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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vor allem zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken kommen rotierende Werkzeuge wie Bohrer oder Fräser zum Einsatz, die mit Hilfe von Anschlussadaptern an angetriebenen Werkzeugspindeln verdrehsicher gehalten sind.
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Der jeweilige Anschlussadapter ist in einer Aufnahme der Werkzeugspindel verspannt, wozu beispielsweise sogenannte Hohlspannkegel (HSK) Verwendung finden, die hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betrieben werden.
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Insbesondere eine hochgenaue Bearbeitung des Werkstücks mit geringsten Toleranzen erfordert eine exakte axiale Ausrichtung des Werkzeugs in Bezug auf die Rotationsachse der Werkzeugspindel. Diese ist dann gewährleistet, wenn der Anschlussadapter mit einer Anschlussfläche an einer zugeordneten Anlagefläche der Werkzeugspindel vollflächig anliegt. D.h., die gebildete Trennfuge hat dann umlaufend eine Null-Breite bzw. eine, bezogen auf die Axialrichtung, einseitig tolerierbare Breite.
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Gerade im spangebenden Betrieb besteht jedoch ständig die Gefahr, dass sich in der Trennfuge, vor allem beim Einsetzen des Werkzeugs bzw. des Anschlussadapters in die Werkzeugspindel Staubkörner oder Späne festsetzen, die eine flächige Anlage der Anschlussfläche an der Anlagefläche nicht zulassen, so dass eine exakte axiale Ausrichtung des Werkzeugs nicht möglich ist.
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Zur Erkennung einer Spaltbildung sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, mit denen durch einen radial angeordneten Sensor eine sich bei einer Verschmutzung einstellende Unwucht des Werkzeugs bzw. des Anschlussadapters ermittelt und mit einem zulässigen Referenzwert verglichen wird. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise in der
DE 10 2006 016 919 A1 sowie der
DE 10 2007 048 121 A1 offenbart.
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Diese Konstruktionen sind jedoch störanfällig, da der Sensor in einem relativ ungeschützten Bereich positioniert ist und durch anfallende Späne oder anderen Schmutz in seiner Funktion beeinträchtigt werden kann.
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Auch bei anderen Konstruktionen zur Ermittlung eines korrekten Anschlusses sind die vorgenannten Nachteile zu beklagen. So ist beispielsweise eine Prüfeinrichtung bekannt, bei der über Luftdüsen eine Spaltbildung erkannt wird. Allerdings ist diese Art der Erkennung äußerst ungenau, so dass sie den gestellten Anforderungen nicht entsprechen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass mit geringstem konstruktivem und fertigungstechnischem Aufwand eine exakte Überprüfung auf einen korrekten Anschluss des Werkzeugs an einer Werkzeugspindel möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugt sind jedem Anschlussadapter mindestens zwei Prüfeinrichtungen zugeordnet, die sich in radialer Richtung gesehen diametral gegenüberliegen und jeweils drei Finger aufweisen können, wobei der vordere Finger einen mittleren Finger bildet.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die Prüfeinrichtungen an einem manuell oder mittels eines Roboterarms bewegbaren Greifer angebracht, mit dem das Werkzeug mitsamt dem Anschlussadapter aus einem Magazin entnehmbar und der Aufnahme der zugeordneten Werkzeugspindel zuführbar ist.
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Hierbei kann die Werkzeugspindel Bestandteil eines Werkzeugrevolvers sein, mit einer Trommel, in der umfänglich hintereinander eine Reihe von Werkzeugspindeln angeordnet sind, die, je nach Erfordernis, mit unterschiedlichen Werkzeugen bestückbar sind.
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Ein entscheidender Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, dass, im Gegensatz zum Stand der Technik, das Einsetzen des Werkzeugs in die Werkzeugspindel und gleichzeitiges Prüfen auf korrekten Anschluss des Werkzeuges bei stehendem Werkzeug erfolgt, was eine deutliche Verkürzung der Rüstzeiten zur Folge hat.
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Bevorzugt wird in einem ersten Schritt des Überprüfungsvorgangs die schwimmend am Greifer gehaltene Prüfeinrichtung mit ihrem vorderen Finger zur Anlage an die Anschlussfläche des Anschlussadapters gebracht und zwar durch Verformung derart, dass sich ein Differenzmaß zu den hinteren Fingern ergibt, beispielsweise ca. 0,2 mm. Dieses Verformungsmaß des vorderen Fingers wird mittels eines Messelementes ermittelt und als Sollwert hinterlegt.
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Als Messelemente können unterschiedliche konstruktive Lösungen vorgesehen sein. Beispielhaft werden Dehnungsmessstreifen genannt, die an dem vorderen Finger befestigt sind und die in Korrespondenz stehen mit einer Auswerteeinheit.
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Beim Einsetzen des Werkzeugs in die Werkzeugspindel kommen die hinteren Finger zur Anlage an einer Anlagefläche der Werkzeugspindel. Befindet sich nun im Bereich der Trennfuge zwischen der Anschlussfläche des Werkzeugs und der Anlagefläche der Werkzeugaufnahme Schmutz oder Späne oder dergleichen, so verformt sich der vordere Finger entsprechend, wobei diese Verformung gleichfalls gemessen und mit dem zuvor ermittelten Soll-Wert verglichen wird.
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Die Finger der Prüfeinrichtung stehen bevorzugt aus einem hochfesten Leichtmetall, insbesondere Aluminium und sind an ihren freien Enden auf der der Anschluss- bzw. Anlagefläche zugewandten Seite mit Stahlkugeln als Auflager bestückt.
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Die sich dadurch ergebende Punktauflage verhindert, dass vorhandene Schmutz- oder Spanpartikel unmittelbar an der Anlagefläche der Finger anliegen und das Messergebnis verfälschen.
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Wie erwähnt, findet der Einsatz der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung bevorzugt bei einem Werkzeugrevolver Verwendung, wie er insbesondere in der
EP 3 031 576 B1 thematisiert ist, wobei auch bei dieser bekannten Werkzeugmaschine die Bestückung der Werkzeugspindeln mit Werkzeugen mittels eines Greifers erfolgt.
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Gerade bei der Vielzahl von gleichzeitig in die Werkzeugspindeln einzusetzenden Werkzeugen bietet die durchaus bemerkenswerte Verkürzung der Rüstzeit durch die Überprüfung auf korrekten Anschluss der Werkzeuge besondere Bedeutung, wobei jedem der gleichzeitig einzusetzenden Werkzeuge wenigstens eine, vorzugsweise zwei Prüfeinrichtungen zugeordnet sind, mit denen eine entsprechende Überprüfung bei noch nicht rotierendem Werkzeug durchgeführt wird. D.h., das Einsetzen des Werkzeugs und die Prüfung auf korrekten Anschluss erfolgt gleichzeitig.
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Im Übrigen ist als weiterer Vorteil zu nennen, dass für eine kostengünstige Realisierung der Erfindung zur Verspannung des Anschlussadapters handelsübliche Spannelemente eingesetzt werden können, z.B. die zum Stand der Technik genannten Hohlspannkegel.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in einer perspektivischen Ansicht
- 2 bis 5 Einzelheiten der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, jeweils in schaubildlicher Darstellung
- 6 bis 8 jeweils weiter eine Einzelheit der Erfindung in unterschiedlichen Ansichten.
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In der 1 ist als Teil einer Werkzeugmaschine ein Revolverkopf 1 mit in Gruppen über- und nebeneinander angeordneten Werkzeugspindeln 3 zur Aufnahme von antreibbaren Werkzeugen 4, wie Bohrer, Fräser oder dergleichen, dargestellt. Dabei steht der drehbare Revolverkopf 1 im Sinne eines Kragarmes gegenüber einem nicht dargestellten Maschinengestell vor.
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Zur gleichzeitigen Bestückung der in axialer Richtung des Revolverkopfes hintereinander liegenden Werkzeugspindeln 3 einer Gruppe ist ein Greifer 2 vorgesehen, mit dem eine mit den Werkzeugspindeln 3 gleichzahlige Anzahl von Werkzeugen 4 beispielsweise aus einem Magazin entnehmbar und den Werkzeugspindeln 3 zuführbar ist. Dabei ist ein Halter 5 an dem Greifer 2 vorgesehen, mit dem die Gruppe von Werkzeugen 4 zu ihrer Einsatzstelle bringbar ist.
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Jedes Werkzeug 4 weist einen Anschlussadapter 7 auf, der mit der zugeordneten Werkzeugspindel 3 in Verbindung bringbar ist.
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Gemäß der Erfindung ist dem Anschlussadapter 7 jedes Werkzeuges 4 mindestens eine radial bewegbare Prüfeinrichtung 6 zugeordnet, die in den 2 bis 8 deutlich erkennbar ist, wobei in der 2 einen Teil der Prüfeinrichtung 6 in Alleinstellung abgebildet ist.
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Darin ist zu erkennen, dass die Prüfeinrichtung 6 gabelförmig ausgebildet ist, mit drei Fingern 10, 11, von denen ein mittlerer einen vorderen Finger 11 und die beiden äußeren hintere Finger 10 bilden.
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Wie in der 6, vor allem in der 8, die einen Schnitt durch die Prüfeinrichtung 6 entsprechend der Linie A-A in 7 wiedergibt, zu erkennen ist, sind an den freien Enden und zwar auf den dem vorderen Finger 11 zugewandten Seiten Kugeln 12 eingelassen, ebenso wie eine Kugel 12 am freien Ende der den hinteren Fingern 10 zugewandten Seite des vorderen Fingers 11. Dabei fluchten die Kugeln 12 der Finger 10,11 in radialer Richtung zunächst vor einer Anlage am Anschlussadapter 7.
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In Funktion stützt sich der vordere Finger 11 an einer Anschlussfläche 8 des Anschlussadapters 7 ab, deutlich erkennbar in der 3, während die hinteren Finger 10 bei in die Werkzeugspindel 3 eingeführtem Werkzeug 4 an einer Anlagefläche 9 der Werkzeugspindel 3 anliegen, entsprechend den 4 und 5.
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Die 5 zeigt zur Verdeutlichung die Anlage der Prüfeinrichtung 6 ohne eingestecktes Werkzeug 4, wobei die Anlagefläche 9 eine nutartige Vertiefung 13 aufweist, in die der vordere Finger 11 eintaucht.
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Der vordere Finger 11 ist mit Dehnungsmessstreifen 14 versehen. Beim Aufnehmen des Werkzeugs 4 durch den Greifer 2 liegt der vordere Finger 11 an der Anschlussfläche 8 an, entsprechend der Abbildung in 3. Der vordere Finger 11 ist in die dem Werkzeug 4 abgewandte Richtung mit geringem Abstand zu den hinteren Fingern 10 angeordnet.
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Dieser Abstand ist so gewählt, dass der vordere Finger 11 bei noch nicht in die Werkzeugspindel 3 eingesetztem Werkzeug 4 um ein Maß X, beispielsweise 0,2 mm, vorsteht, was durch Dehnungsmessstreifen 14 oder ein anderes geeignetes Messelement ermittelt und als Sollwert hinterlegt wird.
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Beim Einsetzen des Werkzeugs 4 bzw. des Anschlussadapters 7 in die Werkzeugspindel 3 stützen sich die beiden hinteren Finger 10 mit ihren Kugeln punktuell an der Anlagefläche 9 der Werkzeugspindel 3 ab. Bei nicht korrekter Anlage der Anschlussfläche 8 an der Anlagefläche 9 verändert sich, abweichend vom hinterlegten Sollwert, das Maß X durch eine entsprechende Verformung des vorderen Fingers 11.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Revolverkopf
- 2
- Greifer
- 3
- Werkzeugspindel
- 4
- Werkzeug
- 5
- Halter
- 6
- Prüfeinrichtung
- 7
- Anschlussadapter
- 8
- Anschlussfläche
- 9
- Anlagefläche
- 10
- hinterer Finger
- 11
- vorderer Finger
- 12
- Kugel
- 13
- Vertiefung
- 14
- Dehnungsmessstreifen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006016919 A1 [0006]
- DE 102007048121 A1 [0006]
- EP 3031576 B1 [0020]
