DE19536514C2 - Werkzeug-Wechselvorrichtung zum Wechseln der Werkzeuge eines Bearbeitungszentrums - Google Patents
Werkzeug-Wechselvorrichtung zum Wechseln der Werkzeuge eines BearbeitungszentrumsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeug-Wechselvorrichtung zum
Wechseln der Werkzeuge eines Bearbeitungszentrums.
Allgemein weisen numerisch gesteuerte Werkzeugma
schinen-Anordnungen ein Bearbeitungszentrum mit einer Werk
zeug-Wechselvorrichtung auf. Derartige Bearbeitungszentren werden
als vertikale oder horizontale Bearbeitungszentren
klassifiziert, je nachdem in welche Richtung sich die Spindel
erstreckt. Das Bearbeitungszentrum ist derart konstruiert, daß
eine Rotationsbewegung ausgeführt wird, wenn die Werkzeuge
ausgewechselt werden.
Aus der japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 93-
24429 ist eine Werkzeug-Wechselvorrichtung zum Wechseln von
Werkzeugen eines Bearbeitungszentrums bekannt, wobei separate
Antriebsmechanismen erforderlich sind, um eine Linearbewegung
und eine Drehbewegung zu verwirklichen, wodurch sich die
Konstruktion verkompliziert und sich die Anfälligkeit
hinsichtlich eines Maschinenausfalls erhöht.
Aus der DD 115 600 ist eine Werkzeug-Wechselvorrichtung zum
Wechseln von Werkzeugen in einem Bearbeitungszentrum bekannt,
die an einer Stirnseite eines ersten Kurvenelements eine
prismatische Aussparung aufweist, die aus zwei zueinander
geneigten Schrägen besteht, an deren Grund sich eine
Mitnehmernut befindet. Hierbei ist eine Feder erforderlich,
durch deren Druck eine Führungsrolle einer
Kurvenrolleneinrichtung an der Stirnfläche des ersten
Kurvenelements anliegt und die Verschiebung eines mit der
Kurvenrolleneinrichtung fest verbundenen bewegbaren Teils
ermöglicht. Diese Anordnung erfordert jedoch einen
komplizierten Aufbau und einen aufwendigen
Kupplungsmechanismus. Weiterhin ist auf dem bewegbaren Teil von
innen nach außen ein zweites Kurvenelement und das erste
Kurvenelement angeordnet. Da hierbei das bewegbare Teil einen
relativ geringen Durchmesser aufweist, sind für das Bewegen
einer an dem freien Ende des bewegbaren Teils befestigten
Spannvorrichtung relativ hohe Drehmomente erforderlich.
Die JP 1-222837 beschreibt eine Werkzeug-Wechselvorrichtung,
die eine Welle aufweist, die mit einer Nutkurve für die axiale
Bewegung eines bewegbaren Teils und mit einer weiteren Nutkurve
für die radiale Bewegung des bewegbaren Teils versehen ist.
Diese Vorrichtung ist aufgrund einer derartigen Anordnung der
Nuten kompliziert im Aufbau und in der Funktion.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Werk
zeug-Wechselvorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen eines
Bearbeitungszentrums zu schaffen, die eine unkomplizierte
Konstruktion, einen einfachen Antriebsmechanismus, eine
einfache Funktion und eine hohe Stabilität aufweist.
Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Werk
zeug-Wechselvorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen in einem
Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die
Antriebs-Nutkurve zwei schräg verlaufende Verzweigungen auf,
welche bezogen auf diejenige Richtung, in welcher sich die
Welle erstreckt, geneigt verlaufen, und an einer
Verbindungsstelle in der Nähe des vorderen Endes des ersten
Kurvenelements in Richtung der Spannvorrichtung gesehen
miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ist die Führ
ungs-Nutkurve mit zwei sich horizontal erstreckenden Verzweigungen
versehen, welche parallel zu der Welle verlaufen und
miteinander mittels einer vertikal verlaufenden Verzweigung
verbunden sind, welche sich in Vertikalrichtung bezogen auf die
Welle erstreckt. Die vertikal verlaufende Verzweigung deckt
sich mit der Verbindungsstelle. Die vertikale Verzweigung weist
eine Länge auf, welche der halben Umfangs-Bogenlänge des
zweiten Kurvenelements entspricht, so daß wenn die
Kurvenrolleneinrichtung von dem oberen Ende zu dem unteren Ende
der vertikalen Verzweigung geführt wird, das bewegbare Teil und
infolgedessen die Spannvorrichtung um 180° gedreht werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
weist die Kurvenrolleneinrichtung einen Stift auf, welcher in
die Antriebs- und Führungs-Nutkurve eingesetzt ist, sowie einen
ringförmigen Block auf, welcher das bewegbare Teil fest mit
einem Endteil des Stifts verbindet, und ist mit einem Paar von
Rollen versehen, welche das andere Ende des Stifts umgeben. Die
Rollen sind jeweils so in der Antriebs- bzw. Führungs-Nutkurve
angeordnet, daß die Bewegung des Stifts längs der Nutkurven
erleichtert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Seiten-Schnittdarstellung, welche eine
Werkzeug-Wechselvorrichtung zum Wechseln der Werkzeuge eines
Bearbeitungszentrums schematisch darstellt;
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der zylindrischen
Kurvenelemente, wie sie in der Werkzeug-Wechselvorrichtung nach
Fig. 1 Verwendung finden;
Fig. 3 eine Draufsicht der Antriebseinrichtung, welche
die zylindrischen Kurvenelemente der in Fig. 1 dargestellten
Werkzeug-Wechselvorrichtung antreibt; und
Fig. 4 eine Darstellung, welche der Fig. 1 ähnlich ist,
wobei jedoch die Spannvorrichtung nach vorne bewegt ist.
Wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, weist die Werk
zeug-Wechselvorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen in einem
Bearbeitungszentrum einen Rahmen 32 zum Installieren der
Werkzeug-Wechselvorrichtung, eine Spannvorrichtung 34, und eine
Spannvorrichtungs-Antriebseinrichtung mit den Bauteilen 2, 3,
4, 6, 8, 10, 28 zum Antreiben der Spannvorrichtung auf.
Die Spannvorrichtung-Antriebseinrichtung ist versehen mit einer
Kurvenrolleneinrichtung mit den Bauelementen 10, 30, einem
zylindrischen, bewegbaren Teil 28, einem ersten, zylindrischen
Kurvenelement 6, einem zweiten, zylindrischen Kurvenelement 8,
und einer Getriebeeinrichtung mit den Bauelementen 2, 3, 4. Die
Kurvenrollereinrichtung weist einen Stift 10 sowie einen
ringförmigen Block 30 auf, um an einem Endteil des Stifts 10
mit dem bewegbaren Teil 28 fest verbunden zu sein, und ist mit
einem Paar von Rollen 24, 26 versehen, welche den anderen
Endteil des Stiftes 10 umgeben. An seinem freien Ende ist der
bewegbare Teil fest an der Spannvorrichtung 34 angebracht.
Das erste Kurvenelement 6 ist drehbar auf eine Welle 40
montiert, welche ihrerseits an dem Rahmen 32 angebracht ist.
Das zweite Kurvenelement 8 ist fest an den Rahmen 32 montiert.
Die Getriebeeinrichtung weist ein Antriebszahnrad 2 eines
Hydraulikmotors auf, und ein angetriebenes Zahnrad 4, welches
von dem Antriebszahnrad 2 mittels eines Leerlaufzahnrads 3 in
Rotation versetzt wird.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist das erste Kurvenelement 6
mit einer Antriebs-Nutkurve 12, 14, 16 versehen, welche in der
Mantelfläche des Kurvenelements 6 ausgebildet ist, um die
Kurvenrolleneinrichtung anzutreiben. Das zweite Kurvenelement 8
ist mit einer Führungs-Nutkurve 18, 20, 22 versehen, welche in
der Mantelfläche des Kurvenelements 8 ausgebildet ist, um die
Kurvenrolleneinrichtung zu führen. Das erste Kurvenelement 6,
das zweite Kurvenelement 8, und das bewegbare Teil 28 sind
koaxial zueinander angeordnet und in engem Kontakt
zusammengepaßt. Im einzelnen ist das Kurvenelement 6 in das
zweite Kurvenelement 8 eingepaßt, welches seinerseits eng in
das bewegbare Teil 28 eingepaßt ist.
Die Antriebs-Nutkurve weist zwei schräg verlaufende
Verzweigungen 14, 16 auf, welche zu derjenigen Richtung, in
welche sich die Welle 40 erstreckt, geneigt verlaufen, und an
einer Verbindungsstelle 12 in der Nähe des vorderen Endes des
ersten Kurvenelements 6 in Richtung der Spannvorrichtung 34
gesehen miteinander verbunden sind. Darüber hinaus weist die
Führungs-Nutkurve 2 horizontal verlaufende Verzweigungen 18, 20
auf, welche parallel zu der Welle 40 verlaufen, und miteinander
mittels einer vertikal verlaufenden Verzweigung 22 verbunden
sind, welche senkrecht zu derjenigen Richtung verläuft, in
welche sich die Welle 40 erstreckt. Die vertikal verlaufende
Verzweigung 22 deckt sich zumindest über einen Teil ihrer Länge
mit der Verbindungsstelle 12 der Antriebs-Nutkurve des ersten
Kurvenelements 6. Die vertikal verlaufende Verzweigung 22 weist
eine Länge auf, welche dem halben Umfang des zweiten
Kurvenelements 8 entspricht.
Die Antriebs- und Führungs-Nutkurven sind derart gestaltet, daß
sie so zusammenwirken, daß die Kurvenrolleneinrichtung bewegt
wird und auf diese Weise das bewegbare Teil 28 in eine solche
Stellung bewegt wird, daß die Werkzeuge gewechselt werden
können, wenn das erste Kurvenelement 6 mittels der
Getriebeeinrichtung in eine Richtung gedreht wird. Wenn das
erste Kurvenelement 6, das zweite Kurvenelement 8, und der
bewegbare Teil 28 zusammenmontiert sind, wird der Stift 10 der
Kurvenrolleneinrichtung in die Antriebs- und Führungs-Nutkurven
mit seinen Rollen 24 bzw. 26 eingesetzt, so daß die Rollen 24
bzw. 26 mit der Antriebs- bzw. Führungs-Nutkurve im Eingriff
steht, um so die Bewegung des Stifts 10 längs der Nutkurven zu
erleichtern.
Wenn das angetriebene Zahnrad 4 das erste Kurvenelement 6
antreibt, wenn es die in Fig. 1 dargestellte Stellung
einnimmt, bewegt sich der Stift 10 entlang der ersten, schräg
verlaufenden Verzweigung 14 des ersten Kurvenelements 6 zur
rechten Seite bezogen auf die Zeichnung hin. Entsprechend wird
das bewegbare Teil 28 mitbewegt, wie in Fig. 4 dargestellt
ist, weil das bewegbare Teil 28 fest an dem ringförmigen Block
30 montiert ist, welcher seinerseits mit dem Stift 10 verbunden
ist. Dabei wird verhindert, daß der Stift 10 sich drehen kann,
bis er die vertikale Verzweigung 22 des zweiten Kurvenelements 8
erreicht hat, welches fest an den Rahmen 32 montiert ist.
Wenn der Stift 10 die vertikale Verzweigung 22 des ersten
Kurvenelements 8 am Ende der ersten, horizontal verlaufenden
Verzweigung 18 erreicht hat, wird der Stift 10 von dem oberen
Ende der vertikalen Verzweigung 22 zu deren unterem Ende
geführt, so daß das bewegbare Teil 28 und infolgedessen die
Spannvorrichtung 34 um 180° gedreht wird, weil die vertikale
Verzweigung 22 eine Bogenlänge aufweist, welche dem halben
Umfang des zweiten Kurvenelements 8 entspricht. Der Stift 10
wird an der Verbindungsstelle 12 der Antriebs-Nutkurve des
ersten Kurvenelements 6 gehalten, bis er das untere Ende der
vertikalen Verzweigung 22 des zweiten Kurvenelements 8 erreicht
hat.
Wenn danach das Antriebszahnrad 2 weitergedreht wird, wird der
Stift 10 mittels der zweiten, schräg verlaufenden Nutkurve 16
des ersten Kurvenelements 6 zurückbewegt, so daß das bewegbare
Teil 28 mit der Spannvorrichtung 34 in seine ursprüngliche
Stellung entlang der zweiten horizontalen Verzweigung 20 des
zweiten Kurvenelements 8 zurückbewegt wird. Auf diese Weise
wird nur ein einziger Antrieb benötigt, um die Spannvorrichtung
34 sowohl in Horizontalrichtung zu bewegen, als auch zu drehen.
Claims (4)
1. Werkzeug-Wechselvorrichtung zum Wechseln von Werkzeugen in
einem Bearbeitungszentrum, mit:
einem Rahmen (32) zum Montieren der Werkzeug-Wechselvorrichtung;
einer Kurvenrolleneinrichtung;
einem zylindrischen, bewegbaren Teil (28), welches fest mit der Kurvenrolleneinrichtung verbunden ist, um eine Spannvorrichtung (34) zu bewegen, welche fest an dem freien Ende des bewegbaren Teils (28) befestigt ist;
einem ersten, zylindrischen Kurvenelement (6), welches auf einer Welle (40) drehbar an den Rahmen (32) angeordnet ist;
einem zweiten, zylindrischen Kurvenelement (8), welches fest an dem Rahmen (32) angeordnet ist;
einer Antriebseinrichtung zum Drehen des ersten Kurvenelements (6);
einer Antriebs-Nutkurve, welche in der Mantelfläche des ersten Kurvenelements (6) ausgebildet ist, um die Kurvenrolleneinrichtung anzutreiben; und
einer Führungs-Nutkurve, welche in der Mantelfläche des zweiten Kurvenelements ausgebildet ist, um die Kurvenrolleneinrichtung zu führen,
wobei das erste Kurvenelement (6) in engem Kontakt in das zweite Kurvenelement (8) eingepaßt ist, welches seinerseits in das bewegbare Teil (28) eingepaßt ist, und das bewegbare Teil mit der Spannvorrichtung (34) mittels der Kurvenrolleneinrichtung über die Antriebs- und Führungs-Nutkurven unter Drehen des ersten Kurvenelements (6) in eine Richtung in eine Werkzeugwechsel-Stellung bewegbar ist.
einem Rahmen (32) zum Montieren der Werkzeug-Wechselvorrichtung;
einer Kurvenrolleneinrichtung;
einem zylindrischen, bewegbaren Teil (28), welches fest mit der Kurvenrolleneinrichtung verbunden ist, um eine Spannvorrichtung (34) zu bewegen, welche fest an dem freien Ende des bewegbaren Teils (28) befestigt ist;
einem ersten, zylindrischen Kurvenelement (6), welches auf einer Welle (40) drehbar an den Rahmen (32) angeordnet ist;
einem zweiten, zylindrischen Kurvenelement (8), welches fest an dem Rahmen (32) angeordnet ist;
einer Antriebseinrichtung zum Drehen des ersten Kurvenelements (6);
einer Antriebs-Nutkurve, welche in der Mantelfläche des ersten Kurvenelements (6) ausgebildet ist, um die Kurvenrolleneinrichtung anzutreiben; und
einer Führungs-Nutkurve, welche in der Mantelfläche des zweiten Kurvenelements ausgebildet ist, um die Kurvenrolleneinrichtung zu führen,
wobei das erste Kurvenelement (6) in engem Kontakt in das zweite Kurvenelement (8) eingepaßt ist, welches seinerseits in das bewegbare Teil (28) eingepaßt ist, und das bewegbare Teil mit der Spannvorrichtung (34) mittels der Kurvenrolleneinrichtung über die Antriebs- und Führungs-Nutkurven unter Drehen des ersten Kurvenelements (6) in eine Richtung in eine Werkzeugwechsel-Stellung bewegbar ist.
2. Werkzeug-Wechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Antriebs-Nutkurve (2) schräg
verlaufende Verzweigungen (14, 16) aufweist, welche bezogen auf
diejenige Richtung, in welche sich die Welle (40) erstreckt,
schräg verlaufen, und die Verzweigungen (14, 16) an einer
Verbindungsstelle (12) in der Nähe des vorderen Endes des
ersten Kurvenelements (6) in Richtung der Spannvorrichtung (34)
gesehen verbunden sind, und die Führungs-Nutkurve (2) sich
horizontal erstreckende Verzweigungen (18, 20) aufweist, welche
sich parallel zu der Welle (40) erstrecken und miteinander
mittels einer vertikal verlaufenden Verzweigung (22)
miteinander verbunden sind, welche sich bezogen auf die Welle
(40) in Vertikalrichtung erstreckt, wobei die vertikale
Verzweigung (22) sich stellenweise mit der Verbindungsstelle
(12) überdeckt.
3. Werkzeug-Wechselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die vertikale Verzweigung (22) eine
Bogenlänge aufweist, welche dem halben Umfang des zweiten
Kurvenelements (8) entspricht, so daß wenn die
Kurvenrolleneinrichtung von dem oberen Ende zu dem unteren Ende
der vertikalen Verzweigung (22) geführt wird, das bewegbare
Teil (28) mit der Spannvorrichtung (34) um 180° drehbar ist.
4. Werkzeug-Wechselvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kurvenrolleneinrichtung einen Stift (10) aufweist, welcher in
die Antriebs- und Führungs-Nutkurve eingesetzt ist, sowie mit
einem ringförmigen Block (30) versehen ist, um das bewegbare
Teil (28) mit einem Endteil des Stifts (10) fest zu verbinden,
und ein Paar von Rollen (24, 26) aufweist, wobei die Rolle (24)
mit der Antriebs-Nutkurve und die Rolle (26) mit der
Führungs-Nutkurve in Eingriff stehen, um die Bewegung des Stiftes (10)
längs der Nutkurven zu erleichtern.
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