofort aus der hinteren Ruhestellung in die vordere Arbeitsstellung und umgekehrt verstellt werden. Dadurch lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Pinolenwerkzeugträger sehr kurze Werkzeug­ wechselzeiten erreichen. Der erfindungsgemäße Pinolenwerkzeug­ träger ist hervorragend für den Einsatz in Transferstraßen geeignet. Die mit dem erfindungsgemäßen Pinolenwerkzeug­ träger ausgerüstete Maschine bildet eine einfache Bearbeitungs­ maschine, mit der wegen der extrem kurzen Werkzeugwechselzeiten innerhalb einer vorgegebenen Taktzeit mehrere unterschiedliche Bearbeitungsoperationen am Werkstück vorgenommen werden können. Mit einer so ausgerüsteten Bearbeitungsmaschine lassen sich kostengünstig und schnell verschiedene Bearbeitungsoperationen am Werkstück durchführen, wozu bislang entweder kostenauf­ wendige Vielspindelkopfmaschinen in mehreren Stationen oder teure Vielspindelkopfmaschinen mit Kopfwechseleinrichtungen benötigt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 in Vorderansicht einen erfindungsgemäßen Werkzeugträger,

Fig. 2 teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht den Werkzeugträger gemäß Fig. 1.

Der in den Zeichnungen dargestellte Pinolenwerkzeugträger ist an einer (nicht dargestellten) Dreiachs-Einheit einer Trans­ ferstraßenstation vorgesehen. Der Pinolenwerkzeugträger kann, insbesondere bei flexiblen Transferstraßen, auch als aus­ wechselbare Kassette ausgebildet sein. In diesem Falle ist der Pinolenwerkzeugträger als auswechselbare Kassette mit zwei aufwärts ragenden Greifbolzen 1 und 2 versehen, an denen Greiffinger der (nicht dargestellten) Kassettenwechselein­ richtung angreifen, um den Werkzeugträger zu wechseln.

Der Werkzeugträger hat ein Getriebegehäuse 3, an dessen Vorderseite ein Gehäuse 4 zur Aufnahme der Pinolen 15a bis 15d der Arbeitsspindeln 5a bis 5d vorgesehen ist. Im Gehäuse 4 sind im Ausführungsbeispiel vier Pinolen 15a bis 15d untergebracht, die paarweise über- und nebeneinander angeordnet sind (Fig. 1). Bei der einfachsten Ausführungsform kann der Werkzeugträger nur zwei Pinolen aufweisen. Sämtliche Arbeitsspindeln 5a bis 5d werden durch einen gemeinsamen (nicht dargestellten) Antrieb über eine Kupplung 6 drehbar angetrieben (Fig. 2). Hierzu ragt in das Getriebegehäuse 3 eine Antriebswelle 7, die ein Zahnrad 8 trägt. Es ist in Eingriff mit Zahnrädern 9, die auf Antriebs­ hülsen 10 drehfest sitzen, mit denen die Arbeitsspindeln 5a bis 5d drehbar angetrieben werden. Vorteilhaft sind die Zahnräder 9 einstückig mit den Antriebshülsen 10 ausgebildet. In Fig. 2 ist nur das eine Zahnrad 9 der der Antriebsspindel 5b zugeordneten Antriebshülse 10 dargestellt. In gleicher Weise sind aber sämtliche Antriebshülsen 10 für die jeweiligen Arbeitsspindeln ausgebildet. Da die Zahnräder 9 gleichzeitig in das Zahnrad 8 auf der Antriebswelle 7 eingreifen, werden sämtliche Arbeitsspindeln 5a bis 5d gleichzeitig durch die gemeinsame Antriebswelle 7 drehbar angetrieben.

Die Antriebshülsen 10 sind ortsfest im Getriebegehäuse 1 mit Lagern 11 und 12 drehbar gelagert. Wie Fig. 2 zeigt, ragen die Antriebshülsen 10 in das Gehäuse 4. Am freien Ende sind die Antriebshülsen 10 mit einer Innenverzahnung 13 ver­ sehen, mit der sie in eine Verzahnung 14, vorzugsweise eine Keilwellenverzahnung, der Arbeitsspindeln 5a bis 5d ein­ greifen. Anstelle der Verzahnung 14 können die Arbeits­ spindeln an diesem Endbereich auch mit einem Polygonprofil versehen sein. Das freie Ende der Antriebshülsen 10 ist in diesem Falle innenseitig mit einem entsprechenden Polygon­ profil versehen. Auch auf diese Weise kann eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebshülse und der zugeordneten Arbeitsspindel erreicht werden.

Die Antriebsspindeln 5a bis 5d sind gegenüber den Antriebs­ hülsen 10 axial verschiebbar. Die Arbeitsspindeln 5a bis 5d sind drehbar in Pinolen 15a bis 15d untergebracht, die unter Druckbeaufschlagung im Gehäuse 4 axial verschiebbar gelagert sind. Das Gehäuse 4 hat zur Aufnahme der Pinolen 15a bis 15d und der Antriebshülsen 10 parallel zueinander liegende Aufnahmen 16, die das Gehäuse durchsetzen. Die Pinolen 15a bis 15d umgeben die Antriebshülsen 20 mit Spiel, so daß sie einwandfrei axial verschoben werden können. Zur Führung der Pinolen 15a bis 15d in den Aufnahmen 16 ist die Wandung 17 der Aufnahmen mit einem radial nach innen vorstehenden Ringbund 18 versehen, an dem die jeweilige Pinole dichtend anliegt. Der Ringbund 18 liegt etwa in halber Länge der Aufnahmen 16.

An der vom Getriebegehäuse 3 abgewandten Stirnseite 19 des Gehäuses 4 sind die Aufnahmen 16 jeweils durch einen Deckel 20 geschlossen, der vorzugsweise lösbar an der Gehäusestirn­ seite 19 befestigt ist. Jeder Deckel 20 hat eine zentrale Durchgangsöffnung, durch die die Pinole 15a bis 15d abge­ dichtet ragt. Jeder Deckel 20 hat einen in die Aufnahme 16 axial ragenden Ringflansch 21, der über seine axiale Länge an der Innenwand 17 der jeweiligen Aufnahme 16 anliegt. Die Pinolen 15a bis 15d liegen an der Innenwand des jeweiligen Deckels 20 bzw. des Ringflansches 21 dichtend an. Dadurch ist eine einwandfreie Axialverschiebung der Pinole sichergestellt. Außerdem liegen die Pinolen 15a bis 15d mit einem Ringbund 22 dichtend an der Wandung 17 der jeweiligen Aufnahme 16 an. In der eingefahrenen Stellung liegen die Pinolen 15a bis 15d mit einer radial verlaufenden Stirnseite 23 des Ring­ bundes 22 an einer ebenfalls radial liegenden Stirnseite 24 des Ringbundes 18 an. In Fig. 2 ist dies für die Pinole 15a dargestellt. Die der Stirnseite 23 des Ringbundes 22 gegenüberliegende Stirnseite ist als Kegelfläche 25 ausge­ bildet. Mit ihr liegt die Pinole in der ausgefahrenen Stellung (Pinole 15b in Fig. 2) an einer entsprechenden Gegenkegelfläche 26 an, die an der Stirnseite des Ring­ flansches 21 des Deckels 20 vorgesehen ist. Diese Kegel­ flächen 26 der Deckel 20 bilden Zentrierkegel für die Pinolen 15a bis 15d in der ausgefahrenen Lage. Dadurch wird eine selbsttätige Zentrierung der Pinolen in der Ar­ beitslage in einfacher Weise erreicht und das für die Ver­ schiebebewegung notwendige Spiel zwischen der Pinole 15a bis 15d und dem Gehäuse 4 eliminiert.

Der Ringbund 22 jeder Pinole 15a bis 15d bildet einen Kolben, der in jeweils einem Zylinderraum 27 liegt, der an einem Ende von der Stirnseite 24 des Ringbundes 18 des Gehäuses 4 und am axial gegenüberliegenden Ende vom Ringflansch 21 des jeweiligen Deckels 20 begrenzt wird. Radial nach außen werden diese Zylinderräume 27 von der Wandung 17 der Auf­ nahmen 16 und radial nach innen durch den Mantel der Pinolen 15a bis 15d begrenzt. Durch entsprechende Druckbeaufschlagung werden die Pinolen 15a bis 15d ein- bzw. ausgefahren. Um die verschiedenen Pinolen anzusteuern, ist eine (nicht darge­ stellte) Ventilsteuerung vorgesehen. Sämtliche als hydraulische Ringkolben ausgebildeten Pinolen 15a bis 15d sind auf der Ar­ beitsspindelkopfseite ständig mit Hydraulikmedium beaufschlagt, so daß sichergestellt ist, daß die Pinolen nicht unbeabsichtigt aus ihrer eingefahrenen Stellung herausgefahren werden können.

In den Pinolen 15a bis 15d sind die Arbeitsspindeln 5a bis 5d über Lager 28, 29 drehbar gelagert. Die Lager 28, 29 sind axial gesichert und durch eine Distanzbuchse 30 von­ einander getrennt, die an der Innenwandung der jeweiligen Pinole 15a bis 15d vorgesehen ist. Die Arbeitsspindeln 5a bis 5d sind in herkömmlicher Weise axial gesichert in den Pinolen 15a bis 15d gelagert. Das aus der Pinole ragende Ende jeder Arbeitsspindel 5a bis 5d weist eine Werkzeugauf­ nahme 31 auf.

Durch die Antriebshülsen 10 ist jeweils ein Kühlmittelrohr 32 geführt, das stirnseitig in die Arbeitsspindel 5a bis 5d mündet und über das Kühlmittel von einer (nicht darge­ stellten) Kühlmittelversorgung aus zuführt. Innerhalb der Arbeitsspindel 5a bis 5d verläuft wenigstens eine (nicht dargestellte) Kühlmittelleitung bis zur Werkzeugaufnahme 31. Eine solche innere Kühlmittelzuführung ist an sich bekannt und darum zeichnerisch nicht dargestellt.

Der dargestellte und beschriebene Werkzeugträger ist ein Pinolenwerkzeugträger, bei dem die jeweils benötigte Arbeitsspindel 5a bis 5d ausgefahren wird, so daß das in der Werkzeugaufnahme 31 befestigte Werkzeug die er­ forderliche Bearbeitung am Werkstück vornehmen kann. Wird zur Werkstückbearbeitung ein anderes Werkzeug be­ nötigt, dann wird lediglich die bisherige Arbeitsspindel 5a bis 5d mit ihrer Pinole 15a bis 15d zurückgefahren und die andere Arbeitsspindel mit dem erforderlichen Werkzeug ausgefahren und in Arbeitsposition gebracht. Dieser Wechsel­ vorgang kann innerhalb kürzester Zeit erfolgen. Die Span-zu-Span-Zeiten liegen bei diesem Werkzeugträger in der Größenordnung von etwa 3 sec. Sämtliche Arbeitsspindeln 5a bis 5d werden durch die Antriebswelle 7 gleichzeitig ge­ meinsam angetrieben. Dadurch drehen nicht nur die im Be­ arbeitungseinsatz befindlichen Arbeitsspindeln 5a bis 5d, sondern auch die zurückgefahrenen Arbeitsspindeln. Infolge dieser Ausbildung ergibt sich ein konstruktiv sehr ein­ facher Drehantrieb der Arbeitsspindeln ohne aufwendige Kupplungseinrichtungen. Beim Aus- und Einfahren werden die Arbeitsspindeln 5a bis 5d innerhalb der unmittelbar von der Antriebswelle 7 drehbar angetriebenen Antriebshülsen 10 axial verschoben, wobei die Drehmomentmitnahme stets aufrechterhalten bleibt. Zum Aus- und Einfahren werden die jeweiligen Zylinder- bzw. Druckräume 27 mit Hydraulikmedium beaufschlagt, wodurch die Pinolen 15a bis 15d mit den Arbeitsspindeln 5a bis 5d in die jeweilige Richtung verschoben werden. Bei diesem Axialverstellvor­ gang werden die Arbeitsspindeln 5a bis 5d in den Pinolen 15a bis 15d ständig gedreht.

Der Werkzeugträger ist besonders vorteilhaft in Transfer­ straßen einsetzbar, bei denen kurze Taktzeiten auftreten. Infolge der beschriebenen sehr kurzen Span-zu-Span-Zeiten können innerhalb einer vorgegebenen kurzen Taktzeit mehrere verschiedene Bearbeitungsoperationen am Werkstück durchgeführt werden. Da verschiedene Arbeitsgänge in einer Bearbeitungs­ station zusammengefaßt werden können, lassen sich die sonst notwendigen zusätzlichen Arbeitsstationen einsparen, was zu einer hohen Kostenersparnis und Platzreduzierung führt.

Über die Kegelflächen 25 und 26 wird beim Ausfahren der Pinolen 15a bis 15d eine einwandfreie Zentrierung gewähr­ leistet. Um die unterschiedlichen Arbeitsspindeln 5a bis 5d einsetzen zu können, müssen diese nicht erst mit einem Antrieb gekuppelt bzw. von ihm entkuppelt werden. Vielmehr sind sämtliche am Werkzeugträger vorgesehenen Arbeitsspindeln 5a bis 5d ständig über ihre Zahnräder 9 in Eingriff mit dem zentralen Zahnrad 8 der Antriebswelle 7.

Die Kühlmittelversorgung wird in bekannter Weise so ge­ steuert, daß nur das sich in Arbeitsstellung befindliche Werkzeug mit Kühlmittel versorgt wird.

Zur Verkürzung der Werkzeugwechselzeiten kann die eine Pinole zurückgezogen werden, während gleichzeitig die andere, nunmehr benötigte Pinole vorgeschoben wird. Die Lagerung der Arbeitsspindeln 5a bis 5d kann den Werkzeug­ erfordernissen angepaßt werden, z. B. in bezug auf die Lagerart oder die Lagervorspannung.

Claims (12)

1. Pinolenwerkzeugträger mit wenigstens zwei axial verschiebbare Arbeitsspindeln tragenden Pinolen, die aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung verschiebbar sind, mit einem Drehantrieb und mit einem Verschiebeantrieb für die Pinolen, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspindeln (5a bis 5d) mit dem Drehantrieb (7, 8, 10) ständig an­ triebsverbunden sind, und daß jede Pinole (15a bis 15d) einen eigenen Verschiebeantrieb aufweist.

2. Werkzeugträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspindeln (5a bis 5d) über jeweils ein Antriebselement (10) mit dem Drehantrieb (7, 8, 10) drehfest verbunden sind.

3. Werkzeugträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspindeln (5a bis 5d) drehfest und axial verschiebbar mit dem An­ triebselement (10) verbunden sind.

4. Werkzeugträger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (10) eine Antriebshülse ist, in welche die Arbeitsspindel (5a bis 5d) eingreift.

5. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Antriebselement (10) mit einem Zahnrad (9) versehen ist, und daß die Zahnräder (9) sämtlicher Antriebselemente (10) mit einer gemeinsamen Antriebswelle (7) des Drehantriebes (7, 8, 10) verbunden sind.

6. Werkzeugträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (7) ein Zahnrad (8) trägt, in das die Zahnräder (9) der An­ triebselemente (10) eingreifen.

7. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspindeln (5a bis 5d) drehbar in Pinolen (15a bis 15d) gelagert sind, die im Werkzeugträger axial verschiebbar an­ geordnet sind.

8. Werkzeugträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pinolen (15a bis 15d) hydraulisch im Werkzeugträger verschiebbar sind.

9. Werkzeugträger nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pinolen (15a bis 15d) als Ringkolben ausgebildet sind, die in Druckräumen (27) des Werkzeugträgers verschiebbar sind.

10. Werkzeugträger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pinolen (15a bis 15d) jeweils einen Ringbund (22) aufweisen, dessen beide Stirnseiten (23, 25) Kolbenflächen bilden.

11. Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pinolen (15a bis 15d) beim Ausfahren zentrierbar sind.

12. Werkzeugträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in Ausfahrrichtung vordere Stirnseite (25) des Ringbundes (22) als Kegelfläche aus­ gebildet ist, der zum Zentrieren eine werkzeugträger­ seitige Gegenkegelfläche (26) zugeordnet ist.