DE2525754C2 - Werkzeugträger eines Werkzeugträger-Speichers einer Werkstück-Bearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen insbesondere zur Aufnahme eines Werkzeuges dienenden Werkzeugträger eines mehrere Werkzeugträger reihenartig enthaltenden, in Reihenrichtung antreibbaren Werkzeugträger-Speichers einer Werkstück-Bearbeitungsmaschine, wobei jeder Werkzeugträger aus einer Speicherstellung in eine Arbeitsstellung bewegbar ist und eine in einer axialen Ausnehmung drehbar gelagerte, in der Arbeitsstellung an die Maschinenspindel angekuppelte Werkzeugwelle enthält, die das jeweilige Werkzeug trägt.

Bei einer aus der DE-AS 11 94 678 bekannten Bearbeitungsmaschine sind derartige Werkzeugträger vorhanden. Diese weisen ein im wesentlichen rohrförmiges Gehäuse auf, an dessen beiden Endbereichen die verhältnismäßig weit vorstehende Werkzeugwelle gelagert ist. Die Befestigung am Maschinenkörper erfolgt an einer der zur Maschinenspindel parallelen Gehäuseflächen. Aufgrund der verhältnismäßig langen Ausbildung des Werkzeugträgers ergibt sich eine Langlagerung der Werkzeugwelle, was Instabilitäten und verhältnismäßig große Einstell- und Fertigungstoleranzen mit sich bringt. Diese Instabilität wird wegen des Vorstehens der Werkzeugwelle vor das Gehäuserohr sowie vor allem noch dadurch erhöht, daß die Befestigung des Werkzeugträgers am Maschinenkörper unsymmetrisch mit Bezug auf den Werkzeugträger, nämlich parallel zu dessen Längsrichtung und zur Maschinenspindel erfolgt, so daß keine gleichmäßige Kraftableitung vom Werkzeug zum Maschinenkörper gegeben ist. Dies beeinträchtigt insbesondere beim Auftreten großer Bearbeitungskräfte die Genauigkeit der jeweiligen Bearbeitung. Diese Nachteile sowie die verhältnismäßig geringe Anzahl von Werkzeugträgern sind zurückzuführen auf die in dem bekannten Falle vorhandene Integrierung des Werkzeugträger-Speichers in den Spindelstock, wo der Speicher quer zur Maschinenspindel verschiebbar gelagert ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeugträger der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine große Bearbeitungsgenauigkeit sowie eine gleichmäßige Kraftableitung der Bearbeitungskräfte

ίο zum Maschinenkörper gewährleistet und hierbei für einen separaten Speicher und einem trotz diesem schnell ablaufenden Werkzeugwechsel geeignet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkzeugträger im wesentlichen die Gestalt einer in der Arbeitsstellung mit ihrer dem Werkzeug abgewandten Flachseite an der Bearbeitungsmaschine ortsfest festlegbaren und ein Kurzlager enthaltenden flacher. Kassette aufweist daß an der einem Werkzeugwechsler zugewandten Außenfläche des Wsrkzeugträgers eine in der Speicherstellung zur Werkzeugträgerreihe parallele, an beiden Enden offen T-Nut zum Eingreifen des Greifstücks des heb- und senkbaren Werkzeugwechslers aufweist und daß er mittels einer Steckverbindung festlegbar ist

Auf diese Weise werden die Kräfte auf kurzem Weg und symmetrisch abgeleitet so daß die Bearbeitungsgenauigkeit sehr groß ist Da die Werkzeugträger mittels eines Werkzeugwechslers umgesetzt werden, kann man den Speicher abseits des Spindelstocks anordnen und praktisch beliebig groß ausbilden. Ferner ergibt sich ein sehr schneller Werkzeugwechsel, da während der Werkstückbearbeitung mit einem ersten Werkzeug speicherseitig der Werkzeugträger mii dem als nächstes zur Anwendung kommenden Werkzeug auf das dort befindliche Greifstück des Werkzeugwechslers aufgeschoben werden kann. Auch das Festlegen mittels einer Steckverbindung begünstigt die Schnelligkeit des Werkzeugwechsels und die genaue Positionierung des jeweiligen Werkzeugträgers.

Quaderförmige Werkzeugträger, die mit ihrer dem Werkzeug abgewandten Flachseite an der Bearbeitungsmaschine festgelegt werden, sind aus der DE-OS 18 13 989 an sich bekannt Es handelt sich hier jedoch nicht um einen Speicher mit reihenartig angeordneten Werkzeugträgern, sondern um einen Speicherturm, aus dem die einzelnen Werkzeugträger mit großem apparativem Aufwand zur Maschinenspindel überführt werden. Diese aufwendigen Transporteinrichtungen sind bei Verwendung des heb- und senkbaren Werkzeug-Wechslers und zugeordneter T-Nut an den Werkzeugträgern hinfällig.

Ferner geht aus der DE-AS 15 02010 ein heb- und senkbarer Werkzeugwechsler für Werkzeugträger hervor. Diese bekannte Anordnung ist jedoch ansonsten andersartig ausgebildet.

Um im Falle eines kreisförmigen Werkzeugträger-Speichers in diesem möglichst viele Werkzeugträger unterzubringen, besitzt der Werkzeugträger zweckmäßigerweise in axialer Richtung gesehen ringsektorenartige Gestalt.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme besteht darin, daß der Werkzeugträger von einem Kühlmittelkanal durchquert wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Draufsicht eines kreisförmigen Werkzeugträger-Speichers,
F i g. 2 die Anordnung nach F i g. 1 in Seitenansicht,

ZD ZO

3 4

F i g. 3 den Längsschnitt eines Werkzeugträgers, le ist beim Ausführungsbeispiel zweigeteilt und weist

F i g. 4 den Längsschnitt eines mit dem Werkzeugträ- eine werkzeugseitige Abtriebswelle 20 auf, deren Werkger gemäß F i g- 3 verbindbaren Werkzeugs und zeugende 21 zum Befestigen des Werkzeuges dient, das

F i g. 5 den Werkzeugträger nach F i g. 3 in einer An- unmittelbar oder, wie anhand der F i g. 4 noch beschrie-

sicht gemäß Pfeil IV in F i g. 3. 5 ben werden wird, mittelbar angeflanscht werden kann.

Das in Fi g. 2 dargestellte Werkstück 1 soll nachein- Das entgegengesetzte Ende der Werkzeugspindel wird

ander mit verschiedenen Werkzeugen bearbeitet wer- von einer mit der Abtriebswelle 20 in Eingriff stehenden

den, unter anderem z. B. mit der» Werkzeug 2, das in der Kupplungswelle 23 gebildet, die in der Arbeitsstellung

eingezeichneten Stellung dem Werkstück t gegenüber- des Werkzeugträgers über eine Stützkupplung 24 in

liegt und von einem Werkzeugträger 3 getragen wird. io Wirkverbindung mit der gestrichelt angedeuteten Ma-

Dieser befindet sich in seiner Arbeitsstellung und steht schinenspindel 22 steht

in Wirkverbindung mit einer ortsfesten Maschinenspin- Die Antriebswelle 20 und die Kupplungswelle 23 sind

del 4 zum Antreiben des Werkzeugs Z Ist der mit dem hintereinanderliegend in einer axialen Ausnehmung 25

Werkzeug 2 durchgeführte Arbeitsvorgang zu Ende, des im wesentlichen die Gestalt einer flachen Kassette

wird der Werkzeugträger 3 ergriffen, der beim Ausfüh- 15 aufweisenden Werkzeugträgers enthalten, deren Wan-

rungsbeispiel um seine Mittelachse 6 verdrehbar und dung die Antriebswelle und die Kupplungswelle mit

außerdem in linearer Richtung gemäß den Pfeilen 7 und Spiel umgreift Das Lager 19 ist an der Wandung der

8 heb- und senkbar ist An jedem seiner Enden 9 und 10 axialen Ausnehmung 25 befestigt wozu an dieser Wan-

weist der Werkzeugwechsler 5 ein Greifstück auf, von dung zwei Einspann-Absätze 26 bzw. 2? beiderseits des

denen das Greifstück am Wechslerende 9 nach Beendi- 20 Werkzeuglagers 19 vorhanden sind, von denen der dem

gung des mit dem Werkzeug 2 durchgeführten Bearbei- Werkzeugende 21 der Abtriebswelle 20 zugewandte

tungsvorgangs den Werkzeugträger3 ergreift Absatz 27 an einem Ring 28 ausgebildet ist, der mittels

Gleichzeitig ergreift das am anderen WechsJerende Schrauben 29 lösbar mit dem restlichen TeH des Werk-10 angeordnete Greifstück einen anderen Werkzeugträ- zeugträgers verbunden ist Durch Abnehmen des Ringer 11, der in einem Werkzeugträger-Speicher 12 unter- 25 ges 28 kann das Lager 19 ausgewechselt werden. Zur gebracht ist und ein Werkzeug 13 trägt, das anschlie- Lagerung der Werkzeugwelle in axialer Richtung weist ßend an das Werkzeug 2 das Werkstück 1 bearbeiten die Abtrie^swelle 20 bzw. die Kupplungswelle 23 einen soll. an der zugewandten Lagerstirnseite anliegenden, radial

Der Werkzeugträger-Speicher 12 enthält eine Viel- nach außen gerichteten Absatz 30 bzw. 31 auf.

zahl von über seinen Umfang verteilten Werkzeugträ- 30 Die Verbindung zwischen der Abtriebswelle 20 und

gern, die in stark ausgezogenen Linien dargestellt sind. der Kupplungswelle 23 erfolgt beim Ausführungsbei-

Der Speicher 12 ist ferner um die ortsfeste Achse 14 spiel über eine Nabe und Nut-Verbindung 32.

verdrehbar, damit jeder Werkzeugträger in eine dem Wie schon erwähnt, umgreift die axiale Ausnehmung

Werkzeugwechsler gegenüberliegende Stellung ge- 25 die beiden Wellen 20 und 23 mit Spiel. In dem von

bracht werden kann. Haben die beiden an den Wechs- 35 diesem Spiel gebildeten Ringspalt 33 sind an in axialer

lerenden 9 und 10 vorhandenen Greifstücke den Werk- Richtung hintereinander angeordneten und hierbei das

zeugträger 3 bzw. 11 ergriffen, wird der Werkzeug- Lager 19 zwischen sich enthaltenden Stellen ringförmi-

wechsier 5 in Richtung gemäß Pfeil 7 angehoben, wo- ge Dichtungen 34,35 vorhanden, die das Lager 19 nach

durch der Werkzeugträger 3 sich von der Unterlage 15 außen hin abdichten. Dabei steht die ringförmige Dich-

und der Maschinenspindel 4 löst und der Werkzeugträ- 40 tung 35 in eine einen Abschnitt des Ringspaltes 33 bil-

ger 11 aus dem Speicher 12 gezogen wird. Nach dem dende ringförmige Ausnehmung 36 eines weiteren Rin-

Anheben des Werkzeugwechslers 5 wird dieser um 180° ges 37 hin vor, der auf den Ring 28 aufgeschraubt ist.

gedreht, so daß der Werkzeugträger 3 dem Speicher 12 Der weitere Ring 37 bildet das axiale Ende des Werk-

und der Werkzeugträger 11 dem Werkstück 1 gegen- zeugträgers. Am Werkzeugende 21 der Abtriebswelle

überliegt Während dieser Zeit oder schon vorher wird 45 20 ist noch ein diese umschließender Haltering 38 ange-

der Speicher 12 so weit angetrieben, daß die dem Werk- ordnet, zwischen dem und dem weiteren Ring 37 ein

zeugträger 3 zugeordnete Speichernde 16 oben liegt weiterer Dichtring 39 vorhanden ist, der den Ringspalt

Anschließend wird der Werkzeugwechsler abgesenkt, 33 an seinem dem Werkzeugende der Abtriebswelle

so daß der Werkzeugträger 3 in seine Speicherstelle 16 zugewandten Ende nach außen hin abschließt, so daß

und der Werkzeugträger 11 in die Arbeitsstellung über- 50 kein Schmutz, Staub od. dgl. in den Ringspalt 33 eindrin-

führt wird, in der er auf der Unterlage 15 aufliegt und in gen kann.

Wirkverbindung mit der Maschinenspindel 4 steht, so Da das Lager 19 und/oder die Abtriebswelle 20 aus-

daß nunmehr der nächste Bearbeitungsvorgang begin- tauschbar ist, kann man, soll von dem Werkzeug eine

nen kann. Grobbearbeitung ausgeführt werden, ein einfaches La-

Mit der soeben schematisch beschriebenen Anord- 55 ger, beispielsweise ein normales Rillenkugellager oder

nung läßt sich also ein Werkstück auf automatisierbare ein Schrägkugellager, einbauen, während mar für Fein-

und programmierbare Weise nacheinander mit ver- bearbeitungen ein die Bearbeitungsgenauigkeit sicher-

schiedenen Werkzeugen bearbeiten. stellendes Lager verwenden kann. Ferner ist aus F i g. 3

Der in den Fig.3 und 5 im einzelnen dargestellte ersichtlich, daß die Abtriebswelle 20 mit ihrem Werk-Werkzeugträger 17 weist einen Grundkörper 18 auf, der 60 zeugende 21 nicht od~r nur in geringem Maße über den in der Speicherstellung ortsfest am Werkzeugträger- Werkzeugträger 18 vorsteht Es ist also überdies eine Speicher und in der Arbeitsstellung ortsfest an der Un- äußerst günstige Kurzlagerung vorhanden,
terlage 15 bzw. am nicht näher eingezeichneten Spindel- Fig. 3 zeigt ferner, daß der Werkzeugträger bzw. stück für die Maschinenspindel gelagert ist Am Grund- dessen Grundkörper 18 von einem parallel zur Abkörper 18 ist ein an das jeweils verwendete Werkzeug 65 triebswelle 20 verlaufenden Kühlmittelkanal 56 durchangepaßtes Lager 19 austauschbar befestigt, über das quert wird, der oberhjib der axialen Ausnehmung 25 eine ebenfalls austausenbare Werkzeugwelle 20, 23 mit angeordnet ist. Der Kühlmitteikanal 56 setzt sich nach dem Grundkörper 18 verbinden ist. Die Werkzeugwel- außen hin mit einem Kühlmittelrohr 57 fort. Auf diese

Weise kann durch Kühlmittelzufuhr über den Kühlmittelksinal 56 und das Kühlmittelrohr 57 ein sich in seiner Arbeitsstellung befindliches Werkzeug gekühlt werden.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß der Werkzeugträger nicht nur zur Aufnahme von Werkzeugen sondern auch zur Aufnahme von Werkstücken geeignet ist, wobei in diesem Falle das; jeweilige Werkstück /um Bearbeiten einem feststehenden Werkzeug gegenübergestellt wird. Durch die Ergänzung mit einer geeigneten Spannvorrichtung (z. B. drei Backenfutter) können also auch Werkstücke aufgespannt werden. Diese können wiederum aus einem Speicher abgerufen werden. Auf diese Weise ergibt sich eine Bearbeitungsmaschine mit integriertem, vollautomatischem Werkstückwechsel und einer Werkstückspeicherung. Ledig- lieh der Einfachheit halber wird oben und nachstehend stets nur von Werkzeugen gesprochen.

Dais mittelbare Befestigen eines Werkzeuges z. B. eines Eiohrers, am Werkzeugende 21 der Abtriebswelle 20 erfolet. wie F i g. 4 7eigt. mit Hilfe einer in einen Einsetzkörper 59 eingesetzten Spannpatrone 60, die ihrerseits den Bohrer 58 aufnimmt. Eine Spannmutter 61 dient zum Verspannen. Zum Befestigen der Einheit gemäß F i g. 4 an der Abtriebswelle 20 wird die Befestigungsseite 62 des Einsatzkörpers 59 an das Werkzeugende 21 der Abtriebswelle 20 angeschraubt

Der in der Zeichnung dargestellte Werkzeugträger-Speicher 12 weist kreisförmige Gestalt auf. Um in einem solchen Speicher so viele Werkzeugträger wie möglich unterzubringen, ist es zweckmäßig, daß der Werkzeugträger 17 bzw. dessen Grundkörper 18 und somit die Werkzeugkassette in axialer Richtung gesehen eine ringsektorenartige Gestalt aufweist In diesem Falle ist, wie Fig.3 zeigt, in die in radialer Richtung außen liegende, dem Werkzeugwechsler zugewandte Außenflä- ehe 40 des Grundkörpers des Werkzeugträgers 17 eine über ihren gesamten Umfang verlaufende, d. h. an beiden Enden offene T-Nut 41 eingearbeitet In diese T-Nut 41 greift das jeweilige Greifstück 42 des Werkzeugwechslers 5 ein.

Betrachtet man die F i g. 3 in Zusammenhang mit den F i g. I und 2, so läßt sich die Wirkungsweise des Greifstücks 42 und der T-Nut 41 folgendermaßen beschreiben: In der Arbeitsstellung des Werkzeugträgers, die in F i g. 3 dargestellt ist, liegt die untere V/and 43 am Boden der T-Nut 41 auf. Wird nun zum Überführen des Werkzeugträgers aus der Arbeitsstellung in die Speicherstellung das Greifstück 42 in Richtung gemäß Pfeil 44 angehoben, greifen die beiden Vorsprünge 45,46 des G reif Stücks 42 an den Flächen 47,48 des Werkzeugträgers an, so daß dieser in Richtung gemäß Pfeil 44 mitgenommen wird. .Nach dem anschließenden Verschwenken des Werkzeugwechslers 5 um seine Achse 6 und dem anschließenden Absenken des Werkzeugwechslers in Richtung gemäß Pfeil 8 wird dann das Greifstück 42 wieder entgegen o'er Richtung 44 nach unten gedrückt, so daß der Werkzeugträger vom Boden 43 des Greifstücks 42 in den Speicher eingeschoben wird.

Da 'die T-Nut 41 an beiden Enden offen ist, kann dann der Speicher unbehindert von dem Greifstück 42 so eo lange verdreht werden, bis der als nächster zur Anwendung kommende Werkzeugträger auf das Greifstück aufgeschoben ist, wonach sich der geschilderte Vorgang zum Überführen des nachfolgenden Werkzeugträgers aus der Speicherstellung in die Arbeitsstellung in umgekehrt er Richtung wiederholt

In die beiden der die T-Nut 41 aufweisenden Außenfläche 40 benachbarten Seitenflächen 50 bzw. 51 des Werkzeugträgers ist jeweils eine Seitennut 52 bzw. 53 eingearbeitet. An der dem Werkzeugende 21 der Abtriebswelle 20 abgewandten Flachseite des Werkzeugträgers steht mindestens ein radial verlaufender Nutenstein 54, 55 vor. Die beiden Seitennuten 52,53 und die beiden Nutensteine 54,55 dienen zum ortsfesten Lagern der Werkzeugkassette in der Speicherstellung und in der Arbeitsstellung.

Es versteht sich, daß der Werkzeugträger bzw. dessen Grundkörper auch rechteckig sein kann, wie in F i g. 5 strichpunktiert angedeutet ist

An der Unterseite des Werkzeugträgers ist schließlich noch eine Kodierung 63 vorhanden, die zur Steuerung der Bewegung des Werkzeugträger-Speichers dient.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Insbesondere zur Aufnahme eines Werkzeuges dienender Werkzeugträger eines mehrere Werkzeugträger reihenartig enthaltenden, in Reihenrichtung antreibbaren Werkzeugträger-Speichers einer Werkstück-Bearbeitungsmaschine, wobei jeder Werkzeugträger aus einer Speicherstellung in eine Arbeitsstellung bewegbar ist und eine in einer axialen Ausnehmung drehbar gelagerte, in der Arbeitsstellung an die Maschinenspindel angekuppelte Werkzeugwelle enthält, die das jeweilige Werkzeug trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (17) im wesentlichen die Gestalt einer in der Arbeitsstellung mit ihrer dem Werkzeug abgewandten Flachseite an der Bearbeitungsmaschine ortsfest festlegbaren und ein Kurzlager enthaltenden flachen Kassette aufweist daß an der einem Werkzeugwechsler (5) zugewandten Außenfläche (40) des Werkzeugträgers eine in der Speicherstellung stir Werkzeugträgerreihe parallele, an beiden Enden offene T-Nut (41) zum Eingreifen des Greifstücks (42) des heb- und senkbaren Werkzeugwechslers (5) aufweist und daß er mittels einer Steckverbindung festlegbar ist

2. Werkzeugträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß er in axialer Richtung gesehen nngsektorenartige Gestalt besitzt

3. Werkzeugträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Werkzeugträger von einem Kühlmittelkanal (56) durchquert wird.