DE4410519A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Werkzeugmontage - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zur Montage von Werkzeugen auf einem Träger.

In der Industrie, wo tragbare Bohr-, Fräs- oder Schleifmaschinen benötigt werden, wie beispielsweise in der Raumfahrtindustrie, erfordern Arbeitsplätze eine Maschine, ein Werkzeug und einen Träger, um die Maschine zu befestigen und um nach einem vor­ gegebenen Muster (Schablone) zu bohren. Im folgenden wird mit Werkzeug, Einrichtung oder Befestigung eine mechanische Konstruktion bezeichnet, die ein Werkzeug, dessen Steuer- und Antriebsmittel im allgemeinen drehend oder schiebend erfolgt, und dessen Mittel zur Befestigung auf einem Bohrständer oder Bearbeitungs­ träger umfaßt.

Die Arbeitsabläufe zur Montage einer Maschine auf einem Bearbeitungsträger sind im wesentlichen manuell und dienen dazu, die Maschine mit ihrem Werk­ zeug vor eine Zentrier- und Verriegelungsbuchse zu bringen, um die Spitze des Werkzeugs in eine Buchse einzuführen und sie durch eine Viertelumdrehung oder völlig andere Mittel, wie kleine Kugeln, mechanische Blockierungen od. dgl. zu verriegeln.

Derzeit bestehen die Maschine und ihr Werkzeug aus einer integrierten Konstruktion (Einheit), so daß zum Bohren eines Loches eine Maschine und deren Werk­ zeug erforderlich ist. Dies ist bedingt durch die Tatsache, daß die zu realisierenden Löcher oder Aus­ nehmungen im allgemeinen von unterschiedlichen Durch­ messern und Fertigmaßen sind. Bohren, Fräsen, Schleifen können kombiniert werden. Diese Arbeitsgänge erfordern folglich geeignete Werkzeuge mit entsprechenden Dreh- und Verschubgeschwindigkeiten auf spezifischen Ver­ riegelungsbuchsen des Trägers. Es gibt somit ein Vielfaches an Maschinen mit bedeutenden Investitions­ kosten und spezifischen Gewichten.

Diese Erfindung hat die Beseitigung dieser Schwierig­ keiten zum Gegenstand.

Gemäß der Erfindung ist das Verfahren zur Montage von Werkzeugen, die eine Maschine und eine Vorrichtung auf einem Zentrier- und Verriegelungsbuchsen ent­ haltenden Bearbeitungsträger umfassen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine lösbare Verbindung zwischen der Maschine und der Vorrichtung vorgesehen ist.

Die Maschine, die sowohl Rotation als auch Vorschub liefert, und die Vorrichtung können ebenso getrennt werden. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die Vor­ richtungen auf dem Träger zu montieren und sie nach der Montage nacheinander mit einer oder mehreren Maschinen arbeiten lassen zu können, da die Kenndaten der geforderten Geschwindigkeiten von einer zur an­ deren Bohrung geändert werden können. Die Vorrichtungen sind modular, woraus sich eine bedeutsame Wirtschaft­ lichkeit bezüglich der notwendigen Maschinenanzahl ergibt.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Drehverbindung zwischen der Maschinenspindel und der Vorrichtung eine Vielnutenverbindung mit Hilfe von Längsnuten und -rillen ausgebildet, wobei die Axialverbindung durch versenkbare Kugeln gewähr­ leistet wird, die beispielsweise pneumatisch betätigbar sind.

Andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung anhand der beigefüg­ ten Zeichnung erläutert. In schematischen Ansichten zeigen

Fig. 1 in einer Prinzipskizze die herkömmliche Auf­ nahme eines Werkzeuges auf einem Bohrträger,

Fig. 2 in einer Prinzipskizze wie in Fig. 1 das Verfahren nach der Erfindung und die

Fig. 3 und 4 die Ver- und Entriegelung der Maschine mit dem Werkzeug.

In Fig. 1 erkennt man die Maschine 1, die eine pneu­ matische Maschine klassischen Typs ist, ein pneuma­ tischer Motor also, der die Spindel 13 in Rotation versetzt, und ein Spindelvorgelege, dargestellt durch die Nuß 18, das mit der Gewindeschneidvorrichtung der Spindel 13 zusammenwirkt und Vor- sowie Rückschub­ bewegungen der genannten Spindel zuläßt. Die Spitze (Nase) der Maschine 1 trägt ein drehbares Futter 14, das sich auf einer auf dem Bohrträger 3 montier­ ten Buchse 4 fixieren läßt, wie in dem französischen Patent 9 110 326 vom 14. August 1991 beschrieben.

Eine völlig andere Verriegelung der Werkzeugspitze (Nase) ist selbstverständlich möglich. Das Werkstück ist schematisch durch die Platte P dargestellt. Das Werkzeug 5 (hier ein Bohrer) ist auf der Drehspindel der Maschine 1 aufgenommen.

Man erkennt ebenso in Fig. 1 einen Abtaster 9 und einen mikrometrischen Tiefenanschlag 8, der einen bestimmten, gegenüber der Platte P gleichbleibenden Werkzeughub zuläßt.

In Fig. 2, die eine im Betrieb befindliche Maschine gemäß der Erfindung darstellt, bezeichnen die selben Bezugszeichen die selben Bauteile. Wie eindeutig aus dem Vergleich der Fig. 1 und 2 hervorgeht, besteht der wesentliche Unterschied der alten Technik und der Erfindung darin, daß gemäß letzterer die Halterung oder die Vorrichtung 2 lösbar an der Maschine 1 mon­ tiert wird. Dies zeigt sich dadurch, daß die Spindel 7 der Vorrichtung 2 in der Trennebene der Konstruk­ tion mit dem Ende der Maschinenspindel 13 gekuppelt werden kann, wobei das hintere Teil der Hülse 15 der Vorrichtung 2 ein Futter 24 aufweist, mit dem das vordere Ende der Maschine 1 mit Hilfe eines Spann­ ringes 34 verriegelbar ist. Eine drehbare Schrau­ benwinde 16 vermittelt dem Spannring 34 die notwendige Vierteldrehung, so daß die erwähnte Verbindung von Maschine und Vorrichtung zum Fixieren der Vorrich­ tung 2 auf dem Träger 3 bewirkt wird. Die Verbindung der Spindel 13 mit der Spindel 7 wird durch ein System von Längsrillen 19 (eine Längsverzahnung) erreicht, die in entsprechende, am Ende vor der Spindel 13 vorgesehene Längsnuten (einer Nuthülse) eingreifen. Diese Art des Ankuppelns ermöglicht bekanntermaßen eine Schmierung durch die Mitte des Werkzeuges.

Die Rotation des Spannringes 34 auf dem Futter 24 ruft eine zur Spindel 7 und zur Maschine 1 relative Verschiebung hervor, und zwar so, daß nach der Ver­ riegelung der Maschine auf der Vorrichtung die Ro­ tationsankupplung gewährleistet ist.

Es muß aber auch eine Verschiebungsverriegelung der beiden Spindeln 7 und 13 vorgesehen werden. Diese Verriegelung wird gemäß einer Besonderheit der Erfin­ dung durch das Ankuppeln mit versenkbaren Verriege­ lungskugeln erreicht, was nun anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben wird. In diesen Figuren sind die Enden vor der Maschine 1 und hinter der Vorrichtung 2 zu­ sammen dargestellt. Die Längsrillen 19 der Spindel 7 sind mit den Längsnuten der Spindel 13 verbunden.

Die Spindel 7 umfaßt eine Laufrille 17, in der Ver­ riegelungskugeln 20 eingeschlossen sind, wovon eine einzige in den Fig. 3 und 4 zu sehen ist. In Fig. 3, die das Werkzeug in verriegelter Stellung zeigt, wird die Verriegelungskugel 20 von einem mit Hilfe einer Rückstellfeder 22 weggeschobenen Gleitstück 21 gehalten. Das Gleitstück 21 ist auf der Drehspindel der Maschine 1 verschiebbar aufgenommen. Die Ver­ schiebung des Gleitstückes erfolgt mittels eines Kolbens 23, der seinerseits durch beispielsweise über den Strömungsweg 25 zugeführte Druckluft in Längsrichtung betätigbar ist.

In der in Fig. 3 dargestellten Verriegelungsposition wurde die Luft im Strömungsweg 25 gesperrt; die Rückholfeder hat sich entspannt (ausgedehnt) und dabei das Gleitstück 21 - bezogen auf die Figur - nach rechts verschoben. Der Kolben 23 hat sich im Laufe der Bewegung nach rechts in der Figur verschoben. Das Gleitstück 21 nimmt eine solche Stellung ein, daß das Widerlager 26 die Kugel 20 im Innern der Laufrille 17 und damit in der Verriegelungslage hält, wobei eine Längsverschiebung der Spindel 7 gegen­ über der Spindel 13 unterbunden ist.

Bei der Systemtrennung (Fig. 4) verschiebt die Luft­ versorgung über den Strömungsweg 25 den Kolben 23 nach links (bezogen auf die Figur) . Der Kolben 23 nimmt dann das Gleitstück 21, das die Rückstellfeder 22 zusammendrückt, nach links (in der Figur) mit. Die Ausnehmung 27 des Gleitstückes gelangt dabei über die Kugel 20, die frei wird und so aus der Laufrille 17 gleitet. Die Spindel 7 kann danach von der Spindel 13 entkoppelt werden.

Wenn die Vorrichtung nicht wieder mit einer Maschine verbunden wird, hält ein Blockiersystem die Spindel 7 fest und verhindert ein Herausfallen beim Hantieren.

Dieses Blockieren der Spindel 7 bewirkt eine Wipp­ sperrklinke 28, die sich selbsttätig entriegelt, sobald die Vorrichtung mit der Maschine verbunden und der Spannring 34 verdreht wird.

Die Maschine erzeugt eine Arbeitsgeschwindigkeit und einen Arbeitsvorschub, die teils mit einer Norm­ kupplung der Maschine 1 auf die Vorrichtung 2 und teils mit einer Normkupplung der Vorrichtung 2 auf den Träger 3 vorgegeben sind.

Das Kupplungssystem zwischen Maschine und Vorrich­ tung verriegelt sich mit Hilfe eines Systems von Anschlaghülsen (-buchsen). Die Spindeln, Vorrichtungen und Maschinen verriegeln sich mit Hilfe eines Systems von versenkbaren Verriegelungskugeln, die beispiels­ weise von einem pneumatisch angetriebenen Kolben 23 bewegt werden.

Der Verriegelungsvorgang zwischen Maschine und Vor­ richtung wird an dem Arbeitsplatz an dem Bohrständer vorgenommen, an dem die Vorrichtung zuvor installiert wurde. Diese Vorgänge können getrennt vorgenommen werden, und zwar dann selbsttätig, wenn automatisch arbeitende Manipulatoren in der Nähe installiert sind.

Diese Erfindung erlaubt es, die Anzahl der Maschinen zu verringern, die für vielseitige Bearbeitungsab­ läufe notwendig sind.

Der Anwender kann mehrere Vorrichtungsarten leichter steuern und montieren sowie alle Werkzeuge mit einer einzigen Maschine nacheinander in Gang setzen. Daraus ergibt sich eine Wirtschaftlichkeit bezüglich der Maschinen und deren Wartung und Unterhaltung.

Die Besonderheiten der Erfindung sind folgende:

• - Verbindung bezüglich der Drehung mit Hilfe von Längsrillen und Längsnuten,
• - axiale Verbindung mit Hilfe von Verriegelungskugeln, die beispielsweise pneumatisch versenkbar sind,
• - selbsttätige Verriegelung von Vorrichtung und Maschine, wobei die Verriegelung gleichwohl manuell vorgenommen werden kann,
• - Blockiersystem mit Hilfe einer Wippsperrklinke für die Spindel 7 der Einrichtung, die sich selbst­ tätig beim Verbinden mit der Maschine entriegelt,
• - manuelle Montage und Demontage der Vorrichtung 2 mit Normkupplungen auf den Trägern in kürzester Zeit, wobei eine Vorrichtung neben dem Arbeitsplatz während des Arbeitsablaufs montiert werden kann,
• - leichte Steuerung,
• - Möglichkeit des sofortigen Wechsels der Drehgeschwin­ digkeit und des Vorschubs, indem eine andere Maschine eingesetzt wird.

Es ist ersichtlich, daß zahlreiche Varianten ausgeführt werden können, und zwar insbesondere durch den Einsatz gleicher technischer Mittel, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Werkzeugmontage, das eine Maschine und eine Zentrier- und Verriegelungsbuchsen aufwei­ sende Vorrichtung auf einem Bearbeitungsträger um­ faßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine lösbare Verbindung zwischen der Maschine (1) und der Vorrichtung (2) es erlaubt, min Hilfe einer einzigen Maschine (1) nacheinander mehrere auf einem Bearbeitungsträger (3) montierte Vorrich­ tungen zu betreiben.

2. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (2) sich ihrerseits vor einem Futter (14) zur Verrie­ gelung auf einer Buchse (4) des Trägers (3) befindet und daß die Maschine (1) abtriebseitig mit einem Spannring (34) zum Verriegeln auf dem hinteren Ende (24) der Vorrichtung (2) versehen ist, wobei letztere sich selbsttätig oder manuell verriegelt.

3. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehver­ bindung zwischen der Spindel (13) der Maschine (1) und der Spindel (7) der Vorrichtung (2) als Keilwellen­ verbindung mit Hilfe von Längsrillen und -nuten aus­ gebildet ist, die eine Schmierung durch die Mitte des Werkzeugs erlaubt.

4. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verbindung durch in einer Laufrille (17) der Spindel (7) gehaltenen Kugeln (20) gewährleistet wird, die aus dieser Laufrille durch Betätigen eines Gleitstückes (21) herausgleiten können.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gleitstück (21) unter der Einwirkung des Kolbens (23) eines pneumatischen Zylinders ver­ schiebbar ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine am hinteren Teil der Vorrichtung (2) angebrachte Wippsperrklinke (28) die Spindel (7) festhält und sich bei der Montage der Maschine (1) auf die Vorrichtung (2) entriegelt.