DE1427008C3

DE1427008C3 - Werkzeugmaschine, insbesondere Bohr- und Fräswerk

Info

Publication number: DE1427008C3
Application number: DE1961N0019384
Authority: DE
Inventors: Leslie Clarence Salt Lake City Utah Seager
Original assignee: NEW BRITAIN MACHINE Co NEW BRITAIN CONN US
Current assignee: NEW BRITAIN MACHINE Co NEW BRITAIN CONN US
Priority date: 1960-04-27
Filing date: 1961-01-02
Publication date: 1984-07-05
Also published as: DE1427008A1; DE1427008B2; GB902069A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein Bohr- und Fräswerk, mit einer Arbeitsspindel und mit einem Werkzeugspeicher, aus dessen Werkzeughaltevorrichtungen Werkzeuge bzw. Werkzeughalter entnommen und in die Arbeitsspindel eingesetzt werden, und mit mehreren für das oder die zu bearbeitenden Werkstücke und für den Werkzeugspeicher vorgesehenen Schlitten, die gegenseitig sowohl quer zur Drehachse der Arbeitsspindel als auch in Längsrichtung dieser Drehachse bewegbar sind, um eine Reihe von maschinellen Bearbeitungen an den Werkstücken und Werkzeugwechseln zwischen Werkzeugspeicher und Arbeitsspindel durchzuführen, die automatisch von einer programmierten Vorrichtung gesteuert werden.

■> Es sind bereits programmgesteuerte Werkzeugmaschinen bekannt, die mehrere Bearbeitungen an einem Werkstück automatisch ausführen. Derartige Werkzeugmaschinen führen bestimmte Bearbeitungsabläufe mit einem einzigen Werkzeug aus. Es ist aber auch

ίο bereits bekannt, eine Werkzeugmaschine verschiedene Werkzeuge in einem Bearbeitungsprogramm verwenden zu lassen. Eine derartige Werkzeugmaschine ist beispielsweise aus der US-PS 29 01 927 bekanntgeworden, von der die vorliegende Erfindung gattungsgemäß ausgeht. Bei dieser Werkzeugmaschine werden die auszutauschenden Werkzeuge entsprechend einem Bearbeitungsprogramm einer Programmsteuerung in der Arbeitsspindel ausgetauscht. Die Verbindung des in einem Werkzeughalter aufgenommenen Werkzeuges mit der Arbeitsspindel erfolgt durch Verschrauben mit einem anschließenden Verklemmen des Werkzeughalters in der Arbeitsspindel.

Nun hat es sich herausgestellt, daß wenn bei einer Werkzeugmaschine ein drehendes Werkzeug, beispiels-

2¹J weise ein Bohrwerkzeug, verwendet wird und dieses nicht in der gleichen Winkelstellung in die Arbeitsspindel wieder eingesetzt wird, die das Werkzeug vorher einnahm, die vorher mit dem Werkzeug gebohrte Bohrung nicht mit dem gleichen Genauigkeitsgrad

jo wiederholt werden kann, der bei vielen Arbeiten erforderlich ist.

Es sind zwar schon Vorrichtungen zum Stillsetzen der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine in eine bestimmten Winkelstellung bekanntgeworden, so aus der

J5 DE-AS 10 73 829 und der DE-AS 10 55 393. Diese Vorrichtungen sind jedoch relativ kompliziert ausgebildet und werden nicht für denselben Zweck benutzt. Im besonderen erfordert die in der DE-AS 10 73 829' beschriebene Einrichtung zusätzlich einen Hilfsantrieb während bei der Einrichtung nach der DE-AS 10 55 393 eine optische Fühleinrichtung mit einer Lampe und mit fotoelektrischen Zellen verwendet wird, wobei diese Mittel komplizierter sind als die verhältnismäßig einfache Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.

v, Es ist also die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, im Zusammenhang mit programmgesteuerten Werkzeugmaschinen mit einem selbsttätigen Werkzeugwechsel auf einfache Weise zu erreichen, daß die formschlüssig zu verbindenden Werkzeuge sowohl

so in der Arbeitsspindel als auch in dem Werkzeugspeicher stets in der gleichen Lage untergebracht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Arbeitsspindel und die Werkzeughalter sowie die Werkzeughaltevorrichtungen des Werkzeugspeichers Vorrichtungen aufweisen, die das Einsetzen oder Herausnehmen des Werkzeughalters in die oder aus den Werkzeughaltevorrichtungen des Werkzeugspeichers oder in die oder aus der Arbeitsspindel in einer

to vorbestimmten gleichen Winkelstellung zur Arbeitsspindel sicherstellen, und der an der Arbeitsspindel angeordneten, die Einstellung der Werkzeughalter in die vorbestimmte Winkelstellung sicherstellenden Vorrichtung eine an sich bekannte Einrichtung, die nach

_h<i Unterbrechung des Antriebs der Arbeitsspindel diese weiter dreht, bis die Arbeitsspindel in die vorbestimmte Winkelstellung gelangt und dort stillgesetzt wird, sowie an sich bekannte kraftgetriebene Betätigungsvorrich-

tungen zugeordnet sind, die den Werkzeughalter in der Arbeitsspindel festzuhalten oder aus der Arbeitsspindel ohne Verdrehung des Werkzeughalters für den Werkzeugwechsel auszustoßen vermögen.

Da die vorliegende Werkzeugmaschine drehende Werkzeuge verwendet, und da es nicht nur zur Erzielung einer großen Genauigkeit sondern auch aus anderen Gründen wichtig ist, daß jedes Werkzeug mit der Spindel in genau der gleichen Stellung verbunden wird, wird jedes Werkzeug auch aus Gründen der to zuverlässigen Übertragung der Antriebskraft mit einem Nutenkeil versehen, der in eine im vorstehenden Ende der Spindel befindliche Keilnut paßt. Damit sich der jeweilige Keil in die in der Spindel befindliche Keilnut richtig einschiebt, wenn die Werkzeuge bzw. die Werkzeughalterungen von der Spindel aufgenommen werden, werden diese in die Werkzeughaltevorrichtungen des Werkzeugspeichers stets so eingesetzt, daß sich die Keile in der gleichen Winkelstellung befinden. Nach jedem Stillsetzen der Spindel wird also als Vorbereitung zum Einsetzen eines Werkzeuges in den Speicher oder zum Herausnehmen des Werkzeuges die Spindel in der gleichen Winkelstellung stillgesetzt.

Wird die Bearbeitung beispielsweise durch eine Programmsteuerung gesteuert und wird die Spindeldrehung beispielsweise durch eine Lochkarten- oder Lochstreifensteuerung beendet, dann kann die Spindel in einer Winkelstellung stillgesetzt worden sein, die ein Aufnehmen des Werkzeuges aus dem Speicher oder das Einsetzen in denselben ermöglicht. Diese Stellung ist M aber rein zufällig und muß nicht zwangsläufig eingenommen werden. Damit nun aber die Sicherheit besteht, daß die Spindel stets in der gleichen Winkelstellung stillgesetzt wird, ist die mit der Arbeitsspindel verbundene Vorrichtung vorhanden, die die Spindel stets in derselben Winkelstellung stillsetzt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei in den Zeichnungen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeich- <to net sind. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Waagerecht-Bohr-Fräswerkes,

Fig.2 ein Teilschnitt durch den Spindelstock der in Fig. 1 dargestellten Maschine, wobei einige Teile weggebrochen sind,

F i g. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 2, Fig.4 eine teilweise geschnitten oder gebrochen dargestellte Ansicht des Arbeitsschlittens und des Werkzeugmagazins,

F i g. 5 ein vergrößerter Teilschnitt des rechten Endes der Werkzeugspindel, und

F i g. 6 ist ein vergrößerter Teilschnitt des linken oder des hinteren Endes der Werkzeugspindeln.

Die Maschine hat ein Untergestell A, das an dem v, einen Ende einen Ständer B aufweist, an dessen Vorderseite sich auf den Führungen 10 und 11 ein Spindelstock C lotrecht bewegt. Von zwei oder von mehreren waagerechten Führungen 12, die sich auf der Oberseite des Untergestelles A befinden, wird ein w) Unterschlitten D getragen, der sich zum Ständer B hin und vom Ständer B weg bewegen kann. Auf den waagerechten Führungen 14 und 15, die sich auf der oberen Seite des Unterschlittens D befinden, kann sich der Arbeitstisch £Ίη Querrichtung des Untergestelles A i,"> bewegen.

Der Spindelstock Cwird längs der Führungen 10 und 11 von einer Leitspindel 16 lotrecht bewegt, die in dem Untergestell A der Maschine drehbar gelagert ist und in Gewindeeingriff mit einer auf dem Spindelstock fest gelagerten Spindelmutter steht. Der Spindelstock C trägt eine waagerecht angeordnete Spindel 17, die außer einer Drehung in entgegengesetzten Richtungen auch noch in Längsrichtung ihrer Drehachse mit verschiedenen Geschwindigkeiten in entgegengesetzten Richtungen verschiebbar ist, um dem von ihr getragenen Werkzeug die erforderlichen Vorschub- und Schnellvorschubbewegungen oder Planbewegungen zu geben. Der Unterschlitten D kann in entgegengesetzten Richtungen in Längsrichtung der Werkzeugspindeldrehachse auf den Führungen 12 bewegt werden. Der Arbeitstisch Eist in entgegengesetzten Richtungen quer zur Drehachse der Werkzeugspindel längs der Führungen 14 und 15 mit verschiedenen Geschwindigkeiten verschiebbar und erhält durch eine zweckdienliche Vorrichtung die erforderlichen Vorschub- und Schnellvorschubbewegungen oder Planbewegungen.

Beim normalen Arbeiten der Maschine erfolgen diese erwähnten Bewegungen durch Kraftantriebe. Zu diesem Zweck weist die dargestellte Maschine einen umkehrbaren Elektromotor, den 'Spindel-Antriebsmotor' auf, der sich in dem linksliegenden Ende des Maschinenuntergestelles befindet und der der Spindel die Dreh- und Vorschubbewegungen erteilt. Auf dem Spindelstock C ist ein umkehrbarer, die Schnellverstellung der Spindel ausführenden Elektromotor, der sogenannte 'Spindelverstellmotor' angeordnet. Verschiedene einzelne, umkehrbare, mit verschiedenen Drehzahlen umlaufende Motore, die sogenannten »Vorschubmotoren« bewirken die Vorschub- und Schnellbewegungen oder Querbewegungen des Spindelstockes, des Unterschlitlens und des Arbeitstisches. Es werden auch noch andere Motore verwendet, doch ist die Beschreibung ihrer Anordnung und ihrer Arbeitsweise zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich.

Die Drehgeschwindigkeit und die Drehrichtung der Spindel sowie die Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung der anderen Maschinenelemente, beispielsweise die Vorschub- und Verstellbewegungen der Spindel, des Spindelstockes, des Unterschlittens und des Arbeitstisches werden entweder von einer Bedienungsperson, unter Verwendung mehrerer Handregler geregelt, die sich auf einer hängenden Schalttafel G befindet, oder werden von einer einen Lochstreifen verwendenden Regelvorrichtung H geregelt, die an einer geeigneten Stelle an der Maschine befestigt ist. Die Maschine führt alle gewünschten Bearbeitungszyklcn auf Grund der von dem Lochstreifen gegebenen Informationen aus.

Die dargestellte Maschine weist einen Werkzeugspeicher K auf, der mit der in Fig. 1 oberen rechtsanliegenden vorderen E-'cke des Arbeitstisches E abnehmbar verbunden ist. Der Werkzeugspeicher hat mehrere Werkzeughaltevorrichtungen L, von denen jede einen Werkzeughalter Taufnimmt, jedoch mit Ausnahme der sechsten Vorrichtung von unten in der linksliegenden Reihe, deren Werkzeughalter in der dargestellten Ausführung auf die Spindel 17 übertragen worden ist, um eine Bohrung in einem Werkstück VVzu bohren, das ebenfalls von dem Arbeitstisch £ getragen wird und auf der oberen Seite des Arbeitstisches in einer seitwärts von dem Werkzeugspeicher K versetzten Stellung befestigt ist.

Die erforderlichen oder gewünschten Bearbeitungsvorgänge, die von dem in der Spindel befindlichen Werkzeug ausgeführt werden sollen, werden automa-

tisch ausgeführt. Nach ihrer Beendigung werden das Werkzeug und das Werkstück automatisch getrennt, damit eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in Querrichtung der Spindelachse erfolgen kann. Der Spindelstock und der Arbeitstisch werden dann automatisch bewegt, um die Spindel mit der Werkzeughaltevorrichtung des Werkzeugspeichers, in der das in der Spindel vorhandene Werkzeug für gewöhnlich liegt, auszurichten. Die auf diese Weise ausgerichtete Spindel wird dann automatisch vorgeschoben, d.h. in Vorwärtsrichtung bewegt, um das von der Spindel gehaltene Werkzeug in die in dem Speicher K vorhandene zugehörende Werkzeughaltevorrichtung einzulegen, wobei eine in der Werkzeugspindel befindliche Klemm- und Greifvorrichtung automatisch betätigt wird, um das Werkzeug freizugeben. Dann wird die Spindel automatisch zurückgezogen.

Der Spindelstock und/oder der Arbeitstisch werden dann mit der werkzeugfreien Spindel wieder automatisch bewegt, um die Spindel mit einem beliebigen gewünschten, in dem Speicher K befindlichen Werkzeug auszurichten. Die Spindel wird dann wieder automatisch vorgeschoben, um mit dem ausgewählten Werkzeug in Eingriff zu gelangen, wobei die in der Spindel befindliche Werkzeugklemm- und -greifvorrichtung automatisch betätigt wird, um das Werkzug zu erfassen. Die Spindel wird dann automatisch zurückgezogen und der Spindelstock und der Arbeitstisch werden automatisch relativ auseinander bewegt, um die Spindel mit einer auf dem Werkstück befindlichen Stelle auszurichten, an der ein anschließender Bearbeitungs-. Vorgang ausgeführt werden soll. Sollen zwei oder mehr Bearbeitungsvorgänge von demselben Werkzeug ausgeführt werden, dann werden diese Bearbeitungen ebenfalls automatisch ausgeführt. Nach den gewünschten Bearbeitungen mittels des in der Spindel befindlichen Werkzeuges wird die Rückführung des Werkzeuges in den Speicher K und das Aufnehmen eines anderen Werkzeuges aus dem Speicher K automatisch wiederholt, bis alle Bearbeitungen, die an dem Werkstück IV ausgeführt werden müssen, vollständig ausgeführt sind, worauf das verwendete letzte Werkzeug in dem Speicher K zurückgelegt und dann die Maschine automatisch stillgesetzt wird.

Die vorstehend als Werkzeuge bezeichneten Teile sind in Wirklichkeit Aufsteckdorne oder Werkzeughalter, mit denen die eigentlichen Werkzeuge lösbar verbunden sind. Da es sich bei den verwendeten Werkzeugen um umlaufende Werkzeuge, beispielsweise um Fräser handelt, wie sie in der rechten oberen Ecke des Speichers K dargestellt sind, da es ferner zur Erzielung einer großen Genauigkeit und auch aus anderen Gründen wichtig ist, daß die verwendeten Werkzeuge wiederholt mit der Spindel in genau der gleichen Stellung verbunden werden, weist auch aus Antriebsgründen jeder Werkzeughalter einen Nutenkeil 18 auf, der in eine in dem vorstehenden Ende der Spindel 17 befindliche Keilnut 19 paßt. Damit sich die Keile in die in der Spindel befindliche Keilnut richtig einschieben, wenn die Werkzeuge von der Spindel aufgenommen werden, werden die Werkzeuge in die Werkzeughaltevorrichtungen des Werkzeugspeichers stets so eingesetzt, daß sich die Keile in der gleichen Winkelstellung befinden. Nach jedem Stillsetzen der Spindel muß als Vorbereitung zum Einsetzen eines Werkzeuges in eine Werkzeughaltevorrichtung des Speichers K oder als Vorbereitung zum Herausnehmen eines Werkzeuges die Spindel in der gleichen Winkelstellung stillgesetzt werden.

Es sei angenommen, daß nach dem von dem Lochstreifen eingeleiteten Stillsetzen der Spindel die Spindel noch eine Zeitlang weiter gedreht werden muß, um die Spindel auf eine vorbestimmte Winkelstellung zu bringen, so daß die Spindel stets in der gleichen Winkelstellung stillgesetzt wird, wenn ihre Drehung vor dem Absetzen und/oder vor dem Herausnehmen eines Werkzeuges unterbrochen wird. Zur weiteren Fortsetzung der Spindeldrehung für kurze Zeit nach dem durch den Lochstreifen gesteuerten Stillsetzen weist die Spindelbuchse 20 einen Ring 21 auf, der an der Spindelbuchse 20 befestigt ist und einen Block 22 trägt, der einen radial nach außen weisenden V-förmigen is Ausschnitt 23 hat, der sich in Längsrichtung der Spindelachse erstreckt. In den Ausschnitt 23 kann sich wahlweise eine Rolle 24 einlegen, die sich am oberen Ende einer Kolbenstange 25 befindet, die mit einem Kolben 26 verbunden ist und aus dem Kolben 26 nach oben ragt. Der Kolben 26 bewegt sich im Zylinder 27 eines von einem Druckströmungsmittel betätigten Druckmittelantrieb M. Der Zylinder 27 sitzt auf einer ringförmigen Konsole 28, die an dem inneren unteren Abschnitt des Spindelstockgehäuses 29 befestigt ist. Der Kolben 26 wird von einer Feder 30 nach unten gedrückt, so daß für gewöhnlich die Rolle 24 außer Eingriff mit dem von der Spindelbuchse getragenen Ausschnitt 23 liegt. Durch Zuführen von Druckströmungsmittel zu dem unterhalb des Kolbens 26 gelegenen Ende des Zylinders 27 wird die Kolbenstange 25 und infolgedessen die Rolle 24 nach oben bewegt, so daß sich die Rolle in den Ausschnitt 23 legt.

Der Zustrom von Druckströmungsmittel zum Zylinder 27 und aus dem Zylinder 27 zum Einlegen der Rolle 24 in den Ausschnitt 23 oder zum Herausheben der Rolle 24 aus dem Ausschnitt 23 erfolgt mittels eines solenoidbetätigten Ventiles 35, das in der Nähe des Zylinders 27 innerhalb des Spindelstockes befestigt ist und mit dem Zylinder 27 über eine Rohrleitung 36 sowie mit einer Druckmittelquelle über eine Rohrleitung 37 in Verbindung steht. Das Ventil 35 ist für gewöhnlich geschlossen, d. h. es befindet sich in einer Stellung, bei der die Rohrleitung 36 mit der Abströmleitung verbunden ist. Das Einschalten des Solenoides zum Verbinden des Druckmittelantriebs M mit dem Druckströmungsmittelvorrat erfolgt über einen Stromkreis, der zwei magnetische Annäherungsschalter 40, 41 aufweist, von denen der Schalter 40 unmittelbar mit dem Spindelstockgehäuse und der Schalter 41 mit dem vorstehenden Arm der bereits erwähnten Konsole 28 verbunden ist.

Die Schalter 40, 41 werden zur Herstellung von Stromkreisen durch Dauermagnete 42, 43 geschaltet, die von den Ringen 44 bzw. 45 getragen werden. Die Ringe werden von der Spindelbuchse getragen und sind in Axialrichtung auf der Spindelbuchse verstellbar. Der Schalter 40 wird von dem Dauermagnet 42 geschaltet, um den Spindelantrieb dadurch zu unterbrechen, daß der Spindelantriebsmotor von dem Stromnetz abge- _;

w) schaltet und gebremst wird, um den Ausschnitt 23 ungefähr in Ausrichtung mit der von der Kolbenstange 25 des Druckmittelantriebs M getragenen Rolle 24 auszurichten. Bei dem erwarteten Spindelstand wird ein Stromkreis über das von demSolenoid betätigte Ventil

f.' 35 geschlossen und der Kolben 26 wird nach oben geschoben, so daß sich die Rolle 24 in den Ausschnitt 23 legt. Da der Ausschnitt 23 V-förmig ist, wird die Spindel ι genau in der gewünschten Stellung eingestellt, sofern j

sich die Spindel nicht schon beim Einschieben der Rolle 24 in den Ausschnitt 23 in dieser Stellung befindet. Die Rolle 24 hält dann die Spindel 17 so lange in der gewünschten Stellung, bis die Rolle 24 aus dem Ausschnitt 23 herausgezogen wird. Ist die Spindel beim Abschalten der Spindel durch die entsprechende Lochstreifeninformation nicht nahe genug an der gewünschten Stelle stillgesetzt worden, so daß also die Rolle 24 nicht in den Ausschnitt 23 eindringen kann, dann wird der zweite Annäherungsschalter 41 in einen Stromkreis zum Spindelantriebsmotor eingeschaltet, so daß sich die Spindel weiter fortgesetzt dreht, bis der Schalter 40 wieder arbeitet. Mit anderen Worten: Der Schalter 41 und sein damit zusammenwirkender Dauermagnet 43 tasten also die Nähe oder den Genauigkeitsgrad, mit dem die Spindel stillgesetzt ist oder im Begriff steht, stillgesetzt zu werden, ab, und erforderlichenfalls wird die Drehung der Spindel so lange fortgesetzt, bis die vorherbestimmte oder erwartete Stillsetzgenauigkeit erzielt worden ist.

Ein mit dem Ende der Kolbenstange 25 verbundener Hebel 50 ragt oberhalb des Zylinders 27 aus dem Druckmittelantrieb M vor und durchsetzt einen in der Führungskonsole 52 befindlichen Schlitz 51. Der Hebel betätigt einen mit der Konsole 28 verbundenen elektrischen Schalter 53, wenn die Rolle 24 richtig in den Ausschnitt 23 eingeschoben worden ist. Die Kolbenstange 25 durchsetzt hierbei die Führungskonsole 52. Der Schalter 53 liegt in einem Lampenstromkreis, der ein sichtbares Zeichen gibt, das anzeigt, daß die Spindel sich in richtiger Stellung zum Auswechseln oder zur Aufnahme eines Werkzeuges befindet. 1st eineVorrichtung erwünscht, die die Spindel noch sicherer in der gewünschten Stellung hält als dies durch den Eingriff der Rolle 24 in den Ausschnitt 23 erfolgt, dann kann eine elektrisch betätigte Bremse N od. dgl. verwendet werden, die entweder auf der Spindel 17 oder auf einer Schnelldrehwelle 60 angeordnet ist, die die Spindel über einen biegsamen Riemenantrieb 61 treibt. Die dargestellte Maschine weist eine Bremse Ndieser Art auf, die mit der Schnelldrehwelle 60 verbunden ist. Da die bestimmte Ausführung und die Arbeitsweise der Bremse N keinen Teil der Erfindung bilden, ist die Bremse nicht näher dargestellt und wird auch nicht näher beschrieben.

Jede in dem Werkzeugspeicher K vorhandene Werkzeughaltevorrichtung L hat vorzugsweise einen federbelasteten Riegel, der in eine Bohrung eingreifen kann, welche sich in jedem Aufsteckdorn oder Werkzeughalter befindet. Der Eingriff dieses Riegels in die Bohrungen der zugehörenden, in den verschiedenen Werkzeughaltcvorrichtungen vorhandene Aufsteckdorne oder Werkzeughalterungen verhindert ein Herausfallen oder eine Änderung der Winkelstellung in den Werkzeughaltevorrichtungen des Werkzeugspeichers beim Auftreten von Vibrationen od. dgl. Diese Ausführung gibt auch die Sicherheit, daß das Werkzeug nach dem Zurückziehen der Spindel und Ablegen des Werkzeuges in dem Speicher sicher in der Werkzeughaltevorrichtung gehalten wird.

Der Werkzeugspeicher K besteht aus einem Gestell 70, das am Arbeitstisch E lösbar durch Schrauben befestigt ist und das ein Werkzeugmagazin 71 aufweist, in welchem die Werkzeughaltevorrichtungen unmittelbar getragen werden. Das Magazin 71 ist mit dem b5 Gestell 70 so verbunden, daß eine Relativbewegung zwischen diesen Teilen in einer parallel zur Drehachse der Werkzeugspindel 17 verlaufenden Richtung erfolgen kann. Das Magazin 71 ist zu diesem Zweck mit dem Gestell 70 durch Schraubenbolzen 72 verbunden, die in die Rückseite des Magazins 71, gesehen in F i g. I₁ nahe an den vier Ecken des Magazins 71 eingeschraubt sind, nach hinten ragen und entsprechende Bohrungen des Gestelles 70 durchsetzen. Das Magazin 71 wird von dem Gestell 70 durch Schraubenfedern 73 wegb'ewegt, die die Schraubenbolzen 72 umgeben und zwischen den benachbarten Seiten des Gestelles 70 und des Magazins 71 angeordnet sind. Die am Gestell 70 sich abstützenden Enden der Federn 73 liegen in Ausbohrungen. Die Bewegung des Magazins 71 in einer weggerichteten Richtung wird von Gewindemuttern 74 begrenzt, die auf die nach hinten ragenden vorstehenden Enden der Schraubenbolzen 72 aufgeschraubt sind. Diese Schraubenmuttern 74 bilden auch eine Vorrichtung, mit der das Magazin 71 relativ zum Gestell 70 eingestellt oder verstellt werden kann. Nahe den Ecken des Magazins 71 sind am Gestell 70 elektrische Schalter 75 in solcher Weise befestigt, daß ihre Schaltkolben einen kleinen Abstand von der Rückseite des Magazins 71 haben. Diese Schalter liegen in Reihe mit der Hauptleitung der Maschine und schalten die Maschine ab, falls einer der Schalter bei der Bewegung des Magazins 71 zum Ständer 70 beim Einsetzen eines Werkzeuges in das Magazin oder beim Herausnehmen eines Werkzeuges aus dem Magazin geöffnet wird, was beispielsweise bei einem Versagen der Maschine, z. B. einem Fehler in der Programmschaltung, erfolgt.

Die Spindel 17 hat eine axial gerichtete Bohrung, deren vorderer Abschnitt eine Fassung mit einer geringen Kegelneigung zur Aufnahme eines Werkzeughalters bildet. Die Kegelbohrung 80 endet in einer zylindrischen Bohrung 81, deren Durchmesser etwa ein Drittel des Durchmessers der Spindel beträgt. Die Bohrung 8! ist durch eine Axialbohrung 82 mit einer Bohrung 83 verbunden, die das hintere Ende der Spindel 17 durchsetzt. Die Kegelbohrung 80 und die Bohrung 81 nehmen den Werkzeughalter Tauf. Die Kegelneigung des Schaftes 84 dieses Werzeughalters Tentspricht der Kegelneigung der Kegelbohrung 80. Der hintere zylindrische Abschnitt oder Führungsabschnitt 85 des Werkzeughalters paßt in die Bohrung 81.

Der Werkzeughalter That im dargestellten Beispiel einen Verriegelungspfropfen oder ein Zwischenstück 86, das in eine Bohrung 87 des Werkzeughalters Tso tief eingeschraubt ist, daß ein am Zwischenstück 86 befindlicher Flansch 88 am hinteren Ende des Werkzeughalters Tanliegt. Das Zwischenstück 86 kann aber auch mit dem Werzeughalter T aus einem Stück bestehen. Links vom Flansch 88, gesehen in Fig.5, hat das Zwischenstück 86 einen mit dem Flansch 88 über einen abgesetzten Hals verbundenen Kopf 90. Der zum Hals weisende Abschnitt des Kopfes 90 ist kegelstumpfförmig und hat eine Kegelfläche 91, die in bezug auf die Spindelachse nach hinten divergiert. Diese Fläche 91 kann von einer Vorrichtung erfaßt werden, die den Werkzeughalter T in der Kegelbohrung 80 festspannt oder in dieser Fassung verriegelt. Die andere Hälfte des Kopfes 90 ist ebenfalls kegelstumpfförmig, weist aber in die entgegengesetzte Richtung.

Die zum Verriegeln oder Verklemmen des Werkzeugdornes T in der Kegelbohrung 80 dienende Vorrichtung besteht aus einer Klemmhülse 92, die innerhalb der Bohrung 81 angeordnet und auf das vordere Ende einer Zugstange 93 aufgeschraubt ist, die von der Bohrung 81 zur Bohrung 82 verläuft, in der die Stange über einen zylindrischen Ring 94 mit einem Rohr

95 verbunden ist, das sich zum 1 linterende der Spindel 17 erstreckt. Durch Hin- und Herbewegung der Teile 93 und 95 wird die Klemmhülse 92 in der Bohrung 8t axial bewegt.

Die Klemmhülse 92 weist mehrere federnde oder elastische Finger % auf, von denen jeder Finger einen vorstehenden keilförmigen Abschnitt mit einer inneren Schrägfläche 97 und einer äußeren Schrägfläche 98 hat. Die innere Fläche 97 jedes Keilabschnittes ist in bezug auf die Spindelachse so geneigt, daß sie von der Spindelachse nach hinten divergiert. Die Fläche 97 kann sich an die nach hinten divergierende Fläche 91 des Zwischenstückes 86 anlegen, wenn sich die Klcmmhülsc 92 in ihrer Spann- oder Verriegelungsstellung befindet. Die außenliegende Schrägfläche 98 jedes Fingers % divergiert ebenfalls nach hinten und legt sich an eine ringförmige, nach hinten divergierende Ansehlagflüehe 100 eines Flansches an, der sich von der Innenwand einer innerhalb der Bohrung 81 der Spindel befestigten Hülse 101 nach hinten erstreckt.

Die in bezug auf die Spindelachse nach hinten divergierende Schrägflache 100 hat einen spitzen Neigungswinkel, der vorzugsweise kleiner als der spitze Neigungswinkel der Fläche 91 des Zwischenstuckes 86 ist. Die dargestellte Schrägfläche 97 hat einen Neigungswinkel von ungefähr 30° zur Spindelachse und die Schrägfläche 98 hat einen Neigungswinkel von ungefähr 20°. Die Neigungswinkel der Flächen 91 und 100 entsprechen den Neigungswinkeln der Flächen 97 bzw. 98. In der Festhaltestcllung der Klemmhülsc 92 wirkt der keilförmige Abschnitt jedes Fingers % wie ein Keil, vorzugsweise ein Sperrkeil, der zwischen der ortsfesten, von der Spindel getragenen -Anschlagflächc und der Kegelfläche 91 des Zwischenstückes 86 arbeitet.

Die Klemmhülse 92 wird ständig in ihre zurückgezogene Stellung (Festhaltestellung), wie sie in Fig. 5 dargestellt ist und in der der Werkzeughalter Tin der Kegelbohrung 80 verriegelt ist, von einer Federeinrichtung gedrückt, die aus mehreren kräftigen, gegeneinander weisenden, Tellerfedern 102 besieht, die in der Bohrung 83 angeordnet sind. Die Federn 102 sind zwischen dem am Ende der Zugstange 93 befestigten zylindrischen Ring 94 und einer vom Boden der Ausbohrung 83 gebildeten Schulter angeordnet.

Zur Freigabe des Werkzeughalters T aus der Spindelfassung oder Kegelbohrung 80 wird die Klemmhülse 92 in der Bohrung 81 nach vorn bewegt, um die .Keilabschnitte der Finger % zwischen der ortsfesten Schrägfläche 100 der Spindel und der Kegelfläche 91 des Zwischenstückes herauszubewegen und die Keilabschnittc in der Bohrung 81 vorwärts der Schulter aufzustellen, die die vordere oder rechtsliegende Seite des Innenflanschcs der Hülse 101 bildet, auf der die Schrägfläche 100 geformt ist. Befinden sich die Keilabschnitte 9 der Finger % vorwärts dieser Schulter, dann federn die Finger 96 bei der Bewegung des Werkzeughalters nach außen auseinander, so daß der Werkzeughalter T aus der Spindel herausgezogen werden kann. Bei der mittels der Zugstange 93 erfolgenden Vorwärtsbewegung der Klemmhülse 92 arbeitet der in die Klemmhülse 92 ragende Vorderabschnitt der Zugstange 93 als Ausstoßer 103, der sich an das hintere oder linskliegende F.nde des Zwischenstükkes 86 anlegt und den Werkzeughalter T aus der Bohrung 80 herausstöüt. Nach dem Anlegen an das Ende des Zwischenstückes 86 wird der Ausstoßer 103 nur so weit bewegt, daß der Werkzeughalter von seinem Sitz in der Bohrung 80 abgehoben wird.

Die Klcmmhülsc 92 wird in der Bohrung 81 in bezug auf die Spindel 17 aus ihrer hinteren Festhaltestellung auf ihre vordere Freigabe- und Ausstoßstellung durch einen vorzugsweise von Druckluft betätigten hin- und herbeweglichen Druckmittelantrieb P nach vorn bewegt, dessen Kolbenaggregat in einem Zylinder gleitet, der nahe dem hinteren F.nde der Spindel am Schlitten 105 befestigt ist, der die Spindel hin- und herbewegt. Das Kolbenaggregat besteht aus mehreren Kolben 106, die ίο auf einer Hülse 107 angeordnet sind und in einem vorherbestimmten Abstand in bezug auf einen Flansch oder eine nahe dem rechtsliegendcn Ende der Hülse (Fig.6) befindliche Schulter und in einem Abstand untereinander von mehreren hülsenartigen Abstandsi^r: stücken gehalten werden. Das erste Abstandstück liegt zwischen der auf der Hülse 107 befindlichen Schulter und dem ersten Kolben 106. Die anderen Abstandsstükke liegen zwischen den verschiedenen Kolben, mit Ausnahme des letzten oder linkslicgenden Abstands-Stückes, das links von dem linkslicgenden Kolben liegt und an eine Klemmutter 111 anstößt, die die Kolben und die Abstandsstücke fest auf der Hülse 107 sichert. Die Hülse 107 wird gleitbar auf einem zylindrischen Ansatz 112 getragen, der nach rechts aus einer Scheibe 113 ragt, die einen Teil des Druckmittelantriebs P bildet. Eine zweiteilige verstellbare Spindelmutter 114, 115 ist innerhalb der Hülse 112 angeordnet und steht in Gewindecingriff mit der die Spindel hin- und herbewegenden Vorschubspindel 116. Der rechtsliegende Spindelmutterteil 114 ist auf die Hülse 112 aufgekeilt, und der linksliegende Spindelmutterteil 115 ist mit der Scheibe 113 verbunden, so daß eine Winkelverstellung relativ hierzu erfolgen kann, um den Leergang zwischen der Spindelmutter und der Vorschubspindel 116 )5 aufzunehmen.

Die Scheibe 113 bildet zwar keinen Zylinderkopf für den Druckluftantrieb P, doch kann die Scheibe als ein Teil des Zylinderaggregates angesehen werden. Außer der Scheibe 113 besteht das Zylinderaggregat aus -to mehreren becherförmigen Lamellen 117, deren Axialflansche die Boden- oder Radialflansche der Lamellen in eine vorherbestimmte Stellung bringen. Die Ausführung ist so getroffen, daß ein Radialflansch links von dem linksliegenden Kolben 106, ferner rechts von dem rcchtsliegenden Kolben 106 und ferner zwischen den dazwischenliegenden Kolben angeordnet ist. Die rechtsliegende Lamelle 117 hat einen Flansch 118, der, gesehen in Fig.6, nach rechts ragt und mit dem die Lamelle mit dem linken Ende des Spindelvorschub-Schlittens 105 durch Schrauben verbunden ist. Das Kolbenaggregat ist relativ zum Zylinderaggregat beweglich und die relativ zueinander bewegbaren Flächen sind über Dichtungen abgedichtet.

In der dargestellten Ausführung sind fünf hintereinandergeschaltete, vom Druckströmungsmittel betätigte, hin- und herbewegliche Druckmittelantriebe vorhanden, die durch Rohrleitungen, die Sammelleitungen und Schlitze aufweisen, so verbunden sind, daß sie doppeltwirkende Druckmittelantriebe bilden. Die Sammelleitungen, die innerhalb des Zylinderaggregates geformt sind, sind über Rohrleitungen 126, 127 mit einem von einem Solenoid betätigten Dreiwegeventil 128 verbunden, das den Druckströmungsmittelstrom zu den Zylindern und aus den Zylindern regelt. Das rechtslicgcndc linde der Hülse 107 des Kolbenaggregatcs hat eine Ausbohrung 130, die mit einem kleinen Zwischenraum einen flanschähnlichen Ring 131 aufnimmt, der am hinteren oder linkslicgenden

linde des Rohres 95 befestigt ist. Wird Druckstromiirigsniitlel dem Druckmittelantrieb "so zugeführt, daß sich das Kolbenaggregat nach links bewegt, dann iej<t sich die von der Ausbohrung S30 geformte Schulter an das linksliegende Ende des Ringes 833 ar. und schiebt die '> Teile 95,94, 93 und die Klemmhülse 92 nach rechts, um den Werkzeughalter T freizugeben und ihn aus der Kegelbohrung 80 herauszustoßen. Beim Ablassen des Druckströmungsmittels aus dem Rohr 126 wird vorzugsweise für eine kurze Zeit Druckströmungsmittel i» über das Rohr 127 der entgegengesetzten Seite des Kolbens iO6 zugeleitet, um die Hülse 107 vom Ring 13S zu lösen, damit ein kleiner Zwischenraum zwischen den benachbarten Flächen dieser Teile vorhanden ist, wenn sich die Teile in ihren linksliegenden Stellungen ·"> befinden. Durch diesen Zwischenraum wird der Verschleiß, der sonst auftreten könnte, ausgeschaltet.

Druckströmungsmittel, vorzugsweise Druckluft, wird dem von einem Solenoid betätigten Ventil 328 über eine zu einem Luft vorrat führende Rohrleitung 132 zügeführt. Das Ventil ist im hinteren Ende des Spindelstokkes angeordnet. Das Arbehen des Ventils, das dazu dient, den Druckmittelstrom zum Druckmittelantrieb in Freigaberichtung der Spindelklemme zu regeln, wird v(jn einem Druckknopfschalter gesteuert, der in zuganglicher Stelle nahe der Vorderseite des Spindelstockes oder nahe dem Werkzeugende des Spindclstokkes angeordnet ist, so daß der Druckknopf leicht von der Bedienungsperson erreicht werden kann, die den Werkzeughalter in der Kegelbohrung 80 hält. Der Druckknopfschalter kann aber auch von der mit dem Lochstreifen arbeitenden Regelvorrichtung H geregelt werden. Die Zufuhr vor Druckströmungsmittel zum Druckmittelantrieb oder zu den Druckmittelantrieben zum Zwecke, das Kolbenaggregat von dem Hinterende des Spindelaggregates zu lösen, arbeitet vorzugsweise automatisch, jedoch nur für eine kurze Zeitdauer nach dem Ablassen des Druckmittels aus dem entgegengesetzten Ende der Druckmittelantriebe. Dies kann leicht mittels zweckdienlicher Schalteinrichtungen, welche Zeitverzögerungsvorrichtungen enthalten, ausgeführt werden.

Es ist zwar eine bestimmte kraftgetriebenc Vorrichtung zum Festspannen des Werkzeuges oder des Werkzeughalters in der Spindel des Näheren dargestellt und beschrieben, doch kann jede beliebige zweckdienliche Vorrichtung verwendet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Werkzeugmaschine, insbesondere Bohr- und Fräswerk, mit einer Arbeits-Werkzeugspindel und mit einem Werkzeugspeicher, aus dessen Werkzeughaltevorrichtungen Werkzeuge bzw. Werkzeughalter entnommen und in die Arbeitsspindel eingesetzt werden, und mit mehreren für das oder die zu bearbeitenden Werkstücke und für den Werkzeugspeicher vorgesehenen Schlitten, die gegenseitig sowohl quer zur Drehachse der Arbeitsspindel als auch in Längsrichtung dieser Drehachse bewegbar sind, um eine Reihe von maschinellen Bearbeitungen an den Werkstücken und Werkzeugwechseln zwischen Werkzeugspeicher und Arbeitsspindel durch zuführen, die automatisch von einer programmierten Vorrichtung gesteint werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspindel (17, 20) und die Werkzeughalter (T) sowie die Werkzeughaltevorrichtungen (L) ^cs Werkzeugspeichers (K, 70, 71) Vorrichtungen (18, 19, 23, 24) aufweisen, die das Einsetzen oder Herausnehmen des Werkzeughalters (T)in die oder aus den Werkzeughaltevorrichtungen (L) des Werkzeugspeichers oder in die oder aus der Arbeitsspindel (17, 20) in einer vorbestimmten gleichen Winkelstellung zur Arbeitsspindel sicherstellen, und der an der Arbeitsspindel (17, 20) angeordneten, die Einstellung der Werkzeughalter in die vorbestimmte Winkelstellung sicherstellende Vorrichtung (19, 23) eine an sich bekannte Einrichtung (35, 40, 41, 42, 43, M) die nach Unterbrechung des Antriebs der Arbeitsspindel diese weiter dreht, bis die Arbeitsspindel in die vorbestimmte Winkelstellung gelangt und dort stillgesetzt wird sowie an sich bekannte kraftgetriebenc Betätigungsvorrichtungen (92, 97, 98, 106, 107) zugeordnet sind, die den Werkzeughalter in der Arbeitsspindel festzuhalten oder aus der Arbeitsspindel ohne Verdrehung des Werkzeughalters für den Werkzeugwechsel auszustoßen vermögen.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung an dem Werkzeughalter (T) und der Arbeitsspindel, die die Einstellung des Werkzeughalters in die vorbestimmte gleiche Winkelstellung zur Arbeitsspindel sicherstellen, aus Keil (19) und Nut (18) am Werkzeughalter bzw. an der Arbeitsspindel bestehen.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughaltevorrichtungen (L) des Werkzeugspeichers federbelastete Riegel aufweisen, die nach dem Einsetzen des Werkzeughalters (T) in die Werkzeughaltevorrichtung (L) eine Änderung der Winkeleinstellung des Werkzeughalters verhindern.