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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechseln und/oder
Halten eines Werkstück-Spannfutters einer Drehmaschine,
wobei das Werkstück-Spannfutter über ein Werkstück-Spannfutterträger
an der Drehmaschine lösbar befestigt ist und die Drehmaschine
einen bewegbaren Werkzeugträger aufweist. Außerdem
betritt die Erfindung zwei Verfahren zum Wechseln und/oder Halten
eines Werkstück-Spannfutters einer Drehmaschine, wobei das
Werkstück-Spannfutter über ein Werkstück-Spannfutterträger
an der Maschine lösbar befestigt bzw. befestigbar ist und
die Drehmaschine einen bewegbaren Werkzeugträger aufweist.
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Eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus dem Stand der Technik
bekannt. Die
DE 38
27 316 C1 beschreibt eine Einrichtung zum automatischen
Wechseln von Werkstück Spannmitteln an numerisch gesteuerten
Drehmaschinen mit mindestens einer Werkstückspindel, der
zur Aufnahme eines Werkstücks ein Spannmittelträger
zugeordnet ist. Als Spannmittelträger kann bspw. ein Spannfutter
eingesetzt werden. Zum Erfassen und Transportieren des Spannfutters
sowie für die Befestigung am Spannmittelträger
ist ein Greifer vorgesehen, dessen Gehäuse mehrere daran
gelagerte, zueinander hin schwenkbare Stifte aufweist, die in entsprechende
Sacklöcher des auszutauschenden Spannmittels eingreifen.
Ein derartiger Greifer zum Halten und Transportieren eines Spannfutters
hat aufgrund seiner Komplexität naturgemäß den
Nachteil, dass seine Steuerung und Bedienung aufwändig
und fehleranfällig und die Anschaffungs-, Wartungs- und
Reparaturkosten hoch sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Austauschen
des Werkstück-Spannfutters einer Drehmaschine zu schaffen, die
möglichst einfach zu handhaben, flexibel und universell
einsetzbar und zugleich kostengünstig und sicher ist. Diese
Aufgabe wird bei der Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Vorrichtung einen
Haltebolzen aufweist, der mit einem ersten Ende an dem Werkzeugträger
gehalten ist und mit einem zweiten Ende in eine Öffnung
des Werkstück-Spannfutters einführbar ist. Erfindungsgemäß ist
erkannt worden, dass an einem bereits vorhandenen Werkzeugträger
auf einfache Weise ein hierzu kompatibler Haltebolzen als Werkzeug
befestigt werden kann. Um das Werkstück-Spannfutter während
des An- oder Abmontierens am Spannmittelträger zu halten,
wird das freie Ende des Haltebolzens vorzugsweise in die bereits für
das Werkstück vorhandene Öffnung des Werkstück-Spannfutters
eingeführt. Das Werkstück-Spannfutter kann für
den Transport auf dem Bolzen zusätzlich durch ein lösbares
Sicherungselement axial fixiert werden. Auf diese Weise ist während
der Montage bzw. Demontage und des Transports eine einfache, kostengünstige
und dennoch sichere Halterung des Werkstück-Spannfutters
gewährleistet.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist die Öffnung
des Werkstück-Spannfutters zentrisch an einer Stirnseite
des Werkstück-Spannfutters ausgebildet und mündet
in einen sich entlang einer Drehachse des Werkstück-Spannfutters
erstreckenden Kanal. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die Öffnung,
die ohnehin zur Aufnahme von Werkstücken zwischen den Spannbacken
vorgesehen ist, so dass kein zusätzlicher Aufnahmebereich
für den Haltebolzen notwendig ist.
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Bei
einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Öffnung des Werkstück-Spannfutters dezentrisch
an einer Stirnseite des Werkstück-Spannfutters ausgebildet
ist und in einen sich entlang der Drehachse des Werkstück-Spannfutters
erstreckenden Kanal mündet. Selbstverständlich
kann auch eine außerhalb des Zentrums des Werkstück-Spannfutters
gelegene Öffnung vom Werkzeugträger mit dem Haltebolzen
angefahren werden.
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Vorteilhafter
Weise ist die Drehmaschine als eine CNC-Drehmaschine ausgebildet.
CNC-Drehmaschinen besitzen eine computer-numerische Steuerung (CNC),
bei der sämtliche Verfahrwege und Bewegungen mit einem
vorgebbaren speicherbaren Programm gesteuert werden können.
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Vorzugsweise
ist der Haltebolzen in dem Werkzeugträger lösbar
befestigt. Dadurch kann er gegen andere Werkzeuge ausgetauscht werden,
insbesondere auch gegen Haltebolzen, deren erstes Ende einen anderen
Durchmesser aufweist.
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Vorteilhafter
Weise umfasst die Vorrichtung neben dem Haltebolzen einen Spannfutter-Schlüssel zum
Lösen und Festziehen des Werkstück-Spannfutters
am Werkstück-Spannfutterträger. Vorzugsweise ist
der Spannfutter-Schlüssel hohlzylinderförmig ausgebildet,
greift axial am Werkstück-Spannfutter an und der Haltebolzen
ist in das Innere des Spannfutter-Schlüssels einführbar.
Der Spannfutter-Schlüssel kann somit auf den Haltebolzen
aufgesetzt in die entsprechende Öffnung des Werkstück-Spannfutters bewegt
werden, wobei er auf dem Haltebolzen drehbar gelagert ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass der Werkzeugträger als ein Revolverkopf ausgebildet
ist. Der Revolverkopf gestattet eine komplexe Bearbeitung von Werkstücken
ohne Umspannung. Vorzugsweise ist der Revolverkopf ein Sternrevolver,
ein Trommelrevolver, ein Kopfrevolver oder ein Kronrevolver.
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Als
eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung
wird ausgehend von einem Verfahren gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 10 vorgeschlagen, dass ein freies Ende eines an dem
Werkzeugträger befestigten Haltebolzens in eine Öffnung des
Werkstück-Spannfutters eingeführt wird, das Werkstück-Spannfutter
von seinem Spannfutterträger gelöst und dabei
von dem Haltebolzen gehalten wird und der Werkzeugträger
zusammen mit dem Haltebolzen und dem davon gehaltenen Werkstück-Spannfutter
zu einem vorgebbaren Ort bewegt wird. Indem der Haltebolzen das
Werkstück-Spannfutter insbesondere während des
Abmontiervorgangs trägt, wird verhindert, dass das Werkstück-Spannfutter
auf den Boden fällt oder in anderer Weise Schaden nimmt.
Nach der Demontage kann es auf dem Haltebolzen von dem Werkzeugträger
zu Lagerzwecken an einen vorprogrammierbaren Ort transportiert werden.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist
vorgesehen, dass das Werkstück-Spannfutter mittels eines
Spannfutter-Schlüssels vom Spannfutterträger gelöst
wird. Dieser Ablösvorgang findet statt, indem der auf dem Haltebolzen
aufgesetzte Spannfutter-Schlüssel in ein entsprechendes
Verbindungselement von Werkstück-Spannfutter und Spannfutterträger
eingreift und um seine Längsachse gedreht wird, wodurch
das Werkstück-Spannfutter vom Spannfutterträger
gelöst wird. Der Spannfutter-Schlüssel befindet
sich dabei radial zwischen dem Haltebolzen und dem Werkstück-Spannfutter,
so dass die Halte- und Tragfunktion des Haltebolzens während
des Ablösevorgangs vollständig genutzt werden
kann.
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Als
eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung
wird, ausgehend von einem Verfahren gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 12, vorgeschlagen, dass auf ein freies Ende eines
an dem Werkzeugträger befestigten Haltebolzens ein Werkstück
Spannfutter aufgesetzt, der Werkzeugträger zusammen mit
dem Haltebolzen und dem davon gehaltenen Werkstück-Spannfutter
in eine Befestigungsposition relativ zum Spannfutterträger
bewegt wird und das Werkstück-Spannfutter an dem Spannfutterträger
befestigt wird. Der Haltebolzen kommt somit nicht nur während
des Ablösvorgangs des Werkstück-Spannfutters zum
Einsatz, sondern er kann auch im Rahmen der Befestigung des Werkstück-Spannfutters
an dem Spannfutterträger verwendet werden.
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Vorzugsweise
wird das Werkstück-Spannfutter mittels eines Spannfutter-Schlüssels
an dem Spannfutterträger befestigt. Neben dem Werkstück-Spannfutter
kann somit auch der Spannfutter-Schlüssel auf dem Haltebolzen
aufgesetzt sein, so dass der Haltebolzen während des Befestigungsvorgangs
nicht nur das Werkstück-Spannfutter trägt, sondern
zugleich den Spannfutter-Schlüssel führt, mit
dem das Werkstück-Spannfutter am Spannfutterträger
befestigt wird.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen Haltebolzen in einer Seitenansicht
von schräg oben;
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2 den
erfindungsgemäßen Haltebolzen mit einem Spannfutter-Schlüssel
in einer Seitenansicht von schräg oben;
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3 den
erfindungsgemäßen Haltebolzen in dem Spannfutter-Schlüssel
sowie ein Spannfutter im Längsschnitt.
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Im
Stand der Technik beschriebene Vorrichtungen zum automatischen Wechseln
von Werkstück-Spannmitteln an Drehmaschinen sehen eine Werkstückspindel
mit einem zugeordneten Spannmittel-Träger vor, an dem mittels
eines Greifers ein Spannmittel befestigt oder gelöst wird.
Zum Austauschen des Spannmittels weist der Greifer beispielsweise
ein Greifergehäuse mit mehreren daran gelagerten Stiften
auf, die in entsprechende Sacklöcher des auszuwechselnden
Spannmittels eingreifen. Der Greifer ist zum Umsetzen des Spannmittels
von der Werkstückspindel zum Spannmittel-Magazin und umgekehrt
teleskopartig ausfahrbar an einem Tragkörper angeordnet,
der an einem Werkzeugrevolver befestigt ist.
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Eine
solche komplexe Vorrichtung hat jedoch den allgemeinen Nachteil,
dass sie eine aufwendige und teure Konstruktion erfordert und im
Betrieb fehleranfällig ist. Erfindungsgemäß wird
deshalb eine völlig neuartige Vorrichtung vorgeschlagen,
die sich besonders dadurch vom Stand der Technik unterscheidet,
als sie keine speziellen Mittel zum Austauschen eines Spannfutters
am Spannmittel-Träger, wie beispielsweise schwenkbare Stifte,
erforderlich macht, sondern durch den Einsatz unterschiedlicher Haltebolzen
und Spannfutter-Schlüssel universell und flexibel zum Befestigen
oder Lösen des Spannfutters an bzw. von dem Spannmittel-Träger
geeignet ist. Die vorliegende Erfindung schlägt einen Haltebolzen
vor, der mit einem ersten Ende an einem Werkzeugträger
befestigt ist und mit einem freien zweiten Ende in eine Öffnung
des Werkstück-Spannfutters eingeführt werden kann.
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1 zeigt
den erfindungsgemäßen Haltebolzen 1.
Der Haltebolzen 1 umfasst einen Teilbereich 2a mit
dem ersten Ende 2, welches an dem Werkzeugträger 3 befestigt
wird, ein Mittelstück 4 sowie einen Teilbereich 5a mit
dem freien zweiten Ende 5, das in die Öffnung
des Werkstück-Spannfutters eingeführt wird. Als
Werkzeugträger kann ein Werkzeugrevolver zum Einsatz kommen.
Damit der Haltebolzen 1 auch schwere Spannfutter aufnehmen
und tragen kann, besteht er vorzugsweise aus einer Eisenlegierung,
beispielsweise aus gehärtetem Stahl.
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Abmessungen
und Form des Haltebolzens 1 können selbstverständlich
variieren. In dem vorgestellten Ausführungsbeispiel beträgt
die Länge des Haltebolzens 1 ca. 130 mm, der Durchmesser
des ersten Teilbereichs 2a beläuft sich auf ca.
36 mm, der Durchmesser des Mittelstücks 4 umfasst
ca. 38 mm sowie der Durchmesser des zweiten Teilbereichs 5a etwa
25 mm. Grundsätzlich ist der Haltebolzen 1 rotationssymmetrisch
ausgebildet. Je nach der an dem Werkzeugträger 3 vorhandenen
Befestigungseinrichtung ist aber auch vorstellbar, dass der erste
Teilbereich 2a bspw. ein vierkantiges Querschnittsprofil aufweist.
Wesentlich ist, dass der Haltebolzen 1 problemlos an einer
herkömmlichen Befestigungseinrichtung des Werkzeugträgers 3,
insbesondere in einem Spannfutter, befestigt werden kann und dass
der zweite Teilbereich 5a einen Durchmesser aufweist, der
zu einem Spannfutter-Schlüssel kompatibel ist.
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2 zeigt
den erfindungsgemäßen Haltebolzen 1 mit
dem dazugehörigen Spannfutter-Schlüssel 15.
Der Spannfutter-Schlüssel 15 wird auf das zweite
Ende 5 des Haltebolzens 1 aufgesetzt, über
den zweiten Teilbereich 5a bis zu dem Mittelstück 4 geschoben
und auf dem Haltebolzen 1 in die in 3 dargestellte Öffnung 10 des
Werkstück-Spannfutters 20 eingeführt.
Somit ist der Spannfutter-Schlüssel 15 auf dem
Haltebolzen 1 drehbar um eine Drehachse 30 des
Werkstück-Spannfutters 20 gelagert beziehungsweise
gehalten.
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Die Öffnung 10 des
Werkstück-Spannfutters 20 befindet sich an dessen
Stirnseite und mündet entlang der Drehachse 30 in
einen Kanal 11. Sie ist vorzugsweise zentrisch zwischen
mehreren Spannbacken 22 des Werkstück-Spannfutters 20 angeordnet,
kann sich jedoch auch dezentrisch an der Stirnseite oder auch seitlich
des Werkstück-Spannfutters 20 befinden.
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Der
Spannfutter-Schlüssel 15 besteht aus zwei Abschnitten:
ein erster Abschnitt 16, der auf dem Haltebolzen 1 in
das Werkstück-Spannfutter 20 eingeführt
wird, weist an seinem vorderen Ende ein Schlüsselprofil 19 mit
mehreren Zähnen 19a auf. Die Zähne 19a des
Schlüsselprofils 19 sind vorzugsweise länglich
in Umfangsrichtung ausgebildet und greifen in entsprechende Nuten
eines Verbindungselements, vorzugsweise einer Schraube, ein, welches das
Werkstück-Spannfutter 20 mit dem Spannfutterträger
verbindet. Das Schlüsselprofil 19 des Spannfutter-Schlüssels 15 überträgt
so bei der Montage bzw. der Demontage des Werkstück-Spannfutters 20 ein
Drehmoment auf das Verbindungselement. Ein zweiter Abschnitt 17 weist
in seinem Mantel zwei Drehwerkzeuglöcher auf, in die ein
Werkzeug zum Aufbringen des Drehmoments eingreifen kann.
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Der
Spannfutter-Schlüssel 15 hat üblicherweise
eine Länge von etwa 100 mm und einen Innendurchmesser von
bevorzugt 26 mm. Der erste Abschnitt des Spannfutter-Schlüssels 15,
der dem Haltebolzen 1 zugewandt ist, weist eine Länge
von ca. 54 mm auf, der zweite dem Werkstück-Spannfutter 20 zugewandte
Abschnitt eine Länge von ca. 50 mm. Das Drehwerkzeugloch 18 hat
einen Durchmesser von ca. 12 mm. Der Zahn 19a des Schlüsselprofils 19 erstreckt
sich über etwa 9 mm in Umfangsrichtung und weist eine Höhe
beziehungsweise Tiefe von etwa 4 mm auf.
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Mit
der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Verfahren zum Wechseln
beziehungsweise Halten des Werkstück-Spannfutters 20 einer Drehmaschine
denkbar.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform erfolgt der Lösevorgang
des Werkstück-Spannfutters 20 vom Spannfutterträger,
indem das freie Ende 5 des Haltebolzens 1 in die Öffnung 10 des
Werkstück-Spannfutters 20 eingeführt
wird, das Werkstück-Spannfutter 20 von seinem
Spannfutterträger gelöst und dabei vom dem Haltebolzen 1 gehalten wird
und der Werkzeugträger 3 das Werkstück-Spannfutter 20 zu
einem vorgebbaren, inbesondere programmierbaren, Ort transportiert.
Bei dieser ersten Variante wird das Werkstück-Spannfutter 20 ohne
Zuhilfenahme des Spannfutter-Schlüssels 15 von
dem Spannfutterträger gelöst.
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Eine
zweite Ausführungsform sieht hingegen vor, dass das montierte
Werkstück-Spannfutter 20 durch Verwendung eines
Spannfutter-Schlüssels 15 vom Spannfutterträger
gelöst wird. Dabei wird der Spannfutter-Schlüssel 15 so
in die Öffnung 10 des Werkstück-Spannfutters 20 eingeführt,
dass das Schlüsselprofil 19 in das entsprechende
Verbindungselement, welches das Werkstück-Spannfutter 20 an
dem Spannmittel-Träger befestigt, eingreift. Abhängig
vom verwendeten Drehwerkzeug findet daraufhin eine erste Drehbewegung
des Spannfutter-Schlüssels 15 zum Anlösen
des Werkstück-Spannfutters 20 statt, beispielsweise
mit Hilfe einer Stange als Drehwerkzeug, die durch die beiden gegenüber
liegenden Drehwerkzeuglöcher 18 hindurch gesteckt
wird und als Hebel dient. Nach dem Anlösen des Werkstück-Spannfutters 20 kann
die Stange entfernt und der Haltebolzen 1 in das Innere des
Spannfutter-Schlüssels 15 eingeführt
werden. Anschließend wird das Werkstück-Spannfutter 20 durch
weiteres Drehen des Spannfutter-Schlüssels 15 um
die Drehachse 30, beispielsweise mit Hilfe eines Hakenschlüssels
als Drehwerkzeug, vollständig vom Spannfutterträger
abgelöst.
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Alternativ
wäre auch denkbar, dass der Haltebolzen bereits vor Beginn
des Ablösevorgangs in den Spannfutter-Schlüssel 15 eingeführt
wird und daran anschließend das Lösen des Werkstück-Spannfutters 20 vom
Spannfutterträger mittels eines Hakenschlüssels,
der in die Drehwerkzeuglöcher 18 des Spannfutter-Schlüssels 15 eingreift,
erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass das Werkstück-Spannfutter 20 bereits
zu Beginn des Lösevorgangs vom Haltebolzen 1 gehalten
wird, wodurch die Belastung des Verbindungselements zwischen Werkstück-Spannfutter 20 und
Spannfutterträger reduziert wird. Nach Abschluss des Lösevorgangs
wird das Werkstück-Spannfutter 20 auf dem Haltebolzen 1 zu
einem vorprogrammierbaren Ort transportiert.
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Selbstverständlich
kann das Werkstückspannfutter 20 von dem Spannfutterträger
nicht nur gelöst, sondern an diesem auch befestigt werden. Auch
der Befestigungsvorgang kann mit oder ohne Zuhilfenahme des Spannfutter-Schlüssels 15 erfolgen.
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In
einer dritten Ausführungsform wird über das freie
zweite Ende 5 des an dem Werkzeugträger 3 befestigten
Haltebolzens 1 ein Werkstück-Spannfutter 20 auf
den zweiten Teilbereich 5a des Haltebolzens 1 aufgesetzt,
beides in eine Befestigungsposition relativ zum Spannfutterträger
bewegt und das Werkstück-Spannfutter 20 an dem
Spannfutterträger befestigt. Der Haltebolzen erfüllt
hierbei nur die Funktion einer Halterung für den Transport
beziehungsweise dem Befestigungsvorgang.
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Demgegenüber
wird in einer vierten Ausführungsform zunächst
der Spannfutter-Schlüssel 15 auf den Haltebolzen 1 aufgesetzt
und anschließend in die Öffnung 10 des
Werkstück-Spannfutters 20 eingeführt.
Anschließend wird das Werkstück-Spannfutter 20 zum
Spannfutterträger transportiert und daran durch eine Drehbewegung
des Spannfutter-Schlüssels 15 befestigt. Sofern
das Werkstück-Spannfutter 20 vom Spannfutterträger
gehalten wird, auch ohne daran schön fest montiert zu sein,
kann der Haltebolzen 1 bereits aus dem Spannfutter-Schlüssel 15 entfernt
werden, bevor das Werkstück-Spannfutter 20 am
Spannfutterträger festgezogen wurde. Das auf das Verbindungselement
zwischen Spannfutterträger und Werkstück-Spannfutter 20 wirkende
Drehmoment kann dann mittels einer als Hebel dienenden Stange, die
durch die beiden Drehwerkzeuglöcher 18 hindurch
gesteckt wird, aufgebracht werden.
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Vorstellbar
ist auch, dass der Haltebolzen 1 das Werkstück-Spannfutter 20 so
lange lagernd hält, bis das Werkstück-Spannfutter 20 vollständig
am Spannfutterträger befestigt und festgezogen ist. In diesem
Fall wird das auf das Verbindungselement zwischen Spannfutter 20 und
Spannfutterträger wirkende Drehmoment beispielsweise durch
einen Hakenschlüssel, der in die beiden Drehwerkzeuglöcher 18 des
Werkstück-Spannfutters 20 eingreift, übertragen.
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Der
Haltebolzens 1 ist vorzugsweise lösbar am Werkzeugträger 3 befestigt,
damit er gegen andere Haltebolzen mit verschiedenen Durchmessern
des ersten Teilbereichs 2a, die in entsprechende Spannvorrichtungen
des Werkzeugträger 3 passen, und/oder des zweiten
Teilbereichs 5a für unterschiedliche Spannfutter-Schlüssel 15 ausgetauscht werden
kann. Als Werkzeugträger 3 kommt vorzugsweise
ein Revolverkopf zum Einsatz, der seinerseits als Befestigungsmechanismus
für das erste Ende 5 des Haltebolzens 1 ein
Spannfutter aufweist. Der Revolverkopf kann ferner als Sternrevolver,
Trommelrevolver, Kopfrevolver oder Kronrevolver ausgebildet sein.
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Üblicherweise
wird als Drehmaschine eine computergesteuerte CNC-Drehmaschine eingesetzt, so
dass ein exakt spezifiziertes Anfahren der Öffnung 10 des
auszuwechselnden Werkstück-Spannfutters 20 mit
dem Haltebolzen 1 gewährleistet ist.
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Die
Erfindung ermöglicht es somit, den Austauschvorgang eines
Werkstück-Spannfutters 20 einer Drehmaschine einfach
und universell sowie auf flexible, sichere und kostengünstige
Weise zu gestalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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