CH647182A5 - Tellermagazin als werkzeugspeicher einer universal-bohr- und fraesmaschine. - Google Patents

Description

io Die Erfindung betrifft ein Tellermagazin als Werkzeugspeicher einer Universal-Bohr- und Fräsmaschine, bestehend aus einem an der Maschine über dem Spindelstock horizontal gelagerten Teller, aus einer Vielzahl von am äusseren Tellerrand in vorgegebener Teilung angeordneten zangenförmi-15 gen Werkzeughaltern und aus einem Stellmotor, der über ein Malteserkreuzgetriebe das Tellermagazin in durch die Teilung der Werkzeughalter vorgegebenen Schritten um seine Mittelachse verdreht.

Tellermagazine sind in einer Vielzahl von verschiedenen 20 Ausführungen bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei sog. Bearbeitungszentren, im Einsatz. Allen gemeinsam ist die an einem Support oder am Gestell der Maschine um ihre Mittelachse drehbare Anordnung des Tellers und die Halterung der Werkzeuge in zangenförmigen Werkzeughaltern in 25 einer vorbestimmten Teilung am Aussenrand des Tellers. So ist z.B. ein Bohr- und Fräswerk mit einer Bearbeitungsstation bekannt (DE-PS 1 477 492), die einen als Teller ausgebildeten Werkzeugspeicher für die in der Bearbeitungsstation benötigten unterschiedlichen Werkzeuge aufweist. Nach 30 Verdrehen dieses Werkzeugspeichers um einen z. B. durch das Maschinenprogramm vorgegebenen Winkel wird das ausgewählte Bearbeitungswerkzeug in die Spindel der Maschine eingesetzt. Die einzelnen Werkzeuge sind am Aussenrand des Tellermagazins mit freiliegendem Schaft gleichach-35 sig zur vertikalen Drehachse der Spindeln gehaltert. Der Spindelkopf ist ein sog. Doppelrevolverkopf, dessen eines Werkzeug in der Bearbeitungsstellung und dessen anderes, gleichachsig ausgerichtetes Werkzeug in einer Wechselstellung steht. Um einen gesonderten Werkzeugwechsler zwi-40 sehen dem Werkzeugmagazin und der in Wechselstellung liegenden Spindel zu vermeiden, ist der Werkzeugspeicher parallel zur Drehachse der in Wechselstellung liegenden Spindel in einer Ebene senkrecht zu dieser Drehachse verschiebbar, so dass einer seiner Werkzeughalter in eine zur Spindelachse 45 fluchtende Position bewegt werden kann. Auf diese Weise kann der Werkzeugwechsel durch Verfahren des gesamten Magazins erfolgen, ohne dass eine besondere Werkzeugwechseleinrichtung vorhanden sein müsste. Um das gewünschte Werkzeug in die Werkzeugwechselposition im Maso gazin zu bringen, ist am Maschinengehäuse ein Elektromotor vorgesehen, dessen Zahnwelle über ein Schneckenradgetriebe das Treibrad eines Malteserkreuzgetriebes antreibt. Dieses Treibrad weist an seiner äusseren Stirnfläche jeweils aussermittig zur Drehachse einen Treibzapfen sowie ein Ver-55 riegelungsglied mit kreisbogenförmiger Umfangsfläche auf. Das Malteserkreuz dieser Getriebebaugruppe besteht aus einer gleichachsig unter dem Tellermagazin angeordneten Scheibe, die in gleichem Abstand voneinander angeordnete bogenförmige Kerben in der Anzahl der Werkzeughalter 6o aufweist. Obgleich bei diesem bekannten Fräs- und Bohrwerk eine gesonderte Werkzeugwechseleinrichtung nicht benötigt wird, wird dies doch mit einem ausserordentlich hohen zusätzlichen technischen Aufwand erkauft.

So muss beispielsweise der Spindelkopf zur Aufnahme 65 zweier entgegengerichteter Spindeln ausgebildet sein. Darüber hinaus muss auch zumindest ein weiterer Antrieb zum horizontalen Verfahren des gesamten Werkzeugspeichers vorhanden sein. Schliesslich stellt das Magazin insgesamt ein

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in der Regel aus Guss hergestelltes schweres Bauteil dar, das aufwendig zu bearbeiten ist und aufgrund seiner hohen Massenkräfte bei den verschiedenen Bewegungen starke Antriebe benötigt.

Bei einer anderen bekannten Fräsmaschine (EP-OS 000 I 218) ist der ebenfalls als Teller ausgebildete Werkzeugspeicher seitlich neben dem vertikalen Spindelkopf am Maschinengestell um eine horizontale Mittelachse verdrehbar befestigt. Die an seinem Aussenrand in einer Vielzahl von Werkzeughaltern aufgenommenen Werkzeuge sind somit horizontal ausgerichtet, so dass für den Werkzeugwechsel eine gesonderte Wechseleinrichtung vorhanden sein muss. Der Stellantrieb dieses Tellermagazins umfasst ein gleichachsig zum Teller angeordnetes Zahnrad von grossem Durchmesser und einen Zahnstangentrieb, dessen Ritzel über eine Überholkupplung auf dieses Zahnrad einwirkt. Nachteilig auch bei dieser Bohrmaschine ist der vergleichsweise hohe technische Aufwand. Dies gilt besonders für das Gewicht des Tellermagazins, was auf die einstückige Ausbildung des Magazintellers als Gussteil einerseits sowie auf den vergleichsweise komplizierten pneumatischen Drehantrieb zurückzuführen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tellermagazin als Werkzeugspeicher einer Universal-Bohr- und Fräsmaschine der eingangs genannten Art in der Weise weiterzubilden,

dass seine Herstellung vereinfacht, sein Gewicht herabgesetzt und damit auch die jeweiligen Antriebe verkleinert werden können, ohne dass jedoch die Positioniergenauigkeit beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Teller des Tellermagazins aus zwei in einem vorgegebenen Zwischenabstand fest miteinander verbundenen ebenen Platten besteht, die an ihrem kreisförmigen Aussenrand als gemeinsame Werkzeughalter zangenförmige Ausnehmungen aufweisen und die mit dem Zentrallager drehfest verbunden sind, dass eine der Platten die Ringscheibe ist, die an ihrem Innenrand in abwechselnder Folge Radialschlitze und halbkreisförmige Ausnehmungen des Malteserkreuzgetriebes aufweist, und dass die Abtriebswelle des Stellmotors mit dem Treibrad des Malteserkreuzgetriebes gekuppelt ist, dessen aussermittig angeordneter Treibzapfen den Radialschlitzen in der Ringscheibe und dessen als Ringsegment ausgebildeter Verriegelungs- und Führungsteil den halbkreisförmigen Ausnehmungen in der Ringscheibe zugeordnet sind.

Das Aufteilen des Tellers in zwei gesonderte Blechplatten, die z.B. als einfache gestanzte oder genippelte Formteile aus Weissmaterial hergestellt werden können, ergibt den Vorteil einer erheblichen Materialeinsparung gegenüber herkömmlichen, als einstückige Gussteile ausgeführten Magazintellern. Da jede Blechplatte an ihrem Aussenrand eine gesonderte zangenförmige Ausnehmung für jedes Werkzeug enthält und beide Blechplatten mit einem Zwischenabstand untereinander fest verbunden sind, ergibt sich eine hohe Starrheit des Tellers und eine ausreichende axiale Länge zur sicheren Halterung jedes Werkzeuges. Aufgrund des wesentlich verringerten Baugewichtes des Magazintellers kann als Antriebsaggregat ein relativ kleiner Elektromotor (Scheibenwischermotor) verwendet werden, dessen Ausgangswelle direkt mit dem Treibrad des Malteserkreuzgetriebes gekoppelt •werden kann, ohne dass eine Zwischenuntersetzung notwendig ist. Das Fehlen einer Zwischenuntersetzung ergibt eine erhebliche Platzeinsparung.

Gemäss einer zweckmässigen Weiterbildung der Erfindung sind an einer der Blechplatten Federlaschen oberhalb oder unterhalb der zangenförmigen Ausnehmungen befestigt, die ebenfalls eine halbkreisförmige Ausnehmung sowie an ihren beiden vorstehenden Enden Klinken tragen. Diese

Klinken besitzen mehrere Schrägflächen, die den Zugriff der Zangen des Werkzeugwechslers zwischen die beiden Platten zur Entnahme eines Werkzeuges ermöglichen. Die Klinken werden durch die Federkraft der Laschen vertikal in die beiden Ausnehmungen im Ringbund des Werkzeugschaftes bzw. des Spannfutters eingedrückt. Eine radial innere Schrägfläche an den Klinken zieht die Werkzeugschäfte in die Ausnehmungen des Tellers hinein.

Eine weitere Gewichtseinsparung ergibt sich durch die Ausbildung der Platten als gesonderte Blechringe, von denen einer über ein Trägerkreuz mit dem Zentrallager starr verbunden ist.

Das Zentrallager des Tellermagazins ist in Form einer Brücke ausgeführt, welche den horizontalen Spindelstock übergreift und mit ihren Stützen ortsfest am Maschinengestell oder auch am Spindelstock befestigt ist. An einer Seite der Brücke ist unterhalb des aus den beiden Blechringen gebildeten Tellers ein Radialträger angeordnet, an dessen Ende der Elektromotor mit vertikal ausgerichteter Abtriebswelle und das gleichachsig zu dieser angeordnete Treibrad des Malteserkreuzgetriebes vorgesehen sind. Die Abtriebswelle des Motors kann elastisch mit dem Treibrad des Malteserkreuzgetriebes gekoppelt sein.

Ferner ist es zweckmässig, die Radialschlitze am Innenrand des unteren Blechringes um eine halbe Teilung gegenüber den Werkzeughaltern winkelversetzt anzuordnen.

Zumindest die obere Platte kann auch als Vollscheibe aus dünnem Blech von nur einigen Millimetern Dicke ausgeführt und direkt am Zentrallager befestigt sein. Zum Erhalt einer hohen Formfestigkeit und Starrheit kann die die Radialschlitze und die Fixierelemente des Malteserkreuzgetriebes aufweisende Ringscheibe über Versteifungsstreben oder einen wabenförmigen Zwischenbau mit der anderen Platte des Tellers verbunden sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Spindelstockes mit Horizontalspindel, dem Tellermagazin und dem Werkzeugwechsler;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die untere Platte mit dem Malteserkreuzgetriebe;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt des Tellermagazins;

Fig. 4 eine teilgeschnittene Seitenansicht des Tellermagazins mit dem Stellantrieb.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind auf einem horizontalen Spindelstock 1, welcher auf einem Ständer 2 horizontal verfahrbar ist und an seinem einen Stirnende die Horizontalspindel 3 sowie an seinem Ende den Antriebsmotor 4 trägt, ein horizontales Tellermagazin 5 und ein in Richtung einer 45°-Achse 6a ausfahrbarer und zumindest um 180° um diese Achse 6a verschwenkbarer Werkzeugwechsler 6 angeordnet. Das Tellermagazin ist um eine Mittelachse 7, welche senkrecht zur Drehachse der Spindel 3 verläuft, mittels eines Stellantriebes 8 schrittweise verdrehbar und trägt an seinem Aussenrand eine Vielzahl von Werkzeugen 9.

Das in den Fig. 2 bis 4 im einzelnen dargestellte Tellermagazin 5 besteht aus zwei gesonderten Platten in Form von Blechringen 10,11, die durch Nieten 12 und Distanzstücke 13 unter einem vorgegebenen Zwischenabstand a fest miteinander verbunden sind. An ihrem Aussenrand weisen beide Blechringe 10,11 in der vorgegebenen Teilung eine Vielzahl von halbrunden Ausnehmungen 14,15 auf, welche zusammen mit Federlaschen 16 an dem oberen Blechring 11 die Werkzeughalterungen darstellen. Die nach oben auslenkbaren Federlaschen 16 besitzen ebenfalls halbrunde Ausnehmungen und tragen an ihren beiden radialen Endteilen nach unten weisende Klinken oder Klauen 16a, deren Unterfläche

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nach verschiedenen Seiten abgeschrägt ist. Diese Klinken 16a greifen in die Radialkerben bzw. Nuten im Ringbund eines Werkzeugschaftes und legen auf diese Weise die Werkzeuge 9 im Magazinteller 5 fest. Eine radial innere Schrägfläche an den Klinken 16a zieht die Werkzeugschäfte in die Ausnehmungen 14,15 hinein.

Die aus den beiden Blechringen 10 und 11 gebildete Baugruppe ist mit dem Innenrand des oberen Blechringes 11 über Schraubbolzen 17 an den Enden der Arme 18 eines Trägerkreuzes 19 starr befestigt. Dieses Trägerkreuz 19 ist über ein Zentrallager, bestehend aus Kugellagern 20 und einer Drehhülse 21, drehbar auf einer fest am horizontalen Spindelstock 2 angeordneten Brücke 22 befestigt. Seitlich an dieser Brücke 22 ist ein Trägerarm 23 angeschraubt, an dem der Stellantrieb 8, bestehend aus einem handelsüblichen Scheibenwischermotor 24 für LKWs, mit vertikaler Abtriebswelle 25, einem Zwischenrad 26 und einem direkt mit dem Zwischenrad 26 drehfest verbundenen Treibrad 27 eines Malteserkreuzgetriebes angeordnet sind. Zusätzlich ist auch eine Index-Einrichtung 28 an diesem Trägerarm 23 angeschraubt, deren Schaltstifte 29 mit an der Unterseite des unteren Blechringes 10 vorstehenden Nippeln 30 zusammenwirken. Diese Index-Einrichtung dient der Positioniersteuerung des Tellermagazins, wobei eine nicht dargestellte Zähleinrichtung die jeweils eingenommene Position des Tellermagazins durch einfaches Abzählen der auf Kreisbahnen angeordneten Nippeln 30 erfasst. Auf zusätzlichen Kreisbahnen in grösseren Winkelabständen, z.B. 90°, angeordnete Nippel 30a dienen zur Lage- und Abzählkontrolle.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, sind am Innenrand des unteren Blechringes 10 mit gleicher Teilung wie die Werkzeughalterungen 14 halbkreisförmige Ausnehmungen 32 und mit einem Zwischenabstand um einen vorgegebenen Winkel versetzt radiale Blindschlitze 33 eingearbeitet, welche zusammen den angetriebenen Teil des Malteserkreuzgetriebes darstellen. An der Oberfläche des Treibrades 27 des Malteserkreuzgetriebes ist ein Treibzapfen 34 befestigt, welcher -wie in Fig. 2 gezeigt - bei einer vollen Umdrehung des Treibrades 27 in einen der Radialschlitze 33 eingreift und dabei den unteren Blechring 10 des Tellermagazins 5 um einen Schritt verdreht. Ein ebenfalls an der Oberfläche des Treibrades 27 konzentrisch zu seiner Drehachse angeordnetes Ringsegment 35 dient als Fixierglied, welches unerwünschte Verdrehungen des Tellermagazins verhindert. Dieses Ringsegment 35 bleibt solange in ruhender oder gleitender Anlage am Innenrand der halbrunden Ausnehmung 32, bis der Treibzapfen 34 in einen der radialen Blindschlitze 33 bei einer Drehbewegung der Treibscheibe 27 hineinfährt und den Blechring 10, d.h. das Tellermagazin 5, um die Drehachse im Zentrallager verdreht. Die Anordnung und die Form des Ringsegmentes 35 und des Treibzapfens 34 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass in jeder Stellung, in welcher der Treibzapfen 34 in keinen der Radialschlitze 33 eingreift, die Relativlage zwischen dem Treibrad 27 und dem Blechring 10 durch das Ringsegment 35 fixiert ist. Besondere Verriegelungsmittel, wie Steckbolzen od.dgl., sind damit nicht notwendig.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, zur Verbesserung der Starrheit des gesamten Tellers zwischen den beiden Blechringen 10,11 Versteifungsrippen vorzusehen, die radial oder auch in Umfangsrichtung ausgerichtet sein können. Ferner kann der obere Blechring als voll kreisrunde Scheibe ausgebildet sein, die direkt am Zentrallager angeschraubt ist. Dadurch würde sich das Tragkreuz erübrigen. Zwischen der Vollscheibe bzw. dem dargestellten oberen Blechring 11 und dem unteren Blechring 10 können wabenförmige oder gewellte Versteifungselemente befestigt sein, die dem Magazinteller 5 bei nur geringem zusätzlichen Gewicht eine hohe Formsteifigkeit verleihen.

Einer der wesentlichen Vorteile des erfindungsgemässen Tellermagazins ist das geringe Gesamtgewicht und die dadurch ermöglichten kleinen Verdrehkräfte, die vom Elektromotor aufzubringen sind. Durch die Wahl eines Malteserkreuzgetriebes und dessen Anordnung am Innenrand des Blechringes 10 in einem relativ grossen radialen Abstand zur Drehachse ergibt sich eine weitere Verringerung der vom Elektromotor 24 aufzubringenden Drehmomente.

Durch entsprechende konstruktive Gestaltung der Brük-ke 22 kann das Tellermagazin 5 am Spindelstock montiert werden, so dass es mit diesem verfährt. Diese Anordnung bereitete bei bisherigen Magazinen aufgrund deren relativ grossen Gesamtgewichtes Schwierigkeiten. Das Tellermagazin kann jedoch auch den Spindelstock mittels der Brücke frei übergreifen und direkt am Maschinenständer befestigt werden. In diesem Fall muss der Spindelstock für jeden Werkzeugwechsel in eine bestimmte Wechselstellung verfahren werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

647 182 PATENTANSPRÜCHE

1. Tellermagazin als Werkzeugspeicher einer Universal-Bohr- und Fräsmaschine, bestehend aus einem an der Maschine über dem Spindelstock horizontal gelagerten Teller, aus einer Vielzahl von am äusseren Tellerrand in vorgegebener Teilung angeordneten zangenförmigen Werkzeughaltern und aus einem Stellmotor, der über ein Malteserkreuzgetriebe das Tellermagazin in durch die Teilung der Werkzeughalter vorgegebenen Schritten um seine Mittelachse verdreht, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller des Tellermagazins aus zwei in einem vorgegebenen Zwischenabstand fest miteinander verbundenen ebenen Platten (10,11) besteht, die an ihrem kreisförmigen Aussenrand als gemeinsame Werkzeughalter zangenförmige Ausnehmungen (14,15) aufweisen und die mit dem Zentrallager (20) drehfest verbunden sind, dass eine der Platten (10,11) die Ringscheibe (10) ist, die an ihrem Innenrand in abwechselnder Folge Radialschlitze (33) und halbkreisförmige Ausnehmungen (32) des Malteserkreuzgetriebes aufweist, und dass die Abtriebswelle (25) des Stellmotors (24) mit dem Treibrad (27) des Malteserkreuzgetriebes gekuppelt ist, dessen aussermittig angeordneter Treibzapfen (34) den Radialschlitzen (33) in der Ringscheibe (10) und dessen als Ringsegment (35) ausgebildeter Verriege-lungs- und Führungsteil den halbkreisförmigen Ausnehmungen (32) in der Ringscheibe (10) zugeordnet sind.

2. Tellermagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die obere Platte (11) eine Ringscheibe ist, welche über ein Trägerkreuz (18) mit dem Zentrallager (20) starr verbunden ist.

3. Tellermagazin nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Blechring (11) Federlaschen (16) mit je einer halbrunden Ausnehmung und mit Klinken (16a) befestigt sind, welche die in die äusseren Ausnehmungen (14, 15) eingesetzten Werkzeugschäfte (9) teilweise umgreifen, und deren Klinken (16a) in Kerben im Ringbund der Werkzeugschäfte einrasten.

4. Tellermagazin nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ringscheiben (10,11) aus Stahlblech von 2 bis 10 mm Wandstärke bestehen.

5. Tellermagazin nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (24) an einem sich parallel zum Teller (5) erstreckenden Radialträger (23) zusammen mit einer Index-Einrichtung (28,29) befestigt ist, deren Schaltstifte (29) von Nippeln (30) betätigt werden, die am Teller (5) im Teilungsabstand angeordnet sind.

6. Tellermagazin nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikal ausgerichtete Motorwelle (25) elastisch mit der Treibscheibe (27) des Malteserkreuzgetriebes gekuppelt ist.

7. Tellermagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialschlitze (33) am Innenrand des unteren Blechringes (10) um eine halbe Teilung gegenüber den Werkzeughaltern (14) versetzt angeordnet sind.

8. Tellermagazin nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinken (16a) der Federlaschen (16) mehrere untere Schrägflächen (16b, 16c) aufweisen.

9. Tellermagazin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmotor (24) ein Scheibenwischermotor ist.

10. Tellermagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (5) durch Versteifungsstreben zwischen den beiden Ringscheiben (10,11) versteift ist.

11. Tellermagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Platten eine Vollscheibe aus Stahlblech ist, an welcher die zweite, als Ringscheibe (10) ausgebildete Platte über wabenförmige Versteifungselemente mit Zwischenabstand befestigt ist.

12. Tellermagazin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrallager (19) des Tellers (5) über eine Brücke (22) am Spindelstock (1) oder ortsfest am Maschinengestell (2) befestigt ist.