DE19649734B4

DE19649734B4 - Werkzeugmaschine mit Doppelspannfutter und gleichzeitiger Ersetzbarkeit der Werkzeuge

Info

Publication number: DE19649734B4
Application number: DE19649734A
Authority: DE
Inventors: Sella Giovanni
Original assignee: Essetre di Sella Giovanni
Current assignee: Essetre di Sella Giovanni
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1996-11-30
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2016-12-01
Also published as: IT1277709B1; DE19649734A1; ITMI952747A0; ITMI952747A1

Abstract

Werkzeugmaschine mit:
– einem Arbeitskopf (1) mit zwei entgegengesetzt angeordneten Spannfuttern (2a, 2b), die sich längs drei kartesischen Koordinatenachsen bewegen und um zumindest eine dieser kartesischen Koordinatenachsen rotieren können; und
– einem Werkzeugmagazin (3);
dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (3) aus zwei Drehkränzen (3a, 3b) gebildet ist, die einander zugewandt angeordnet sind, wobei Mittel zum Annähern und Entfernen der Drehkränze (3) relativ zueinander vorgesehen sind; und daß Mittel für die axiale Bewegung der Sitze (30a, 30b) der Spannfutter (2a, 2b) vorgesehen sind, wobei im Inneren der Sitze (30a, 30b) einstellbare Aufnahmemittel (10) zum Blockieren und Freigeben der Schäfte (9) der Werkzeuge (8) in den jeweiligen Sitzen (30a, 30b) vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur Bearbeitung von Holz.
Die Maschine ist insbesondere mit zwei Werkzeugträgerkarussellen bzw. Werkzeugträgerdrehkränzen mit einander zugewandten Stirnflächen versehen, die an bezüglich des Arbeitskopfs entgegengesetzten Seiten derart angeordnet sind, dass gleichzeitig zwei Entnahme-, Ersetzungs- oder Entladevorgänge der Werkzeuge bei beträchtlicher Verringerung der Totzeiten und einer entsprechenden Verbesserung der Gesamtproduktionszeit ausgeführt werden können.
Die Erfindung betrifft den Bereich der automatischen Werkzeugmaschinen für die Holzbearbeitung, insbesondere Maschinen für die Herstellung von Teilen mit komplizierter Form mittels Fräsen wie beispielsweise Teile von Stühlen oder dergleichen.

Aus der US 5 252 011 A und der US 5 014 542 sind Maschinen bekannt, die einen in drei Raumrichtungen bzw. längs drei kartesischen Koordinatenachsen beweglichen Träger aufweisen, an dem ein Arbeitskopf angebracht ist, der wiederum zwei Drehachsen besitzt.

An dem Arbeitskopf ist ein Spannfutter befestigt, das mit einem standardisierten Anschluss bzw. Verschluss für ein Werkzeug versehen ist, das die Maschine automatisch aus einem Magazin entnimmt und je nach Art der auszuführenden Bearbeitung von Mal zu Mal ersetzt.

Bei der Bearbeitung von Teilen mit komplizierter bzw. komplexer Form ist es oft notwendig, das Werkzeug zu ersetzen, wobei von Mal zu Mal Fräser unterschiedlicher Form oder linke Fräser bzw. rechte Fräser entnommen werden und demzufolge die Rotationsrichtung des Spannfutters invertiert bzw. umgekehrt wird.

Dieser Vorgang des Ersetzens des Werkzeugs zieht jedoch eine Totzeit mit sich, die, insbesondere wenn das Werkzeug häufig ersetzt werden muss, die Gesamtproduktionszeit des Teils stark beeinflusst.

Aus der DE 43 15 997 A1 sind auch Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen der Arbeitskopf mit zwei Elektrospannfuttern versehen ist, so dass gleichzeitig zwei Werkzeuge montiert werden können und vom einen auf das andere gewechselt werden kann, ohne dass eine Bewegung bis zum Magazin und das Ersetzen nötig ist, wobei dieser Vorgang eine relativ lange Zeitspanne erfordern würde.

Diese Lösung bildet jedoch nur eine Teillösung des Problems, da, wenn zahlreiche zu verwendende Werkzeuge vorhanden und diese häufig auszuwechseln sind, die Totzeiten die Effizienz der Maschine immer noch stark beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der Totzeiten beim Auswechseln von Werkzeugen wesentlich reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine bestehen insbesondere darin, dass der Arbeitskopf gleichzeitig zwei Werkzeuge entnehmen oder ersetzen kann, eines aus dem einen Magazin und das andere aus dem anderen Magazin. Auf diese Weise werden die Totzeiten beträchtlich reduziert, was insbesondere wirtschaftliche Vorteile zur Folge hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in beispielhafter Weise unter Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Es zeigen:
1: schematisch eine Anordnung mit dem Arbeitskopf und dem aus einem Paar von Werkzeugträgereinheiten bestehenden Werkzeugmagazin in einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;
2: eine Werkzeugträgereinheit und einen Arbeitskopf, wobei die Bewegungen für das Ersetzen des Werkzeugs dargestellt sind; und
3: einen Längsschnitt durch den Arbeitskopf.
Gemäß den Zeichnungen umfaßt die Maschine im wesentlichen einen Arbeitskopf 1 mit zwei entgegengesetzten Spannfuttern 2a und 2b sowie einem Paar von Werkzeugträgerdrehkränzen 3a und 3b, die ein Werkzeugmagazin bilden, und die in zwei parallelen vertikalen Ebenen arbeiten und mit einander zugewandten Stirnseiten auf entgegengesetzten Seiten des Kopfes 1 angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Werkzeugmaschine einen längs drei kartesischen Koordinatenachsen beweglichen Support bzw. Träger 4 auf, an dem der Arbeitskopf 1 drehbar bezüglich zwei zueinander senkrechten Rotationsachsen angelenkt ist.
Die gegenüberliegenden Spannfutter 2a und 2b werden direkt von einem zentralen Motor 7 betätigt, weshalb sie sich gegensinnig relativ zueinander drehen.
Um den Vorgang des Werkzeugwechselns auszuführen, wird der Kopf 1 unter Ausrichtung der Spannfutter 2a, 2b auf zwei symmetrische Punkte der geometrischen Einhüllenden, die durch die von den Drehkränzen 3a und 3b getragenen Werkzeuge 8 definiert ist, in den Raum zwischen den zwei Drehkränzen 3a und 3b gebracht.
Ein Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die Drehkränze 3a und 3b in der Lage sind, sich relativ zueinander anzunähern und sich zu entfernen, indem sie sich längs ihrer Rotationsachse verschieben, wodurch die Werkzeuge 8 in die Nähe der Spannfutter 2a und 2b gebracht werden oder die freien Sitze der Drehkränze 3a und 3b in die Nähe der in den Spannfuttern 2a und 2b befestigten Werkzeuge 8 gebracht werden.
Ein anderes Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß eine Einrichtung zum axialen Bewegen der Konusse oder Sitze 30 der Spannfutter 2a und 2b sowie innen in den Spannfuttern Aufnahmemittel zum Blockieren und Freigeben der Schäfte 9 der Werkzeuge 8 vorgesehen sind.
Auf diese Weise kann, wenn die Drehkränze 3a und 3b in der Nähe der Spannfutter 2a und 2b positioniert sind, das Ersetzen der Werkzeuge 8 gleichzeitig und damit mit beträchtlicher Zeitersparnis erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die axiale Bewegung der Konusse der Spannfutter 2 mittels eines über einen Lufteinlaß 18 versorgten Pneumatikkolben 17 erhalten, der sich entgegen der Wirkung erster elastischer Mittel 20 nach außen bewegt.
Die Aufnahmemittel in dem Spannfutter 2 umfassen einen mit dem Konus 30 fest verbundenen Greifer bzw. eine Spannzange 10, dessen Greifstärke bzw. -zustand sich bei axialer Bewegung ändert.
Der Greifer bzw. die Spannzange 10 weist insbesondere zwei oder mehr elastische Krallen bzw. Klauen 12 auf, die auf einer Buchse bzw. Hülse 14 beweglich sind, die von der Welle des Spannfutters 2 abgestützt ist und geeignete Außenvorsprünge 15 aufweist, die die Biegung der Klauen 12 während deren axialer Bewegung derart ändern, daß ein Lösen der Aufnahme bzw. des Griffes bewirkt wird, wenn die Spannzange 10 ausfährt bzw. austritt, oder ein Klemmen der Aufnahme, wenn die Spannzange 10 wieder eintritt bzw. einfährt.
In der dargestellten Ausführungsform überträgt der Kolben 17 in an sich bekannter Weise die eigene Bewegung auf die Spannzange 10, um die Verschlüsse der Werkzeuge zu verschließen und/oder freizugeben.
Natürlich ist der Kopf 1 mit Sensoreinrichtungen 28 und 29 versehen, die die Bewegung der Spannzange 10 und des Sitzes 30 steuern.
Diese Sensoreinrichtungen 28 und 29 sind bekannt und werden somit nicht weiter beschrieben.
Im Kopf ist außerdem ein geeigneter Kühlkreislauf vorgesehen, der einen im Spannfutter ausgesparten Einlaß 31, im Hals des Kolbens 17 ausgesparte Löcher 32 und in der Nähe des Stators des Motors 7 ausgesparte Auslaßlöcher 33 umfaßt.
An diesem Punkt wird die Funktionsweise der Werkzeugmaschine klar werden.
Am Anfang der Bearbeitung werden die Drehkränze 3a und 3b so lange gedreht, bis die ausgewählten Werkzeuge 8 bezüglich des Arbeitskopfes 1 ausgerichtet sind, der in der Zwischenzeit in den Raum zwischen den zwei Drehkränzen 3a und 3b gebracht worden ist.
Die Drehkränze 3a, 3b werden einander angenähert, bis die Schäfte 9a, 9b der ausgewählten Werkzeuge 8a und 8b bezüglich den Spannfuttern 2a und 2b ausgerichtet sind.
Die Drehkränze 3a, 3b nähern sich dem Kopf 1 und führen die Schäfte 9 der Werkzeuge 8 in die jeweiligen Greifer 10 ein, welche dann um einige Millimeter nach vorn gehen, um den Verschluß des Werkzeugs 9 infolge Betätigung des Kolbens 17 zu verschließen und zu blockieren.
Danach wird das Zurückziehen der Kolben 17 und damit der Sitze 30 mit den Werkzeugen 8 eingeleitet, auf die die Spannzangen 10 mit der Zurückziehungsbewegung einen zunehmenden Aufnahmedruck bzw. Haltegriff ausüben, wobei die Schäfte 9 in den Konussen 30 eingespannt bzw. blockiert sind.
Jede nachfolgende Ersetzung der Werkzeuge erfolgt dadurch, daß die vorstehend beschriebenen Vorgänge zuerst in entgegengesetzter Reihenfolge und dann in gleicher Reihenfolge ausgeführt werden.
Auf diese Weise ist es möglich, gleichzeitig zwei Werkzeuge zu ersetzen, wodurch die Totzeiten praktisch halbiert werden.
Je nach Art der auszuführenden Arbeit und der Strecke, die der Kopf für das Ersetzen des Werkzeuges zurücklegen muß, kann das gleichzeitige Ersetzen beider Werkzeuge oder die Entnahme eines Werkzeugs und die gleichzeitige Ablage des vorherigen Werkzeugs vorgesehen sein, wobei jeweils nur eine einzige Bewegung des Kopfes erfolgt.
Die Werkzeuge können dann die gleiche Rotationsrichtung aufweisen oder sich gegensinnig drehen sowie das gleiche Profil oder eine unterschiedliche Ausgestaltung aufweisen, was von Mal zu Mal je nach Art der auszuführenden Arbeit auszuwählen ist.
Es ist klar, daß die Abmessungen sowie die verwendeten Materialien in Abhängigkeit der Einsatzbedingungen und -erfordernisse variieren können.

Claims

Werkzeugmaschine mit: – einem Arbeitskopf (1) mit zwei entgegengesetzt angeordneten Spannfuttern (2a, 2b), die sich längs drei kartesischen Koordinatenachsen bewegen und um zumindest eine dieser kartesischen Koordinatenachsen rotieren können; und – einem Werkzeugmagazin (3); dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (3) aus zwei Drehkränzen (3a, 3b) gebildet ist, die einander zugewandt angeordnet sind, wobei Mittel zum Annähern und Entfernen der Drehkränze (3) relativ zueinander vorgesehen sind; und daß Mittel für die axiale Bewegung der Sitze (30a, 30b) der Spannfutter (2a, 2b) vorgesehen sind, wobei im Inneren der Sitze (30a, 30b) einstellbare Aufnahmemittel (10) zum Blockieren und Freigeben der Schäfte (9) der Werkzeuge (8) in den jeweiligen Sitzen (30a, 30b) vorgesehen sind.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die axiale Bewegung der Sitze (30) einen Pneumatikkolben (17) aufweisen, der drehbar am Spannfutter (2) an gelenkt und in der Lage ist, sich entgegen der Beaufschlagung durch erste elastische Mittel (20) auszudehnen.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten elastischen Mittel (20) von einer Mehrzahl von Schraubenfedern gebildet sind, welche radial um die Rotationsachse herum angeordnet sind.
Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Mittel (10) zum Blockieren und Freigeben des Schaftes (9) der Werkzeuge (8) eine elastische Spannzange (10) aufweisen, die durch die Welle des Spannfutters (2) abgestützt ist.
Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Spannzange (10) eine Mehrzahl elastischer Klauen (12) aufweist, die auf Vorsprüngen (15) beweglich sind, die eine Änderung der Biegung der Klauen (12) und damit des Spannzustandes der Spannzange (10) bewirken.
Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (10) und der Sitz (30) mechanisch gekuppelt sind, wobei zweite elastische Mittel (21) vorgesehen sind, die die Bewegung des Kolbens (17) auf die Spannzange (10) übertragen.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoreinrichtungen (28, 29) zur Steuerung der axialen Bewegung des Sitzes (30) des Spannfutters (2) vorgesehen sind.
Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkränze (3a, 3b) in zwei im wesentlichen vertikalen Ebenen angeordnet sind.