DE1477492C3

DE1477492C3 - Werkzeugmaschine mit Einrichtung zum Werkzeugwechsel

Info

Publication number: DE1477492C3
Application number: DE1477492A
Authority: DE
Inventors: Kurt Albin Milwaukee Wis. Riedel (V.St.A.)
Original assignee: Kearney and Trecker Corp
Current assignee: Kearney and Trecker Corp
Priority date: 1963-08-20
Filing date: 1964-02-28
Publication date: 1979-02-01
Also published as: DE1477492B2; DE1477492A1; GB1002100A; US3292235A; CH427457A

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, z. B. Bohr- und Fräswerk, mit einer Bearbeitungsstation, an der verschiedene Werkzeuge zum Durchführen verschiedener Arbeiten aufnehmbar sind, und einem Werkzeugspeicher für an der Bearbeitungsstation benötigte Werkzeuge, welche wahlweise an die Werkzeughalterung der Bearbeitungsstation überführbar sind, wobei die Werkzeugmaschine einen Doppelspindelrevolverkopf aufweist, der zwischen der Bearbeitungsstation und einer Werkzeugumsetzstellung im Bereich des Werkzeugspeichers bewegbar ist.

Bei modernen Werkzeugmaschinen ist es in der Regel notwendig, die Werkzeuge in der Werkzeughalterung an der Bearbeitungsstation der Maschine entsprechend einem vorbestimmten Bearbeitungsprogramm auszutauschen. Dazu ist es bekannt, an der Bearbeitungsstelle selbst einen revolverartig drehbaren Mehrfachwerkzeughalter anzubringen, der durch seine Drehung das erforderliche Werkzeug an die Bearbeitungsstelle bringt, an der es aus dem Mehrfachwerkzeughalter in Arbeitsstellung ausgeschoben und dabei gegebenenfalls mit dem Antrieb verbunden wird. Nach einer anderen bekannten Anordnung (US-PS 29 01927) liegt das Werkzeugmagazin außerhalb der Bearbeitungsstelle und wird zum Auswechseln des Werkzeuges an die Bearbeitungsstelle eingefahren, wobei das ausgewählte Werkzeug in eine entsprechende Wechselstellung im Magazin gebracht und gegen das in der Werkzeughalterung liegende, beim vorherigen Arbeitsgang benötigte Werkzeug ausgetauscht wird. Diese bekannten Anordnungen benötigen zwar nur eine einfache Umsetzvorrichtung zum Austauschen der Werkzeuge zwischen Magazin und Werkzeughalterung, jedoch muß an der Bearbeitungsstelle der vom Magazin wenigstens während des Werkzeugwechsels benötigte Platz vorgesehen werden, wodurch größere Kosten entstehen und die Schwingungsneigung der Maschine durch die notwendigen größeren Stützlängen gefördert wird. Bei einigen dieser bekannten Einrichtungen ist das Magazin eine revolverartig um eine Achse parallel zur Drehachse der Spindel drehbare Speicherscheibe.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Vorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen zwischen einem außerhalb der Bearbeitungsstelle an der Maschine festliegenden Magazin und der Werkzeughalterung an der Bearbeitungsstelle zu schaffen, bei der das ausgewählte Werkzeug durch die Werkzeugwechselvorrichtung aus dem außerhalb der Bearbeitungsstation verbleibenden Werkzeugspeicher entnehmbar und zu der Werkzeugaufnahmevorrichtung an der Bearbeitungsstation überfahrbar ist. (Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 1962, Heft 6, Seite 376, Bild 7).
Bei dieser vorgeschlagenen Anordnung wird jedoch die Bearbeitungszeit durch das Umsetzen des Werkzeuges unterbrochen, d. h. während der Rüstzeit ist die Bearbeitung unterbrochen. Um eine ununterbrochene Bearbeitungszeit durchführen zu können, isi es bekannt, den Spindelkopf der Werkzeugmaschine als revolverartig drehbaren Doppelspindelkopf auszubilden, wobei die eine der Spindeln in Bearbeitungsstellung und die andere der Spindeln in Werkzeugwechselstellung im Bereich des Werkzeugspeichers liegt. (TZ für prakt. Metallbearbeitung, 1962, Heft 2, Seite 52, Bild 5). Bei

⁴S dieser bekannten Anordnung ist eine Werkzeugwech-Seivorrichtung vorgesehen, die die Werkzeuge zwischen dem Werkzeugspeicher und der Werkzeughalterung des Spindelkopfes umsetzt. Diese Werkzeugwechselvorrichtung erfordert einen zusätzlichen Bauaufwand

so und nimmt einen zusätzlichen Platz in Anspruch, der insbesondere bei großen Werkzeugmaschinen in der Regel hinderlich ist. Dies z. B. deshalb, da in Hallen stehende Werkzeugmaschinen von Kranen überfahren werden, die eine an die höchste Baühöhe der Werkzeugmaschine angepaßte Mindesthubhöhe beim Kran- und Katzverfahren einhalten müssen.

Es ist daher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige Werkzeugmaschine zu schaffen, bei der der Werkzeugwechsel ohne zusätzliche Wechseleinrichtungen zwischen dem Werkzeugmagazin und der in Wechselstellung liegenden Spindel erfolgt.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Werkzeugspeicher ein um eine Achse parallel zur Drehachse der in Umsetzstellung liegenden Spindel drehbares Revolvermagazin ist, das am Umfang die Werkzeuge mit freiliegendem Schaft gleichachsig zur Drehachse der Spindel trägt, wobei der Werkzeugspeicher derart parallel zur Drehachse der in der

Umsetzstellung liegenden Spindel und in einer Ebene senkrecht zu dieser Drehachse verschiebbar ist, daß die in der Übertragungsstelle am Speicher liegende Halterung des Speichers in eine Stellung axial fluchtend mit der Drehachse der Spindel und in deren Richtung verschiebbar ist.

Durch die Verwendung eines Doppelspindel-Revolverkopfes ist die zum Wechseln des in der Umsetzstellung liegenden Werkzeugs zur Verfugung stehende Zeit relativ groß und daher bewirkt auch eine möglicherweise erforderliche langsamere Bewegung des Werkzeugspeichers keine Beeinträchtigung der Bearbeitungszeit. Andererseits wird durch Wegfall des Werkzeugwechslers nicht nur die Maschine kompakter und einfacher, sondern es entfällt auch ein zusätzlicher Ungenauigkeitsfaktor bei der Einstellung. Dieser Vorteil ergibt sich auch bei der Verwendung nur einer Spindel.

Vorzugsweise ist der Werkzeugspeicher auf einem Zapfen drehbar auf einem Schlitten entlang einer Führung auf die Spindelachse zu und von dieser weg verschiebbar und der am Schlitten liegende Drehzapfen als hydraulischer Zylinder zur Betätigung des Speichers in seine Hubbewegung gleichachsig zur Drehachse der Arbeitsspindel ausgebildet. Dabei können die Spindeln gleichachsig entgegengerichtet am Doppelspindelrevolverkopf angeordnet sein.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer Werkzeugmaschine mit vertikaler Spindel von der linken Seite, wobei die Schneidwerkzeuge in das Werkzeugspeichermagazin und die Spindel in der Werkzeugwechselstation gezeigt sind,

Fig.2 eine Draufsicht der Werkzeugmaschine nach Fig. 1,

F i g. 3 eine vergrößerte Ansicht von der Rückseite des oberen Teiles der Säule, wobei im Querschnitt die Werkzeugwechseleinrichtung gezeigt ist,

F i g. 4 eine vergrößerte Ansicht der Maschinensäule, wobei Teile weggelassen sind, um den Magazinschaltantrieb zu zeigen,

Fig.5 eine Schnittansicht gemäß Linie 7-7 in Fig.4, wobei die Malteserkreuz-Schaltantriebsvorrichtung zum Schalten des Werkzeugspeichermagazins gezeigt ist,

Fig.6 eine horizontale Schnittansicht durch einen der Werkzeugträger des Werkzeugspeichermagazins,

Fig.7 eine Schnittansicht gemäß der Linie 13-13 in F i g. 3, wobei der Schaltantriebsmechanismus für den Spindelkopf gezeigt ist,

F i g. 8 eine Maschinenanordnung, wobei die verschiedenen Teile zusammengesetzt sind, um die in Fig. 1 gezeigte Werkzeugmaschine zu bilden, wobei sie auf dem Ständer anders angeordnet sind, um die Maschine in eine Werkzeugmaschine mit horizontaler Spindel umzuwandeln.

Nachfolgend wird auf die Zeichnungen und insbesondere auf F i g. 1 und 2 Bezug genommen, die eine Werkzeugmaschine darstellen, welche die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Maschine besteht aus einer Grundplatte 20 mit einem senkrecht aufwärts ragenden hohlen Ständer 21, welcher auf seiner oberen bearbeiteten Stirnfläche eine hohle Säule 22 trägt, die mittels Schrauben entfernbar befestigt ist. Die Säule 22 trägt eine Werkzeugwechseleinheit 24 mit einem Werkzeugspeichermagazin 25, welches axial und seitwärts bewegbar und drehbar ist. Die Säule 22 trägt auf ihrer vorderen Vertikalfläche einen schaltbaren Doppelspindelkopf 26, der mit einem Paar diametral gegenüberliegenden Werkzeugspindeln 35 und 36 versehen ist.

An der Vorderfläche des Ständers 21 ist eine Konsole 41 gleitbar zwecks Vertikalbewegung auf Führungen 42 gestützt, wobei sie mittels herkömmlicher Schrauben und Muttern (nicht gezeigt) einstellbar ist, welche in einem ausziehbaren Gehäuse 44 enthalten sind. Ein Schlitten 46 ist auf Führungen quer horizontal auf der Konsole 41 gegen den Ständer 21 verschiebbar und ein

ίο Spanntisch 50 ist darauf auf Führungen längsverschiebbar.

Das Werkzeugspeichermagazin 25, welches auf der Spitze der Säule 22 getragen ist, kann eine Anzahl von am Umfang in Abstand angeordneten Werkzeugen wie die Schneidwerkzeuge 53—63 halten, wie dies in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Jedes Werkzeug 53 — 63 ist in einem zugeordneten Werkzeughalter 53.4 bis 63A befestigt, wobei letzterer lösbar von dem Magazin 25 getragen wird, um in eine oder in die andere der Spindeln 35 oder 36 eingesetzt zu werden. Wie in F i g. 1 gezeigt ist, ist ein Werkzeug 51 im Betrieb von der Spindel 35 getragen, während die Spindel 36 ein Werkzeug 52 hält. Der Spindelkopf 26 ist in jede der beiden Lagen schaltbar, um die Stellungen der Spindeln 35 und 36 zu vertauschen. In Fig. 1 ist die Spindel 35 in einer Arbeitsstellung 74 gezeigt, während sich die Spindel 36 in der Werkzeugwechselstellung 75 befindet. Der Spindelkopf 26 kann um 180° geschaltet werden, um die Lage dieser beiden Spindeln zu vertauschen. Zwecks

jo Vereinfachung wird der Ausdruck »Werkzeug« verwendet, um sowohl ein Schneidwerkzeug als auch einen zugeordneten Werkzeughalter zu bezeichnen.

Das besondere Magazin 25 ist mit zwölf U-förmigen Werkzeughalterungen 65 versehen, welche gleichmäßig in Abstand um den Umfang des Magazins 25 angeordnet sind, um die verschiedenen Schneidwerkzeuge aufzunehmen. Die letzteren werden in umgekehrter Stellung getragen, wobei der Schaft des Werkzeughalters von dem Magazin zur Einführung in das nach oben gerichtete Werkzeugaufnahmelager der bestimmten Spindel herabhängt, die sich in der Werkzeugwechselstellung 75 befindet.

Da alle Halterungen 65 (nachfolgend auf »Greifer« genannt) identisch sind, wird nachfolgend nur ein Lager beschrieben. In Fig. 6 ist eine Halterung 65 im einzelnen gezeigt und weist eine Aussparung 67 auf. welche ein Paar halbkreisförmiger Finger 68 und 69 aufnimmt, von denen jeder mit einem nach innen gerichteten Vorsprung 70 versehen ist, die an der

so Umfangsfläche des Werkzeuges angreifen. Beide Finger 68 und 69 sind auf einem Stift 76 drehbar gelagert, der sowohl als Drehpunkt als auch als Einrichtung zum Halten der Finger in dem Lager in der Arbeitsstellung dient. Jeder Finger ist einwärts vorgespannt mittels eines federnden Kolbens 78 und 79, welche horizontal in geeigneten benachbarten öffnungen angeordnet sind, die in einem kreisförmigen Werkzeugträgerteil 80 vorgesehen sind.

Die Finger 68 und 69 umspannen den Umfang eines Werkzeuges in der Halterung 65 und der auf sie von den Kolben 78 und 79 ausgeübte Druck bewi-kt, daß die Finger das Werkzeug in dem Lager 65 zum Speichern nachgebend halten. Das Werkzeug wird seitlich in die Halterung hinein und aus dieser Halterung 65 herausgeführt und sein Umfang liegt gegen die Vorsprünge 70 während eines solchen Durchganges an, um die Finger auseinander oder gegen den Druck der Kolben 78 und 79 zu drehen und das Werkzeug in das

Lager hinein- und aus dieser Halterung hinauszulassen. Zum Austausch der Werkzeuge zwischen der Spindel

35 bzw. 36 in der Werkzeugwechselstellung 75 und dem Werkzeugspeichermagazin 25 wird das Magazin 25 zuerst seitlich in Richtung auf die Spindel zu bewegt, bis eine leere Halterung 65 das Werkzeug 52 in der Spindel

36 erfaßt. Nach der seitlichen Bewegung und wenn das Werkzeug fest in der Halterung sitzt, wird das Magazin axial nach oben bewegt und das Werkzeug wird aus der Spindel herausgezogen. Wenn das Werkzeug vollständig aus der Spindel herausgezogen ist, wird das Magazin im Uhrzeigersinn gedreht, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Diese Bewegung des Magazins 25 im Uhrzeigersinn bringt den nächsten benachbarten Greifer mit dem Werkzeug 53 axial mit der jetzt leeren Spindel 36 in der Lage zum Einsetzen in Fluchtung. Bei Vollendung dieser Bewegung wird das Magazin abwärts bewegt, um das neue Werkzeug 53 in Arbeitsstellung in der Spindel anzuordnen. Nachdem der Werkzeugeinsatz vollendet ist, wird das Magazin 25 seitlich von der Spindel 36 weg in eine nicht störende Ruhelage bewegt. In dieser Ruheoder Bereitschaftslage ist das Magazin genügend weit hinter dem Spindelkopf 26 angeordnet und stört so nicht die nachfolgende Bewegung des Spindelkopfes.

Die Werkzeugwechseleinheit 24, welche das Magazin 25 einschließt, wird in Betrieb auf der Spitze der Säule 22 getragen, wie dies vorher erwähnt ist, und ist als eine Einheitsanordnung angeordnet und konstruiert. Wie in F i g. 3, 4 und 5 gezeigt ist, weist die Werkzeugwechseleinheit 24 eine Grundplatte 85 auf, die an der oberen Horizontalfläche der Säule 22 ausgebildet ist. Die Grundplatte 85 ist mit parallelen in Abstand voneinander angeordneten Führungen 87 und 88 versehen, die sich nach vorne zur Vorderfläche der Säule erstrecken. Ein Schlitten 90 mit Führungen 91 und 92, die komplementär zu den Führungen 87 und 88 ausgebildet sind, ist darauf für eine Hin- und Herbewegung aus der Ruhe- oder Bereitschaftsstellung, die er in Fig. 1 und 4 einnimmt, in die Werkzeugwechselstellung 75 gestützt. Eine solche Hin- und Herbewegung des Schlittens 90 wird mit Hilfe eines Druckmittelantriebes 93 bewirkt, der einen Zylinder 94 umfaßt, der horizontal in einem Kanal oder einer Ausnehmung 95 angeordnet ist, die in der oberen Fläche der Säule 22 ausgebildet ist und darin gesichert, so daß er relativ zur Säule stationär ist. Eine Kolbenstange 97 erstreckt sich aus dem Zylinder und ist an ein Gleitteil (nicht gezeigt) angeschlossen, das seinerseits mit dem Schlitten 90 verbunden ist. Wenn sich so die Kolbenstange 97 nach rechts in den Zylinder 94 bewegt, bewegt sich der Schlitten 90 und das zugehörige Speichermagazin 25 auch nach rechts bezüglich der Bodenplatte 85 und Säule 22 in die Werkzeugwechselstation.

Bei der Durchführung eines Werkzeugwechsels wird das Magazin 25 nach vorne in die Werkzeugwechselstellung 75 bewegt, so daß die leere vordere Halterung 65 das Werkzeug ergreift, welches von der nach oben gerichteten Spindel in der Werkzeugwechselstellung dargeboten wird. Nach einem solchen Eingriff wird das Magazin 25 axial aufwärts bewegt, um das Werkzeug aus der Spindel zu ziehen. Danach wird das Magazin 25 geschaltet, um das herausgezogene Werkzeug aus der axialen Fluchtung mit der Spindel zu bewegen und um das nächste benachbarte Werkzeug in axiale Fluchtung mit der Spindel zu bringen. Wenn das neue Werkzeug axial mit der Spindel fluchtet, wird das Magazin 25 abwärts axial bewegt, um das axial fluchtende neue Werkzeug in die Spindel einzusetzen. Wenn das Werkzeug in Arbeitslage mit der Spindel eingesetzt ist, wird das Magazin 25 von der Werkzeugwechselstation in die Bereitschaftsstation bewegt, wobei die leere Halterung bereit für den nächsten Werkzeugwechselzyklus ist. Demzufolge ist es verständlich, daß die genaue Anordnung des Magazins 25 in seiner Vorderlage an der Werkzeugwechselstation 75 wichtig ist.

Um die vorderste Stellung des Magazins 25 genau einzustellen, ist ein Anschlag vorgesehen, der einstellbar

ίο die vordere Grenze festlegt, in welcher der Schlitten 90 vorgerückt werden kann. Wie in Fig.4 gezeigt ist, besteht der Anschlag aus einer Stange 101, die horizontal im Innern der Grundplatte 85 liegt und ihr vorderes Ende gleitend durch die nach oben stehende vordere Stirnwand 102 der Werkzeugwechselgrundplatte 85 erstreckt. Das äußere mit dem Gewinde versehene Ende 103 der Stange 101 ist durch Gewinde mit einem herabhängenden Schenkel eines Auslegers 104 verbunden, der an der Vorderfläche des Schlittens 90 befestigt ist. Im Innern der Grundplatte 85 läuft die Stange 101 frei durch einen Anschlagblock 105, der sich seitlich von der Innenseitenfläche der Führung 87 erstreckt. Ein vergrößerter Kopf 106 an dem inneren Ende der Stange 101 schlägt in der Endstellung an den Anschlagblock 105 an, um so die Vorwärtsbewegung des Schlittens 90 zu begrenzen. Durch Einstellung der Stange in axialer Richtung nach links oder nach rechts, wie in Fig.4 gezeigt ist, werden so die Abstände zwischen dem Stangenkopf 106 und der Innenfläche des Anschlagblockes 105 verändert, um die Grenze für die Vorwärtsbewegung des Schlittens 90 festzulegen.

Wie vorstehend erwähnt ist, schließt die Werkzeugwechseleinheit das Werkzeugspeichermagazin 25 ein, welches von dem Schlitten 90 zwecks Bewegung mit dem Schlitten und auch' für unabhängige axiale und Drehbewegung gegen den Schlitten getragen ist. Die nach vorn oder nach rechts gerichtete Bewegung des Schlittens 90, wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird das Werkzeugspeichermagazin 25 so voreilen lassen, daß die vordere leere Halterung 65A das Werkzeug ergreifen wird, welches von einer Spindel in der Werkzeugwechselstation angeboten wird. Das Werkzeugspeichermagazin 25 besteht aus einem glockenförmigen Gehäuse 111 mit einer axialen Aussparung 112, wie dies in Fig.3 gezeigt ist. Das Gehäuse 111 ist senkrecht anhebbar und drehbar um einen nach oben stehenden hohlen runden Drehzapfen 114 gelagert, der mit dem Schlitten 90 aus einem Stück besteht.

Eine als Werkzeugträgerteil 80 ausgebildete Platte, in deren Umfang in gleichem Abstand die Greifer 65 angeordnet sind, ist an der Bodenfläche des Gehäuses 111 zwecks Bewegung mit diesem Gehäuse befestigt.

Um die axiale Bewegung des Werkzeugspeichermagazins 25 zu bewirken, ist eine Kolbenstange 117 koaxial innerhalb des hohlen Drehzapfens 114 angeord net und erstreckt sich durch eine axiale öffnung in der Endkappe 118 nach außen. Das glockenförmige Gehäuse 111 liegt an einer Schulter 121 am oberen Ende der Kolbenstange 117 auf und ist an dieser mit Hilfe einer Mutter 124 befestigt. Auf diese Weise wird eine axiale Bewegung der Kolbenstange 117 eine gleiche Bewegung des glockenförmigen Gehäuses 111 bewirken.

Das untere Ende der Kolbenstange 117 liegt

b5 verschiebbar in einer axialen Bohrung 126 in einer Hülse 127, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Ein sich radial erstreckender kreisförmiger Flansch 128, der mit der Hülse 127 einstückig ist, paßt eng in die axiale öffnung

des Zapfens 114 und dient als untere Stirnkappe, so daß das Innere der Säule an beiden Enden verschlossen ist und als Druckmittel-Zylinder 129 dient. Ein Kolben 131 in dem Zylinder 129 ist fest an der Kolbenstange 117 befestigt, um die Axialbewegung dieser Stange zu bewirken. Der Kolben 131 und der Zylinder 129 bilden einen Mechanismus 130 zur Betätigung des Magazins 25 in seiner senkrechten Bewegung. Die Aufwärtsbewegung wird erreicht, indem Druckflüssigkeit durch eine Flüssigkeitsleitung 133, die mit dem Außenende eines gebohrten Durchganges 134 in dem Schlitten 90 in Verbindung steht, zugeführt wird; das gegenüberliegende Ende des Durchganges 134 steht in Verbindung mit einer Kammer 135. Andererseits wird Druck in einer Kammer 136 über den Kolben 131, durch eine Flüssigkeitsleitung 137, die mit dem äußeren Ende eines im Schlitten gebohrten Durchganges 138 verbunden ist, dessen anderes Ende mit dem oberen Ende der Kammer 136 in Verbindung steht, zugeführt und eine Abwärtsbewegung des Kolbens 131, der Stange 117 und des Magazins 25 bewirken.

Die drehende Schaltbewegung des Magazins 25 wird ,. ; mit Hilfe eines Malteserkreuzantriebes erreicht, der in ' Fig.3 und 4 gezeigt ist. Dort besteht der Malteserkreuzantrieb aus einem Schaltzahnrad 151, welches drehbar an einer herabhängenden Nabe 152 befestigt ist, die mit dem Schlitten 90 einstückig ist und konzentrisch zum Drehzapfen 114 liegt. Das Zahnrad 151 ist so verbunden, daß es die Hülse 127, welche das untere Ende der Kolbenstange 117 trägt, mit Hilfe einer Antriebshülse 153 antreibt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Hülse 153 an dem dünneren unteren Abschnitt der Hülse 127 befestigt und für den Antrieb mit dieser durch einen Keil 154 verbunden. Ein mit der Hülse 153 aus einem Stück bestehender sich radial erstreckender kreisförmiger Flansch 155 stößt gegen die Stirnseite der Schlittennabe 152 an und erstreckt sich auch radial so weit, daß an ihm das Zahnrad 151 in seiner Arbeitsstellung mit Schrauben befestigt ist. Das Schaltzahnrad 151 und die Hülse 153 werden mit Hilfe einer Arretiermutter 156 in Arbeitsstellung gehalten, die mit einem mit Gewinde versehenen unteren Ende 157 der Stützhülse 127 in Eingriff steht.

♦ Der Dreh-Schaltantrieb, der von dem Zahnrad 151

auf die Hülse 153 und dann auf die Hülse 127 durch den Keil 154 aufgebracht wird, wird durch einen Keil 158 an der Kolbenstange 117 übertragen, wobei der Keil von der Kolbenstange 117 und gleitbar in einer verhältnismäßig langen Keilnut 159 in der Wand der axialen Bohrung 126 der Hülse getragen ist. Bei der axialen Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 117 wird sich der Keil 158 mit der Stange in der Keilnut 159 gleitend bewegen, um die antreibende Verbindung dazwischen aufrechtzuerhalten. Der Schaltantrieb wird weiter auf das glockenförmige Magazingehäuse 111 durch einen Keil 160 in dem verringerten oberen Ende 119 der Stange 117 übertragen, der in einer Keilnut 161 in der Wand der axialen Öffnung 122 des Gehäuses 111 liegt.

Die Kraft zum Antrieb des Werkzeugspeichermagazins 25 bei seiner Schaltbewegung wird von einem Motor 162 geliefert, welcher lösbar an der Oberseite 86 der Säule 22 befestigt ist. Über ein Schneckenantriebsgehäuse 163 wird eine Schnecke von der Motorantriebswelle (nicht gezeigt) auf bekannte Weise angetrieben. Dieses arbeitet auf einem Schneckenrad mit einer Bohrung mit Keilverzahnung. Eine verhältnismäßig lange Antriebswelle 166 gleitet mit ihrem hinteren, mit Keilverzahnung versehenen Ende 167 in der mit Keilverzahnung versehenen Bohrung. Die Antriebswelle 166 erstreckt sich in F i g. 4 gesehen, nach vorn oder nach rechts und durch eine Öffnung 168 in der hinteren Wand der Grundplatte 85 und ist in einem Schneckenantriebsgehäuse 172 drehbar gelagert. Das vordere Ende der Antriebswelle 166 erstreckt sich in eine Öffnung in der Vorderwand des Gehäuses 172 und ist darin drehbar gelagert, jedoch axial mit dem Schlitten bewegbar.

ίο Wie in Fig.4 und 5 gezeigt ist, ist das Schneckenantriebsgehäuse 172 an der Bodenfläche des Schlittens 90 befestigt. Das Gehäuse 172 seinerseits nimmt die keilverzahnte Antriebswelle 166 axial mit. Auf Grund der ausziehbaren Keilzahnverbindung zwischen der Welle 166 und dem Schneckenrad in dem Schneckenantriebsgehäuse 163 wird eine Antriebsverbindung vom Motor 162 zur Antriebswelle 166 in jeder Axialstellung der Antriebswelle beibehalten. Eine Schnecke 173 auf der Antriebswelle 166 in dem Gehäuse 172 treibt ein Schneckenrad 174 an. Das Schneckenrad 174 sitzt auf einer Welle 176, die im Gehäuse 172 gelagert ist, und deren äußerstes Ende durch eine Keilverzahnung mit einer Nabe 177 mit einer Nockenscheibe 178 des Malteserkreuzantriebes verbunden ist. Auf diese Weise wird eine dehnbare Antriebsübertragung von dem Motor 162 zum Malteserkreuzantriebsmechanismus hergestellt, und wenn das Magazin 25 angehoben ist, kann eine wahlweise Schaltbewegung durchgeführt werden, um ein ausgewähltes Werkzeug in die Werkzeugwechselstellung 75 zu bringen.

Der Malteserkreuzantriebsmechanismus besteht aus dem Malteserkreuzschaltrad 151 und der damit zusammenarbeitenden drehbaren Nockenscheibe 178, die von dem Motor 162 angetrieben ist. Wie in Fig.4 gezeigt ist, ist das angetriebene Malteserkreuzschaltrad 151 mit einer Anzahl von um den Umfang in gleichem Abstand angeordneten gebogenen Kerben 181 versehen, deren Zahl derjenigen der Werkzeugspeicherträger 65 im Werkzeugspeichermagazin 25 entspricht, wobei diese Zahl in dem Ausführungsbeispiel 12 ist. Wie in Fig.3 gezeigt ist, sind das Malteserkreuzschaltrad 151 und das Werkzeugspeichermagazin 25 so angeordnet, daß sie um die gleiche Vertikalachse drehbar sind. Das Malteserkreuzschaltrad 151 ist winklig in bezug auf das Magazin 25 so orientiert, daß die Winkelstellung jeder Kerbe 181 des Schaltrades 151 der Winkelstellung der Greifer 65 entspricht. Weiter ist das Magazin 25 so angeordnet, daß, wenn es stationär ist, die Achse des Bewegungsweges durch den Mittelpunkt des vorn angeordneten leeren Greifers 65Λ geht, wie dies in Fig. 2gezeigt ist.

Wenn der leere Greifer 65/4. in der Bereitschaftsstellung steht, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Schaltzahnrad 151 in der in Fig.4 gezeigten Lage, wobei seine Kerbe 181Λ von einer komplementär gebogenen Oberfläche 185 eines Vorsprunges 182 angegriffen wird, um das Schaltrad 151 genau in der gewünschten Schaltstellung zu halten. Der Vorsprung 182 ist an der Nockenscheibe zusammen mit einem Kurbelzapfen 183, aber im Abstand dazu befestigt und die gebogene Oberfläche 185 des Vorsprunges 182 verläuft konzentrisch mit der Drehachse der Nockenscheibe 178 für eine Zusammenarbeit mit den gebogenen Kerben 181 auf dem Schaltrad 151.

Um das Magazin um ein Teilstück weiterzuschalten, wird die Nockenscheibe 178 um 360° gedreht. Wenn dieses eintritt, wird die Oberfläche 185 des Vorsprunges 182 aus der Berührung mit der Kerbe 181Λ herausbe-

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wegt, und das Zahnrad 151 wird für eine Schaltbewegung freigegeben. Die Kreisbahn des Kurbelzapfens 183 bewegt ihn in einen aus einer Anzahl radialer Antriebsschlitze 184 in dem Schaltrad 151. Die fortgesetzte Bewegung des Kurbelzapfens 183 bewirkt die Drehung des Zahnrades 151, bis der Kurbelzapfen 183 den radialen Schlitz 184 verläßt, nachdem er das Zahnrad 151 um ein einziges Teilstück der Schaltbewegung weitergedreht hat. Wenn der Zapfen 183 den Schlitz 184 verläßt, bewegt sich die gebogene Oberfläche 185 des Vorsprunges 182 in Berührung mit der folgenden Kerbe 1815, um das Schaltrad 151 und seinen zugehörigen Mechanismus in der neuen Schaltstellung zu halten.

Wie vorstehend erwähnt ist, ist die Werkzeugwechselvorrichtung 24 normalerweise in einer Bereitschaftsstellung angeordnet, so daß sie die Schaltbewegung des Spindelkopfes 26 nicht stört. Die von dem Magazin 25 getragenen Werkzeuge sind in den Lagern in umgekehrter Stellung angeordnet, wobei die Schäfte der Werkzeuge von dem Werkzeugträgerteil 80 herabhängen, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist. Bei dieser Anordnung wurden, wenn das Magazin 25 in die Bereitschaftsstellung bewegt ist, die Werkzeuge, wie die Werkzeuge 53 und 63 in Fig.2, die auf beiden Seiten der leeren Halterung 65A angeordnet sind, an die sich nach vorn erstreckenden Enden der Führungen 87 und 88 anstoßen und aus den entsprechenden Halterungen herausgenommen werden. Um zu ermöglichen, daß in den Greifern an diesen bestimmten Stellen Werkzeuge untergebracht sind, wie in Fig.4 gezeigt ist, sind die Vorderenden der Führungen 87 und 88 mit Aussparungen 205 und 206 versehen, durch welche die Schäfte der an diesen Stellen liegenden Werkzeuge durchgehen, wenn sich das Magazin 25 in der Bereitschaftsstellung befindet. Die Vorderenden der Führungen 91 und 92 des Schlittens 90 sind mit halbkreisförmigen Aussparungen 207 und 208 versehen, durch welche die Werkzeuge in den entsprechenden Trägern gehen, wenn sich das Magazin in der Bereitschaftsstellung befindet. Auf ähnliche Weise sind die Durchgänge 211 und 212 in den hinteren Abschnitten der Führungen 87 und 88 der Grundplatte 85 ausgebildet. Die Durchgänge 211 und 212 sind von ausreichender- Länge, um die Bewegung des Schlittens 90 bei der Anordnung des Werkzeugspeichermagazins in der Werkzeugwechselstellung 75 zuzulassen. Die rückwärtigen Enden der Führungsschienen 91 und 92 sind mit halbkreisförmigen Aussparungen versehen, von denen nur eine Aussparung 213 der Führung 87 gezeigt ist. Da sich das Magazin 25 nach vorn bewegt, ist auch ein Durchgang 214 in der senkrechten Rückwand der Grundplatte 85 ausgebildet, um einen Durchgang eines Werkzeuges 58 zu ermöglichen, welches von der hintersten Halterung 65 getragen ist.

Der Spindelkopf 26 ist für eine Schaltbewegung gestützt, um die Spindeln 35 und 36 in der Werkzeugwechselstation 75 und der Arbeitsstation 74 wahlweise anzuordnen, so daß die eine Spindel einen Arbeitsgang ausführen kann, während das Werkzeug in der gegenüberliegenden Spindel ausgewechselt wird.

Der Spindelkopf 26 wird durch einen Motor 380 angetrieben, wie dies in F i g. 3 und F i g. 7 gezeigt ist. Der Motor 380 ist lösbar an einer vorstehenden Lagerfläche auf der rechten äußeren Seitenfläche der Säule" 22 angeflanscht. Eine Ausgangswelle 381 des Motors 380 erstreckt sich in die Säule hinein und ist mit einer Zahnradwelle 382 gekuppelt, die in einer Traghülse 383 drehbar gelagert ist. Ein Kegelrad 384, das mit dem inneren Ende der Welle 382 aus einem Stück besteht, greift in ein Kegelrad 385 ein, welches mit dem Ende einer Spindelkopfantriebsweile 386 verkeilt ist. Die Welle 386 ist in einer Hülse 387 gelagert, die in einer Bohrung in der Befestigungsplatte 221 durch Wälzlager 388 gelagert ist. Auf dem Ende der Welle 386 sitzt ein Zahnrad 389, das in ein Spindelantriebsstirnrad 390 eingreift. Als Ergebnis dient die Betätigung des Motors 380 dazu, das Spindelantriebsstirnrad 390 und damit den Spindelkopf 26 zu drehen.

Die das Werkzeug tragenden Spindeln 35 und 36 können mit dem Werkzeugwechselmechanismus 24 so zusammenarbeiten, daß ein in die in der Werkzeug-Wechselstellung 75 stehende Spindel von dem Magazin 25 eingeführtes Werkzeug automatisch in der Spindel arretiert wird, um einen Bearbeitungsvorgang auszuführen. Auch können die Spindeln automatisch betrieben werden, um ein Werkzeug freizugeben, so daß das vorher verwendete Werkzeug von dem Magazin 25 aus der Spindel herausgezogen wird.

Wie oben erwähnt ist, kann jede der Spindeln 35 und 36 wahlweise angetrieben werden, wenn sie sich in der Arbeitsstation 74 befinden. Zu diesem Zweck ist ein Wälzgetriebe vorgesehen und als Einheit in der hohlen Säule 22 getragen. Die Kraft zum Antrieb dieses Getriebes kommt von einem Motor 488, der lösbar an der rückwärtigen Wand der Säule 22 befestigt ist, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist. Das Übertragungsgetriebe (nicht gezeigt) ist innerhalb eines Getriebekasten·; 494 enthalten, welches eine damit einstückige mit Flansch versehene Montierplatte 495 aufweist, die lösbar an einer geeigneten Montierfläche befestigt werden kann, die an der Außenfläche der Säule 22 ausgebildet ist, um das Getriebe in Arbeitslage innerhalb der hohlen Säule 22 zu stützen. Wie vorher erwähnt ist, ist das Getriebe so angeordnet, daß es die Antriebskraft mit gewählter Geschwindigkeit auf die Spindel 35 und wahlweise Spindel 36 überträgt.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Vertikalspindelmaschine wird die Schaltbewegung des Spindelkopfes 26 durch den Motor 380 erzielt. Dieser Motor 380 kann zusammen mit der zugeordneten Welle 382, dem Kegelrad 384 und der Stützhülse 383, wie in F i g. 7 gezeigt ist, als eine Einheit von der Säule 22 entfernt und für den gleichen Zweck in Verbindung mit der Horizontalspindelmaschine verwendet werden. Dazu wird die eine öffnung in der Ständerzugangsdeckplatte 742 abdeckende Platte 752 (Fig. 1) entfernt und die tragende Hülse 383 und die Welle 382 mit dem daran befestigten Kegelrad 384 in die öffnung eingeführt, so daß das Kegelrad 384 in das Kegelrad 385 eingreift, welches an der Spindelkopfantriebsweile 386 befestigt ist, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist. Die Spindelkopfantriebswelle 386 zusammen mit ihren zugeordneten Zahnrädern 385 und 389, der Hülse 387 und dem Lager 388 ist als Einheit mit der Befestigungsplatte 221 entfernbar. Wenn deshalb die Befestigungsplatte 221 in der öffnung 741 des Ständers 21 angeordnet ist, wird die Welle 386 so angeordnet sein, daß ihre Achse in einer senkrechten Ebene steht und ihr zugeordnetes Kegelrad in das Kegelrad 384 der Welle 382 des Motors 380 eingreift, wenn der Motor 380 wieder an dem Ständer 21 angeordnet ist.

Um den gesamten Werkzeugwechselmechanismus 24 aufzunehmen, ist die Rückfläche des Ständers 21 mit einer senkrechten Aussparung 756 versehen, wie dies in F i g. 8 gezeigt ist.

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Diese Aussparung 756 wird durch eine Deckplatte 757 abgedichtet, welche an der Rückwand des Ständers befestigt ist, wenn letzterer in der Maschinenanordnung gemäß Fig. 1 verwendet wird. Wenn der Werkzeugwechselmechanismus 24 in einer Horizontalspindelmaschine (Fig. 8) verwendet werden soll, wird die Abdeckplatte 757 von der rückwärtigen Wand des Ständers 21 entfernt, um die Aussparung 756 freizulegen. Der Werkzeugwechselmechanismus 24 wird als eine Einheit, die die Grundplatte 85, ihren zugehörigen '° Schlitten 90, das Magazin 25 sowie den Druckmittelantrieb 93, den Motor 162 und das Gehäuse 163 umfaßt, von der oberen Fläche der Säule 22 abgenommen und in die senkrechte Aussparung 756 eingesetzt, wie dies in Fig.8 gezeigt ist. Mit der in Fig.8 gezeigten Anordnung wird der Schlitten 90 für eine Bewegung längs einer Achse getragen, die in einer senkrechten Ebene liegt. Das Magazin 25 ist um eine Achse drehbar, die jetzt in einer horizontalen Ebene liegt, wobei diese Bewegung in einer nach links verlaufenden Richtung zum Herausziehen eines Werkzeuges aus der Spindel dient, wie dies in F i g. 8 gezeigt ist, die in der Werkzeugwechselstellung 75 angeordnet ist, während seine Bewegung von der an der linken Seite liegenden Stellung nach rechts da/u dient, ein neues Werkzeug in die Spindel einzuführen. Die Drehung des Magazins 25 in einer Schaltbewegung erfolgt um eine in der horizontalen Ebene liegende Achse.

Offensichtlich ist die Arbeitsweise des Spindelkopfes 26 und der Werkzeugwechseleinheit 24, wenn sie auf dem Ständer 21 als Horizontalspindelmaschine angeordnet sind, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, genau die gleiche und wird die gleichen Zwecke erfüllen, wie bei der Anordnung als Vertikalspindelmaschine, wie in F i g. 1 und 2 gezeigt ist.

Aus der obigen detaillierten Beschreibung der gezeigten Ausführungsform ist ersichtlich, daß eine verbesserte Werkzeugmaschine geschaffen wird, die eine Doppelspindel und einen mechanischen Werkzeugwechsler aufweist, welcher eine Anzahl von Werkzeugen auf sehr engem Raum trägt und auch ein Werkzeug in der einen Spindel durch ein neues Werkzeug, welches von dem Speicher getragen wird, ersetzt, während die andere Spindel einen Arbeitsgang ausführt. Die verschiedenen Bestandteile der Maschine sind so angeordnet, daß jedes Bestandteil von der Maschine als eine Einheit entfernbar ist, was die Wartung der Maschine erleichtert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

14 11 492 Patentansprüche:

1. Werkzeugmaschine, ζ. B. Bohr- und Fräswerk, mit einer Bearbeitungsstalion, an der verschiedene Werkzeuge zum Durchführen verschiedener Arbeiten aufnehmbar sind, und einem Werkzeugspeicher für an der Bearbeitungsstation benötigte Werkzeuge, welche wahlweise an die Werkzeughalterung der Bearbeitungsstation überführbar sind, wobei die Werkzeugmaschine einen Doppelspindelrevolverkopf aufweist, der zwischen der Bearbeitungsstation und einer Werkzeugumsetzstellung im Bereich des Werkzeugspeichers bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugspeicher ein um eine Achse parallel zur Drehachse der in Umsetzstellung liegenden Spindel (35 oder 36) drehbares Revolvermagazin (25) ist, das am Umfang die Werkzeuge (53—63) mit freiliegendem Schaft gleichachsig zur Drehachse der Spindeln (35 oder 36) trägt, wobei der Werkzeugspeicher (25) derart parallel zur Drehachse der in der Umsetzstellung liegenden Spindel (35 oder 36) und in einer Ebene senkrecht zu dieser Drehachse verschiebbar ist, daß die in der Übertragungsstelle am Speicher liegende Halterung (65/4Jdes Speichers in eine Stellung axial fluchtend mit der Drehachse der Spindel und in deren Richtung verschiebbar ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugspeicher auf einem Zapfen (114) drehbar auf einem Schlitten entlang einer Führung (87, 88) auf die Spindelachse zu und von dieser weg verschiebbar ist und daß der am Schlitten liegende Drehzapfen (114) als hydraulischer Zylinder zum Betätigen des Speichers in seiner Hubbewegung gleichachsig zur Drehachse der Arbeitsspindel ausgebildet ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Malteserkreuzantrieb (151, 178) zur schrittweisen Drehung des Magazins (25) mit einer Schritteilung entsprechend der Teilung der Werkzeughalterungen (65).

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (35, 36) gleichachsig entgegengerichtet am Doppelspindelrevolverkopf (26) angeordnet sind.