-
Vielspindelwerkzeugmaschine Die Erfindung betrifft eine Vielspindelwerkzeugmaschine
mit einer Wechselvorrichtung zum Auswechseln von Werkzeuggruppen. Eine Werkzeugmaschine
dieser Art gehört bereits zum Stande der Technik. Sie ermöglicht es, dass an Werkstücken,
beispielsweise Kurbelgehäusen von Verbrennungskraftmaschinen.. mit mehreren Werkzeugen
an verschiedenen Stellen gle.ichzeitig Tiefbearbeitungen, wie Bohr- und/oder Fräsoperationen
durchgeführt werden können. Damit lassen sich beispielsweise die an einem Werkstück
erforderlichen Bohrungen in einem Bruchteil der Zeit ausführen, die normalerweise
benötigt wird, wobei sich die Einstellung der Maschine und insbesondere die Tischverstellung
wesentlich einfacher gestaltet und erheblich seltener zu erfolgen hat als bisher.
Bei
dieser bekannten Konstruktion sind die gleichzeitig zum-Einsatz kommenden Werkzeuggruppen
in den Spindeln jeweils eines Bohrkopfes zusammengefasst. Die Bohrköpfe sind in
einem eia.gazin in Bereitschaftsstellung gehalten und werden einzeln mittels der
WechselvorricHung der Werkzeugmaschine übergeben, dort mit dem Antrieb gekuppelt
und in Arbeitsstellung gesteuert. F ür den Vorteil, in einem Arbeitsgang
an einer Vielzahl von Stellen Tiefbearbeitungsoperationen gleichzeitig ausführen
zu können, muss jedoch der Nachteil in Kauf genommen werden.'dass für Werkzeuggruppen,
die für das gleiche Bohrbild eingesetzt werden, jeweils ein Bohrkopf bereitgestellt
werden muss. Die Herstellungskosten entsprechender Bohrköpfe sind aber ausserordentlieh
hoch; ausserdem wird zur Lagerhaltung solcher Bohrköpfe viel Platz benötigt.
-
DEr Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine
zu schaffen, die ebenfalls den gleichzeitigen Einsatz jeweils einer Werkzeuggruppe
ermöglicht, jedoch nicht die Nachteile der bekannten Maschine aufweist. Diese Aufgabe
wird erfingungsgemäss gelöst durch einen Spindelkopf mit einer Vielzahl angetriebener
Spindeln, die eine erste Kupplungshälfte zum Kuppeln mit jeweils einem Werkzeug
einer Werkzeuggruppe aufweisen und durch mehrere, einzeln am Spindelkopf in eine
Kuppelstellung einstellbare Trägerplatten, die jeweils eine Gruppe von Werkzeugen
tragen und die. zur Aufnahme der Werkzeuge
über drehbar gelagerte
Werkzeugträger verfügen, die eine zweite Kupplungshälfte tragen, die in der Kuppelstellung
der einzelnen Trägerplatten am Spindelkopf mit der entsprechenden ersten Kupplungshälfte
am Spindelkopf eine Antriebsvererbindung zwischen den Spindeln und den Werkzeugen
herstellen.
-
Bei dieser Konstruktion sind damit die einzelnen Werkzeuggruppen lediglich
noch in Trägerplatten zusammengefasst, die einzeln zum Antrieb der betreffenden
Werkzeuggruppe am Spindelkopf anzukuppeln sind. Erfindungsgemäss ist so für den
Antrieb verschiedener auf ein gleiches Bohrbild abgestimmter Werkzeuggruppen lediglich
noch eine Antriebseinheit, nämlich der Spindelkopf, notwendig und für den Wechsel
von Werkzeuggruppen sind lediglich noch die die einzelnen Werkzeuggruppen zusammenfassenden
TRägerplatten auszutauschen. Ein Wechsel des Spindelkopfes wird hierbei erst bei
einem Wechsel des Bohrbildes notwendig, was lediglich dann erforderlich wird, wenn
die Maschine auf eine neue Werkstückserie umgerüstet wird. Günstigerweise wird man
die Werkzeugmaschine so auslegen, dass die einzelnen Trägerplatten selbsttätig in
ihre Kuppelstellung am Spindelkopf gebracht werden. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss
vorgeschlagen, am Spindelkopf eine Haltevorrichtung vorzusehen,
die
mehrere Hubglieder aufweist, mit deren Hilfe sich di.e vor dem Spindelkopf in ihrer
Aufnahmestellung befindliche Trägerplatte zum Kuppeln ihrer Werkzeugträger mit den
Spindeln des Spindelkopfes in Richtung des Spindelkopfes'bzw. zum Entkuppeln von
Spindelkopf wegbewegen lässt. Ferner Ist es günstig, wenn die-Trägerplatten
quer zur Vorschubrichtung des Spindelkopfes aus einer Breitschafts- in ihre Übernahmestellung
vor den Spindelkopf bewegbar sind. Es besteht hierbei die Möglichkeit, entweder
nur auf einer Seite der WerkzeuMmehine oder auf beiden Seiten derselben eine Magazinvorrichtung
zur Aufnahme der breitgestellten bzw. nicht benötigten Trägerplatten vorzusehen.
Im letzteren Falle bietet sich der Vorteil, dass bei einem fälligen Trägerplattenwechsel
unverzüglich nach dem.Wegfahren der auszutauschenden Trägerplatte vom Spindelkopf
die neu zu verwendende Trägerplatte am Spindelkopf ankuppelbar ist.
-
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die auf einer
oder auf beiden Seiten der Maschine vorgesehenenMagazinvorrichtungen auswechselbar
angeordnet sein. Ferner empfiehlt es sich, die in den Trägerplatten gelagerten Werkzeugträger
in Arbeitarichtung gegen dieWirkung einen Kraftspeichers vorzugsweise in Form eines
Teller:rederpakets axial verschiebbar anzuordnen. Diese Konstruktion gewährleistet
bei der Wahl entsprechender Kupplungen eine spielfreie Antriebsverbindung zwischen
den Spindeln des Spindelstockes und den Werkzeugträgern der
am letzteren
angekuppelten Trägerplatte, sofern in gekuppeltem ,Zustand der Spindel- und Werkzeugträgerkupplungshälften
die betreffende Trägerplatte noch um einen geringen Weg in ihre Kuppelstellung am
Spindelstock verstellt werden muss. Die angestrebte spielfreie Antriebsverbindung
muss in jedem Fall dann gewährleistet sein, wenn beispielsweise an Werkzeugträgern
der Trägerplatte Gewindebohrer angeordnet sind, um eine Beschädigung derselben zu
vermeiden.
-
Erfindungsgemäss sind die an den Spindeln und Werkzeugträgern vorgesehenen
Kupplungshälften selbstzentrierend au sgebildet, so dass die Führung der Trägerplatten
am Spindelstock so einfach wie möglich sein kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind zu diesem Zweck die einander zugekehrten Stirnseiten der miteinander zusammenwirkenden
Kupplungshälften mit einer VErzahnung, vorzugsweise einer Hirth-Verzahnung, ausgestattet.
Günstig ist es hierbei, wenn eine der miteinander zusammenwirkenden Kupplungshälften
an der die Verzahnung aufweisenden Stirnseite mit einem zentralen Konus und die
andere Kupplungshälfte mit einer entsprechenden Ausnehmung versehen ist.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung empfiehlt es sich, die Trägerplatten
mittels der Haltevorrichtung in ihrer Anlagestellung verriegelbar auszubilden, um
sicherzustellen, dass die Hubglieder der Haltevorrichtung vor Freigabe der am Spindelkopf
verspannten Trägerplatte zunächst deren Verriegelung
selbsttätig
lösen.
-
In der Zeichnung ist einAusführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Vielspindelwerkzeugmaschine,
der ein Magazin zur Aufnahme der verschiedenen am Spindelkopf der Maschine anzubringenden
Trägerplatten zugeordnet ist, in schematischer Darstellung, Fig. 2 einen Ausschnitt
aus Fig. 1.,in grösserem Masstab als
Fig. 1, wobei sich die betreffende
Trägerplatte in ihrer Übergabestellung befindet, in der die Werkzeugträger noch
nicht mit den Spindeln des Spindelkopfes gekuppelt sind, Fig. 3 eine Einzelheit
der Fig. 2, in grösserem Masstab als Fig. 2, Fig. 4 eine Darstellung entsprechend
Fig. 2, wobei sich die Trägerplatte am Spindelstock der Werkzeugmaschine in ihrer
Kuppelstellung befindet. Die Vielspindelwerkzeugmaschine gemäss Fig. 1 weist
einen als Ganzes mit lo bezeichneten Vorschubschlitten aufg der auf einem Maschinenbett
12 horizontal beweglich.gelagert ist.
Mit 14 ist ein Maschinentisch
bezeichnet, auf dem ein Werkstück, beispielsweise ein strichpunktiert angedeutetes
Kurbelgehäuse 16, aufspannbar ist. Der Vorschubschlitten lo weist ein Antriebsaggregat
18 auf, das über einen Motor 2o und ein Getriebe 22 verfügt. Der Vorschubschlitten
trägt an seiner dem Maschinentisch zugekehrten Seite einen mit 24 bezeichneten Spindelkopf,
an dessen Stirnseite eine Vielzahl von Spindeln 26 vorgesehen sind. Die räumliche
Verteilung dieser Spindeln entspricht dem gewünschten Bohrbild am Werkstück
16. Die Konstruktion ist nun so getroffen, dass die Spindel 26 eine
Werkzeuggruppe antreiben, deen Werkzeuge gleichzeitig am Werkstück 16 arbeiten.
Zu diesem Zweck ist dem Spindelkopf 24 eine Vielzahl von Trägerplatten
28 zugeordnet, die einzeln am Spindelkopf ankuppelbar sind. Diese Trägerplatten
tragen in der gleichen räumlichen Anordnung wie die Spindeln 26 mit 3o bezeichnete
Verkzeugträger, die in der Trägerplatte drehbar gelagert sind. Die einzelnen Trägerplatten
28sind auf einem seitlich der Maschine auf Führungswangen 32,34 hin-und herverschiebbaren
Trägerplattenmagazin gehalten. Die Trägerplatten sind mit Hilfe einer als Ganzes
mit 36 bezeichneten, beispielsweise druckmediumgesteuerten Wechselvorrichtung
vom Trägerplattenmagazin vor den Spindelkopf bewegbar bzw. aus der Werkzeugmaschine
in das Magazin zurückführbar. MIt 38 ist eine Verstelleinrichtung bezeichnet,
mit deren
Hilfe sich das Trägerplattenmagazin relativ zum Spindelkopf
derart verstellen lässt, dass jeweils die neu zu verwendende Trägerplatte in die
Ebene einstellbar ist, in welcher die Übergabe der Trägerplatte in die Werkzeugmaschine
zu erfolgen hat. Der Spindelkopf 24 ist beispielsweise quaderförmig und dementsprechend
seine die Spindeln aufweisende Stirnseite rechteckförmig. Wie aus Fig.
1 zu ersehen ist, sind an den Seiten des Spindelkopfes Zylinderaggregate
4o,42 einer Haltevorrichtung vorgesehen, die zur Halterung der Trägerplatten am
Spindelkopf dient. Diese Zylinderaggregate sind jeweils an den Seiten des Spindelkopfes
paarweise im Bereich der oberen und unteren Ecken der Stirnseiten 39 vorgesehen,
und mit der Kolbenstange 44 und dieser Zylinderaggregate wird jeweils die in ihre
Übergabestellung gebrachte Trägerplatte 28 gegriffen und in die Kuppelstellung
am Spindelkopf 24 gebracht. Zu diesem Zweck legen sich die Kolbenstangen 44 lediglich
mit einem an ihrem Endstück vorgesehenen Winkelarm an der Trägerplatte an. Wie aus
Fig. 1 zu ersehen ist, sind die Trägerplatten vorzugsweise mit einer Werkzeugführungsplatte,
46 kombiniert, die Führungsbuchsen 48 aufweisen, in welchen die Werkzeuge
50
der Werkzeugträger geführt sind. Die Führungsplatten sind auf zylindrischen
Bolzen 52 der Trägerplatten gehalten und gegen die Wirkung einer Druckfeder
54 verschiebbar.
-
Anhand der Fig. 2 und 3 wird nun-.auf die Konstruktion im
einzelnen
näher eingegangen.
-
Die in den Trägerplatten 28 kaaxial zu den Spindeln
26 des Spindelkopfes 24 angeordneten Werkzeugträger 30 sind mit einem.Innengewinde
32 ausgestattet., in welches die Werkzeuge 50, beispielsweise Bohrer,
einschraubbar sind. Mit Ringmuttern 56 bzw. 58 lassen sich die Werkzeuge
im Gewinde der Werkzeugträger feststellen. Die letzteren weisen einen zylindrischen
Schaft 6o auf, der an seinem oberen Ende einen Bund 62 hat. An diesem Bund
ist eine Schulter 64 angErormt. Mit dieser Schulter liegt der Schaft 6o an einem
Drucklager 66 an, das auf einem Tellerfederpaket 68 aufliegt, welches
sich an einem ein Nadellager 70 zur Führung des Schaftes 6o aufnehmenden,
in die Trägerplatte eingeschraubten AbstÜtzring 72 abstützt. Im Bund
62 ist eine Umfangsnut 74 angeordnet, in welche ein Anachlagglied
76, das an der Trägerplatte festgeschraubt ist$ mit Spiel eingreift. Die
Konstruktion ist so getroffen, dass der Bund 62 an der Rückseite der Trägerplatte
aus derselben herausragt. Derselbe bildet eine Kupplung-ähälfte zum Kuppeln mit
der zugeordneten Spindel des Spindelkopfes, indem er an seiner der Spindel
26 zugekehrten Stirnfläche eine Verzahnung 78 aufweist. Dieser Verzahnung
ist an der Stirnfläche der zugeordneten Spindel eine Gegenverzahnung 8o zugeordnet,
welche die 'andere Kupplungshälfte bildet. Ausserdem ist der Bund 62 noch
mit einem zentralen Konus 82 ausgestattet, dem eine entsprechende konische
Ausnehmung 84 in der
Spindel 26 zugeordnet ist. Die Verzahnung
der Spindeln und der Werkzeugträger, sowie die konische Ausbildung des Werkzeugträgerendstückes
stellt sicher, dass sich die Spindeln und Werkzeugträger selbst zentrieren. Aus
Fig. 3 ist deutlich zu ersehen, dass der Durchmesser des Bundes
62 etwas kleiner als der Durchmesser der das Drucklager 66 und das
Tellerfederpaket 68 aufnehmenden Ausnehmung 86 der Trägerplatte ist
und dass diese Ausnehmung sich durch die gesamte Trägerplatte hindurcherstreckt.
Diese Konstruktion ermöglicht es, dass die Werkzeugträger in Pfeilrichtung relativ
zur Trägerplätte axial verstellbar sind, und zwar soweit, wie es das Anachlagglied
76 gestattet. Erfindungsgemäss sind nun zur Fixierung der Trägerplatte am
Spindelkopf Anlageflächen 88 vorgesehen, die an zwei, ihrerseits am Spindelkopf
befestigten Abstandastücken 9o"92 (s.,Fig. l)» vorges ehen sind. Die Konstruktion
ist nun so getroffen, dass die Kupplungshälften 78.8o miteinander'in Eingriff si
nd, wenn die Trägerplatte noch einen geringen Abstand von den Anlageflächen
88 hat. Damit erfolgt also bei Anliegen der Trägerplatte 28 an deren
Anlageflächen 88 durch die Zylinderaggregate 4o bzw. 42 zwangsläufig eine
kleine Axialverstellung der Werkzeugträger relativ zur Trägerplatte, und es ist
damit sichergestelltg daas eine spielfreie Kupplung zwischen den Spindeln
26 und den Werkzeugträgern gewährleistet ist. Den Abstandstücken go 992 ist
an der Trägerplatte ein
Verriegelungshebel 94 zugeordnet, der um
eine Achse 95
schwenkbar ist. Eine Drehfeder 96 versucht, den Verriegelungshebel
94 in seiner Verriegelungsstellung zu halten. Die Anlagefläche 88.der Abstandsglieder
go,92 ist durch eine auf diese aufgesetzte Platte 97 gebildet, und der Verriegelungshebel
94 hintergreift diese Platte mit einer Nase 98, wenn sich die Trägerplatte
in ihrer Kuppelstellung befindet. Der Verriegelungshebel weist einen Hebelarm loo
auf, der mit der Kolbenstange 44 der Zylinderaggregate 4o bzw. 42 zusammenwirkt,
und zwar liegt dieser Hebel an einer Schulter lo2 dieser Kolbenstange an. Soll nun
die Trägerplatte gewechselt werden, so fahren die Kolbenstangen aus ihrer Stellung
gemäss Fig. 4 in die Stellung gemäss Fig. 29 wobei zwangsläufig der VerriEgelungshebel
94 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt und dadurch die Trägerplatte am Spindelkopf
entriegelt und anschliessend in ihre Übergabestellung bewegt wird, wobei gleichzeitig
die Werkzeugträger von den Spindeln 26 entkuppelt werden.