DE4315997A1 - Vorrichtung zum automatischen Wechseln der Werkzeuge im Bohrkopf einer Plattenbohrmaschine - Google Patents

Description

Die vorstehende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Wechseln der Werkzeuge in einem Bohrkopf zum Bearbeiten von Platten.

Aus dem Stand der Technik sind Bohrmaschinen bekannt geworden, die eine zu bearbeitende Platte in horizontaler Lage aufnehmen. Bekannte Bohrmaschinen dieser Art weisen üblicherweise ein Maschinengestell auf, das mit einem oberen Joch versehen ist, das den verfahrbaren Bohrkopf aufnimmt, der von einer NC-Einrichtung steuerbar ist. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, in die horizontal angeordnete Platte Bohrungen in beliebiger Lage einzubringen.

Der Bohrkopf der numerisch gesteuerten Bohrmaschinen weist üblicherweise eine Anzahl von Spindeln auf, die mit fest montierten Werkzeugen ausgerüstet sind. Ferner sind zusätzliche Bohr- und Fräseinheiten vorgesehen, die mit auswechselbaren Werkzeugen bestückbar sind.

Eine Möglichkeit, die Werkzeuge der Bohr- und Fräseinheiten auszutauschen besteht darin, den Werkzeugwechselvorgang von Hand durchzuführen. Diese Tätigkeit bedingt aber eine Unterbrechung des Bearbeitungsvorganges und damit verbunden eine Verminderung der Maschinenleistung.

Es ist auch bekannt geworden, in der Nähe des Maschinengestelles der Plattenbohrmaschine ein Magazin vorzusehen, das mit unterschiedlichen Werkzeugen bestückt ist. Die Werkzeuge sind aus dem Magazin entnehmbar, um in die Spindel der zugeordneten Bohreinheit eingesetzt zu werden. Diese bekannte Ausführungsform hat den Nachteil, daß der Bohrkopf bei jedem Werkzeugwechsel bis zum Werkzeugmagazin verfahren werden muß, da das Magazin mit Abstand vom Maschinengestell angeordnet ist. Anschließend ist der Bohrkopf erneut in den Teil der Maschine zu verfahren, in dem der neue Bohrvorgang durchzuführen ist.

Auch diese Verfahrensweise stellt einen erheblichen Zeitverlust dar, der aufgrund der Leerhübe des Bohrkopfes während des Wechselvorganges entsteht.

Es ist Aufgabe der vorstehenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und eine Werkzeugwechselvorrichtung für eine Bohrmaschine der genannten Art vorzuschlagen, in der der Werkzeugwechselvorgang ohne nennenswerte Zeitverluste durchführbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Bohrkopf mit wenigstens zwei alternativ einsetzbaren Bearbeitungseinheiten ausgerüstet ist, deren Werkzeuge austauschbar sind, und daß mit dem Bohrkopf Werkzeugwechselvorrichtungen verbunden sind, die parallel (Achse X), mit auf- und abgehender Bewegung (Achse Z), sowie mit senkrechter Bewegung (Achse Y) gegenüber den Bohreinheiten gesteuert verfahrbar sind.

Durch Vorsehung mehrerer Bearbeitungseinheiten am Bohrkopf, die mit austauschbaren Werkzeugen bestückbar sind, sowie in Verbindung mit Werkzeugmagazinen, die mit dem Gehäuse des Bohrkopfes wirkverbunden sind und entlang mehrerer Achsen (X, Y, Z) gegenüber dem Gehäuse des Bohrkopfes verfahrbar angeordnet sind, eröffnet sich die Möglichkeit, den Werkzeugwechselvorgang direkt am Bohrkopf durchzuführen, um das Werkzeug einer Bearbeitungseinheit auszutauschen, während von der anderen Bearbeitungseinheit noch in diesem Moment die gewünschten Bohr- oder Fräsvorgänge durchgeführt werden und danach eine Bearbeitungseinheit zur Verfügung gestellt wird, die bereits für einen folgenden Bearbeitungsvorgang ausgerüstet ist. Während die bereitstehende Bearbeitungseinheit zu einem späteren Zeitpunkt Bearbeitungsvorgänge mit einem neuen Werkzeug durchführt, ist es möglich, das Werkzeug der Bearbeitungseinheit auszutauschen, die einen Bearbeitungsvorgang durchgeführt hat.

Mit anderen Worten, mit einem Werkzeugmagazin, das direkt am Gehäuse des Bohrkopfes angeordnet ist, wird es möglich, den Werkzeugwechsel in einer Bohr- und Fräseinheit dann vorzunehmen, wenn die zweite Bohreinheit einen Bearbeitungsvorgang durchführt und umgekehrt.

Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles genauer beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Bohrmaschine deren Bohrkopf mit dem erfindungsgemäßen Werkzeugmagazin ausgerüstet ist;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht in Richtung des Pfeils II der Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des verfahrbaren Bohrkopfes der mit dem erfindungsgemäßen Werkzeugwechselmagazin ausgerüstet ist.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, weist die mit 1 gekennzeichnete Bohrmaschine Ständer 2, 3, 4 und 5 auf, die ein Joch 6 aufnehmen, das in Querrichtung auf Führungen 7 und 8 verfahrbar ist.

An der Unterseite des Joches 6 ist unter Zuhilfenahme von Querstreben 9 eine horizontale Auflageebene gebildet, die eine zu bohrende Platte 10 aufnimmt. Zur Durchführung des Bohrvorganges ist ein Bohrkopf vorgesehen, der gesamthaft mit 11 gekennzeichnet ist.

Der Bohrkopf 11 kann längs der Achsen X, Y und Z (Achse, die senkrecht zur Zeichnungsebene ausgerichtet ist) verfahren werden. Die Bewegungen längs der Achsen X, Y und Z werden unter Zuhilfenahme von bekannten Vorrichtungen über eine bekannte NC-Steuereinheit gesteuert.

Der Bohrkopf 11 weist eine Bearbeitungseinheit 12 auf, die eine Anzahl fest montierter Werkzeuge 13, z. B. eine Anzahl von Spiralbohrern aufnimmt. Ferner ist die Einheit 12 mit einer Fräseinheit 14 ausgerüstet, die z. B. mit mehreren Sägeblättern 15 ausgerüstet ist, die in ihre Arbeitslage verschwenkbar sind. Ferner weist der Bohrkopf 11 zwei Elektroantriebe 16 und 17 auf, die jeweils eine Spindel 18 mit sehr hoher Drehzahl antreiben. Vor den Elektroantrieben 16 und 17 sind Werkzeugmagazine 19 und 20 angeordnet, die eine Anzahl von Werkzeugen 21 bzw. 22 aufnehmen, die in die Spindeln 18 der Elektroantriebe 16, 17 einsetzbar sind. Die bisher beschriebenen Einrichtungen sind schematisch noch einmal in Fig. 2 dargestellt, in der auch schematisch die Lage des Aufnahmelagers für die Anordnung der Werkzeugmagazine 19 und 20 dargestellt ist.

Der Erfindungsgegenstand wird in Fig. 3 verdeutlicht, in der lediglich die wichtigsten Einrichtungen dargestellt wurden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung der Antriebsmittel der Kolben-Zylindereinheit der Kugelumlaufspindel sowie des Verschiebeschlittens verzichtet, da diese Bauteile vom Stand der Technik her bekannt sind.

Aus der Fig. 3 kann die Anordnung der Bearbeitungseinheit 12 im Inneren des Bohrkopfes entnommen werden. Die Bearbeitungseinheit 12 ist mit einer Anzahl von Werkzeugen 13, z. B. mit Spiralbohrern bestückt, die wahlweise antreibbar sind und zur Durchführung der Bohrungen in der Platte benötigt werden. In die Bohrungen werden zu einem späteren Zeitpunkt Verbindungsdübel oder ähnliche Einrichtungen eingesetzt. Der Fig. 3 kann auch die Lageanordnung der Einstichvorrichtung 14 mit den Sägeblättern 15 oder Fräsern entnommen werden.

An der Vorderseite und im Inneren des Bearbeitungskopfes 11 sind zwei Elektroantriebe 16 und 17 vorgesehen, die jeweils mit einer Spindel 18 ausgerüstet sind, die mit hoher Drehzahl antreibbar ist. Die Spindeln 18 sind so ausgebildet, daß sie auswechselbare Werkzeuge aufnehmen können. Vor den Elektroantrieben 16 und 17 sind Werkzeugaufnahmemagazine 19 und 20 angeordnet, die austauschbare Werkzeuge 21 und 22 aufnehmen. Über bekannte Antriebsmittel ist jeder Elektroantrieb 16, 17 mit auf- und abwärts gerichteter Bewegung längs der Achse Z verfahrbar. Die Achse Z ist senkrecht zur Zeichnungsebene (Fig. 3) angeordnet. Auch die Magazine 19 und 20, die die Werkzeuge 21 und 22 aufnehmen, sind gesteuert auf- und abwärts entlang der Achse Z verfahrbar. Des weiteren sind die Werkzeugmagazine 19 und 20 gemeinsam längs der Achse X steuerbar in beide Richtungen der Achse X verfahrbar.

Die Magazine 19 und 20, die die Werkzeuge 21 und 22 aufnehmen, sind auch gesteuert in beiden Richtungen der Achse Y verfahrbar. Das Verfahren der Werkzeugmagazine 19 und 20 entlang der Achsen Z, X und Y kann unter Zuhilfenahme von pneumatischen Kolben-Zylindereinheiten erfolgen oder aber unter Zuhilfenahme von kleinen, steuerbaren Motoren, z. B. Gleichstrommotoren, die z. B. über einen Encoder, Transduktor oder ein anderes Erfassungsmittel die genaue Lage der Magazine 19, 20 feststellen, um damit zu gewährleisten, daß sich die Achsen der Werkzeuge 21, 22 in Übereinstimmung mit und unterhalb der Spindeln 18, der Elektroantriebe 16, 17 befinden.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist folgende:
Durch Vorsehung der Magazine 19, 20 zur Aufnahme von austauschbaren Werkzeugen 21, 22 direkt am Bohrkopf 11, wird vermieden, daß der Bohrkopf 11 Arbeitshübe durchführen muß, um von einer Bearbeitungsstellung zu einem entfernten Werkzeugaufnahmemagazin oder umgekehrt zu verfahren. Somit werden Totzeiten während des Werkzeugwechselns vermieden, was zu einer Leistungssteigerung der Maschine führt. Des weiteren, um die Produktivität des Bohrkopfes 11 weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenigstens zwei Elektroantriebe 16, 17 vorzusehen, auch wenn für die Bohrmaschine der dargestellten Art ein einziger Elektroantrieb mit nur einer Spindel 18 zur Durchführung der erforderlichen Bohr- und Fräsarbeiten ausreichen würde. Die Vorsehung von zwei Elektroantrieben 16, 17 ermöglicht es nämlich, den Werkzeugwechsel an einem ersten Elektroantrieb 16 durchzuführen, während der zweite Elektroantrieb 17 noch bestimmte Bohr- oder Fräsarbeiten durchführt oder umgekehrt.

Wird z. B. durch den Elektroantrieb 16 mit dem Werkzeug 21, das in der Spindel 18 montiert ist, eine bestimmte Bearbeitung an der Platte vorgenommen, z. B. ein Fräsvorgang zur Erzeugung einer Ausnehmung, so befindet sich der Elektroantrieb 17 mit der Spindel 18 ohne Werkzeug bereits in Wartestellung und ist bereit, ein Werkzeug aufzunehmen, das für einen folgenden Arbeitsvorgang erforderlich ist.

Das erforderliche Werkzeug 22 wird durch eine Bewegung des Werkzeugmagazins 20 längs der Achse X bereitgestellt, in der Art, daß die Achse des ausgewählten Werkzeuges mit der Achse der Spindel 18 übereinstimmt.

Anschließend wird das Werkzeugmagazin 20 längs der Achse Y verschoben, so lange, bis die Achse des ausgewählten Werkzeuges 22 mit der zweiten Achse der Spindel 18 überreinstimmt. Daraufhin wird das Werkzeugmagazin 20 längs der Achse Z angehoben, um das ausgewählte Werkzeug 22 in die Ausnehmung der Spindel 18 einzuführen, und das Werkzeug zu blockieren.

Am Ende der beschriebenen Vorgänge werden diese in entgegengesetzter Weise wiederholt, das Werkzeugmagazin 20 fährt in eine Wartestellung, wie in Fig. 3 dargestellt. Sobald der Werkzeugwechsel in Verbindung mit dem Werkzeug 22 und dem Magazin 20 beendet ist, wird auch der Bearbeitungsvorgang, der mit dem Elektroantrieb 16 durchgeführt wurde, beendet sein, worauf die Bearbeitung des Werkstückes sofort mit dem Werkzeug 22 fortgetzt wird, welches bereits in der Spindel 18 des Elektroantriebs 17 angeordnet ist. Somit entstehen keine Totzeiten für den Werkzeugwechsel.

Entsprechend der vorangegangenen Beschreibung wird durch das Werkzeugwechselmagazin 19, das unter den Elektroantrieb 16 verfahren wurde, das Werkzeug aufgenommen, das jetzt nicht mehr für den Bearbeitungsvorgang benötigt wird; gleichzeitig wird in die Spindel 18 des Elektroantriebs 16 ein neues Werkzeug 21 eingesetzt, indem die notwendigen Verschiebebewegungen entlang der Achsen X, Y und Z durchgeführt werden.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum automatischen Auswechseln der Werkzeuge im Bohrkopf (11) einer Plattenbohrmaschine (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (11) mit mindestens zwei Bearbeitungseinheiten (16, 17) ausgerüstet ist, die mit auswechselbaren Werkzeugen (21, 22) bestückbar sind und mit dem Bohrkopf (1) Werkzeugaufnahmemagazin (19, 20) wirkverbunden sind, die parallel (Achse X), mit auf- und abgehender Bewegung (Achse Z), sowie in einer senkrechten Ebene (Achse Y), gesteuert gegenüber den Bohreinheiten (16, 17) verfahrbar sind.