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Dokumentenidentifikation DE69614735T2 04.07.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0732171
Titel Mehrspindelbearbeitungseinheit für numerisch gesteuertes Bearbeitungszentrum
Anmelder Riello Sistemi S.p.A., Minerbe, IT
Erfinder Brugnolo, Epifanio, 36075 Montecchio Maggiore (Vicenza), IT;
Tonegato, Sergio, 36075 Montecchio Maggiore (Vicenza), IT
Vertreter Stenger, Watzke & Ring Patentanwälte, 40547 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69614735
Vertragsstaaten CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 13.03.1996
EP-Aktenzeichen 961039278
EP-Offenlegungsdatum 18.09.1996
EP date of grant 29.08.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.07.2002
IPC-Hauptklasse B23Q 39/02
IPC-Nebenklasse B23Q 5/20   B23Q 5/04   

Beschreibung[de]

Mehrspindelbearbeitungseinheit für numerisch gesteuertes Bearbeitungszentrum Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrspindelbearbeitungseinheit, insbesondere für Werkzeugmaschinen und numerisch gesteuerte Bearbeitungszentren, sowie ein Verfahren für deren Betrieb.

Es sind Bearbeitungseinheiten bekannt, die eine Tragstruktur aufweisen mit einer ersten, bezüglich eines Werktisches radial angeordneten Längsachse. Ein Träger ist an dem Ende der Tragstruktur in einer Position verankert, die an den Werktisch angrenzt. Ein Spindelkopf ist so angeordnet, daß er sich an dem Träger um eine zweite Drehachse drehen kann, welche die erste Achse schneidet. Mehrere Werkzeugspindeln sind an dem Kopf angeordnet mit sekundären Rotationsachsen, die in Richtung des Schnittpunktes der ersten Achse und der zweiten Achse zusammenlaufen. Ein Übertragungsmittel verbindet die Spindeln mit einem Motormittel, welches starr mit der Tragstruktur verbunden ist, und ein Mittel zum Rotieren des Kopfes ist dazu angepaßt, jede der Spindeln in eine indizierte Arbeitsposition zu bewegen.

Bei einigen der herkömmlichen Maschinen weist die Hauptwelle ein Kegelradvorgetriebe auf, welches mit einem Ritzel verbunden werden kann, das starr mit jeder einzelnen der Spindeln verbunden ist, um deren Rotation zu bewirken, wenn sie verwendet wird. Der Kopf wird mittels angepaßter Schrittmotoren rotiert. Um den Kopf zu indizieren, das heißt den Kopf in die vorbestimmten Winkelpositionen zu verbringen, werden Paare von Kronenzahnrädern, welche als Hirt-Zahnräder bekannt sind, verwendet, was eine hohe Präzision bei der Positionierung ermöglicht. Jedes Mal wenn das Werkzeug gewechselt wird, wird die Spindel, die einen Bearbeitungsschritt abgeschlossen hat, angehalten und von der Hauptwelle getrennt, anschließend wird der Kopf gedreht, um einen andere Spindel in die Betriebsstellung zu bewegen, und schließlich wird die Spindel mit der Hauptwelle verbunden, und ihre Rotation wird wieder aufgenommen.

Wegen der Rampen beim Verzögern und Beschleunigen der Spindel erhöht sich die Zeit zum Tauschen des Werkzeuges merklich und dauert im Mittel etwa 2 bis 4 Sekunden.

Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Bearbeitungseinheiten liegt in der Tatsache, daß die Zahnkränze des Kegelradpaares, das die Hauptwelle mit den einzelnen Spindeln verbindet, ausgerichtet sein müssen, um deren Kämmen zu ermöglichen. Um dies zu verwirklichen, ist es erforderlich, mittels durch einen Kodierer und durch Sensoren gesteuerter, bidirektionaler Bewegungen die Ausrichtungsstellung zu finden. Im Falle einer Fehlfunktion oder eines ungenauen Betriebs des Positionierungssystems können sich die Zahnkränze verhaken mit einer daraus resultierenden Beschädigung oder Zerstörung derselben.

Eine Mehrspindelmaschine des eingangs festgelegten Typs ist aus der deutschen Patentanmeldung DE-A-39 41 480 bekannt. Bei dieser Maschine sind alle Spindeln des Kopfes permanent mit dem Motormittel verbunden, auch während der Drehung des Kopfes. Zu diesem Zweck kämmen die Spindeln zeitgleich gemeinsam mit einem Zahnrad, welches von einem Hauptmotor permanent zur Rotation angetrieben wird. Die Rotation des Kopfes wird mittels eines separaten Hydraulikmotors über eine periphere Ringverzahnung bewirkt. Die Veränderung der Geschwindigkeit und, der Richtung der Rotation der Spindeln tritt lediglich nach Abschluß eines jeden einzelnen Bearbeitungsschrittes und vor Beginn des nächsten Schrittes auf.

Diese Anordnung ist neu und eliminiert die Verzögerungs- und Beschleunigungsrampen der Spindeln praktisch, was die Werkzeugwechselzeiten merklich bis auf 0,8 bis 1 Sekunde reduziert, ist jedoch nicht frei von Nachteilen. Tatsächlich weist der Kopf einen merklich komplizierten und teueren internen Mechanismus auf, um den korrekten Betrieb zu gewährleisten, während sich alle Spindeln drehen.

Des weiteren erhöht die fortlaufende Rotation aller Spindeln, auch während des Werkzeugwechselschrittes, den Energieverbrauch und den Verschleiß der sich bewegenden Teile merklich, was deren Zuverlässigkeit reduziert.

Schließlich verlangen derzeit anwendbare Sicherheitsstandards, daß während des Schrittes des Werkzeugwechsels alle Spindeln von dem gerade bearbeiteten Teil um mindestens 200 mm zurückgezogen sind. Daher muß in jedem Fall ein nicht aktiver Schritt berücksichtigt werden, welcher die Wichtigkeit von sehr schnellen Werkzeugwechseln verringert.

Die US-A-4,563,925 offenbart eine automatische Mehrspindel- Revolverdrehmaschine, bei welcher der Spindelträger mit dem Hauptantriebsmotor für eine intermittierende Indizierungsdrehung des ersteren verbunden ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Maschinen zu verbessern, indem eine Bearbeitungseinheit mit einem Mehrspindelkopf bereitgestellt wird, die zusätzlich zu einer signifikanten Geschwindigkeit beim Werkzeugwechsel eine merkliche strukturelle Einfachheit und eine hohe Zuverlässigkeit bietet.

Ein besonderes Ziel der Erfindung liegt darin, eine Mehrspindelbearbeitungseinheit anzugeben, die preiswerter ist und weniger Wartung erfordert als herkömmliche Maschinen.

Ein weiteres Ziel liegt darin, eine Bearbeitungseinheit anzugeben, die ein direktes Verbinden der Hauptwelle mit den einzelnen Spindeln ermöglicht, ohne die Gefahr eines Verhakens und einer Zerstörung der Verzahnungen.

Diese Aufgabe und diese sowie weitere Ziele, die nachfolgend offenbar werden, werden gelöst bzw. erreicht durch eine eingangs bestimmte Mehrspindelbearbeitungseinheit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Übertragungsmittel zum Verbinden der Spindeln mit dem Motormittel selektiv mit dem Rotationsmittel für den Kopf verbunden werden kann, wenn die Spindeln sich nicht bewegen und von dem bearbeiteten Teil beabstandet sind, oder als eine Alternative mit der einzelnen Spindel, die auf das bearbeitete Teil einwirkt, wobei sich der Kopf in einer festgelegten Indizierungsposition befindet, so wie es in Anspruch 1 definiert ist.

In anderen Worten hat das Motormittel den Zweck, selektiv entweder eine einzelne Spindel anzutreiben, wobei sich der Kopf in einer indizierten Stellung befindet, oder die Drehung des Kopfes während Schrittes des Anhaltens der Spindeln zu bewirken. Auf diese Weise wird ein Teil der Zeit, in der die Spindeln stillstehen, die aufgrund von Sicherheitsstandards erforderlich ist, durch die Drehung des Kopfes während des Getrenntseins von dem bearbeiteten Teil wiedergewonnen, was die Stillstandszeiten bei einem Werkzeugwechsel verringert.

Man erreicht zudem den Vorteil einer merklichen Vereinfachung des Bewegungsübertragungsmechanismus und der Anzahl der Komponenten desselben.

Da nur eine Spindel zur Zeit in Bewegung gehalten wird, sind der Verschleiß der rotierenden Teile und der Energieverbrauch reduziert, wohingegen die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Kopfes als ganzes erhöht werden.

Das Übertragungsmittel weist eine Hauptwelle auf, die zum Betrieb mit dem Motormittel verbunden ist und sich in Längsrichtung zwischen einer vorgeschobenen Arbeitsposition, die sich nahe dem Kopf befindet, und einer zurückgezogenen Arbeitsposition, die von dem Kopf entfernt ist, bewegen kann.

Die Welle weist an ihrem vorderen Ende eine Nabe mit einem Umfangsritzel auf und eine vordere axiale Ausnehmung mit gerade verlaufenden, inneren Kerben. Jede Spindel weist an ihrem inneren Ende einen Verbindungsmitnehmer mit äußeren Kerben auf, die komplementär zu den inneren Kerben des vorderen Sitzes der Nabe geformt sind, um in dem Sitz mittels des Überganges der Hauptwelle aus ihrer zurückgezogenen Position in ihre vorgeschobene Position anzugreifen.

Der Kopf weist ein drittes Kronenzahnrad auf, welches dazu ausgebildet ist, mit dem Ritzel der Nabe zu kämmen, wenn die Welle sich in ihrer zurückgezogenen Position befindet.

Die Einheit weist weiterhin ein Mittel zum Indizieren des Kopfes auf, welches durch ein Paar aus einem ersten und einem zweiten Kronenzahnrad gebildet wird, welche jeweils mit dem Kopf und mit dem Träger in wechselseitig einander gegenüberliegenden Positionen verbunden sind, um wechselseitig und selektiv in vorbestimmten Winkelstellungen ineinanderzugreifen, in denen eine Spindel zur Zeit mit der Achse der Hauptwelle in Ausrichtung ist.

Der Kopf wird so gestützt, daß er entlang seiner Indizierungsachse gleiten kann, wobei ein zweites Betätigungsmittel angeordnet ist, welches auf den Kopf wirkt, um dessen translatorische Bewegung in einer axialen Richtung zwischen einer abgesenkten Position, in der das erste und das zweite Kronenzahnrad nah aneinander liegen und wechselseitig in Eingriff stehen, und einer angehobenen Position, in der das erste und das zweite Kronenzahnrad voneinander entfernt und nicht in Eingriff sind, zu bewirken.

Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung eines beispielhaft angegebenen und nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels einer Bearbeitungseinheit gemäß der Erfindung deutlich werden, welches mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen dargestellt wird, in denen:

Fig. 1 eine längsgeschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Bearbeitungseinheit zeigt,

Fig. 2 in leicht vergrößerter Ansicht eine geschnittene Ansicht einer Einzelheit aus Fig. 1 in einer ersten Betriebsstellung ist,

Fig. 3 eine Ansicht der Einzelheit aus Fig. 2 in einer zweiten Betriebsstellung ist,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit aus Fig. 3 ist,

Fig. 5 eine Ansicht der Einzelheit aus Fig. 2 in einer dritten Betriebsstellung ist,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit aus Fig. 5 ist.

Unter Bezugnahme auf die oben bezeichneten Figuren ist eine erfindungsgemäße Bearbeitungseinheit allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet und weist eine Tragstruktur 2 auf, die eine im wesentlichen röhrenförmige Form mit einer Längsachse a aufweist und in einer hervorstehenden Weise auf einem Wagen 3 befestigt ist. Der Wagen 3 kann in Längsrichtung auf Rollen 4 gleiten, die fest an dem käfigartigen Rahmen einer Mehrkopfmaschine befestigt sind, der schematisch mit 5 bezeichnet ist.

Die Längsachse a verläuft im wesentlichen horizontal und radial in Bezug auf einen Arbeitstisch t, der schematisch durch seine vertikale Rotationsachse v bezeichnet ist.

Andere Bearbeitungseinheiten, die der beschriebenen ähneln und in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, sind auch radial angeordnet und in Positionen, die bezüglich des Arbeitstisches t im Winkel versetzt sind.

Jede Einheit führt eine Reihe von Bearbeitungsoperationen durch, die Bearbeitungsschritte einer Bearbeitungsstation bilden. Die bearbeiteten Teile sind mittels Befestigungen an dem Drehtisch festgelegt.

Ein Träger 6 ist an dem Ende der Tragstruktur 2 befestigt, welches nah zu dem Arbeitstisch t liegt. Ein Mehrspindelkopf 7 ist daran befestigt und kann sich um eine Achse w drehen, welche die horizontale Achse a der Struktur 2 schneidet.

Der Kopf 7 trägt mehrere Spindeln 8, bspw. sechs oder mehr, welche sich um jeweilige Achsen m drehen können und in jeweiligen Buchsen 9 aufgenommen sind, die in komplementär ausgebildeten Sitzen 10 des Kopfes 7 verankert sind.

Der Kopf 7 kann sich um die Achse w drehen, um so jede einzelne Spindel selektiv mit der Achse a der Struktur 2 auszurichten.

Eine Hauptwelle 11 verläuft koaxial zu der Achse a und ist innerhalb der Struktur 2 angeordnet. Die Hauptwelle 11 weist einen Keilwellenabschnitt 12 an dem Ende auf, welches am weitesten von dem Kopf 7 entfernt ist. Eine Riemenscheibe 13 ist auf dem Keilwellenabschnitt 12 verankert, und die Riemenscheibe 13 ist mittels eines Zahnriemens 16 mit einer Antriebsriemenscheibe 14 eines Elektromotors 15 verbunden.

Erfindungsgemäß kann sich die Hauptwelle 11 entlang ihrer eigenen Achse zwischen einer vorgeschobenen Stellung, welche nah an der Spindel 8 liegt, die mit ihr ausgerichtet ist, und einer zurückgezogenen Stellung, welche zu derselben Spindel 8 beabstandet ist, bewegen, um so selektiv den Motor 15 mit der Spindel 8 zu verbinden, die bei der Bearbeitung verwendet wird, oder mit einem Mittel für die Rotation des Kopfes um die Indizierungsachse w. Die axial translatorische Bewegung wird auf die Welle 11 mittels eines ersten hydraulischen Zylinders 17 ausgeübt, der im wesentlichen koaxial mit der Welle 11 verläuft.

Ein erstes Kronenzahnrad 18 ist auf dem Kopf 7 verankert und kann mit einem zweiten Kronenzahnrad 19 kämmen, welches fest mit dem Träger 6 verbunden und so angeordnet ist, daß es dem ersten Kronenzahnrad gegenüberliegt.

Wegen des selektiven aneinander Angreifens der beiden Kronenzahnräder 18 und 19 erreicht man das Verriegeln des Kopfes 7 in einer vorbestimmten Winkelstellung um die Indizierungsachse w, so daß die Rotationsachse m einer der Spindeln 8 zur Zeit mit der Achse a ausgerichtet ist.

Ein zweiter Hydraulikzylinder 20 ist angeordnet, um den Kopf 7 dazu zu bringen, eine Translationsbewegung entlang der Achse w zwischen einer abgesenkten Stellung, in der das erste und das zweite Kronenzahnrad 18 und 19 aneinander angreifen, und einer angehobenen Stellung, in der die Kronenzahnräder voneinander beabstandet sind und nicht mehr in Eingriff stehen und der Kopf 7 um die Achse w gedreht werden kann, auszuführen.

Die Welle 11 weist an ihrem Ende, welches relativ zu dem Kopf 7 vorgeschoben ist, eine Nabe 21 auf. Die Nabe 21 weist ein peripheres Ritzel 22 auf mit einem konischen Satz von Zähnen, die dazu angepaßt sind, mit einem dritten Kronenzahnrad 23 zu kämmen, welches fest mit dem Kopf 7 verbunden ist und koaxial zu der Achse w festgelegt ist.

Der Eingriff zwischen dem dritten Kronenzahnrad 23 und dem Ritzel 22 tritt auf, während die Welle 11 sich in der zurückgezogenen Stellung befindet, um so auf. Befehl den Motor 15 mit dem Kopf 7 zu verbinden und letzteren dazu zu bringen, eine Drehung um die Achse w auszuführen, um eine weitere Spindel 8, die für eine nachfolgende Bearbeitung vorgesehen ist, in eine Bearbeitungsstellung zu verbringen.

Eine vordere axiale Ausnehmung 24 ist an % dem freien Ende der Nabe 21 ausgebildet und weist gerade verlaufende, innenliegende Nuten 25 auf. Die vordere axiale Ausnehmung 24 ist dazu angepaßt, auf einen Verbindungsmitnehmer 26 zu passen, der an dem inneren Ende einer jeden Spindel 8 ausgebildet ist und an der Außenseite Nuten 27 aufweist, deren Form im wesentlichen komplementär zu den innenliegenden Nuten 25 der Ausnehmung 24 ist. Der Anschluß zwischen der Ausnehmung 24 und dem Mitnehmer 26 tritt auf, während die Welle 11 sich in der vorgeschobenen Position befindet, um den Motor 15 mit der Spindel 8, die an der Bearbeitung beteiligt ist, zu verbinden.

Das Ritzel 22 kämmt nämlich mit dem dritten Zahnrad 23, wenn die Welle 11 sich in der zurückgezogenen Stellung befindet und der Kopf 7 in Bezug auf die Stütze 6 angehoben ist, wie in Fig. 3 gezeigt, oder die Ausnehmung 24 greift wahlweise an dem Mitnehmer 26 an, wenn die Welle 11 sich in der vorgeschobenen Position befindet und der Kopf 7 auf den Träger 6 abgesenkt ist, wie in Fig. 5 gezeigt.

In bequemer Weise ist die Anzahl der innenliegenden Nuten 25 bzw. der äußeren Nuten 27 der vorderen Ausnehmung 24 bzw. des Mitnehmers 26, ein Vielfaches der Anzahl der Spindeln 8, die an dem Kopf 7 angeordnet sind. Genauso ist die Anzahl der Zähne des dritten Zahnrades 23 ein Vielfaches der Anzahl der Nuten 25 bzw. 27.

Jede Spindel 8 weist eine Stopp-Vorrichtung 28 auf, die am Ende von deren Rotation in einer vorbestimmten Winkelstellung auf den Mitnehmer wirkt, in der die äußeren Nuten 27 des Mitnehmers 26 sich in Ausrichtung zu den innenliegenden Nuten 25 der Ausnehmung 24 der Nabe 21 befinden.

Genauer ist die Stopp-Vorrichtung 28 durch eine Scheibe 29 gebildet, die drehbar und verschiebbar in der jeweiligen Buchse 9 einer jeden Spindel 8 aufgenommen ist mit der Möglichkeit einer axialen Bewegung, jedoch keiner Drehbewegung in Bezug auf den Mitnehmer 26.

Die Scheibe 29 weist eine ebene Oberfläche 30 auf, die der Nabe 21 gegenüber liegt und verfügt über radiale Vorsprünge 31, die dazu geeignet sind, mit zugehörigen Ausnehmungen 32 zusammen zu wirken, die an dem innenliegenden Ende der Buchse 9 ausgebildet sind.

Ein elastisches Mittel ist angeordnet, welches durch eine oder mehrere Federn 33 gebildet ist, die auf die Rückseite der Scheibe 29 wirken, um die Vorsprünge 31 normalerweise mit den zugehörigen Ausnehmungen 32 in Eingriff zu halten, wenn die Nabe 21 von der ebenen Fläche 30 der Scheibe 29 beabstandet ist.

Wenn die Nabe 21 an dem Mitnehmer 26 angreift, liegt die Vorderfläche der Nabe 21 der ebenen Oberfläche 30 der Scheibe gegenüber und bewirkt die axiale Bewegung der Scheibe, wobei sie die Gegenkräfte der Federn 33 überwindet, um so die Vorsprünge 31 von den Ausnehmungen 32 zu lösen, wodurch eine freie Rotation der Spindel 8 innerhalb der jeweiligen Buchse 9 ermöglicht wird.

Ein Kodierer 34 ist an den Motor 15 bzw. die Hauptwelle 11 angeschlossen und ist mit einem mikroprozessorbasierenden Steuermittel verbunden, welches in den Zeichnungen nicht gezeigt ist und welches optional innerhalb der Steuereinheit des Bearbeitungswerkzeuges integriert ist, um den Motor 15 in einer vorbestimmten Stellung anzuhalten, so daß die Winkelstellung der Nabe 21 mit der des Mitnehmers 26, der an der Stopp-Vorrichtung 28 festgelegt ist, übereinstimmt.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung gibt ein Verfahren zum Tauschen der Spindel einer oben beschriebenen Bearbeitungseinheit an, welches folgende Schritte enthält:

- Anhalten des Motormittels und Zurückziehen der Hauptwelle, um so die Endnabe von dem Mitnehmer einer aktiven Spindel zu trennen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist;

- gleichzeitiges Betätigen des Mittels zum Anhalten der Spindel in einer vorbestimmten Winkelstellung;

- Anheben des Kopfes, um dessen erstes Kronenzahnrad von dem Eingriff mit dem zweiten Kronenzahnrad des Trägers zu trennen und um gleichzeitig dessen drittes Kronenzahnrad des Kopfes mit dem Ritzel in Eingriff zu bringen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist;

- Betätigen des Motormittels, um die Rotation des Kopfes zu bewirken, bis eine andere Spindel in Ausrichtung mit der Hauptwelle bewegt ist;

- Anhalten des Motormittels und gleichzeitiges Bewirken des Vorschiebens der Welle, um das Ritzel von dem zweiten Kronenzahnrad des Kopfes zu trennen;

- Absenken des Kopfes auf den Träger und Einkoppeln der jeweiligen Kronenzahnräder mit einer darauffolgenden Indizierung des Kopfes;

- Bewirken des Vorschiebens der Welle, um die vorderen Ausnehmung der Nabe an dem Mitnehmer der ausgerichteten Spindel angreifen zu lassen, um so die Spindel an dem Motormittel anzukoppeln, wie in Fig. 5 gezeigt;

- Bewirken, daß das Motormittel die letzte Spindel zum Drehen antreibt.

Während des Schrittes der Rotation des Kopfes und des Indizierens stehen alle Spindeln still, wohingegen der Kopf zurückgezogen wird, was alle Werkzeuge in einen Sicherheitsabstand zu dem bearbeiteten Teil bewegt. Des weiteren dreht sich während des Bearbeitungsschrittes nur eine Spindel zur Zeit, wohingegen alle anderen Spindeln in Ruhe bleiben, was eine merkliche Energieersparnis und eine maximale Unfallverhütungssicherheit bietet.

Alle oben beschriebenen Schritte zum Tausch der Spindel treten während der Stillstandszeit zum Zurücknehmen und Neupositionieren des Wagens 3 relativ zu dem Arbeitstisch auf, wie es durch Sicherheitsstandards vorgeschrieben ist, um Kollisionen während des Wechselns der Spindeln 8 zu vermeiden.

Diese Stillstandzeiten bewegen sich in der Größenordnung von wenigen Sekunden und reichen aus, um eine Spindel des Kopfes zu tauschen, ohne einen weiteren Zeitverlust und zum vollständigen Nutzen der Produktivität.

Die Bearbeitungseinheit gemäß dieser Erfindung kann zahlreichen Modifikationen und Abwandlungen unterzogen werden, die sämtlich unter den Schutzbereich des erfindungsgemäßen Konzepts fallen, wie es in den beigefügten Ansprüchen ausgedrückt ist. Die Materialien, die Formen und die Abmessungen können den Anforderungen entsprechen beliebig sein.


Anspruch[de]

1. Mehrspindelbearbeitungseinheit, insbesondere für numerisch gesteuerte Bearbeitungszentren, mit: einer Tragstruktur (2), die eine erste, bezüglich eines Werktisches (t) radial angeordnete Längsachse (a) aufweist; einem an einem Ende der Tragstruktur (2) in einer an den Werktisch angrenzenden Position verankerten Träger (6); einem an dem Träger (6) um eine zweite Drehachse (w), die die erste Achse (a) schneidet, drehbar angeordneten Spindelkopf (7); mehreren an dem Kopf (7) angeordneten Werkzeugspindeln (8) mit sekundären Rotationsachsen (m), die in Richtung des Schnittpunktes der ersten Achse (a) und der zweiten Achse (w) zusammenlaufen; einem Übertragungsmittel zum Verbinden der Spindeln (8) mit einem Motormittel (15), welches starr mit der Tragstruktur (2) verbunden ist; und einem Mittel zum Rotieren des Kopfes (7), um jede Spindel (8) in eine indizierte Arbeitsposition zu bewegen;

dadurch gekennzeichnet,

daß das Übertragungsmittel selektiv entweder mit dem Rotationsmittel des Kopfes (7) verbunden werden kann, wenn die Spindeln (8) sich nicht bewegen und relativ zu dem bearbeiteten Teil zurückgezogen sind, oder mit einer einzelnen Spindel (8), die auf das bearbeitete Teil einwirkt, wobei sich der Kopf (7) in einer festgelegten Indizierungsposition befindet;

daß das Übertragungsmittel eine Hauptwelle (11) aufweist, die sich parallel zu der ersten Achse (a) erstreckt und zum Betrieb dauerhaft mit dem Motormittel (15) verbunden ist, wobei die Welle (11) sich mittels eines ersten Betätigungsmittels (17) zwischen einer vorgeschobenen Arbeitsposition nahe dem Kopf (7) und einer zurückgezogenen Position, von dem Kopf (7) entfernt in Längsrichtung bewegen kann;

daß die Einheit weiterhin ein Mittel zum Indizieren des Kopfes (7) aufweist, welches durch zwei erste und zweite Kronenzahnräder (18, 19) gebildet wird, welche jeweils mit dem Kopf (7) bzw. dem Träger (6) in wechselseitig einander gegenüberliegenden Positionen verbunden sind, um wechselseitig und selektiv in vorbestimmten Winkelstellungen ineinanderzugreifen, in denen eine Spindel (8) zu einer Zeit mit der Achse (a) der Welle (11) in Ausrichtung ist;

daß der Kopf (7) so gestützt wird, daß er entlang der zweiten Rotationsachse (w) gleiten kann, die seine Indizierungsachse (w) bildet, wobei ein zweites Betätigungsmittel (20) angeordnet ist und auf den Kopf (7) wirkt, um dessen translatorische Bewegung in einer axialen Richtung zwischen einer abgesenkten Position, in der das erste und das zweite Kronenzahnrad (18, 19) näher aneinander liegen und wechselseitig in Eingriff stehen, und einer angehobenen Position, in der die Kronenzahnräder (18, 19) voneinander entfernt und nicht in Eingriff sind, zu bewirken;

daß die Welle (11) an ihrem vorderen Ende eine Nabe (21) mit einem peripheren Ritzel (22) und einer vorderen axialen Ausnehmung bzw. einem vorderen axialen Sitz (24) mit geraden innenliegenden Kerben (25) aufweist;

daß der Kopf (7) ein drittes Kronenzahnrad (23) aufweist, welches dazu ausgebildet ist, mit dem Ritzel (22) der Nabe (21) zu kämmen, wenn die Welle (11) sich in ihrer zurückgezogenen Position befindet;

daß jede. Spindel (8) an ihrem inneren Ende einen Verbindungsmitnehmer (26) mit äußeren Kerben (27) aufweist, die komplementär zu den innenliegenden Kerben (25) der vorderen Ausnehmung bzw. des vorderen Sitzes (24) der Nabe (21) geformt sind, um in der Ausnehmung bzw. dem Sitz beim Übergang der Hauptwelle (11) aus ihrer zurückgezogenen Position in ihre vorgeschobene Position anzugreifen.

2. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der innenliegenden Kerben (25) bzw. der äußeren Kerben (27) der vorderen Ausnehmung bzw. des vorderen Sitzes (24) bzw. des Mitnehmers (26) ein Vielfaches der Anzahl der an dem Kopf (7) angeordneten Spindeln (8) ist.

3. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zähne des Kronenzahnrades (23) ein Vielfaches der Anzahl der innenliegenden Kerben (25) bzw. der äußeren Kerben (27) ist.

4. Bearbeitungseinheit nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spindeln (8) eine Stoppvorrichtung (28) aufweist, die am Ende seiner Drehung in einer vorgegebenen Winkelposition, in der die äußeren Kerben (27) des Mitnehmers (26) mit den innenliegenden Kerben (25) der vorderen Ausnehmung bzw. des vorderen Sitzes (24) der Nabe (21) in Ausrichtung stehen, auf den Mitnehmer (26) wirkt.

5. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln (8) jeweils in Büchsen (9) angeordnet sind, die in dem Kopf (7) eingesetzt ist, wobei die Stoppvorrichtung (28) durch eine Scheibe (29) gebildet ist, die in der Büchse (9) drehbar und gleitbar angeordnet ist, so daß sie sich in axialer Richtung bewegen kann, sich jedoch bezüglich des Mitnehmers (26) nicht drehen kann.

6. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (29) eine flache Oberfläche (30) aufweist, die der Nabe (21) gegenüberliegt, und daß sie radiale Vorsprünge (31) aufweist, die zum Zusammenwirken mit korrespondierenden, an der Innenseite der Büchse (9) ausgebildeten Vertiefungen (32) geeignet sind.

7. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein elastisches Mittel (33) aufweist, welches auf die Rückseite der Scheibe (29) einwirkt, um die Vorsprünge (31) normalerweise in Eingriff mit den Vertiefungen (32) zu halten, wenn die Nabe (21) von der flachen Oberfläche (30) der Scheibe (29) entfernt ist.

8. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Oberfläche der Nabe (21) der flachen Oberfläche (30) der Scheibe (29) gegenüberliegt, um deren axiale Bewegung entgegen der Wirkung des elastischen Mittels (33) zu bewirken, um so die Vorsprünge (31) von den Vertiefungen (32) zu trennen, wenn die Nabe (21) an dem Mitnehmer (26) angreift, und so die freie Drehung der Spindel (8) im Innern der Büchse (9) zu ermöglichen.

9. Bearbeitungseinheit nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Kodierer (34) aufweist, der an der Welle (11) angeordnet und mit einem mikroprozessorbasierenden Steuermittel verbunden ist, um das Motormittel (15) zu stoppen, so daß die Winkelposition der Nabe (21) der Winkelposition des Mitnehmers (26) entspricht, welcher durch die Stoppvorrichtung (28) festgelegt ist.

10. Bearbeitungseinheit nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur (2) so angeordnet ist, daß sie entlang von Führungsmitteln gleiten kann, die sich parallel zu der Längsachse (a) erstrecken und starr mit einem Bearbeitungswerkzeug verbunden sind, welches mehrere Bearbeitungseinheiten aufweist, von denen jede einer Bearbeitungsstation entspricht, daß ein Betätigungsmittel angeordnet ist, welches auf die Struktur (2) wirkt, um diese zu einer monolithischen Translationsbewegung entlang der Führungsmittel zwischen einer Position, in der der Kopf (7) näher an dem Werktisch (t) liegt, und einer Position, in der der Kopf (7) von dem Werktisch (t) entfernt ist, zu bringen.

11. Verfahren zum Wechseln der Spindel einer Bearbeitungseinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß es die folgenden Schritte enthält:

Anhalten des Motormittels und Zurückziehen der Hauptwelle, um so die Endnabe von dem Mitnehmer einer aktiven Spindel zu trennen;

gleichzeitiges Betätigen des Mittels zum Stoppen der Spindel in einer vorgegebenen Winkelposition;

Anheben des Kopfes, um das erste Kronenzahnrad aus dem Eingriff mit dem zweiten Kronenzahnrad des Trägers zu lösen und um gleichzeitig das dritte Kronenzahnrad des Kopfes mit dem Ritzel in Eingriff zu bringen;

Betätigen des Motormittels, um die Rotation des Kopfes zu bewirken, bis eine andere Spindel in Ausrichtung mit der Welle gebracht ist;

Anhalten des Motormittels und gleichzeitiges Bewirken des Vorschiebens der Welle, um das Ritzel von dem dritten Kronenzahnrad des Kopfes zu lösen;

Absenken des Kopfes auf den Träger und Verbinden der jeweiligen Kronenzahnräder mit einer daraus folgenden Indizierung des Kopfes;

Bewirken des Vorschiebens der Welle, um die vordere Ausnehmung bzw. den vorderen Sitz der Nabe mit dem Mitnehmer der ausgerichteten Spindel in Eingriff zu bringen, um so die Spindel mit dem Motormittel zu verbinden;

Betätigen des Motormittels, um diese letztgenannte Spindel in Rotation zu versetzen;

wobei während des Schrittes des Drehens des Kopfes und des Indizierens alle Spindeln stillstehen, wobei der Kopf zurückgezogen wird und alle Werkzeuge in einen Sicherheitsabstand zu dem bearbeiteten Teil bewegt werden, und wobei während des Bearbeitungsschritts nur eine Spindel zur Zeit rotiert, während alle anderen in Ruhe bleiben.







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