AT505069A1 - Festhalteeinrichtung für ein mehrfachdrehwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugrevolver mit einem Revolvergehäuse und einer Revolverscheibe zur Aufnahme mehrerer auswechselbarer Werkzeugköpfe, welche stillstehende oder durch eine Antriebseinheit antreibbare Werkzeuge halten, wobei die 5 Revolverscheibe durch einen Revolverscheiben-Stellmotor gegenüber dem Revolvergehäuse drehend verstellbar ist, sodass jeder Werkzeugkopf in eine Einsatzlage bringbar ist.

Modernere Bearbeitungsmaschinen, wie etwa Dreh-Fräszentren, erhöhen gegenüber konventionellen Drehmaschinen einerseits die Bearbeitungsmöglichkeiten, indem etwa auch 10 angetriebene Werkzeuge wie Bohrer und Fräser verwendet werden können, andererseits erlauben sie eine sehr genaue und vielseitige Bearbeitung komplexer Bauteile, da die Werkzeuge und Werkstücke bei der Bearbeitung synchron auf mehreren Achsen verfahren werden können. Die hohen Anforderungen an die Steuerung der Werkzeuge einerseits und an die Steuerung der Spindel, die das Werkstück trägt, andererseits werden von ΟΝΟΙ 5 Steuerungen erfüllt, welche die komplexen, synchronen Bewegungen auf mehreren Achsen gleichzeitig erst möglich machen. Außerdem muss die CNC-Steuerung unbeabsichtigte Kollisionen von Werkzeugen, Werkstücken und Maschinenteilen verhindern.

Mit steigender Automatisierung sind, etwa für die Serienfertigung,

Bearbeitungsmaschinen erforderlich, bei denen Werkzeuge und/oder Werkstücke automatisch 20 gewechselt werden können. Einzelne Bearbeitungszellen können durch Transportsysteme zu Fertigungsstraßen verkettet werden. Bei der Produktion in Großserien kommen auch Dreh-und Frässysteme zum Einsatz, bei denen auch die Werkzeuge in den

Werkzeugwechselsystemen selbst und eventuell darüber hinausgehend auch die Spannmittel oder die Messmittel automatisiert gewechselt werden können. Solche hochflexiblen 25 Maschinen können teilweise mannlos ohne Maschinenbediener laufen.

Bei vielen modernen Dreh- und Fräsmaschinen kommen Werkzeugrevolver zum Einsatz, die ein automatisches Wechseln des Werkzeuges ohne Bedienereingriff ermöglichen. Werkzeugrevolver bestehen im Allgemeinen aus einem Gehäuse an dessen Stirnseite eine drehbare Revolverscheibe befestigt ist. Am Rand der Revolverscheibe sind stimseitig oder 30 radial mehrere Werkzeugaufiiahmen vorgesehen, wobei handelsübliche Werkzeugrevolver meist mit 8, 12 oder 16 Werkzeugaufiiahmen ausgestattet sind. Üblicherweise werden Werkzeugköpfe, auf denen sich die Werkzeuge befinden, mittels Schnellverschlüssen an der Aufnahmen der Revolverscheibe befestigt, dabei können bei Revolvern für Dreh-Fräszentren auch einige oder alle der Werkzeugaufiiahmen einer Revolverscheibe mit mechanisch «φ ·· ·· · # • · · φ φ φ • · · φ φ φ φ φ · ··· • · · · φφφΑφφφφ · § · φ φ φ φ · ··· ·· ·· · · ··« *1 f angetriebenen Werkzeugen ausgerüstet werden, etwa Bohrern oder Fräsen, die über ein Getriebesystem mit einem Antriebsmotor verbunden sind, der sich zumeist im Gehäuse des Werkzeugrevolvers befindet.

Um eine Bearbeitung eines Werkstücks mit einem der Werkzeuge durchzuführen, 5 wird der Werkzeugrevolver als ganzes verfahren, wobei die Revolverscheibe während der Bearbeitung in einer Position fixiert bleibt. Es ist zwar prinzipiell denkbar, die Revolverscheibe auch während der Bearbeitung zu rotieren, sodass damit eine weitere synchrone Werkzeugschwenkachse zur Verfügung steht, aufgrund der hohen Anforderungen an die Positionsgenauigkeit wird jedoch im Allgemeinen die Revolverscheibe in einer 10 Position festgehalten, während das jeweilige Werkzeug verwendet wird. Zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten kann durch drehen der Revolverscheibe auf dem Werkzeugrevolver das jeweils nächste benötigte Werkzeug in die Einsatzlage gebracht werden, in der es für den nächsten Bearbeitungsschritt fixiert wird. Während der Bearbeitung bleibt die Revolverscheibe in der eingestellten Position und 15 das Werkzeug wird geführt, indem der gesamte Werkzeugrevolver bewegt wird. In Abhängigkeit vom verwendeten Bearbeitungssystem kann der Werkzeugrevolver dabei in verschiedenen Achsrichtungen verfahren, und um verschiedene Achsen verschwenkt werden. In der Einfachsten Ausführungsform wird der Werkzeugrevolver in den selben zwei Achsen verfahren, in denen auch bei einer herkömmlichen Leit- und Zugspindeldrehmaschine das 20 Werkzeug bewegt werden kann, wobei die Richtung parallel zur Spindelachse als Z-Achse bezeichnet wird, und die Richtung in der das Werkzeug zum Werkstück hinbewegt wird, als X-Achse bezeichnet wird. Die meisten Maschinen sehen auch eine Vorschubbewegung in der dritten, auf die anderen Achsen normal stehenden Achse, der Y-Achse vor. Mit dieser Anordnung kann das Werkzeug (zusammen mit dem gesamten Werkzeugrevolver) zwar in 25 jede beliebige Richtung verschoben, jedoch nicht geschwenkt werden. Um beispielsweise die Stellung eines Drehmeißels von Längsdrehen auf Plandrehen zu wechseln, muss durch Drehen der Revolverscheibe, das ganze Werkzeug gegen ein anderes ausgetauscht werden, wobei der Bearbeitungsprozess unterbrochen ist, auch wenn die beiden Werkzeuge gleich sind, und sich nur in der Ausrichtung ihrer Schneide unterscheiden. Müssen Konturen 30 bearbeitet werden, etwa eine Kugelform, dann ist es nicht möglich, über die gesamte Bearbeitungsstrecke dieselbe optimale Schneidplattenausrichtung aufrecht zu erhalten, da die Schneide nicht mit der Kontur mitgeschwenkt werden kann.

Einige Maschinen sind aus diesem Grund mit einer zusätzlichen Schwenkachse versehen, wobei wiederum der gesamte Werkzeugrevolver geschwenkt wird. Eine ·· · • · · · · · · • · · · · · · · • · · · •«•d···· • · · · ·** % ·· ·· 0 · ·

Schwenkachse, die parallel zur Y-Achse verläuft, wird beispielsweise als B-Achse bezeichnet. Verfügt die Maschine über zwei Spindeln, kann der Werkzeugrevolver um 90° um die B-Achse geschwenkt werden, sodass die Revolverscheibe sich zwischen den Spindeln befindet, wobei die Revolverachse normal auf die Spindelachse steht. In dieser Stellung können auch 5 zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden, wobei zwei an gegenüberliegenden Seiten der Revolverscheibe angeordnete Werkzeuge jeweils für ein anderes Werkstück gleichzeitig im Einsatz sind. Es können weitere, oder unterschiedliche Bewegungsfreiheiten vorgesehen sein, wobei mit jeder antreibbaren Achse nicht nur die Einsatzmöglichkeiten, sondern auch die Komplexität und Fehleranfälligkeit der Maschine zunehmen und die erzielbare 10 Maßgenauigkeit abnimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeugrevolver bereitzustellen, mit dem, vor allem während der Komplettbearbeitung komplexer Werkstücke in nur einem Arbeitsgang, ein Werkzeugwechsel schneller und einfacher durchzuführen ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass auf zumindest einem 15 Werkzeugkopf mehr als ein Werkzeug vorgesehen ist, wobei jedes Werkzeug des Werkzeugkopfes, zumindest wenn sich der Werkzeugkopf in der Einsatzlage befindet, durch eine Stelleinheit, vorzugsweise einen Werkzeugstellmotor, in seine Arbeitsposition bringbar ist, und in dieser durch eine Werkzeugfixiereinheit festlegbar ist. Die Erfindung ermöglicht einerseits das Verändern der Arbeitsposition eines auf dem Werkzeugkopf angeordneten 20 Werkzeuges, beispielsweise beim Wechsel von Längs- auf Plandrehen, oder bei der Bearbeitung komplexer Werkstücke, andererseits erlaubt es den schnellen Austausch der an einem einzelnen Werkzeugkopf angeordneten Werkzeuge, die gleichartig oder auch verschieden ausgebildet sein können. Des Weiteren können die Werkzeuge, etwa infolge von Abnutzung, nachjustiert werden. 25 In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Revolverscheibe im

Wesentlichen Ringförmig ausgebildet und der Werkzeugstellmotor ist im Inneren der Revolverscheibe angeordnet, wobei der Werkzeugstellmotor im Bezug auf das Revolvergehäuse festgelegt ist, sodass die auf der Revolverscheibe angeordneten Werkzeuge durch Verdrehen der Revolverscheibe von Einsatzposition zu Einsatzposition um den 30 Werkzeugstellmotor herum bewegbar sind, wobei in jeder Einsatzposition jeweils ein Werkzeugkopf über eine Kupplung mit dem Werkzeugstellmotor verbunden ist. Dies erlaubt eine kompakte Bauweise, die gegenüber dem Stand der Technik kaum zusätzlichen Platzbedarf erfordert.

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In einer alternativen Ausbildung der Erfindung sind im Bereich der Revolverscheibe zwei oder mehr Werkzeugstellmotoren vorgesehen, sodass zwei oder mehr Werkzeugköpfe gleichzeitig durch je einen unabhängigen Werkzeugstellmotor verstellbar sind. Damit wird etwa eine gleichzeitige Bearbeitung an zwei Seiten der Revolverscheibe möglich, wenn der 5 Werkzeugrevolver um die B-Achse um 90° geschwenkt ist, und zwei Spindeln zur Verfügung stehen. Andererseits kann etwa ein Werkzeug eines Werkzeugkopfes, der sich nicht in der Einsatzposition befindet, verstellt werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an einer, an mehreren oder an jeder Werkzeugkopf-Aufnahmestelle der Revolverscheibe je ein Werkzeugstellmotor 10 vorgesehen ist, der mit der Revolverscheibe fix verbunden ist. Auf diese Weise sind keine lösbare Kupplung zwischen Motor und Werkzeug erforderlich. Jede Aufnahmestelle hat einen eigenen Stellmotor.

In einer Ausführungsform ist ein antreibbares Werkzeug auf dem in der Einsatzlage befindlichen Werkzeugkopf durch den Werkzeugstellmotor antreibbar. Dies erlaubt eine 15 Multifunktionelle Verwendung des Werkzeugstellmotors zum Verstellen des Werkzeugs einerseits und zum Antreiben eines antreibbaren Werkzeuges, wie etwa einem Bohrer oder Fräser, andererseits.

Eine alternative Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass die einem Werkzeugkopf zugeordnete Werkzeugfixiereinheit einen beweglichen Teil, wie etwa einen Festhaltebolzen 20 oder einen Sperrzylinder, aufweist, welcher vorzugsweise hydraulisch, pneumatisch oder durch den Druck des zur Werkzeugkühlung verwendeten Kühlmittels in eine sperrende Lage bringbar ist, in welcher das Werkzeug/die Werkzeuge des Werkzeugkopfes gegenüber der Revolverscheibe vorzugsweise formschlüssig fixiert sind. Dies ist vorteilhaft, da im Allgemeinen der Werkzeugstellmotor nicht stark genug ist, um die Werkzeuge gegen die bei 25 der Bearbeitung auftretenden Kräfte ausreichend genau zu fixieren. Eine Fixiereinheit, welche die beweglichen Teile des Werkzeugkopfes bzw. der Werkzeugkopf-Aufnahmestelle formschlüssig fixiert, erlaubt die Verwendung eines schwachen Werkzeugstellmotors und dennoch eine hohe Positionsgenauigkeit bei der Bearbeitung. Die Fixiereinheit kann dabei hydraulisch oder pneumatisch gestellt werden, alternativ kann das unter Druck zugeleitete 30 Kühlmittel, das zur Kühlung von Werkzeug bzw. Werkstück verwendet wird, gleichzeitig als Arbeitsmedium zum Sperren der Werkzeugfixiereinheit verwendet werden, wodurch auf einen eigenen Leitungskreislauf für das Arbeitsmedium verzichtet werden kann. « · ·· · · « ·· • · · · · « ·· · • t · ····· · ··· • · · · ·*·Α ··♦· ♦ · · • · * · ·ν ♦ · · · ·· *t f Φ ΦΦΦ ··

In einer Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Werkzeugfixiereinheit in der Revolverscheibe angeordnet, dies ermöglicht die Verwendung einfacher, verhältnismäßig kleiner Werkzeugköpfe.

In einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Werkzeugfixiereinheit 5 im Werkzeugkopf angeordnet. Dabei ist, etwa durch eine formschlüssige Verzahnung zwischen Werkzeughalter und Werkzeugkopf, und durch das damit verbundene geringere Spiel, eine höhere Maßgenauigkeit erzielbar.

Die Erfindung betrifft weiters eine Maschine mit einer oder mehreren Spindeln für die 10 Bearbeitung von Werkstücken, wobei die Maschine Spannmittel zur Aufnahme von zumindest einem Werkstück, sowie einen oder mehrere Werkzeugrevolver gemäß der obigen Ausführungsformen aufweist. Jeder Werkzeugrevolver ist über ein oder mehrere Antriebssysteme in mehr als einer Achse jeweils geradlinig und/oder schwenkend verfahrbar, und zumindest ein Werkzeugstellmotor des (der) Werkzeugrevolver(s) ist synchron mit einem 15 oder mehreren der Antriebssysteme steuerbar. Dies erlaubt eine besonders effektive Drehbearbeitung von Werkstücken. Solch eine Bearbeitungsmaschine ermöglicht es, beim Drehen einen optimalen Zerspanungsprozess zu erzielen, indem das Werkzeug während der Bearbeitung immer genau auf die Kontur des Werkstücks eingestellt wird. Praktisch wird der Bearbeitungsmaschine eine weitere antreibbare Schwenkachse hinzugefügt, die durch den 20 Werkzeugkopf verläuft und über den Werkzeugstellmotor angetrieben und synchron mit den anderen Antrieben gesteuert wird.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und anhand von Zeichnungen eingehender beschrieben, wobei Fig. 1 in schaubildlicher 25 Darstellung wesentliche Elemente eines Dreh-Fräszentrums schematisch darstellt, welches einen Werkzeugrevolver gemäß der Erfindung verwendet, Fig. 2 einen Teil des Werkzeugrevolvers in einer Schnittansicht zeigt, wobei eine Werkzeugfixiereinheit in der Revolverscheibe angeordnet ist, Fig. 3 eine Schnittansicht eines in eine Aufnahme der Revolverscheibe eingespannten verstellbaren Werkzeugkopfes zeigt, wobei eine 30 Werkzeugfixiereinheit im Werkzeugkopf vorgesehen ist, Fig. 4 eine Schnittansicht eines in eine Aufnahme der Revolverscheibe eingespannten starren Werkzeugkopfes zeigt, und Fig. 5 in schaubildlicher Darstellung eine Bearbeitung mit einem synchronen Betrieb des Werkzeugstellmotors erläutert. • · • · • · • · · • · · · • · · · · • ·· ·· · • ··· • · • ·

Zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Dreh-Fräszentrums sind in Fig. 1 ein Werkzeugrevolver 1 gemäß der Erfindung, sowie zwei Spindeln 13, 13’ perspektivisch dargestellt, wobei die Darstellung auf die Teile eines Dreh-Fräszentrums reduziert wurde, die für die Erläuterung der Erfindung relevant sind. Insbesondere sind die üblichen 5 Antriebseinheiten, die den Werkzeugrevolver 1 als Ganzes bewegen, sowie die entsprechenden Lagereinheiten nicht dargestellt, da sie dem Fachmann von herkömmlichen, mit Werkzeugrevolvem ausgestatteten Maschinen in verschiedensten Ausfuhrungsformen bekannt sind.

Das Dreh-Fräszentrum hat zwei Spindeln, eine Hauptspindel 13 und e 10 13’, wobei die Spindeln eine gemeinsame Drehachse aufweisen und jeweils mit gegenüberliegenden Spannmitteln 12, 12’ zum Einspannen zweier Werkstücke 11, 11’ versehen sind. Alternativ kann ein einzelnes Werkstück zwischen beiden Spindeln eingespannt sein. Die Hauptspindel 13 ist ortsfest, die Gegenspindel 13’ ist entlang der Spindel-Drehachse verschiebbar (Z2). Die Drehzahlen beider Spindeln sind über ihren 15 jeweiligen Drehzahlbereich unabhängig voneinander stufenlos regelbar und können die Werkstücke 11, 11’ auch in einer fixen Stellung halten, etwa um an einer bestimmten Stelle unter Verwendung eines angetriebenen Bohrers eine Bohrung einzubringen.

Der Werkzeugrevolver 1 besteht aus einem Revolvergehäuse 8 an dessen Seite eine Revolverscheibe 2 angeordnet ist, die mittels eines Revolverscheiben-Stellmotors 5 um die 20 Hauptachse des Werkzeugrevolvers 1 (Revolverdrehachse) im Bezug auf das Revolvergehäuse 8 verdreht werden kann. An der Außenseite der Revolverscheibe 2 sind eine Vielzahl an Werkzeugkopf-Aufiiahmestellen 9 vorgesehen, an denen verschiedene Werkzeugköpfe 3 befestigt werden können. An jedem Werkzeugkopf 3 können ein oder mehrere angetriebene oder starre Werkzeuge 4 angebracht sein, wobei die genaue Ausbildung 25 der Werkzeugköpfe 3 und der Werkzeuge 4 weiter unten noch detaillierter beschrieben wird.

Die Revolverscheibe 2 ist im Wesentlichen ringförmig, sodass in der Mitte der Scheibe ein Freiraum ausgebildet ist. In diesem Freiraum ist ein Werkzeugstellmotor 6 angeordnet, der vorzugsweise am Revolvergehäuse 8 fix angebracht ist, wobei die Hauptachse des Werkzeugstellmotors 6 quer zur Revolverdrehachse verläuft, sodass die 30 Hauptachse jeder Werkzeugkopf-Aufnahmestelle 9 durch Verdrehen der Revolverscheibe 2 auf die Achse des Werkzeugstellmotors 6 ausgerichtet werden kann. Dabei wird über eine Kupplung 10 eine Verbindung zum Werkzeug 4 hergestellt, sodass der Werkzeugstellmotor 6 über die Kupplung das verstellbare Werkzeug 4 verstellen, bzw. ein antreibbares Werkzeug antreiben kann. Die Kupplung kann eine einfache Klauenkupplung sein, wobei die ·· Μ · · · «· » * · · · · ♦· · • · ♦ · · * · · · «·· • · · · «ff • · · « · Ο * ♦·· *♦ Μ I · ·♦· |· dargestellte Kupplung eine stimseitige Nut-Feder-Verbindung aufweist. Dadurch kann der Motor in eine Stellung gebracht werden, in der die Nut und die Feder der Kupplung parallel zur Drehrichtung der Revolverscheibe 2 ausgerichtet sind, sodass beim Verstellen der Revolverscheibe 2 die Kupplung ohne weitere Stellmechanismen automatisch gelöst wird und 5 mit dem Antrieb / der Stelleinheit des neuen Werkzeugs 4 in Eingriff gelangt. Dies wird mit Bezug auf die Fig. 2 bis 4 genauer beschrieben.

Die Hauptachse des Werkzeugrevolvers 1 verläuft parallel zur Spindel-Drehachse, wobei das Revolvergehäuse 8, der Revolverscheiben-Stellmotor 5, der Werkzeugstellmotor 6 und die Revolverscheibe 2 mit den daran angebrachten Werkzeugköpfen 3 und Werkzeugen 4 10 eine Einheit bilden, die in den drei Vorschubrichtungen x, y und z bewegt werden kann. Alternativ können weitere Linearachsen oder auch Schwenkachsen vorgesehen sein, wobei eine Vielzahl an Antriebssystemen von den Herstellern von Dreh-Fräszentren verfügbar, und dem Fachmann bekannt sind.

Die Bearbeitung der Werkstücke 11 erfolgt wie bei bekannten Dreh-Fräszentren, mit 15 dem wesentlichen Unterschied, dass der Werkzeugstellmotor 6 betätigbar ist, um mehrere an einem Werkzeugkopf 3 angebrachte Werkzeuge 4 zu verstellen. In Fig. 1 befinden sich drei Wendeschneidplatten auf einem Werkzeugkopf 3. Wird nun eine Schneidplatte stumpf, so kann durch einfaches Verdrehen des Werkzeugkopfes die nächste Schneidplatte in Position gebracht werden. Andererseits kann eine einzelne Schneidplatte in verschiedenen Stellungen 20 verwendet werden, etwa um die Bearbeitungsart von Längsdrehen auf Plandrehen, oder auf eine Stellung dazwischen, umzustellen. Dies war bei Maschinen ohne B-Achse bisher nur durch Wechseln auf einen anderen Werkzeugkopf auf der Revolverscheibe möglich, wobei ein Drehen der Revolverscheibe 2 es im Allgemeinen erforderlich macht, den ganzen Werkzeugrevolver 1 weit genug von dem Werkstück 11 weg zu verfahren, um beim Drehen 25 der Revolverscheibe 2 eine Kollision von Werkzeugen 4 auf der Revolverscheibe 2 mit dem Werkstück 11 zu vermeiden.

Da das Verstellen des Werkzeugkopfes 3 geringere Stellwege erfordert, als dies beim Verdrehen der gesamten Revolverscheibe 2 der Fall ist, kann alleine dadurch ein Werkzeugwechsel schneller erfolgen, als das bei bekannten Werkzeugrevolvem bisher 30 möglich war. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass mit einem einzelnen Rüstvorgang eine erheblich höhere Anzahl an Werkzeugen auf einer einzelnen Revolverscheibe 2 verwendet werden können, ohne einen zusätzlichen Bedienereingriff notwendig zu machen, da jedes Werkzeug 4 auf jedem Werkzeugkopf 3 durch den Werkzeugstellmotor 6 in die erforderliche Arbeitsposition gebracht werden kann.

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Zur Erläuterung des Umschalt- und Fixiervorganges sind in Fig. 2 bis 4 einige Ausftihrungsformen von Werkzeugkopf-Aufhahmestellen 9 und daran montierten Werkzeugköpfen 3 dargestellt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung befindet sich die zum 5 Festhalten des verstellbaren Werkzeugs 4 erforderliche Werkzeugfixiereinheit 7 innerhalb der Revolverscheibe 2. Die Werkzeugfixiereinheit 7 ist dabei als Festhaltebolzen ausgebildet, der hydraulisch, pneumatisch oder über das Kühlmittel gestellt werden kann. In der gesperrten Lage ist die Spitze des Festhaltebolzens im Eingriff mit einer Außenverzahnung, die an einer Antriebswelle 15 vorgesehen ist, sodass diese durch den formschlüssigen Eingriff des Bolzens 10 in die Verzahnung gegen Verdrehen gesperrt ist.

Die Antriebswelle 15 ist in der Revolverscheibe 2 mittels Kugellagern drehbar gelagert, wobei für jede Werkzeugkopf-Aufnahmestelle 9 eine Antriebswelle 15 vorgesehen ist, die durch Drehen der Revolverscheibe 2 in eine Einsatzlage gebracht werden kann. Die in Fig. 2 dargestellte Antriebswelle 15 befindet sich in der Einsatzlage, das bedeutet, dass sie auf 15 die Drehachse des Weikzeugstellmotors 6 ausgerichtet ist und über die Kupplung 10 mit dem Werkzeugstellmotor 6 verbunden ist. Die Kupplung ist als Nut-Feder-Verbindung ausgebildet, wobei eine Feder an der Stirnseite der Welle des Werkzeugstellmotors 6 in eine Nut eingreift, die an der Stirnseite der Antriebswelle 15 ausgebildet ist. In der dargestellten Ausrichtung der Kupplung 10 ist die Nut (und die Feder) parallel zur Drehrichtung der 20 Revolverscheibe 2 ausgerichtet, sodass bei einem Verdrehen der Revolverscheibe 2 die Feder des Werkzeugstellmotors 6, der sich nicht mit der Revolverscheibe 2 mitdreht, aus der Nut der Antriebswelle 15 gleitet, und in die Nut der Antriebswelle 15 der nächstgelegenen Werkzeugkopf-Aufnahmestelle 9 gleitet. Dadurch kann mit dem Werkzeugstellmotor 6 immer nur genau der Werkzeugkopf 3 angetrieben/verstellt werden, der sich gerade in der 25 Einsatzlage befindet, d.h. über die Antriebswelle 15 und die Kupplung 10 mit dem Werkzeugstellmotor 6 verbunden ist.

Der Bolzen der Werkzeugfixiereinheit 7 kann, etwa durch eine Feder (nicht dargestellt) auf die gesperrte Position hin vorgespannt sein, sodass die Werkzeugfixiereinheit 7 vor einem Verstellen oder Antreiben des Werkzeugs 4 erst aktiv gelöst werden muss. 30 Dadurch bleiben Werkzeuge, die sich gerade nicht in der Einsatzlage befinden, automatisch in einer gegenüber der Revolverscheibe 2 fixierten Lage, sodass die Nut parallel zur Drehrichtung der Revolverscheibe 2 ausgerichtet bleibt.

Die dargestellte Ausbildung der Kupplung ist besonders vorteilhaft, da eine eigene Schalteinheit zum Ein- und Auskuppeln nicht erforderlich ist. Es ist lediglich darauf zu

·· ·· ♦ · • « · · · » · • ·♦ ··»·· • · ί » • · · · «Ιν « ·· ·· · φ · achten, dass die Nuten der Antriebswellen 15 aller Werkzeugkopf-Aufhahmestellen 9 und die Feder des Werkzeugstellmotors 6 beim Verdrehen der Revolverscheibe 2 immer parallel zur Drehrichtung ausgerichtet sind.

An der Außenseite der Antriebswelle 15 ist eine weitere formschlüssige Kupplung 5 vorgesehen, zum Beispiel eine Ausnehmung mit einem Innenprofil, in die ein passend geformtes Ende einer Werkzeugkopf-Welle 16 formschlüssig eingesetzt ist. Die Werkzeugkopf-Welle 16 ist über Kugellager drehbar im Werkzeugkopf 3 gelagert, wobei an ihrem äußeren Ende ein Werkzeughalter 14 befestigt ist. Während der Werkzeugkopf 3 mittels üblicher Befestigungseinheiten (z.B. einer Schnellspannvorrichtung) an der 10 Revolverscheibe fest fixiert ist, kann der Werkzeughalter 14 über die Werkzeugkopf-Welle 16, die Antriebswelle 15 und die Kupplung 10 durch den Werkzeugstellmotor 6 drehend verstellt werden. Am Werkzeughalter 14 sind ein oder mehrere Werkzeuge befestigt, wie etwa Drehmeißel oder Wendeschneidplatten. Alternativ kann der Werkzeughalter 14 als Spannfutter ausgebildet sein, in dem angetriebene Werkzeuge, wie etwa Bohrer oder Fräser, 15 eingespannt werden können. In diesem Fall dient der Werkzeugstellmotor 6 gleichzeitig als Antrieb für das Werkzeug.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei ist in der Werkzeugkopf-Aufiiahmestelle 9 eine Antriebswelle 15 vorgesehen, die an den Enden ähnlich ausgebildet ist, wie die Antriebswelle 15 der Fig. 2. Die Antriebswelle 15 dient hierbei jedoch 20 nur der Übertragung der Drehung vom Werkzeugstellmotor 6 zur Werkzeugkopf-Welle 16, und hat in der Revolverscheibe 2 keine eigene Werkzeugfixiereinheit. Die gesamte Werkzeugfixiereinheit 7 ist in dieser Ausführungsform im Werkzeugkopf 3 integriert.

Die Werkzeugkopf-Welle 16 ist an einem Übergang von einem dünneren Innenabschnitt zu einem dickeren Außenabschnitt abgesetzt, wobei an der Absatzfläche eine 25 Verzahnung 18 ausgebildet ist, sodass die Verzahnung 18 zu der Werkzeugkopf-Aufnahmestelle 9 hin gerichtet ist. Der Werkzeugkopf 3 hat in seinem Inneren einen Hohlraum, in dem ein Sperrzylinder 17 entlang der Drehachse der Welle verschiebbar gelagert ist, wobei der dünnere Innenabschnitt der Werkzeugkopf-Welle 16 durch eine Bohrung im Sperrzylinder 17 und eine weitere Bohrung in der Bodenwand des 30 Werkzeugkopfes 3 hindurchläuft.

Die Werkzeugkopf-Welle 16 ist an beiden Bohrungen mit Wellendichtungen abgedichtet. Weiters ist der Sperrzylinder 17 an seiner Außenfläche gegenüber der Außenwand des Werkzeugkopfs 3 abgedichtet, sodass zwischen dem Sperrzylinder 17 und der Bodenwand des Werkzeugkopfs 3 eine nach außen hin abgedichtete Kammer 19 • · · ····· · »·· • Φ * « «·Μ··# · « « • · « t «Li · ··»

*« t« · · ··· M ausgebildet ist. Über ein Anschlussstück 20 ist die Kammer 19 mit einer in der Revolverscheibe 2 geführten Zuleitung für ein Druckmedium, wie etwa Hydrauliköl, Pressluft oder Kühlmittel, verbunden, wobei das Druckmedium den Sperrzylinder 17 in Richtung des Wellenabsatzes drückt. An der zum Wellenabsatz hin gerichteten Seite weist der 5 Sperrzylinder 17 eine Stimverzahnung auf, die durch den Druck des Druckmediums mit der Verzahnung 18 formschlüssig in Eingriff gebracht wird. In dieser Lage verhindert eine weitere Verzahnung 21 zwischen dem Sperrzylinder 17 und einem Teil des Gehäuses des Werkzeugkopfes 3 ein Verdrehen des Sperrzylinders 17 gegenüber dem Werkzeugkopf 3. Eine Feder 22, die in einer Bohrung in der Verzahnung 21 eingesetzt ist, drückt die 10 Verzahnungen gegen den Druck des Druckmediums auseinander.

Der Werkzeughalter 14 kann über die Verzahnungen 18, 21 formschlüssig mit dem Werkzeugkopf 3 verbunden und somit spielfrei gesperrt werden, solange der Sperrzylinder 17 durch das Druckmittel in die Verzahnungen 18,21 gedrückt wird.

Fig. 4 veranschaulicht, wie auf einer Werkzeugkopf-Aufiiahmestelle 9, die mit einer 15 Antriebs-/Stelleinheit gemäß der Erfindung versehen ist, auch ein starres Werkzeug angebracht werden kann, sodass der Werkzeugstellmotor 6 in diesem Fall keine Funktion hat. Ein starres Werkzeug ist zwar weniger flexibel verwendbar, es lassen sich damit jedoch noch engere Toleranzen erzielen, als dies mit einem verstellbaren Werkzeugkopf möglich ist. In einer typischen Anwendung kann eine Revolverscheibe auf diese Weise mit verschiedensten 20 Werkzeugen ausgestattet werden, wodurch eine Komplettbearbeitung komplexer Werkstücke in einem einzelnen Arbeitsgang möglich gemacht, oder zumindest beschleunigt wird.

Eine weitere mögliche Verwendung der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Der Werkzeugstellmotor 6 wird während der Drehbearbeitung eines Werkstücks mit konturierter Oberfläche synchron mit den anderen Antriebsachsen bewegt, sodass die Drehachse des 25 Werkzeugstellmotors 6 praktisch als zusätzliche Antriebsachse für den Vorschub verwendet wird. Die Werkzeugfixiereinheit 7 bleibt dabei in der gelösten Stellung, wobei der Werkzeugstellmotor 6 ausreichend leistungsstark sein muss, um die bei der Zerspanung auftretenden Kräfte aufzunehmen und die Schneide stabil zu führen. Auf diese Weise kann eine einzelne Schneidplatte zur Bearbeitung komplexer Konturen immer in der passenden 30 Ausrichtung zur Werkstückoberfläche geführt werden, wodurch ein optimaler Zerspanungsprozess gewährleistet wird.

In Fig. 5 wird eine kugelförmige Oberfläche eines Werkstücks 11 bearbeitet, wobei die Spitze der Schneideplatte 4 über die gesamte Bearbeitungsdauer die gleiche Ausrichtung gegenüber der Oberfläche der Kugelform beibehält, was einen optimalen Zerspanungsprozess 9· · » · · » · · * ···« ··· • · li | ·« ·· • · · *·· «· ermöglicht. In diesem Beispiel wird während des Bearbeitungsvorgangs der Werkzeugrevolver 1 nur in Richtung der z- und der y-Achsen verfahren, sodass der Mittelpunkt des Werkzeugkopfs 3 (bzw. die Drehachse des Werkzeugstellmotors 6) sich in einem Kreisbogen um den Mittelpunkt der kugelförmigen Oberfläche des Werkstücks 11 5 herumbewegt. In der Fig. 5 sind zwei Stellungen des Werkzeugkopfes 3, die Position 3 (durchgezogene Linien) und die Position 3’ (Strichlinien), dargestellt, wobei die Bewegung des Werkzeugkopfes 3 von Position 3 zur Position 3’ im Bezug auf den Kugelmittelpunkt einen Winkel φ einschließt. Gleichzeitig dreht der Werkzeugstellmotor 6 den Werkzeugkopf 3 und somit die daran befindliche Schneideplatte 4 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit in 10 die entgegen gesetzte Richtung, sodass die Schneideplatte 4 von der Position 3 zur Position 3’ um einen Winkel φ’ verdreht wird. Die Spitze der Schneideplatte 4 steht somit immer normal auf die Oberfläche der zu bearbeitenden Kugelform und ermöglicht daher durchgehend einen optimalen Zerspanungsprozess. FÜR D. ANMELDER(IN): 1 2. APR. 2007

PATENTANWÄLTE

DIPL. ING. WILHELM CASATI DIPL ING. PETER ITZE

Claims (9)

1. ·· ·· Μ t • · · · · b • · · » t • · · * ·· • · · I ·· ·ι Ansprüche 1. Werkzeugrevolver (1) mit einem Revolvergehäuse (8) und einer Revolverscheibe (2) zur Aufnahme mehrerer auswechselbarer Werkzeugköpfe (3), welche stillstehende oder 5 durch eine Antriebseinheit antreibbare Werkzeuge (4) halten, wobei die Revolverscheibe (2) durch einen Revolverscheiben-Stellmotor (5) gegenüber dem Revolvergehäuse (8) drehend verstellbar ist, sodass jeder Werkzeugkopf (3) in eine Einsatzlage bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf zumindest einem Werkzeugkopf (3) mehr als ein Werkzeug (4) vorgesehen ist, wobei jedes Werkzeug (4) des Werkzeugkopfes (3), zumindest wenn sich der 10 Werkzeugkopf (3) in der Einsatzlage befindet, durch eine Stelleinheit, vorzugsweise einen Werkzeugstellmotor (6), in seine Arbeitsposition bringbar ist, und in dieser durch eine Werkzeugfixiereinheit (7) festlegbar ist.
2. 2. Werkzeugrevolver (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 15 Revolverscheibe (2) im Wesentlichen Ringförmig ausgebildet ist und der Werkzeugstellmotor (6) im Inneren der Revolverscheibe (2) angeordnet ist, wobei der Werkzeugstellmotor (6) im Bezug auf das Revolvergehäuse (8) festgelegt ist, sodass die auf der Revolverscheibe (2) angeordneten Werkzeuge (4) durch Verdrehen der Revolverscheibe (2) von Einsatzposition zu Einsatzposition um den Werkzeugstellmotor (6) herum bewegbar sind, wobei in jeder 20 Einsatzposition jeweils ein Werkzeugkopf (3) über eine Kupplung (10) mit dem Werkzeugstellmotor (6) verbunden ist.
3. 3. Werkzeugrevolver (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Revolverscheibe (2) zwei oder mehr Werkzeugstellmotoren (6) vorgesehen sind, sodass 25 zwei oder mehr Werkzeugköpfe (3) gleichzeitig durch je einen unabhängigen Werkzeugstellmotor (6) verstellbar sind.
4. 4. Werkzeugrevolver (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer, an mehreren oder an jeder Werkzeugkopf-Aufiiahmestelle (9) der Revolverscheibe (2) je ein 30 Werkzeugstellmotor (6) vorgesehen ist, der mit der Revolverscheibe (2) fix verbunden ist.
5. 5. Werkzeugrevolver (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein antreibbares Werkzeug (4) auf dem in der Einsatzlage befindlichen Werkzeugkopf (3) durch den Werkzeugstellmotor (6) antreibbar ist. ·· ·· · » ♦ · · * ·· ··* ····««!·#· · • · IH- ♦ · • · ··«
6. 6. Werkzeugrevolver (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Werkzeugkopf (3) zugeordnete Werkzeugfixiereinheit (7) einen beweglichen Teil, wie etwa einen Festhaltebolzen (23) oder einen Sperrzylinder (17), 5 aufweist, welcher vorzugsweise hydraulisch, pneumatisch oder durch den Druck des zur Werkzeugkühlung verwendeten Kühlmittels in eine sperrende Lage bringbar ist, in welcher das Werkzeug/die Werkzeuge (4) des Werkzeugkopfes (3) gegenüber der Revolverscheibe (2) vorzugsweise formschlüssig fixiert sind.
7. 7. Werkzeugrevolver (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugfixiereinheit (7) in der Revolverscheibe (2) angeordnet ist.
8. 8. Werkzeugrevolver (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugfixiereinheit (7) im Werkzeugkopf (3) angeordnet ist. 15
9. 9. Maschine mit einer oder mehreren Spindeln (13) für die Bearbeitung von Werkstücken (11), wobei die Maschine Spannmittel (12) zur Aufnahme von zumindest einem Werkstück (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine einen oder mehrere Werkzeugrevolver (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, wobei jeder 20 Werkzeugrevolver (1) über ein oder mehrere Antriebssysteme in mehr als einer Achse jeweils geradlinig und/oder schwenkend verfahrbar ist, und wobei zumindest ein Werkzeugstellmotor (6) des (der) Werkzeugrevolver(s) (1) synchron mit einem oder mehreren der Antriebssysteme steuerbar ist.