DE3042564C2 - Mehrspindel-Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrspindel-Werkzeugmaschine mit mehreren, in mindestens einem Magazin gespeicherten und mit Werkzeugen bestückten Spindelstücken, die zur Durchführung eines Werkzeugwechsels wahlweise gegen den jeweils am Spindelstockträger befestigten Spindelstock auswechselbar sind, indem dieser Spindelstock vom Träger gelöst und an seinen vorbestimmten Platz im Magazin transportiert wird, während der jeweils angewählte andere Spindelstock dem Magazin entnommen und am Spindelstockträger befestigt wird.

Bei Werkzeugmaschinen dieser Art kommt es im Zusammenhang mit dem Problem, die Nebenzeiten und damit die Stückzeiten möglichst kurz zu halten, unter anderem entscheidend darauf an, wie schnell der jeweils in der Arbeitsstellung am Träger befindliche Spindelstock gegen einen anderen für den folgenden Bearbeitsvorgang ausgewechselt werden kann.

Diese zum Umrüsten benötigte Zeit hängt vor allem auch VO₁J der Art und Funktion der die Spindelstöcke bevorratenden Magazine ab. Die meisten der gebräuchliehen Magazine bestehen im Prinzip aus einer speichernden Förderstrecke, auf der die Magazine liegend oder hängend, in Reihe und/oder parallel zueinander angeordnet sind. Eine Reihenanordnung setzt voraus, daß man hinsichtlich der Reihenfolge der im Magazin zur Verfügung zu haltenden Spindelstöcke unmittelbar an die Folge der verschiedenen Bearbeitungsvorgänge gebunden ist.

Nachteilig ist es jedoch bei dieser Magazinbauart und im übrigen auch durchweg bei anderen bekannten Spindeistock-Magazinen, daß bei einem Spindelstockwechsel nicht nur die eigentlich hiervon betroffenen beiden Spindelstöcke, sondern entweder alle oder zumindest mehr als zwei Spindelstöcke bewegt, in neue Positionell gebracht und evtl. auch noch umgruppiert werden müssen. Auch ergeben sich dadurch gewisse konstruktive Nachteile, daß beim Werkzeugwechsel der jeweils nächste Spindelstock normalerweise aus einer horizontalen Bewegungsbahn im Magazin in eine vertikale Bewegungsbahn zum Träger hin umgelenkt werden muß, während der auszuwechselnde Spindelstock vorab oder auch gleichzeitig eine umgekehrt gerichtete Bewegungsbahn durchführt. Es ist verständlich, daß Richtungswechsel dieser Art relativ komplizierte und aufwendige Führungs- und Fördermittel für die so zu bewegenden Spindelstöcke erfordert und daß wegen des systembedingten großen Abstandes zwischen der Spindelstock-Aufnahme am Spindelstockträger und den jeweiligen Magazin-Speicherplätzen entsprechend viel Zeit für einen Werkzeugwechsel anfallen wird, die sich als ungenutzte Nebenzeit ungünstig auswirkt.

Flexibler kann dagegen schon ein Magazinsystem sein, bei dem beliebige Spindelstöcke einzeln angewählt und bei Bedarf abgerufen werden können. In der DE-AS 16 02 951 ist eine derartige Mehrspindel-Werkzeugmaschine beschrieben, die aus einer stationären Bearbeitungseinheit, einem einreihigen, hinter dieser Einheit angeordneten und mit ihr fluchtenden Magazin mit

einer Mehrzahl von Bohrköpfen und aus zwei beidseitig des Magazins und bis zu der genannten Einheit parallel verlaufenden Transportbahnen mit je einem Transportwagen für die Bohrköpfe besteht. Obwohl bei dieser Maschine die Stillstandszeit der Bearbeitungseinheit beim Werkzeugwechsel verkürzt ist, wird für den eigentlichen Werkzeugwechsel doch relativ viel Zeit benötigt, da die beiden Transportwagen lange Wege zurücklegen müssen, und zwar für das Zubringen und Zurückbringen eines jeden Bohrkopfes. Dies kann dazu führen, daD der nächstbenötigte Bohrkopf zum Einbringen noch nicht bereitsteht, wenn der gerade in der Einheit befindliche Bohrkopf seine Arbeit beendet hat. Weiter erfordert diese Maschine relativ viel Aufstellfläche. da, abgesehen von den horizontal hintereinanderliegenden Speicherplätzen für die Bohrköpfe im Magazin, beidseits des Magazins bis zur Bearbeitungseinheit reichende, zusätzliche Zu- und Abförderbahnen mit je einem Transportwagen erfroderlich sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Mehrspindel-Werkzeugmaschine, die einen einfachen und in geringer Zeit durchführbaren Werkzeugwechsel gewährleistet, ohne daß dabei mehr als zwei Spindelstöcke verstellt werden müssen. Außerdem sollen die Wege zwischen den Speicherplätzen und der Aufnahme des Spindelstockträgers äußerst kurz gehalten und die Möglichkeit geschaffen werden, die Übergabe der Spindelstöcke vom Magazin zum Träger und umgekehrt auf geraden Bahnen und deshalb mit einfachen Antriebs- und Führungsmitteln durchführen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Werkzeugmaschine nach der Erfindung so ausgebildet, daß der Spindelstockträger als ein um eine Längsachse verdrehbarer Revolver mit über seinem Außenumfang verteilt angeordneten Aufnahmen für Spindelstöcke ausgebildet ist, daß jedes den Revolver seitlich zugeordnete Magazin Speicherplätze für die zu bevorratenden Spindelstöcke hat, daß die Aufnahme und die Speicher auf gleichen radialen Abständen zur genannten Längsachse liegen und zur wechselseitigen Übergabe von Spindelstöcken durch Verdrehen des Revolvers in Überdeckung bringbar sind und daß jede Aufnahme des Revolvers in eine Arbeitsstellung drehbar ist, in welcher der in der betreffenden Aufnahme befindliche Spindelstock mit einem ortsfest am Magazin angeordneten Spindelantrieb kuppelbar ist.

Bei der so gestalteten Werkzeugmaschine kann also der Revolver als Spindelstockträger, der hier tatsächlich nur ein Träger ohne den sonst auch zugehörigen Eigenen Antrieb für den von ihm getragenen Spindelstock ist, nach einem bestimmten Programm mit jeder seiner am Umfang befindlichen Aufnahmen durch eine einfache Drehbewegung jeden beliebigen leeren Speicherplatz des benachbarten Magazins aufsuchen, um dort den auszuwechselnden Spindelstock abzugeben, und kann weiterhin auch mit jeder seiner Aufnahmen einen beliebigen anderen, mit einem Spindelstock besetzten Speicherplatz aufsuchen, um. von diesem den Spindelstock zu übernehmen, um danach diesen Spindelstock durch Drehen in die Betriebsstellung zu bringen.

Da alle Aufnahmen und Speicherplätze auf gleichen radialen Abständen zur Maschinenlängsachse und zur Drehachse des Revolvers liegen und mit den jeweils benachbarten Stirnseiten zum Einführen und Ausführen der Spindelstöcke in Überdeckung gebracht werden können, wird jeder Spindelstock bei seiner wechselseitigen Übergabe nur iuf einer kurzen Geradstrecke bewegt.

Zweckmäßigerweise weisen alle Spindelstock-Aufnahmen und- Speicherplätze des Revolvers und Magazins parallel zur erwähnten Längsachse verlaufende, an sich bekannte Führungs- und Halteelemente auf, die mit entsprechenden Gegenelementen der in den Aufnahmen bzw. Speicherplätzen befindlichen Spindelstöcke in formschlüssigen Eingriff gebracht werden, so daß die Spindelstöcke zwecks Übergabe vom Magazin zum Revolver und umgekehrt nur achsparallel verschoben werden.

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

F i g. 1 die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine,

F i g. 2 eine Aufsicht auf die Maschine nach F i g. 1 und F i g. 3 eine Stirnansicht dieser Werkzeugmaschine

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Verschiebeantriebs.

Die gezeigte Werkzeugmaschine ist im vorliegenden Fall mit zwei Revolvern und jeweils zwei jedem Revolver seitlich zugeordneten Magazinen ausgerüstet. Da beide Systeme im Prinzip gleich aufgebaut sind und auch gleiche Funktionen haben, wird nachfolgend nur das gemäß den F i g. 1 und 2 linke Maschinensystem im einzelnen erläutert.

Es besteht aus dem Revolver 1, der um die Längsachse 2 verdrehbar angetrieben ist. Die nicht dargestellte Antriebswelle des Revolvers liegt auf der Längsachse 2 und ist in den beiden seitlichen Magazinen 3 und 4 gelagert. Der Revolver 1 hat z. B. vier Aufnahmen 5 für Spindelstöcke und ist der Darstellung gemäß mit einem in Arbeitsstellung befindlichen Spindelstock 6 besetzt,-

Weitere Spindelstöcke 7,8 befinden sich in den links und rechts neben dem Revolver I angeordneten Magazinen 3, 4, und zwar in Speicherplätzen 9 und 10. von denen jedes Magazin insgesamt vier hat. Im übrigen liegen die Aufnahmen 5 und die Speicherplätze 9,10 auf gleichen radialen Abständen zur Längs- und Revolverdrehachse 2 und haben, wie aus Fig. 2 hervorgeht, parallel zur genannten Achse verlaufende Führungsund Halteelemente in Form von Nuten und Vorsprüngen, die mit entsprechenden Gegenelementen der Spundelstöcke formschlüssig in Eingriff gebracht werden können, so daß die Spindelstöcke zur Übergabe vom Magazin zum Revolver und umgekehrt mit Hilfe eines Antriebs nur achsparallel verschoben werden müssen. Die jeweiligen Antriebe für diese Verstellbewegung können z. B. aus einer Zahnstange und einem hiermit in Eingriff stehenden Ritzel bestehen, das hydraulisch oder elektrisch angetrieben 'vird, wie noch erläutert wird.

Das zu bearbeitende Werkstück wird auf dem Halter 11 in üblicher Weise montiert, der bei diesem Ausführungsbeispiel auf einer ortsfesten Konsole 12 befestigt ist. Also muß bei dieser Art Maschine der Spindelstockträger bzw. Revolver 1 mit seinem Spindelstock 6 in Richtung auf das feststehende Werkstück und nach dem Bearbeitungsvorgang zurück verfahren werden können.

Zu diesem Zweck wird das Magazin 3 zusammen mit dem Revolver I als verfahrbare Einheit mit Hilfe eines Antriebs und einer entsprechenden Führung verstellt. Wegen des relativ hohen Gewichtes dieser Einheit sind entsprechend stabile und genaue Führungsmitlei vorzusehen.

Wie vor allem aus I" ig. 1 zu erkennen ist. sind die Magazine 3 und 4 im Bereich ihrer unteren Abstützung mit relativ breiten Führungsfläehen 14 bzw. 15 ausgestattet, die auf Führungsschienen 16 der Maschinenkonsole 13 bzw. auf dem Block 17 vorgesehen sind. Diese Führungsmittel sind so angeordnet, daß die aus dem Revolver 1 und wenigstens einem der beiden Magazine, vorzugsweise mit dem Magazin 3, gebildete Einheit als Schlitten quer zur Längsachse 2 bewegt werden kann.

Der Antrieb 18 für den jeweils in der Arbeitsstellung befindlichen Spindelstock 6 kann beispielsweise in dem nach vorn gerichteten Speicherplatz 9a des Magazins 3 montiert sein. Er besteht aus dem Gehäuse 19, an dem zwei elektrische Motore 20,21 angeflanscht sind. In dem Gehäuse werden erforderlichenfalls Getriebe und Vorgelege untergebracht. Zwei Motore 20, 21 sind hier deshalb vorgesehen, um etwa zwei zu einem Spindelstock gehörende Werkzeuggruppen mit verschiedenen Drehzahlen antreiben zu können.

Zwischen dem Antrieb der beiden Motore und dem Eingang des in Arbeitsstellung befindlichen Spindelstokkes 6 ist eine Kupplung 22 vorgesehen, welche die erwähnten Spindelstockantriebe mit dem jeweiligen Spindelstock kuppelt, sobald dieser mit dem Revolver 1 in die in F i g. 1 gezeigte Arbeitsstellung gedreht wurde. Zur Durchführung eines Werkzeugwechsels ist dann die Kupplung anzusteuern und zu lösen, so daß der Spindelstock 6 durch Verdrehen des Revolvers 1 aus der Arbeitsstellung gelangen und in einen leeren Speicherplatz eines der beiden Magazine 3, 4 gebracht »erden kann.

Zur Aufnahme des für den folgenden Bearbeiiungsvorgang erforderlichen Spindelstockes könnte der Revolver in dieser Stellung verbleiben, wenn gerade eine seiner freien Aufnahmen einem Speicherplatz gegenüberliegt, in dem sich der angeforderte Spindelstock befindet. Andernfalls müßte der Revolver um einen oder mehrere Drehschriite weiter verstellt und nach Übergabe des gewünschten Spindelstockes so weit verdreht werden, daß dieser in die Arbeitsstellung gelangen wird. Hier wird dann die kuppelnde Verbindung 22 zwischen den Antrieben 20, 21 und dem Spindelstock hergestellt, so daß der nächste Bearbeitungsvorgang eingeleitet werden kann.

Zur Verkürzung der durch den Werkzeugwechsel anfallenden Nebenzeiten wird man zweckmäßigerweise so vorgehen, daß die beschriebenen Vorgänge bereits dann eingeleitet werden, sobald sich die Werkzeuge des arbeitenden Spindelstockes von bzw. aus dem Werkstück gelöst haben und sobald der Revolver 1 mit seinem Spindelstock frei verdreht werden kann. Da das den Antrieb 18 aufweisende Magazin 3 die hierbei erfolgende Rücklaufbewegung des Revolvers 1 gleichsinnig mitmacht, kann also der Revolver bereits bei dieser Bewegung einen freien Speicherplatz dieses Magazins für seinen Spindelstock aufsuchen, den Spindelstock abgeben und nach evtl. erforderlicher

Weiterdrehung den mit dem angeforderten Spindelstock besetzten Speicherplatz anfahren. Nach Übernahme des neuen Spindelstockes und dessen Eindrehung in die Arbeitsstellung wird schließlich die aus dem Revolver und dem seitlichen Magazin 3 bestehende Einheit wieder in Richtung auf das Werkstück verstellt.

Wenn für die anderen Magazine 4 in ihrer Breite, d. h. in Richtung der Längsachse 2, wenig Platz zur Verfugung steht, um einen im wesentlichen aus einem Hydraulikzylinder bestehenden Antrieb zur achsparallelen Verschiebung der Spindelstöcke aus den Magazinen 4 in den Revolver 1 und umgekehrt installieren zu können, da dessen Hub allein nicht ausreicht, um den größeren Verschiebeweg der Spindelstöcke zu überbrücken, ist ein Antrieb gemäß Fig.4 vorgesehen, der dort sehr schematisch dargestellt ist.

Ein solcher Antrieb besitzt zusätzlich zu einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 23 ein durch diesen parallel zur Längsachse 2 bewegtes Zahnradgetriebe 24, dessen erstes Zahnrad 25 mit einer ortsfesten Zahnstange 26 am Magazin 4 kämmt, wodurch sich dieses Zahnrad gemäß dem eingezeichneten Pfeil dreht, wenn das Getriebe gemäß der Einschubrichtung C verfahren wird. Das Zahnrad 25 überträgt seine Drehbewegung über ein Zwischenrad 27 auf ein weiteres Zahnrad 28, wodurch sich die Zahnräder 25 und 28 gleichsinnig drehen. Das weitere Zahnrad 28 arbeitet mit einer Zahnstange 29 des gerade einzuschiebenden oder auf den Speicherplatz zu gebenden Spindelstockes 8 zusammen, derart, daß es nach Beendigung der Verschiebetätigkeit aus der Zahnstange

28 zurückgezogen werden bzw. mit dieser in Eingriff ■klangen kann, und zwar durch axiales Verschieben

,lang seiner Drehachse. Das weitere Zahnrad 28 ist bezüglich der Einschubrichtung C vor dem ersten Zahnrad 25 angeordnet, wie Fig.4 deutlich zeigt. Jeder Speicherplatz jedes Magazins 4 ist mit einem derartigen Antrieb ausgerüstet.

Aufgrund dieser Konstruktion des Antriebs ergibt sich eine algebraische Summierung der Transversalbewegung des Getriebes als Folge der Hubbewegung H des Hydraulikzylinders 23 und derjenigen Transversalbewegung des Spindelstockes, die durch die Zahnräder 25,27 und 28 in Verbindung mit den Zahnstangen 26 und

29 zustandekommt. Dadurch ist es möglich, den Spindelstock über eine größere Distanz axial zu bewegen als es der Hub H aufgrund von Platzmangel zuläßt. Somit kann der axiale Spalt B zwischen dem Magazin 4 und dem Spindelstockträger bzw. Revolver 1 überwunden werden, wenn dies wegen zu geringer Hubmöglichkeit //nicht möglich ist

Aus Gründen der einfacheren funktioneilen Erläuterung ist der Antrieb gemäß Fig.4 entsprechend der dortigen Darstellung schematisch vereinfacht gezeigt. In baulicher Hinsicht kann der Fachmann ohne weitere Angaben nach diesem Prinzip kompakte Ausführungsformen herstellen. In F i g. 3 ist mit 30 angegeben, wo die Einrichtung nach F i g. 4 angeordnet werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mehrspindel-Werkzeugmaschäne mit mehreren,

in mindestens einem Magazin gespeicherten und mit Werkzeugen bestückten Spindelstöcken, die zur Durchführung eines Werkzeugwechsels wahlweise gegen den jeweils am Spindelstockträger befestigten Spindelstock auswechselbar sind, indem dieser Spindelstock vom Träger gelöst und an seinen vorbestimmten Speicherplatz im Magazin transportiert wird, während der jeweils angewählte andere Spindelstock dem Magazin entnommen und am Spindelstockträger befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelstockträger als is ein um eine Längsachse (2) verdrehbarer Revolver

(1) mit über seinem Außenumfang verteilt angeordneten Aufnahmen (5) für Spindelstöcke (6—8) ausgebildet ist, daß jedes dem Revolver seitlich zugeordnete Magazin (3,4) Speicherplätze (9,10) für die zur bevorratenden Spindelstöcke hat, daß die Aufnahmen und die Speicherplätze auf gleichen radialen Abständen zur genannten Längsachse liegen und zur wechselseitigen Übergabe von Spindelstöcken durch Verdrehen des Revolvers in r> Überdeckung bringbar sind und daß jede Aufnahme des Revolvers in eine Arbeitsstellung drehbar ist, in welcher dci in der betreffenden Aufnahme befindliche Spindelstock (6) mit einem ortsfest am Magazin

(3) angeordneten Spindelantrieb (19-22) kuppelbar ίο ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Spindelstock-Aufnahmen (5) und -Speicherplätze (9, (0) im Revolver (1) bzw. im Magazin (3,4) parallel zur erwähnten Längsachse »

(2) verlaufende Führungs- und Halteelemente aufweisen, die mit entsprechenden Gegenelementen der in den Aufnahmen bzw. Speicherplätzen befindlichen Spindelstöcke (6—8) in formschlüssigen Eingriff bringbar sind, und daß die Spindelstöcke to zwecks Übergabe vom Magazin zum Revolver und umgekehrt mit Hilfe eines Antriebs achsparallel verschiebbar sind.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Revol- ti vers (1) jeweils ein Magazin (3,4) angeordnet ist.

4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Revolver (1) mindestens die Zahl an Aufnahmen (S) hat, die ein Magazin (3,4) als Speicherplätze (9,10) besitzt.

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Revolver (1) und jedes ihm zugeordnete Magazin (3, 4) in bezug auf die Relativbewegung zwischen dem Revolver und dem zu bearbeitenden Werkstück eine v> bauliche Einheit bilden und gemeinsam verstellbar sind.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe zum achsparallelen Verschieben der Spindelstöcke (8) ein von einem doppelwirkenden Hydraulikzylinder (23) transversal bewegtes Zahnradgetriebe (24) aufweisen, daß ein erstes Zahnrad (25) dieses Getriebes mit einer ortsfesten Zahnstange (26) am Magazin (4) kämmt und daß ein, in Einschubnchtung Cdes Spindelstok- b^r> kes (8) in den Revolver (1) gesehen von der ersten Zahnstange angeordnetes weiteres Zahnrad (28) mit einer Zahnstange (29) am jeweiligen Spindelstock (8) in und außer Eingriff bringbar ist, um diesen unter Erzeugung einer sich zur erstgenannten Transversalbewegung algebraisch addierenden eigenen Transversalbewegiing anzutreiben.