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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Arbeitsspindel und eine Werkzeugwechselvorrichtung
mit einem synchron bewegten Werkzeugvorratsträger, wobei am Werkzeuggestell
ein Schwenkarm angelenkt ist, der eine Ausnehmung besitzt, in der
eine starke Schenkelfeder aufgenommen ist, die von dem Gelenkbolzen
durchdrungen und mit einer Schraube in der Ausnehmung befestigt
ist, wodurch der Werkzeugkasten, der mit dem Schwenkarm verbunden
ist, die Rollen, die an den seitlichen Verstellern angelenkt sind
und die Werkzeugaufnahme des Werkzeugkastens eine Schwankung vermeiden
können,
wenn die Rollen entlang den planen Abschnitten und den versenkten Abschnitten
der Mitnehmer an den beiden Seiten der Arbeits spindel rollen. Zudem
wird beim Werkzeugaustausch ein Herunterfallen oder Ausschleudern
des Werkzeugs vermieden, da das Werkzeug von einem Werkzeuggreifer
festgegriffen wird. Daher kann der Werkzeugvorratsträger synchron
bewegt und der Werkzeugaustausch schnell durchgeführt werden.
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Stand der Technik
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Die
herkömmliche
Werkzeugwechselvorrichtung der Werkzeugmaschine mit z. B. einem
kegelförmigen
Werkzeugvorratsträger
verwendet einen Zylinder, um die Werkzeugaufnahme in die Werkzeugaustauschposition
zu bewegen. Wenn das ausgewählte
Werkzeug die Werkzeugaustauschposition erreicht, wird es gelöst. Anschließend wird
die Arbeitsspindel abgesenkt, um sie mit dem Werkzeug zu verbinden.
Danach wird die Werkzeugaufnahme zurückbewegt und beginnt die Arbeitsspindel
die Bearbeitung. Bei dieser Werkzeugwechselvorrichtung dauert der
Werkzeugaustausch ca. 9 Sekunken. Zudem kann das Werkzeug beim Werkzeugaustausch herunterfallen.
Bei der Werkzeugwechselvorrichtung mit einem Roboterarm muß die Position
des Werkzeugs und der Arbeitsspindel korrigiert werden. Danach wird
das Werkzeug der Arbeitsspindel von dem Roboterarm gelöst, gezogen
und um 180° gedreht, um
das Werkzeug von der Arbeitsspindel zu trennen. Nach dem Werkzeugaustausch
bringt der Roboterarm die Arbeitsspindel in die Bearbeitungsposition. Diese
Werkzeugwechselvorrichtung weist einen komplizierten Aufbau auf,
so dass die Herstellungskosten hoch sind. Zudem kann das Werkzeug
beim Werkzeugaustausch herunterfallen oder ausgeschleudert werden.
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Aus
diesem Grund hat der Erfinder in Anbetracht der Nachteile herkömmlicher
Lösungen,
basierend auf langjähriger
Erfahrung in diesem Bereich, nach langem Studium, zahl reichen Versuchen
und unentwegten Verbesserungen die vorliegende Erfindung entwickelt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitsspindel und eine
Werkzeugwechselvorrichtung mit einem synchron bewegten Werkzeugvorratsträger zu schaffen,
wobei auf dem Maschinenbett ein Servomotor angeordnet ist, durch
den die Arbeitsspindel angehoben und abgesenkt werden kann, wobei
an den beiden Seiten der Arbeitsspindel jeweils ein Mitnehmer befestigt
ist, der mit der Arbeitsspindel synchron bewegt werden kann und
einen planen Abschnitt und einen versenkten Abschnitt aufweist,
die einen Höhenunterschied
haben, wodurch ein Schwenkarm von der Rückstellkraft einer starke Schenkelfeder
nach unten gedreht werden kann, der an den beiden Seiten jeweils
ein Lager besitzt, so dass der Schwenkarm reibunglos gedreht werden und
eine Schwankung vermeiden kann.
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An
der Vorderseite des Maschinenbetts ist ein Werkzeuggestell vorgesehen,
an dem der Schwenkarm angelenkt ist, der eine Ausnehmung besitzt,
in der die starke Schenkelfeder aufgenommen ist, die von dem Gelenkbolzen
durchdrungen und mit einer Schraube in der Ausnehmung befestigt ist.
Durch die starke Schenkelfeder können
der Werkzeugkasten, der mit dem Schwenkarm verbunden ist, die Rollen,
die an den seitlichen Verstellern angelenkt sind und die Werkzeugaufnahme
des Werkzeugkastens eine Schwankung vermeiden, wenn die Rollen entlang
den planen Abschnitten und den versenkten Abschnitten der Mitnehmer
rollen. Der Schwenkarm ist am Ende mit dem Werkzeugvorratsträger verbunden,
in dem das Werkzeugkasten angeordnet ist. In dem Werkzeugkasten
ist eine schrittweise Dreheinrichtung vorgesehen. Ein Antriebs motor
kann über ein
Abtriebsrad einen Nocken, ein Nockenrad und eine Nockenachse drehantreiben.
An der Nockenachse sind ein Signalsensor und ein Schalter vorgesehen,
durch die der Nocken einen Winkelteiler drehantreiben kann, wodurch
die Werkzeugaufnahme gedreht wird, so dass die Werkzeuge gewählt werden können. Nachdem
ein Werkzeug ausgewählt
und die Arbeitsspindel mit dem ausgewählten Werkzeug verbunden wird,
wird ein Stößel gegen
eine Befestigungsstange eines Werkzeuggreifers gedrückt, so dass
das Werkzeug gelöst
wird. Die Werkzeugaufnahme, die mit dem Werkzeugkasten verbunden
ist, wird über
den Nocken von dem Antriebsmotor gedreht. Wenn der Servomotor die
Arbeitsspindel und die Mitnehmer synchron bewegt, rollen die Rollen, die
an den seltlichen Verstellern angelenkt sind, entlang den Mitnehmern.
An der Umfangsseite der Werkzeugaufnahme sind Werkzeuggreifer für die Werkzeuge
vorgesehen. Die Werkzeuggreifer weisen jeweils eine Befestigungsstange
und eine Feder auf. Durch den Stößel kann
der Werkzeuggreifer das Werkzeug lösen oder festgreifen, so dass
beim Werkzeugaustausch ein Herunterfallen oder Ausschleudern des
Werkzeugs vermieden wird.
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Beim
Werkzeugaustausch der Arbeitsspindel ist zunächst der Werkzeuggreifer der
Werkzeugaufnahme unbeladet. Durch den Servomotor werden die Arbeitsspindel
und die Mitnehmer angehoben, wodurch die Rollen von den planenen
Abschnitten auf die versenkten Abschnitte der Mitnehmer rollen. Durch
den Höhenunterschied
der planenen Abschnitte und der versenkten Abschnitte wird der Schwenkarm
von der starken Schenkelfeder nach unten gedreht, wodurch der Werkzeuggreifer
der Werkzeugaufnahme das auszutauschende Werkzeug festgreift. Nachdem
der Werkzeuggreifer der Werkzeugaufnahme das auszutauschende Werkzeug
festgreift, wird die Arbeitsspindel angehoben, um sie von dem auszutauschenden Werkzeug
zu trennen. Danach kann die Werkzeugaufnahme von der schrittweisen
Dreheinrichtung gedreht, wodurch ein Werkzeug von dem Werkzeugvorratsträger ausgewählt werden
kann. Nachdem ein Werkzeug ausgewählt wird, wird die Arbeitsspindel
von dem Servomotor abgesenkt, damit die Arbeitsspindel mit dem ausgewählten Werkzeug
verbunden wird. Nachdem die Arbeitsspindel mit dem ausgewählten Werkzeug
verbunden wird, wird die Befestigungsstange des Werkzeuggreifers
von dem Stößel gedrückt, wodurch
der Werkzeuggreifer das Werkzeug löst. Danach wird die Arbeitsspindel
von dem Servomotor weiter bis die Bearbeitungsposition bewegt, wobei
die Rollen von den versenkten Abschnitten auf die planen Abschnitte
der Mitnehmer rollen. Dadurch ist der Werkzeuggreifer der Werkzeugaufnahme
entladet. Daher kann beim Werkzeugaustausch der Arbeitsspindel durch die
starke Schenkelfeder des Schwenkarms eine Schwankung des Werkzeugvorratsträgers vermieden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 eine
schematische Darstellung des herkömmlichen kegelförmigen Werkzeugvorratsträgers,
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2 eine
schematische Darstellung der Werkzeugwechselvorrichtung mit einem
Roboterarm,
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3 eine
perspektivische Darstellung der Erfindung,
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4 eine
Darstellung der schrittweisen Dreheinrichtung,
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5 eine
Darstellung der starken Schenkelfeder,
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6 eine
Seitenansicht der Erfindung,
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7 eine
Darstellung der Erfindung, wobei der Werkzeuggreifer unbeladet ist,
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8 eine
Darstellung der Erfindung, wobei das Werkzeug von dem Werkzeuggreifer
festgegriffen wird,
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9 eine
Darstellung der Erfindung, wobei das Werkzeug von der Arbeitsspindel
getrennt und aus dem Werkzeugvorratsträger ein Werkzeug ausgewählt wird,
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10 eine
Darstellung der Erfindung, wobei die Arbeitsspindel mit dem ausgewählten Werkzeug
verbunden wird,
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11 eine
Darstellung des Werkzeuggreifers.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Wie
aus den 1 und 11 ersichtlich
ist, ist auf dem Maschinenbett (60) ein Servomotor (11) angeordnet,
durch den die Arbeitsspindel (13) angehoben und abgesenkt
werden kann. An den beiden Seiten der Arbeitsspindel (13)
ist jeweils ein Mitnehmer (14) befestigt, der mit der Arbeitsspindel
(13) synchron bewegt werden kann. Die Mitnehmer (14) weisen
jeweils einen planen Abschnitt (141) und einen versenkten
Abschnitt (142) auf, die einen Höhenunterschied haben. Entlang
den Mitnehmern (14) rollen die Rollen (24). Dabei
kann ein Schwenkarm (35) durch den Unterunterschied der
Mitnehmer (14) von der Rückstellkraft einer starken
Schenkelfeder (38) nach unten gedreht werden, so das der
Werkzeugvorratsträger
(50) schnell synchron bewegt werden kann. An den beiden
Seiten des Schwenkarms (35) ist jeweils ein Lager (40)
vorgesehen, wodurch der Schwenkarm (35) reibunglos gedreht
werden und eine Schwankung vermeiden kann.
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An
der Vorderseite des Maschinenbetts (60) ist ein Werkzeuggestell
(12) vorgesehen, das einen Gelenkteil (36) aufweist,
an dem der Schwenkarm (35) angelenkt ist. Der Schwenkarm
(35) besitzt eine Ausnehmung (351), in der eine
starke Schenkelfeder (38) aufgenommen ist, die von dem
Gelenkbolzen (37) durchdrungen und mit einer Schraube (39)
in der Ausnehmung befestigt ist. Durch die starke Schenkelfe der
(38) können
der Werkzeugkasten (20), der mit dem Schwenkarm (35)
verbunden ist, die Rollen (24), die an den seitlichen Verstellern
(23) angelenkt sind und die Werkzeugaufnahme (33)
des Werkzeugkastens (20) eine Schwankung vermeiden, wenn
die Rollen (24) entlang den planen Abschnitten (141)
und den versenkten Abschnitten (142) der Mitnehmer (14)
rollen. Der Schwenkarm (35) ist am Ende mit dem Werkzeugvorratsträger (50)
verbunden, in dem das Werkzeugkasten (20) angeordnet ist.
In dem Werkzeugkasten (20) ist eine schrittweise Dreheinrichtung
(201) vorgesehen. Ein Antriebsmotor (25) kann über ein
Abtriebsrad (26) einen Nocken (31), ein Nockenrad
(27) und eine Nockenachse (28) drehantreiben.
An der Nockenachse (28) sind ein Signalsensor (30)
und ein Schalter (29) vorgesehen, durch die der Nocken
(31) einen Winkelteiler (32) drehantreiben kann,
wodurch die Werkzeugaufnahme (33) gedreht wird, so dass
die Werkzeuge gewählt
werden können.
Nachdem ein Werkzeug ausgewählt
und die Arbeitsspindel (13) mit dem ausgewählten Werkzeug verbunden
wird, wird ein Stößel (17)
gegen eine Befestigungsstange (16) eines Werkzeuggreifers
(15) gedrückt,
so dass das Werkzeug gelöst
wird. Die Werkzeugaufnahme (33), die mit dem Werkzeugkasten
(20) verbunden ist, wird über den Nocken (31) von
dem Antriebsmotor (25) gedreht. Wenn der Servomotor (11)
die Arbeitsspindel (13) und die Mitnehmer (14)
synchron bewegt, rollen die Rollen (24), die an den seitlichen
Verstellern (23) angelenkt sind, entlang den Mitnehmern
(14). An der Umfangsseite der Werkzeugaufnahme (33)
sind Werkzeuggreifer (16) für die Werkzeuge (19)
vorgesehen. Die Werkzeuggreifer (16) weisen jeweils eine
Befestigungsstange (16) und eine Feder (18) auf.
Durch den Stößel (17) kann
der Werkzeuggreifer das Werkzeug lösen oder festgreifen, so dass
beim Werkzeugaustausch ein Herunterfallen oder Ausschleudern des
Werkzeugs vermieden wird.
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Beim
Werkzeugaustausch der Arbeitsspindel (13), wie es in 7 dargestellt
ist, ist zunächst der
Werkzeuggreifer (15) der Werkzeugaufnahme (33)
unbeladet. Durch den Servomotor (11) werden die Arbeitsspindel
(13) und die Mitnehmer (14) angehoben, wodurch
die Rollen (24) von den planenen Abschnitten (141)
auf die versenkten Abschnitte (142) der Mitnehmer (14)
rollen, wie es in 8 dargestellt ist. Durch den
Höhenunterschied
der planenen Abschnitte (141) und der versenkten Abschnitte (142)
wird der Schwenkarm (35) von der starken Schenkelfeder
(38) nach unten gedreht, wodurch der Werkzeuggreifer (15)
der Werkzeugaufnahme (33) das auszutauschende Werkzeug
(19) festgreift.
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Nachdem
der Werkzeuggreifer (15) der Werkzeugaufnahme (33)
das auszutauschende Werkzeug (19) festgreift, wird die
Arbeitsspindel (13) angehoben, um sie von dem auszutauschenden Werkzeug
(19) zu trennen, wie es in 9 dargestellt ist.
Danach kann die Werkzeugaufnahme (33) von der schrittweisen
Dreheinrichtung (201) gedreht, wodurch ein Werkzeug von
dem Werkzeugvorratsträger (50)
ausgewählt
werden kann.
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Nachdem
ein Werkzeug ausgewählt
wird, wird die Arbeitsspindel (13) von dem Servomotor (11) abgesenkt,
wie es in 10 dargestellt ist, damit die Arbeitsspindel
(13) mit dem ausgewählten
Werkzeug verbunden wird.
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Nachdem
die Arbeitsspindel (13) mit dem ausgewählten Werkzeug verbunden wird,
wird die Befestigungsstange (16) des Werkzeuggreifers (15) von
dem Stößel (17)
gedrückt,
wodurch der Werkzeuggreifer (16) das Werkzeug (19)
löst. Danach
wird die Arbeitsspindel (16) von dem Servomotor (11)
weiter bis die Bearbeitungsposition bewegt, wobei die Rollen (24)
von den versenkten Abschnitten (142) auf die planen Abschnitte
(141) der Mitnehmer (14) rollen. Dadurch ist der Werkzeuggreifer
(15) der Werkzeugaufnahme (33) entladet. Daher
kann beim Werkzeugaustausch der Arbeitsspindel (13) durch
die starke Schenkelfeder (38) des Schwenkarms (35) eine
Schwankung des Werkzeugvorratsträgers
(50) vermieden.