DE19732966C2 - Vorrichtung zur Werkzeughalterung mit einem Werkzeuträger, insbesondere einem Werkzeugrevolver einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Werkzeughalterung mit einem Werkzeugträger, insbesondere einem Werkzeugrevolver einer Werkzeugmaschine, deren Werkzeugträger Aufnahmen für Werkzeughalter aufweist, von denen wenigstens einer Aufnahme eine Antriebsquelle für ein angetriebenes Werkzeug zugeordnet ist und eine Vorrichtung zur Werkzeughalterung in der Ausbildung als Mehrfach-Werkzeughalter für feststehende Werkzeuge.

Zur Rationalisierung in der spangebenden Fertigung werden Bearbeitungsvorgänge zusammengefasst. Die sogenannte Komplett­ fertigung gewinnt mehr und mehr an Bedeutung. Die dafür entwickelten Werkzeugmaschinen werden jedoch immer aufwendiger. Dabei soll eine Vielzahl von geeigneten Werkzeugen auf gedrängtem Raum zum Einsatz gebracht werden.

Eine Möglichkeit mit einer größeren Anzahl solcher Werkzeuge zu arbeiten gibt die Verwendung von schaltbaren Werkzeugträgern, insbesondere in Form von Werkzeugrevolvern (Scheiben- oder Sternre­ volver) bei Drehmaschinen und dergleichen Werkzeugmaschinen. Diese Werkzeugträger sind üblicherweise mit in gleichen Winkelabständen angeordneten Aufnahmen, bspw. in Gestalt von zylindrischen Bohrun­ gen, ausgerüstet, in die Werkzeughalter mit entsprechenden Aufnahme­ schäften eingesetzt werden. Die Werkzeughalter ihrerseits sind entweder zur Aufnahme feststehender Werkzeuge, bspw. Drehmeißel eingerichtet oder aber so ausgebildet, dass sie jeweils wenigstens ein angetriebenes Werkzeug aufnehmen, dessen Antrieb über eine Antriebswelle erfolgt, die häufig in dem Aufnahmeschaft des Werk­ zeugträgers aufgenommen ist und die mit einer im Bereiche des Werkzeugträgers angeordneten Antriebsquelle gekuppelt ist. Der Begriff "Werkzeughalter" ist bspw. in DIN 69880, Ausgabe Juli 1990 erläutert. Ein Überblick über diese Einrichtungen zur Komplettbear­ beitung auf CNC-Drehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen findet sich bspw. in VDI-Z 125 (1983, Nr. 22) Seiten M107 bis M111. Erwähnt werden können auch die FR 2 364 092 A1 und die DE 34 30 380 A1, um einige weitere Beispiele für den Stand der Technik anzugeben. Aus der DE 27 37 664 A1 ist ein Doppel-Sternrevolver mit 2 koaxialen, gemeinsam oder getrennt für sich schaltbaren Revolvern bekannt, während die EP 0 764 499 A1 einen Revolver für angetriebene Werkzeug offenbart, bei dem die Schaltbewegung der Revolverscheibe und der Werkzeugantrieb von einem gemeinsamen Motor abgeleitet sind.

Wie bspw. in Fig. 1 der FR 2 364 092 A1 dargestellt, ist die Anzahl der auf einem Werkzeugträger in Gestalt eines Scheibenrevol­ vers unterzubringenden Werkzeuge aus Platzgründen begrenzt. Damit ist aber auch die Komplettbearbeitung von solchen Werkstücken nur teilweise möglich, die eine größere Anzahl unterschiedlicher Be­ arbeitungsvorgänge erfordern.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung zur Werkzeughalterung, der eingangs genannten Art zu schaffen, die es erlaubt, die Anzahl der Werkzeuge auf dem Werkzeugträger ohne großen zusätzlichen Kostenaufwand zu vergrößern und damit das Einsatzgebiet einer so ausgerüsteten Werkzeugmaschine zu erweitern.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Ein­ richtung die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 auf.

Bei der neuen Vorrichtung wird ein Mehrfach-Werkzeughalter verwendet, der eine zur Aufnahme zumindest zweier feststehender Werkzeuge eingerichtete Werkzeugaufnahmescheibe aufweist, die in einzelnen Schaltzyklen in verschiedene Schaltstationen schaltbar und in diesen jeweils drehfest verriegelbar ist. Die Schaltbewegung der Werkzeugaufnahmescheibe wird von einer in dem Mehrfach-Werkzeughal­ ter gelagerten Antriebswelle abgeleitet, die mit der der jeweiligen Aufnahme dieses Werkzeughalters zugeordneten Werkzeug-Antriebsquelle des Werkzeugträgers (bspw. Werkzeugrevolvers) gekuppelt ist. Die Drehbewegung der Antriebsquelle wird dem jeweiligen Schaltzyklus entsprechend gesteuert.

Die Nutzung des bei dem Werkzeugrevolver vorhandenen Antriebs für angetriebene Werkzeuge, der beim Einsatz von feststehenden Werkzeugen nicht benötigt wird, zur Erzeugung der Schaltbewegung der Werkzeugaufnahmescheibe des Mehrfach-Werkzeughalters erlaubt den Einsatz einer verhältnismäßig großen Anzahl von Werkzeugen, wobei gleichzeitig die auf der Werkzeugrevolverscheibe zwischen benachbar­ ten Werkzeugen vorhandenen Freiräume optimal ausgenutzt werden. Damit ergibt sich insgesamt ein verhältnismäßig geringer Platzbedarf für die feststehenden Werkzeuge des Mehrfach-Werkzeughalters.

Die neue Vorrichtung in der Ausbildung als Mehrfach-Werk­ zeughalter für feststehende Werkzeuge weist erfindungsgemäß die Merkmale des Patentanspruch 2 auf. Wenngleich sie in der Regel auf Werkzeugrevolvern zum Einsatz kommen wird, so sind doch auch Fälle denkbar, bei denen sie, bspw. als selbstständiger Mehrfach-Werkzeug­ halter mit eigenem Antrieb zur Erzeugung der Schaltbewegung seiner Werkzeugaufnahmescheibe benutzt wird.

Die wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen aufweisende Werkzeugauf­ nahmescheibe des Mehrfach-Werkzeughalters ist auf einem mit Befestigungsmitteln - die vorzugsweise einen Aufnahmeschaft auf­ weisen - versehenen Gehäuseteil drehbar gelagert. Sie ist durch lös­ bare Verriegelungsmittel in einzelnen Arbeitstationen entsprechen­ den, vorbestimmten Drehwinkelstellungen relativ zu dem Gehäuseteil lagefest verriegelbar. Zwischen der Werkzeugaufnahmescheibe und einer in dem Gehäuseteil drehbar gelagerten Antriebswelle, die zur Kupplung mit einer externen Antriebsquelle eingerichtet ist, liegt getrieblich eine Schalteinrichtung für die Werkzeugaufnahmescheibe. Dadurch dass die Verriegelungsmittel und die Schalteinrichtung bei jedem Schaltzyklus durch eine vorbestimmte Drehbewegung der An­ triebswelle aufeinanderfolgend betätigbar ausgebildet sind, ergibt sich eine sehr einfache, rein mechanische Konstruktion des Mehrfach- Werkzeughalters, die ohne zusätzliche Schalt- oder Signalglieder auskommt. Die Werkzeugaufnahmescheibe ist in einer bevorzugten Ausführungsform in ihrer jeweiligen Arbeitsposition mit Federdruck verriegelt. Die Nullstellung der Werkzeugaufnahmescheibe wird bei Programmbeginn festgelegt. Die erforderlichen Schaltbewegungen erfolgen über die Maschinensteuerung (Unterprogramme) der Werkzeug­ maschine. Die neue Einrichtung ist im Prinzip für den Einsatz auf allen Werkzeugrevolvern geeignet, die mit einem Antrieb für ange­ triebene Werkzeuge ausgerüstet sind.

Weiterbildungen der neuen Vorrichtungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Werkzeughalterung an einem Werkzeugrevolver einer Drehmaschine, in einer schematischen Darstellung, im Ausschnitt und in der Drauf­ sicht,

Fig. 2 den Mehrfach-Werkzeughalter der Vorrichtung nach Fig. 1, in einer Draufsicht in der Blickrichtung II der Fig. 3,

Fig. 3 den Mehrfach-Werkzeughalter nach Fig. 2, in einer Vorder­ ansicht mit Blick auf die Werkzeugaufnahmeseite,

Fig. 4 den Mehrfach-Werkzeughalter nach Fig. 2, geschnitten längs der Linie IV-IV der Fig. 2 in der Draufsicht,

Fig. 5 den Mehrfach-Werkzeughalter nach Fig. 3, geschnitten längs der Linie V-V der Fig. 3 in einer Seitenansicht,

Fig. 6 den Mehrfach-Werkzeughalter nach Fig. 3, geschnitten längs der Linie VI-VI der Fig. 3 in einer Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten,

Fig. 7 den Mehrfach-Werkzeughalter nach Fig. 2, geschnitten längs der Linie VII-VII der Fig. 2 in einer Draufsicht und

Fig. 8 die formschlüssige Kupplung der Verriegelungseinrichtung des Mehrfach-Werkzeughalters nach Fig. 5, 6 im Aus­ schnitt, im Querschnitt und in einem anderen Maßstab, unter Veranschaulichung des entriegelten und des verrie­ gelten Zustands.

Der insbesondere in den Fig. 2 bis 8 dargestellte Mehrfach-Werkzeughalter weist eine kreisrunde Werkzeug­ aufnahmescheibe 1 auf, die zur Aufnahme feststehender Werkzeuge eingerichtet ist. Beispielhaft für solche Werk­ zeuge sind in den Fig. 1, 2 zwei Vierkantdrehmeißel 2 und ein Zylinderschaftwerkzeug 3, etwa in Form eines Spi­ ralbohrers, veranschaulicht. Zu diesem Zwecke ist die Werkzeugaufnahmescheibe 1 auf ihrer außenliegenden Stirn­ seite mit zwei, Werkzeugaufnahmen 4 (Fig. 3) bildenden, parallelflankig begrenzten, nutenartigen Vertiefungen versehen, die parallel zueinander ausgerichtet, sich zu gegenüberliegenden Seiten der Werkzeugaufnahmescheibe 1 öffnen. Jede der Werkzeugaufnahmen 4 enthält auf einer Seite eine Druckplatte 5, die über eine Druckfeder 6 und eine Halteschraube 7 gegen Federkraft verschieblich gehal­ tert ist und durch zwei von außen her betätigbare Spann­ schrauben 8 gegen den Schaft des jeweils eingesetzten Vierkantdrehmeißels 2 verspannt werden kann.

Um 90° gegenüber den Werkzeugaufnahmen 4 versetzt sind in der Werkzeugaufnahmescheibe 1 außerdem zwei zylin­ drische Aufnahmebohrungen 9 vorgesehen, in die jeweils ein Zylinderschaftwerkzeug 3 eingesetzt werden kann, das mittels einer zugeordneten, von außen her betätigbaren Spannschraube 10 festklemmbar ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugaufnahmescheibe 1 zur Aufnahme von vier verschie­ denen Werkzeugen eingerichtet. Es sind auch Ausführungs­ formen denkbar, bei denen eine größere oder eine kleinere Anzahl von Werkzeugaufnahmen vorgesehen sein können, die auch eine andere zweckentsprechende, dem jeweiligen Werk­ zeug angepasste Gestaltung aufweisen können.

Die Werkzeugaufnahmescheibe 1 ist in noch zu beschreibender Weise auf einem hohlzylindrischen Gehäuse­ teil 11 drehbar gelagert, das einen koaxialen Werkzeug- oder Aufnahmeschaft 12 trägt, der mit einer Abflachung 13 und mit einer quergerichteten Riffelung normgerecht mit einer Fixierbohrung entsprechend DIN 69 880 gestaltet ist. Das hohlzylindrische Gehäuseteil 11 weist einen angeform­ ten Ringflansch 14 auf (Fig. 6), der auf einer Seite eine dem Aufnahmeschaft 12 zugeordnete Plananschlagfläche 15 trägt, die zusammen mit dem Aufnahmeschaft 12 Befesti­ gungsmittel bildet.

Der mit einer koaxialen Durchgangsbohrung versehene Aufnahmeschaft 12 umschliesst mit Spiel eine koaxiale Antriebswelle 16, die an ihrem außen liegenden Ende mit einer formschlüssigen Klauen-Kupplungseinrichtung 17 versehen und an ihrem anderen Ende mit der Werkzeugaufnah­ mescheibe 1 über eine Schalteinrichtung 18 lösbar gekup­ pelt ist.

Die Antriebswelle 16 ist in dem hohlzylindrischen Gehäuseteil 11 über ein Rillenkugellager 19, ein Axial- Nadellager 20 und ein kombiniertes Axial-Radiallager 21 drehbar gelagert. Auf sie ist, anschliessend an das Axial- Nadellager 20 ein Kurvenring 22 gleitend aufgesetzt, der einen Teil eines Nockengetriebes bildet, das Verriege­ lungsmittel zur lagefesten Verriegelung der Werkzeugauf­ nahmescheibe 1 bezüglich des Gehäuseteils 11 steuert. Der Kurvenring 22 ist durch axiale Kupplungsmittel 23 form­ schlüssig mit einer ebenfalls auf der Antriebswelle 16 gelagerten Freilaufhülse 24 (Fig. 5, 6) gekuppelt, über die die Antriebswelle 16 mittels des Axial-Radiallagers 21 gegen das Gehäuseteil 11 radial abgestützt ist. Die ein Teil einer Freilaufeinrichtung der Schalteinrichtung 18 bildende Freilaufhülse 24 ist ihrerseits axial durch einen Freilaufring 25 gehaltert, der über Keile 260, eine Schei­ be 27 und eine Befestigungsschraube 280 drehfest mit der Antriebswelle 16 verbunden ist.

Wie insbesondere aus den Fig. 4 bis 6 zu ent­ nehmen, weist der Freilaufring 25 acht gleichmäßig an seinem Umfang verteilte, radiale, zylindrische Kugelkanäle 26 auf, in denen jeweils eine Rastkugel 27 beweglich ist, die durch eine Feder 28 elastisch radial nach außen in eine zugeordnete, als Bohrung kleineren Durchmessers ausgebildete Rastvertiefung 29 eines den Freilaufring 25 außen mit Spiel umgreifenden, ringförmigen Teiles 30 der Freilaufhülse 24 eingedrückt wird. Gemeinsam mit den Federn 28 und den Rastvertiefungen 29 bilden die Kugeln 27 Rastmittel, die die Freilaufhülse 24 lösbar mit der An­ triebswelle 16 verrasten.

Die Drehbewegung der Rasthülse 24 bezüglich des Gehäuseteils 11 ist durch zwei achsparallele Anschlagbol­ zen 31 begrenzt, die diametral einander gegenüber liegend in einem zu der Antriebswelle 16 koaxialen Zentrierflansch 32 angeordnet sind, der auf das hohlzylindrische Gehäuse­ teil 11 stirnseitig aufgesetzt und mit diesem drehfest verstiftet und verschraubt ist. Eine der gleichmäßig über den Umfang verteilten Befestigungsschrauben ist in Fig. 6 bei 33 sichtbar. Die Anschlagbolzen 31 wirken mit an der Unterseite des ringförmigen Teiles 30 der Freilaufhülse 24 vorgesehenen, zugeordneten Anschlagschultern 34 (Fig. 5) zusammen, die der Freilaufhülse 24 einen freien Drehwin­ kelbereich von ca. 135° ermöglichen, bevor sie die Frei­ laufhülse 24 bezüglich des Gehäuseteils 11 fixieren und damit bei einer Weiterdrehung der Antriebswelle 16 ein Ausrasten der Rastkugeln 27 aus den Rastvertiefungen 29 bewirken, womit die Kupplung zwischen der Antriebswelle 16 und der Freilaufhülse 24 gelöst wird. Eine durch einen Verschlußbolzen 35 (Fig. 4) verschlossene Radialbohrung in dem ringförmigen Teil 30 der Freilaufhülse 24 erlaubt es die Rastkugeln 27 in die Kugelkanäle 26 einzubringen.

An dem Zentrierflansch 32 ist die Werkzeugaufnahme­ scheibe 1 über Kugeln 36 (Fig. 6) drehbar gelagert, die gleichzeitig die Radial- und Axialführung der Werkzeugauf­ nahmescheibe 1 bezüglich des Zentrierflansches 32 und des Gehäuseteils 11 übernehmen. Die Kugeln 36 sind in einer entsprechenden, im Querschnitt rechteckigen Kugellaufbahn 37 auf der Unterseite des Zentrierflansches 32 aufgenommen und mit mindestens drei Distanzsegmenten 38 (Fig. 5) in gleicher Teilung so abgestimmt und angeordnet, dass sich die Kugeln 36 zwischen den Distanzsegmenten 38 bei Füh­ rungsbelastungen (in verriegelter Position der Werkzeug­ aufnahmescheibe 1) nur im elastischen Bereich verformen können. Gegen die Kugeln 36 stützt sich die Werkzeugauf­ nahmescheibe 1 über einen mit einer entsprechenden Kugel­ laufbahn 38 versehenen, koaxialen Kupplungsflansch 39 ab, der mit der Werkzeugaufnahmescheibe 1 drehfest verstiftet und verschraubt ist. Eine Befestigungsschraube ist in Fig. 6 bei 40 dargestellt.

Zwischen der Werkzeugaufnahmescheibe 1 und dem Zen­ trierflansch 32 sind Rastmittel vorgesehen, die dazu dienen die Werkzeugaufnahmescheibe 1 in vorbestimmten Drehwinkelstellungen, die jeweils einer Arbeitsstation der zugeordneten Werkzeuge 2, 3 entsprechen, drehfest gegen den Zentrierflansch 32 und damit gegen das Gehäuseteil 11 zu verrasten.

Diese Arbeitsstationen sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer 90° Teilung gegeneinander versetzt.

Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 6 zu ersehen, weisen diese Rastmittel zwei diamteral einander gegenüber­ liegend angeordnete Rastkugeln 41 auf, die in achspar­ allelen Kugelbohrungen 42 der Werkzeugaufnahmescheibe 1 aufgenommen sind. Sie werden durch Druckfedern 43 in den einzelnen Arbeitsstationen zugeordnete Rastvertiefungen 44 des Zentrierflansches 32 elastisch eingedrückt. Jede der Druckfedern 43 stützt sich gegen eine Verschlußschraube 45 ab, die von außen her in die Werkzeugaufnahmescheibe 1 eingeschraubt ist. Die Druckfedern 43 und die Rastkugeln 41 sind derart bemessen, dass die von Ihnen gemeinsam mit den Rastvertiefungen 44 gebildeten, ersten Rastmittel einen kleineren Widerstand gegen das Ausrasten aufweisen, als die von den die Kupplung zwischen der Antriebswelle 16 und der Freilaufhülse 24 herstellenden, von den Rastkugeln 27 und deren Druckfedern 28 gemeinsam mit den Rastbohrun­ gen 29 gebildeten, zweiten Rastmittel. Das bedeutet, dass die Rastung der Werkzeugaufnahmescheibe 1 auf dem Zen­ trierflansch 32 bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 16 und die dabei auftretenden Reibungs- und Beschleuni­ gungskräfte überwunden werden können, ohne dass die durch die zweiten Rastmittel gegebene Rastkupplung zwischen der Antriebswelle 16 und der Freilaufhülse 24 gelöst wird.

In der Werkzeugaufnahmescheibe 1 sind zwei diametral einander gegenüberliegende Rastbolzen 46 (vergleiche Fig. 4, 6) radial verschieblich gelagert, die jeweils von einer zugeordneten Druckfeder 47 elastisch radial nach innen gedrückt werden, welche sich gegen eine Verschlußschraube 48 abstützt. Jeder der Rastbolzen 46 ist stirnseitig bei 49 (Fig. 4) nach Art einer Sperrklinke ausgebildet, die mit einer Sperrverzahnung 50 zusammenwirkt, welche am Umfang des ringförmigen Teiles 30 der Freilaufhülse 24 angeordnet ist. Die Sperrverzahnung 50 weist, entsprechend der Zahl der Arbeitsstationen, vier in der Schaltrichtung wirksame Anschlagschultern 51 auf, die bei der in Fig. 4 dargestellten, in einer Arbeitsstation verrasteten Stel­ lung der Werkzeugaufnahmescheibe 1, in einem Winkelabstand von 45° von der jeweils benachbarten Sperrklinke 49 ste­ hen. Die Rastbolzen 46 und die Sperrverzahnung 50 bilden einen Teil der getrieblich zwischen der Antriebswelle 16 und der Werkzeugaufnahmescheibe 1 liegenden Schalteinrich­ tung 18.

Mit dem Kupplungsflansch 39 ist ein außen aufgesetz­ ter, koaxialer Ring 52 mittels Befestigungsschrauben 53 drehfest verbunden. Der Ring 52 umgibt mit Lagerspiel einen koaxialen Kupplungsring 54, der auf den Radial­ flansch 14 des Gehäuseteils 1 aufgesetzt und mit diesem drehfest verstiftet und verschraubt ist. Eine der Befesti­ gungsschrauben ist in Fig. 5 bei 55 angedeutet. Der Kupplungsring 54 und der dazu koaxiale Kupplungsflansch 39 bilden formschlüssige Verriegelungsmittel, die es erlau­ ben, die Werkzeugaufnahmescheibe 1 in der jeweiligen Arbeitsstellung formschlüssig drehfest gegen das Gehäuse­ teil 11 zu verriegeln.

Wie insbesondere aus Fig. 8 zu entnehmen, sind der Kupplungsflansch 39 und der Kupplungsring 54 im Bereiche ihrer einander zugewandten Stirnflächen jeweils mit zueinander komplementären, im Querschnitt etwa trapezför­ migen Aussparungen 57 versehen, in denen ein im Quer­ schnitt angepasstes, keilförmiges Kupplungssegment 58 zwischen einer in Fig. 8 oben dargestellten verriegelten Stellung und einer in Fig. 8 unten veranschaulichten entriegelten Stellung hin und her beweglich ist. Die am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten, acht Kupplungs­ segmente 58 sind jeweils über einen Zylinderstift 59 (Fig. 5, 6) mit einem Führungsring 60 formschlüssig ver­ bunden, der auf dem hohlzylindrischen Gehäuseteil 11 axial verschieblich gelagert ist. Der Führungsring 60 ist durch eine gegen den Zentrierflansch 32 abgestützte Druckfeder 61 in Richtung auf die Verriegelungsstellung der Kupp­ lungssegmente 58 zu belastet. Er liegt axial auf einem Druckring 62 auf, der auf dem hohlzylindrischen Gehäuse­ teil 11 axial verschieblich gelagert ist. Der Druckring 62 ist auf seiner dem Führungsring 60 gegenüberliegenden Stirnseite bei 63 kegelförmig angeschrägt und bildet einen Teil des Nockengetriebes, über das die Kupplungssegmente 58 betätigt werden. Er ist durch einen in den Ringflansch 14 eingesetzten Stift 620 drehfest gehalten.

Wie bereits früher erwähnt, gehört zu diesem Nocken­ getriebe die Kurvenscheibe 22, deren Gestalt insbesondere aus Fig. 7 zu entnehmen ist. Die Kurvenscheibe 22 weist auf zwei verschiedenen, axial gegeneinander versetzten Ebenen jeweils zwei, einander diametral gegenüberliegende, konkave Kurvenbahnen 64 auf, die jeweils paarweise durch vier gleichmäßig über den Umfang verteilt, angeordnete Kurvenbolzen 65 abgetastet werden. Die paarweise ebenfalls in zwei axial gegeneinander versetzten Ebenen liegenden Kurvenbolzen 65 sind in entsprechenden, radialen Buchsen 66 des hohlzylindrischen Gehäuseteiles 51 radial ver­ schieblich geführt. Sie sind mit ihren radial außen lie­ genden, abgerundeten Enden auf der jeweiligen Anschrägung 63 des Druckringes 62 abgestützt.

Der insoweit beschriebene Mehrfach-Werkzeughalter ist insbesondere für den Werkzeugträger, das ist in der Regel ein Werkzeugrevolver, einer Werkzeugmaschine bestimmt. Diese Werkzeugmaschine ist in Form einer Drehmaschine mit einem Spindelstock 66, einem Spannfutter 67 und einem zu bearbeitenden Werkstück 68 sowie mit einem Reitstock 69, mit einer Pinole 70 und einer Zentrierspitze 71 in Fig. 1 schematisch angedeutet. Der als Scheibenrevolver ausgebil­ dete Werkzeugrevolver 72 trägt eine Revolverscheibe 73, die in an sich bekannter Weise um eine Revolverachse 74 programmgemäß weiterschaltbar ist. In der Revolverscheibe 73 sind achsparallele Aufnahmen 75 ausgebildet, von denen jede zur Aufnahme eines entsprechenden Aufnahmeschaftes 12 eines Werkzeughalters bestimmt ist. In eine Aufnahme 75a ist der Mehrfach-Werkzeughalter nach den Fig. 2 bis 8 eingefügt, während in eine andere Aufnahme 75 bspw. ein Werkzeugträger 76 herkömmlicher Bauart für ein angetriebe­ nes Werkzeug 77 eingesetzt ist.

Die Aufnahmen 75, 75a sind für angetriebene Werkzeuge bestimmt. In jeder dieser Aufnahmen ist deshalb ein An­ triebswellenstummel 78 koaxial drehbar gelagert, der über ein aufgesetztes Ritzel 79 und ein zentrales Antriebs­ zahnrad 80 mit einer bei 81 schematisch angedeuteten CNC- gesteuerten Antriebsquelle gekuppelt ist. Die Antriebs­ quelle 81 erlaubt es, die jeweils im Eingriff mit dem Werkstück 68 befindlichen angetriebenen Werkzeuge 77 programmgemäß in ihrer Drehzahl und in ihrem Drehsinn zu steuern.

Über ihre Kupplungseinrichtung 17 ist die Antriebs­ welle 16 des in der Aufnahme 75a aufgenommenen, neuen Mehrfach-Werkzeughalters mit dem Antriebswellenstummel 78 und über diesen mit der Antriebsquelle 81 gekuppelt. Sie wird nunmehr dazu benutzt, die Werkzeugaufnahmescheibe 1 des neuen Mehrfach-Werkzeughalters von Arbeitstation zu Arbeitstation weiterzuschalten, um das jeweilige Werkzeug 2, 3 in Eingriff mit dem Werkstück 68 zu bringen. Die erforderlichen Schaltbewegungen werden durch entsprechende Drehbewegungen der Antriebswelle 16 erzeugt und erfolgen über die der Antriebsquelle 81 zugeordnete Maschinensteue­ rung 82, die ein entsprechendes Unterprogramm enthält.

Die Funktionsweise ist wie folgt:
Zur Schaltung der Werkzeugaufnahmescheibe 1 von Station zu Station (bei 90° Teilung) ist eine Drehung der Antriebswelle 16 um mindestens 135° in einem ersten Dreh­ sinn entsprechend der Schaltrichtung und anschliessend um mindestens 13S° in dem entgegengesetzten Drehsinn erfor­ derlich.

Von dieser Drehbewegung in Schaltrichtung werden 45° zum Entriegeln der Werkzeugaufnahmescheibe 1 und 90° zum Verdrehen der Werkzeugaufnahmescheibe 1 aus der bisherigen in die nächstfolgende Arbeitsstation benötigt. Die Drehung kann nur erfolgen, wenn die Antriebswelle 16 über den Antriebswellenstummel 78 mit der Antriebsquelle 81 für angetriebene Werkzeuge in dem Werkzeugrevolver 72 gekup­ pelt ist. Die Programmierung dieser Kupplungsfunktion sowie die Programmierung von Drehrichtung und Drehzahlen mit den zugehörigen Intervallen erfolgt, wie beim Einsatz von angetriebenen Werkzeugen, maschinenseitig, z. B. durch ein entsprechendes Unterprogramm, wie zum Gewindebohren, in der Steuereinheit 82.

In den Fig. 4 bis 7 ist der Mehrfach-Werkzeug­ halter in dem Zustand mit in einer Arbeitsstation ver­ riegelter Werkzeugaufnahmescheibe 1 veranschaulicht. Die Kupplungssegmente 58 befinden sich in der Verriegelungs­ stellung (Fig. 8 oben), so dass die Werkzeugaufnahme­ scheibe 1 über den mit ihr verbundenen Kupplungsflansch 39, die Kupplungssegmente 58 und den Kupplungsring 54 mit dem Gehäuseteil 11 formschlüssig verriegelt ist. Die Rast­ kugeln 41 der ersten Rastmittel liegen in den der Arbeits­ tation zugeordneten Rastvertiefungen 44, so dass die Werkzeugaufnahmescheibe 1 über die Druckfedern 43 und die Rastkugeln 41 mit dem Zentrierflansch 32 und über diesen mit dem Gehäuseteil 11 verrastet ist.

Die Rastkugeln 27 der zweiten Rastmittel werden von den Druckfedern 28 in die zugeordneten Rastbohrungen oder Vertiefungen 29 eingedrückt, mit der Folge, dass die An­ triebswelle 16 über den Freilaufring 25 mit der Freilauf­ hülse 24 drehfest verrastet ist. Wie Fig. 4 zeigt, stehen die Anschlagschultern 51 in einem Winkelabstand von 45° von den Sperrklinken 49 der Rastbolzen 46. Die Kurvenbol­ zen 65 (Fig. 7) stehen in einer radial zurückgezogenen Stellung, in der sie auf dem tiefsten Punkt der konkaven Kurvenbahnen 64 aufliegen.

Wird nun die Antriebswelle 16 in Schaltrichtung, d. h. bezogen auf Fig. 4 im Uhrzeigersinn, verdreht, so werden bei der Drehbewegung über einen ersten Drehwinkelbereich von 45° zunächst die Kurvenbolzen 65 (Fig. 7) von der sich mitdrehenden Kurvenscheibe 22 radial nach außen be­ wegt. Sie laufen auf die Anschrägungen 63 des Druckringes 62 auf und schieben diesen, gemeinsam mit dem Führungsring 60 gegen die Wirkung der Druckfeder 61 axial nach oben (in den Fig. 5. 6 nach links). Dadurch werden über die Zylinderstifte 59 die Kupplungssegmente 58 in die in Fig. 8 unten dargestellte Entriegelungsstellung bewegt, in der der Kupplungsflansch 39 und damit die Werkzeugaufnahme­ scheibe 1 von dem Kupplungsring 54 entkuppelt sind.

Während dieser Bewegung über den ersten 45°-Drehwin­ kelbereich ist die Antriebswelle 16 von der Werkzeugauf­ nahmescheibe 1 über die Sperrverzahnung 50 des ringförmi­ gen Teils 30 der Freilaufhülse 24 entkuppelt. Die Werk­ zeugaufnahmescheibe 1 verbleibt trotz ihrer Entriegelung von dem Kupplungsring 54 in ihrer Arbeitsstation, weil sie über die Rastkugeln 41 gegen den mit dem Gehäuseteil 11 verbundenen Zentrierflansch 32 verrastet ist.

Bei einer weiteren Drehung der Antriebswelle 16 über den ersten Drehwinkelbereich von 45° hinaus laufen die Anschlagschultern 51 der Sperrverzahnung 50 auf die Sperr­ klinken 49 der Mitnehmerbolzen 46 auf, mit der Folge, dass die Werkzeugaufnahmescheibe 1 nunmehr mit der Antriebs­ welle 16 formschlüssig gekuppelt ist und mit dieser mit­ gedreht wird. Da, wie bereits früher erläutert, der Rast­ widerstand der durch die Rastkugeln 41 und die Druckfedern 43 erzeugten Verrastung der Werkzeugaufnahmescheibe 1 gegenüber dem Zentrierflansch 32 kleiner ist als der Rastwiderstand der zweiten Rastmittel, die von den von den Druckfedern 26 in die Rastbohrungen 29 eingedrückten Rastkugeln 27 gebildet sind, bleibt die Antriebswelle 16 bei dieser Drehbewegung mit der Werkzeugaufnahmescheibe 1 drehfest gekuppelt, während die Rastkugeln 41 der ersten Rastmittel aus ihren Rastvertiefungen 44 ausgehoben wer­ den.

Der zweite Drehwinkelbereich der Antriebswelle er­ streckt sich über 90°, so dass die Werkzeugaufnahmescheibe 1 von ihrer ersten Arbeitsstation in die zweite Arbeits­ station weitergeschaltet wird, bei deren Erreichen die Rastkugeln 41 der ersten Rastmittel wieder in Rastver­ tiefungen 44 einrasten. Zur Weiterschaltung der Werkzeug­ aufnahmescheibe 1 um eine Arbeitsstation hat damit die Antriebswelle 16 eine Drehbewegung in dem ersten Drehsinn um insgesamt 135° benötigt.

Bei der weiteren Drehung der Antriebswelle 16 im ersten Drehsinn, d. h. in Schaltrichtung, laufen die An­ schlagschultern 34 der Freilaufhülse 34 gegen die Rastbol­ zen 31 an, so dass sich die Freilaufhülse 24 nicht mehr weiter mitdrehen kann. Dies hat zur Folge, dass die Rast­ kugeln 27 der zweiten Rastmittel gegen die Druckfedern 26 aus den Rastbohrungen 29 ausrasten und die Antriebswelle 16 von der Freilaufhülse 24 solange entrastet ist bis eine Drehrichtungsänderung der Antriebswelle 16 erfolgt.

Die Antriebswelle 16 wird nun in dem zweiten, dem ersten Drehsinn entgegengesetzten Drehsinn um einen Dreh­ winkelbereich solange zurückgedreht bis die Rastkugeln 27 wieder in Rastbohrungen 29 des ringförmigen Teiles 30 der Freilaufhülse 24 einrasten und diese mitnehmen. Die Kur­ venbolzen 65 (Fig. 7) laufen dabei auf zylindrischen Umfangsflächenbereichen der Kurvenscheibe 22, welche, in der jeweiligen Ebene, zwischen zwei benachbarten Kurven­ bahnen 64 sich erstrecken. Wegen der aus Fig. 4 ersicht­ lichen, besonderen Form der Sperrverzahnung 50 wird bei dieser etwa über einen Drehwinkel von ca. 90° erfolgenden Drehbewegung der Antriebswelle 16 im zweiten Drehsinn, kein nennenswertes Drehmoment auf die Werkzeugaufnahme­ scheibe 1 ausgeübt, die über die Rastkugeln 41 und die Druckfedern 43 in ihrer erreichten Arbeitsstation fest verrastet bleibt.

Bei der anschliessenden Weiterdrehung der Antriebs­ welle 16 im zweiten Drehsinn über einen vierten Drehwin­ kelbereich von 450 wird die Freilaufhülse 24 wieder in die Ausgangsstellung nach Fig. 4 zurückgedreht, in der ihre Anschlagschultern 51 in einem Winkelabstand von 45° von den Sperrklinken 49 der Rastbolzen 46 stehen. Gleichzeitig laufen die Kurvenbolzen 65 auf die Kurvenbahnen 64 auf und bewegen sich radial nach innen. Damit kann die Druckfeder 61 den Führungsring 60 und den Druckring 62 nach unten (bezogen auf Fig. 6 nach rechts) bewegen, mit der Folge, dass die Kupplungssegmente 58 über die Zylinderstifte 59 wieder in die in Fig. 8 oben dargestellte Verriegelungs­ stellung überführt werden, in der die Werkzeugaufnahme­ scheibe 1 über den Kupplungsflansch 39 drehfest mit dem Kupplungsring 54 und damit dem Gehäuseteil 11 verriegelt ist.

Auch während dieses letzten Teils der Drehbewegung der Antriebswelle 16 im zweiten Drehsinn ist die Antriebs­ welle 16 von der Werkzeugaufnahmescheibe 1 entkuppelt. Bei der Rückdrehung der Antriebswelle 16 verlässt die Frei­ laufhülse 24 die Anschlagbolzen 31 und dreht sich somit bis zur Anschlagbegrenzung nach 135° im zweiten Drehsinn.

Damit ist der Schaltzyklus abgeschlossen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Werkzeughalterung mit einem Werkzeug­ träger, insbesondere einem Werkzeugrevolver einer Werkzeugmaschine, deren Werkzeugträger Aufnahmen (75) für Werkzeughalter aufweist, von denen wenigstens ei­ ner Aufnahme (75a) eine Antriebsquelle (81) für ein angetriebenes Werkzeug zugeordnet ist, wobei zumindest ein in eine Aufnahme eingesetzter Werkzeughalter als Mehrfach-Werkzeughalter für feststehende Werkzeuge ausgebildet ist und eine drehbar gelagerte, zur Auf­ nahme zumindest zweier Werkzeuge (2, 3) eingerichtete Werkzeugaufnahmescheibe (1) aufweist, die in einzelnen Schaltzyklen in verschiedene Schaltstationen schaltbar und in diesen jeweils drehfest verriegelbar ist und wobei die Entriegelung, die Schaltbewegung und die Verriegelung der Werkzeugaufnahmescheibe (1) von einer in dem Mehrfach-Werkzeughalter gelagerten Antriebs­ welle (16) abgeleitet sind, die mit der der Aufnahme (75a) dieses Werkzeughalters zugeordneten Antriebs­ quelle (81) gekuppelt ist, deren Drehbewegung dem je­ weiligen Schaltzyklus entsprechend gesteuert ist.

2. Vorrichtung zur Werkzeughalterung in der Ausbildung als Mehrfach-Werkzeughalter für feststehende Werkzeuge mit
einer wenigstens zwei Werkzeugaufnahmen (4, 9) auf­ weisenden Werkzeugaufnahmescheibe (1),
einem mit Befestigungsmittel versehenen Gehäuseteil (11), an dem die Werkzeugaufnahmescheibe drehbar gela­ gert ist,
lösbaren Verriegelungsmittel (57, 58) durch die die Werkzeugaufnahmescheibe in einzelnen Arbeitsstationen entsprechenden, vorbestimmten Drehwinkelstellungen relativ zu dem Gehäuseteil (11) lagefest verriegelbar ist,
einer in dem gehäuseteil (11) drehbar gelagerten An­ triebswelle (16), die zur Kupplung mit einer externen Antriebsquelle (81) eingerichtet ist und
einer getrieblich zwischen der Werkzeugaufnahmescheibe und der Antriebswelle liegenden Schalteinrichtung (18),
wobei die Verriegelungsmittel (57, 58) und die Schalteinrichtung (18) bei jedem Schaltzyklus durch eine vorbestimmte Drehbewegung der Antriebswelle (16) aufeinanderfolgend betätigbar ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel einen Aufnahmeschaft (12) aufweisen, in dem die Antriebswelle (16) aufgenommen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch erste Rastmittel (41, 43, 44) zur Verrastung der Werkzeugaufnahmescheibe (1) bezüglich des Gehäuseteils (11) in jeder der vorbestimmten Drehwinkelstellungen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsmittel (18) mit der Antriebswelle (12) über zweite Rastmittel (26, 27, 29) gekuppelt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der ersten Rastmittel gegen Lösung der Verrastung kleiner ist als jener der zweiten Rastmittel.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsmittel über ein Nockengetriebe (22, 65, 63) gesteuert sind, dessen Eintrieb von der Antriebswelle (16) abgeleitet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (18) eine Freilaufeinrichtung (24, 50, 48) enthält, die einen vorbestimmten Drehwinkelbereich aufweist, innerhalb dessen die Antriebswelle (16) von der Werkzeug­ aufnahmescheibe (1) entkuppelt ist und dass die Freilaufeinrichtung Mitnehmermittel (46) enthält, durch die die Antriebswelle (16) mit der Werkzeug­ scheibe (1) am Ende dieses Drehwinkelbereichs in einem Drehsinn formschlüssig kuppelbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinrichtung eine zu der Antriebswelle (16) koaxiale, drehbar gelagerte Freilaufhülse (24) aufweist, die mit der Antriebswelle (16) über die zweiten Rastmittel (26, 27, 29) und mit dem Nockengetriebe der Verriegelungsmittel (57, 58) formschlüssig gekuppelt ist und die über eine Sperrverzahnung (50) und die Mitnehmermittel (46) bei einer Drehbewegung der Antriebswelle in den ersten Drehsinn formschlüssig mit der Werkzeugaufnahmescheibe (1) kuppelbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltzyklus eine Drehbewegung der Antriebswelle (16) in einem ersten Drehsinn über einen ersten Drehwinkelbereich zum Lösen der Verriegelung und über einen daran anschließenden zweiten Drehwinkelbereich zum Weiterschalten der entriegelten Werkzeugaufnahmescheibe (1) aus einer Arbeitsstation in eine folgende Arbeitsstation enthält und dass der Schaltzyklus außerdem eine Drehbewegung der Antriebswelle (16) in dem dem ersten Drehsinn entgegengesetzten zweiten Drehsinn über einen dritten Drehwinkelbereich und daran anschließend über einen vierten Drehwinkelbereich zur Wiederverriegelung umfasst, wobei der Drehbewegung der Antriebswelle (16) über den dritten und den vierten Drehwinkelbereich die Antriebswelle von der Werkzeugaufnahmescheibe (1) entkuppelt ist.