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Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine Die Erfindung betrifft
eine Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine, mit einer Vorrichtung zum automatischen,
programmgesteuerten Werkzeugwechsel, und einem längs des Planschlittens verfahrbaren,
programmgesteuerten Trommelmagazin finit einsetzbaren, die Werkzeuge aufnehmenden
Werkzeughaltern.
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Numerisch gesteuerte Drehmaschinen ermöglichen die wirtschaftliche
Fertigung kleiner Seriengrößen. Voraussetzung dafür ist eine kurze Vorbereitungs-
und Einrichtzeit.
Eine Drehmaschine mit Werkzeugmagazin stellt eine
besonders flexible Produktionseinrichtung dar. Werkzeugmagazine können in kurzer
Zeit mit den Werkzeugen, die für einen bestimmten Arbeitsvorgang oder auch für mehrere
Arbeitsvorgänge gebraucht werden, bestückt werden. Diese Werkzeugbestückung kann
grundsätzlich manuell oder mechanisch erfolgen. Werkzeugmagazine sind außerhalb
des Maschinenarbeitsbereichs angebracht, so daß jeweils nur ein Werkzeug im Eingriff
ist.
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Kollisionen zwischen nicht.benutzten Werkzeugen und dem Werkstück,
dem Spannmittel oder mit Maschinenelementen werden dadurch ausgeschlossen.
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Es sind verschiedene Ausführungsformen von Werkzeugmagazinen bekannt.
Im einfachsten Fall ist das Werkzeugmagazin stationär und bringt die gespeicherten
Werkzeuge linear oder rotierend in eine bestimmte Pooition, in der sie-von der Werkzeugaufnahme
des Drehmaachinenschlittens übernommen werden. Ein besonderes Merkmal dieser bekannten
Einrichtung ist der Einschluß des Magazins in den Wechselvorgang, ohne die Zwischenschaltung
von Übergabeeinrichtungen. Der gesamte Wechselzyklus umfaßt die Vorgänge: Einfahren
des Schlittens in die Wechselposition, Lösen des Werkzeugs in der Aufnahme, Übernahme
in das Magazin, Suchvorgang des neuen Werkzeugs im Magazin, Übergabe aus dem Magazin
in die Aufnahme, Spannen in der Aufnahme
..und Anfahren des Schlittens
in Arbeitsstellung. Die Einrichtung ist einfach aufgebaut, kann aber insbesondere
bei großen Werkzeugmagazinen zu langen Wechselzeiten führen! Eine andere an sich
bekannte Ausführungsform eines Werkzeugwechslers geht ebenfalls von einem stationären
Magazin aus, verwendet aber Übergabeelemente zwischen Werkzeugmagazin und Werkzeugaufnahme
auf dem Schlitten. Damit wird die Suchzeit des Werkzeuges im Werkzeugmagazin aus
dem zeitbestimmenden Wechselvorgang herausgelöst. Das Übergabeelement wechselt das
neue gegen das alte Werkzeug aus. In dieser Kombination hat der Suchvorgang für
ein neues Werkzeug keinen Einfluß auf die Werkzeugwechselzeit. Die Wechselzeit kann
bei solchen Magazinen kürzer sein als im ersten Fall; der Bauaufwand ist aber größer.
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Wechseleinrichtungen mit stationärem Magazin können lange Zeiten für
Schlittenbewegungen zwischen dem Arbeitsbereich amWerkstück und dem Wechselpunkt
beanspruchen. Darum wurden Einrichtungen mit beweglichem Magazin entwickelt. Es
ist denkbar, das Magazin mit dem Maschinenschlitten zu koppeln. Dabei kann die Magazintrommel
mit dem Planschlitten einer Drehmaschine in geeigneter Form fest verbunden werden.
Bewegliche Magazinanordnungen dürfen keine Kollisionen zwischen gespeicherten, nicht
benötigten Werkzeugen und dem Werkstück und dergleichen zulassen. Solche Kollisionsgefahren
bestehen
grundsätzlich bei allen Werkzeugrevolvern; sie sind die Ursache für viele Probleme
der Werkzeugausstattung von Revolverköpfen. Bewegliche Magazine bedürfen deswegen
einer Übergabeeinrichtung aus der Ruhestellung der Werkzeuge in die Bearbeitungsposition,
die bei allen bekannten Lösungen als Zweifachrevolverkopf ausgeführt wurde. Ein
Zweifachrevolverkopf ermöglicht die Magazinanordnung in dem nicht durch Kollisionen
gefährdeten Bereich und damit während der Bearbeitung. Um Kollisionen während des
Schwenkvorganges des Zweifachrevolvers grundsätzlich zu vermeiden, ist aber ein
Zurückfahren des Längsschlittens und damit ein Zeitverlust nicht zu vermeiden. Außerdem
verursacht ein mit allen Spanneinrichtungen ausgerüsteter Zweifachrevolverkopf hohe
Kosten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine, insbesondere
eine Drehmaschine der fraglichen Art so verbessern,- daß die für den Werkzeugwechsel
benötigte Zeit auf ein Minimum herabgesetzt wird und die Gefahr von Kollisionen
während des Werkzeugwechselvorgänges mit Sicherheit ausgeschlossen ist. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, weiche
das entsprechend gespeicherte Werkzeug in seiner Längsrichtung in die Arbeitsstellung
überführt und nach dem Bearbeitungsvorgang in die Ruhestellung zurückführt.
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vor dem Trommelmagazin eine Aufnahme angeordnet,
in welche der entsprechende Werkzeughalter beim Vorschub in die Arbeitsstellung
einfährt.
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Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Drehmaschine ist
der Aufnahme eine Klemmvorrichtung zugeordnet, welche den in der Aufnahme befindlichen
Werkzeughalter in der Arbeitsstellung verriegelt.
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Vorzugsweise besitzt ein jeder Werkzeughalter eine Aufnahme, in welche
in der Wechselposition des Werkzeuges ein Spannelement der Verschiebevorrichtung
eingreift.
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Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, nämlich Drehmaschine, ist in
der Zeichnung noch näher veranschaulicht. In dieser zeigen in rein schematischer
Weiset
| Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung der |
| Drehmaschine gemäß der Erfindung, wobei |
| ein Werkzeug (10) seine Arbeitsstellung |
| hat. |
| Fig. 2 eine perspektivische Teildarstellung der |
| erfindungsgemäßen Drehmaschine mit der |
| Ruhestellung des Werkzeuges (10) |
| Fig. 3 einen Teilschnitt der |
| Werkzeugwechseleinrichtung mit einem |
| Werkzeug (10) in der Ruhestellung |
| Fig. 4 eine Teildraufsicht der erfindungs- |
| gemäßen Drehmaschine, wobei zwei Werk- |
| zeuge in der Arbeits- bzw. Ruhestellung |
| dargestellt sind. |
Mit 1 ist ein Trommelmagazin bezeichnet, welches längs Führungen 2,3 eines Planschlittens
quer zur Längsachse des Werkstückes geführt ist. Um eine nahezu reibungsfreie Führung
sicherzustellen sind Rollenelemente 4 vorgesehen. Die auf den Maschinenschlitten
wirkenden Reaktionskräfte werden hierdurch sehr klein gehalten.
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Mit der Bezugsziffer 6 sind Werkzeughalter angedeutet, welche in entsprechende
Aussparungen des Trommelmagazins 1 einsetzbar sind. Die Halterung dieser Werkzeughalter
6 in dem Trommelmagazin 1 erfolgt mittels federnder Elemente, bei der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsform aus einem mit dem Werkzeughalter 6 verbundenen Nocken
7 besteht, in welchen sich in der Verriegelungs-Stellung eine unter der Einwirkung
einer Druckfeder 8 stehende Kugel 9 einlegt (Fig. 3).
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Ein jeder Werkzeughalter 6 nimmt ein vorzugsweise bohrstangenartiges
Werkzeug 1o auf.
Das Trommelmagazin 1 wird mit Hilfe eines geeigneten
Antriebsmotors in Verbindung mit einer Positionierung Indexiereinrichtung 12,13
vom Programm so gesteuert, daß eines der gespeicherten Werkzeuge, nämlich das vom
Programm bestimmte, in die Wechselposition gelangt.
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An der Rückseite eines jeden Werkzeughalters 6 ist eine Aufnahme 6a
vorgesehen (Fig. 3), in welche in der Wechselposition des Werkzeuges 1o ein Spannelement
14a einer Vorrichtung 14 eingreift. Diese Vorrichtung 14 überführt das ausgewählte
Werkzeug 1o in Längsrichtung in die Arbeitsstellung und nach dem Arbeitsvorgang
in die Ruhestellung zurück.
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Vor dem Trommelmagazin ist eine Aufnahme 15 angeordnet, in welche
der entsprechende Werkzeughalter 6 beim Vorschub in die Arbeitsstellung einfährt.
Die Vorrichtung 14 bringt also den ausgewählten Werkzeughalter 6 mit seinem Werkzeug
1o in linearer Verschiebung in die Aufnahme 15 des Planschlittens. Diese Aufnahme
15 enthält Elemente zur genauen Positionierung des Werkzeughalters 6 in allen Ebenen.
Dies geschieht bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform durch eine
Klemmvorrichtung 6, deren Funktionsweise-nicht näher dargestellt ist.
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Sobald ein Werkzeughalter 6 in die Aufnahme 15 bewegt wird und ein
in der Zeichnung nicht weiter dargestellten
Endschalter meldet,
daß der Werkzeughalter 6 seine Arbeitsstellung eingenommen hat, wird der Klemmvorgang
eingeleitet. Während der anschließenden Werkstück-Bearbeitung bleibt die Vorrichtung
14 in der vorderen Position. Der Linearhub dieser Vorrichtung ist so bemessen, daß
Kollisionen zwischen gespeicherten, unbenutzten Werkzeugen und dem Werkstück, Futter
und dgl. nicht auftreten können. Zweckmäßig wird dieser Teil der Drehmaschine gegen
Späne, Staub und Kühlmittel abgeschirmt.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Drehmaschine ist die folgende:
Essei einmal angenommen, daß ein bestimmtes Werkzeug 1o den Außendurchmesser und
ein zweites Werkzeug 19 die Planfläche eines Werkstückes 2o bearbeitet (Fig.4).'
Wenn das Werkzeug 1o die Außenbearbeitung des
Werkstückes 2o beendet hat-,
wird es programmgesteuert in das Trommelmagazin 1 zurückgezogen. Ein in der
Zeichnung nicht weiter dargestellter Endschalter meldet dann, daß die Vorrichtung
14 ihre hintere Stellung erreicht hat. Die Meldung löst den Suchvorgang für das
neue Werkzeug 19 aus und gibt gleichzeitig die Schlittenpositionierung für
die
Stirnfläehenbearbeitung frei. Die Positionierung vollzieht sich mit Maximalgeschwindigkeit.
Der Antrieb des Trommel- ' magazins 1 läßt einen Suchvorgang in Rechts- oder Linkslauf
zu.
In Verbindung mit einer hohen Suchgeschwindigkeit wird praktisch immer erreicht,
daß sich das neue Werkzeug 19 in der Wechselposition befindet, bevor der Schlitten
seine neue Arbeitsposition erreicht hat. Die effektive Wechselzeit besteht deswegen
nur aus den Vorgängent Werkzeug lösen, zurückziehen, vorschieben und klemmen; die
Suchzeit ist nicht zeitbestimmendg Trotz dieser hohen Leistungsfähigkeit ist die
Wechseleinrichtung der erfindungsgemäßen Drehmaschine sehr einfach aufgebaut.
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Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, insbesondere
Drehmaschine liegt darin, daß Kollisionen auch während des Wechselvorganges vermieden
werden können und daß die Wechselzeit gleichwohl außerordentlich kurz ist.