DE2526902A1 - Werkzeugwechselvorrichtung - Google Patents

Werkzeugwechselvorrichtung

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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Hans l.angüsch Dr.-ing. Heinz Hosenthien 7000 Stuttgart 1 Herdweg 62 Telefon {0711) 296523
Anmelderin:
Firma
STAMA Stark Maschinenfabrik
Gotthilf Stark
7311 Schlierbach /Württ.
Werkzeugwechselvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechselvorrichtung mit einer den Vorschub ausführenden Antriebsspindel und einem Halteglied, das mit einem Aufnahmeteil versehen isfc, in den ein mit dar Antriebsspindel kuppelbar«r Werkzeugträger von der Seit«,her einscniebbar und dort mindestens nahezu^koaxial zur Spindel haltbar ist. An-
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triebsspindel und Werkzeugträger an den einander zugekehrten Stirnseiten Zentrierteile aufweisen, die bei der Kupplung durch eine Relativbewegung zwischen der Antriebsspindel und dem Halteglied Antriebsspindel und Werkzeugträger zentrieren und Drehmomentübertragungsteile vorgesehen sind, die das Drehmoment von der Antriebsspindel auf den Werkzeugträger übertragen. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist das Halteglied zwangenförmig ausgebildet, es liegt außerhalb der Spindel und ist mit dieser axial bewegbar, aber nicht drehbar. Der Werkzeugträger muß deshalb in besonderer Weise gegenüber dem Halteglied gelagert sein. Zur Zentrierung trägt der Werkzeugträger einen Steilkegel, der in einen Innenkegel der Antriebsspindel hineinragt. Zur Drehmomentübertragung müssen besondere Elemente der Antriebsspindel in den Steilkegel des Werkzeugträgers hineinfinden. Dabei läßt sich ein Verschleiß nicht vermeiden, der zum Ausschlagen führen kann. Das außenliegende, hydraulisch auf- und abbewegte Halteglied benötigt einen erheblichen Platz und großen Bauaufwand, der Steilkegel verlangt eine große Aushubhöhe und eine große Bearbeitungsgenauigkeit, ohne daß eine exakte axiale Lagegenauigkeit erreichbar wäre. Jeder einzelne Werkzeugträger bedarf teurer Lager, Die Werkzeugträger bilden mit beliebigen Bearbeitungs-
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werkzeugen eine Einheit, sie müssen bei der Bearbeitung eines Werkstückes meist häufig gewechselt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeugwechselvorrichtung der besagten Art zu schaffen, die eine kompakte, einfache Bauweise ohne aufwendige Lagerung der Werkzeugträger und eine sichere, formschlüssige und verschleißarme Drehmomentübertragung aufweist, eine exakt zentrische und winkelrichtige Aufnahme des Werkzeugträgers bei großer Steifigkeit gegenüber axialen und radialen Kräften gewährleistet und die insbesondere bei automatischen Werkzeugwechslern einen sehr raschen Wechsel ermöglicht.
Zur Lösung·dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Halteglied als Drehmomentübertragungsteil ausgebildet ist und dazu mit der Antriebsspindel in Drehrichtung formschlüssig verbunden ist und sein Aufnahmeteil und der darin aufgenommene Werkzeugträger Drehmoraentübertragungsflachen aufweisen. Das Halteglied dreht sich also mit der Antriebsspindel, in der es in einer Bohrung axial verschiebbar gelagert ist. Der Aufnahmeteil besteht vorzugsweise aus einem Querbalken und der Werkzeugträger weist eine Nut auf, über die er auf den Querbalken aufschiebbar ist. Nut und Querbalken sind mit Auflageflächen versehen, über
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die Kräfte i.n axialer Richtung übertragbar sind. Eine im Querschnitt T-förmige Ausbildung der Nut und des Querbalkens sind von besonderem Vorteil hinsichtlich Herstellung und Festigkeit.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist in der Einfahr- bzw. Ausfahrstellung des Werkzeugträgers in das Halteglied für das Halteglied in einer· Richtung ein axialer Festanschlag vorgesehen, die Antriebsspindel weist in ihrer einen Endlage zu diesem Festanschlag einen definierten Abstand auf, so daß die gegenseitige axiale Beweglichkeit zwischen Antriebsspindel und Halteglied in der Endstellung fixiert und groß genug ist, um im gekuppelten Zustand in die Antriebsspindel eingefahrene Teile des Werkzeugträgers freizugeben. Die Stirnseiten von Antriebsspindel und Werkzeugträger sind über das Halteglied kraftschlüssig: aufeinander gezogen. Dazu wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen Antriebsspindel und Halteglied ein Kraftspeicher vorgesehen, der bei der Relativbewegung zwischen Antriebsspindel und Hälteglied seine Speicherverhältnisse ändert. Eine besonders einfache und funktionssichere Bauweise ergibt sich dadurch, daß als Kraftspeicher ein Tellerfederpaket vorgesehen ist, das zwischen der Antriebs-
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mm *-> n
spindel und dem Halteglied eingespannt ist.
Nach der Erfindung bestehen die Zentrierteile von Antriebsspindel und Werkzeugträger aus ineinander passenden Kurzkegeln, die durch Aussparungen unterbrochen und dadurch in Sektoren aufgeteilt sind. Zusätzlich zu den Kurzkegeln sind Abstützflächen vorgesehen, "die Kräfte in axialer Richtung übertragen. Dabei weist der Werkzeugträger elastische Zonen auf, so daß die Sektoren durch die Relativbewegung zwischen Antriebsspindel und Halteglied spreizbar sind, wenn die Abstützflächen von Antriebsspindel und Werkzeugträger aneinander anliegen. Auf diese Weise kann die Relativbewegung zwischen Antriebsspindel und Halteglied verhältnismäßig kurz sein, es können bai der Positionierung und Bearbeitung größere Toleranzen ±n Kauf genommen werden, man erhält eine feste axiale Position des Werkzeugträgers in der Antriebsspindel und kann die Abstützfläche des Werkzeugträgers als Nullfläche für die Längenvoreinstellung der Einheit: Werkzeugträger, Werkzeughalter und Werkzeug benutzen. In nicht verspanntem Zustand besteht ein geringes Spiel zwischen den Kurzkegeln, unter der Zugkraft des Haitegliedes spreizen sich die Sektoren und sichern so eine spielfreie zentrische Einspannung. Auch bei hohen Belastungen wird die zentrische und winkelrichtiga Aufnahme durch eine lekran-
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haltige Bearbeitung der Kurzkegel und der Abstützflächen, das sind plane Kreisringflächen, erreicht. Die bei bekannten Kurfckegelatrfnahmen (DIN 55021) notwendige Überbestimmung unterbleibt. Die axiale Abstützung und die exakte Zentrierung über die Sektoren liegt immer vor, gleichgültig, ob Grobbearbeitungen oder Feinstbearbeitungen bei unterschiedlichsten Belastungen, Vorschüben und Drehzahlen vorgenommen werden.
Die Vorteile der Anordnung kommen voll zur Geltung bei automatischen Werkzeugwechselvorrichtungen, die ein Magazin aufweisen, in dem die Werkzeugträger auf einer !Laufschiene über ein Transportsystem bewegbar gelagert sind und die Laufschiene am Kreuzungspunkt mit der Antriebsspindel und an einer Ladestation unterbrochen ist und das Halteglied an der Unterbrechungsstelle am Kreuzungspunkt die Laufschienenfunktion übernimmt. Nach der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß die Antriebsspindel mit dem Halteglied einer Punktstillsetzung unterliegt und in der einen axialen Endstellung der Antriebsspindel der Aufnahmeteil des Haltegliedes in Laufschienenrichtung zwangsorientiert ist. Dadurch kann der Werkzeugträger nicht nur mühelos auf das Halteglied aufgeschoben bzw. abgezogen werden, vielmehr kann die Positionierung der in der Regel NC-
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gesteuerten Maschine gleichzeitig so getroffen werden, daß Rückzugsriefen vermieden werden. Für die Punktstillsetzung, also die Fixierung in einer definierten Winkellage, sind dem Fachmann die verschiedensten Möglichkeiten bekannt. Das Halteglied erfüllt also, die Funktion eines Zwischenstückes der Laufschiene, auf der die Werkzeugträger magaziniert sind. Als Transportsystem können Schiebezylinder, Transporträder, Ketten, Malteserkreuze u.dgl. eingesetzt werden. Greifersysteme sind überflüssig, da sogar das Lösen des Werkzeugträgers aus S3iner Einspannung selbsttätig durch die axiale Bewegung des Haltegliedes bzw. der Antriebsspindel erfolgt. Eine zu genaue Positionierung des Transportsystems ist nicht notwendig, da der Kurzkegel eine Vorzentrierung übernimmt. Bildet die Laufschiene im Magazin eine Kreisbahn, so stellt der Querbalken des Haltegliedes einen Kreisbahnabschnitt dar, die Profile der Laufschiene und des Querbalkens stimmen miteinander überein.
Beim Werkzeugwechsel wird der mit dem Werkzeug bestückte voreingestellte Werkzeugträger radial zur Antriebsspindelachse auf das Halteglied aufgeschoben, bis sich die Achsen der Antriebsspindel und des Werkzeugträgers mit dem Werkzeug etwa decken. Dann zieht das Halte-
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glied über den Kraftspeicher den Werkzeugträger axial auf die Antriebsspindel zu, bis die Abstützfläche des Werkzeugträgers an der Abstützfläche der Antriebsspindel anliegt, die sich spreizenden Kurzkegelsektoren kommen zur satten Anlage am Innenkonus der Antriebsspindel. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Werkzeugträger und der Spindel wird also ohne Wartezeit während des ohnehin notwendigen Eilvorlaufes vorgenommen. Andererseits wird entsprechend am Ende des Eilrücklaufes entkuppelt, so daß über das Transportsystem der Werkzeugträger aus dem Halteglied ausgefahren werden kann. Durch die satte Anlage an den Abstützflächen ist die axiale Steifigkeit und Maßhaltigkeit gewährleistet, die radiale Steifigkeit bestimmt sich durch die den äußeren Kräften entsprechende Anzugskraft des Haltegliedes. Das an den Spindelträgerkopf angebaute Magazin faßt z.B. 15 oder 30 Werkzeugträger, über eine Platzcodierung wird durch automatische Auswahl des Magazindrehsinnes der Werkzeugsuchlauf verkürzt. Der automatische Werkzeugwechsel erfordert lediglich eine Zeit von etwa 1 Sekunde, die "Von Span zu Span-Zeit" beträgt etwa 3 Sekunden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, Einzelheiten sind anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform dar-
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stellt, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Bearbeitungszentrums mit einer Werkzeugwechselvorrichtung von der Seite,
Fig. 2 eine Ansicht dazu von vorn in
Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht hierzu"in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Antriebsspindel mit ihrem Antrieb gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3 in schematischer und vergrößerter Darstellung,
Fig. 5 einen Schnitt durch den unteren Teil der Antriebsspindel mit in das Halteglied eingeführtem Werkzeugträger vor der Kupplung, gemäß der Linie V-V in Fig. 6,
Fig. 6 einen Querschnitt hierzu gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5,
Fig. 7 einen Schnitt hierzu gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6,
Fig. 8 einen Schnitt entsprechend der Darstellung in Fig. 5 nach der Kupplung von Antriebsspindel und Werkzeugträger ebenfalls in natürlicher Größe,
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Fig. 9 eine Ansicht eines Werkzeugträgers mit eingesetztem Werkzeug,
Fig. 10 eine Ansicht eines anderen Werkzeugträgers mit einem alleren Werkzeug.
Die Bearbeitungsstation hat einen Ständer 1, an dem ein Spiadelträgerkopf 2 auf- und abbewegbar' ist. Ein Tisch 3 mit einer Aufspannfläche von z.B. 1250 χ 600 nun hat eine statische Belastbarkeit von max. 3000 kp, er ist in üblicher Weise in zwei Koordinaten bewegbar. An der Unterseite des Spindelträgerkopfes 2 befindet sich eiii Magazin 4, in dem z.B. 15 oder 30 Werkzeugträger 5 aufgenommen sind. Die Werkzeugträger 5 hängen in einer eine Kreisbahn abgebenden Laufschiene 6 und sind über ein nicht näher dargestelltes Transportsystem, z.B. ein Malteserkreuz, beliebig in eine Bearbeitungsstation 7 bringbar, nachdem sie in einer Ladestation in das Magazin 4 eingeführt worden sind. In der Bearbeitungsstation 7 sind sie mit einer hydrostatisch und damit verschleißfrei gelagerten Antriebsspindel 9 kuppelbar. Die Antriebsspindel 9 hat große Rundlaufgenauigkeit und einen großen Drehzahlbereich von z.B. 28 bis 5600 U/rain, so daß in jedem Bereich der Produktion eina hohe Fertigungsgenauigkeit, egal ob beim Bohren, Drehen, Gewinden oder Fräsen, erreicht wird.
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Die Antriebsspindel 9 arbeitet mit Punktstillsetzung, d.h. in der einen Endstellung (Darstellung in Fig. 4) hat die Spindel 9 zu festen Bezugspunkten immer gleichen Abstand und gleiche Winkelstellung. Die Punktstillsetzung kann in mannigfacher Weise geschehen, sie ist nicht Gegenstand dieser Erfindung. Sämtliche Maschinenfunktionen werden über eine Drei-Achsen-Numerik funktionssicher gesteuert.
Die Antriebsspindel 9 ist als Hohlspindel ausgeführt, in einer Bohrung 10 (Fig. 4) ist ein Halteglied 11 aufgenommen , j das in Drehrichtung formschlüssig über eine Nut 12 und eine Feder 13 mit der Spindel 9 verbunden, aber in Richtung der Achse 14 der Spindel 9 bewegbar ist. Das Halteglied 11 hat die Form eines Ankers, an einen Ankerschaft 15, der bis auf die Nut 12 für die Feder 13 Krexsquerschnitt hat, ist als Ankerhaken ein Querbalken 16 angeschlossen, der im Querschnitt ein auf dem Kopf stehendes T-förmiges Profil aufweist und als Aufnahmeteil 17 für einen Werkzeugträger 5 dient. Im Bereich der Bearbeitungsstation 7 ist dieser Aufnahmeteil 17 in der einen Endstellung des Haltegliedes 11 bzw. der Antriebsspindel 9 Bestandteil der Laufschiene 6, d.h. durch die Punktstillsetzung der Antriebsspindel 9 liegt der Aufnahmetoil 17 in gleicher Höhe wie die Laufschiene 6,
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die Richtungen stimmen überein» Die Punktstillsetzung gewährleistet nicht nur, daß der Aufnahmeteil 17 Lauf-Schienenzwischenstück sein kann, sondern ermöglicht auch einen riefenfreien Rückzug und durch die Bekanntheit der Schneidenstellung des Werkzeuges die Meisterung besonderer Bearbeitungssituationen. Auf der dem Aufnahmeteil 17 gegenüberliegenden Seite ist an das Halteglied 11 ein bolzenförmiger Fortsatz 18 angeschlossen, der in der Endstellung gegen einen axialen Festanschlag 19 fährt, so daß die Höhenanpassung an die Laufschiene 6 stets exakt eingehalten ist. In dieser Endstellung hat die Spindel 9 einen definierten Abstand 20 zum Festanschlag 19. Die axiale Spindelbewegung wird durch einen Elektromotor 21 besorgt, der eine Kugelrollspindel 22 antreibt, die mit einer mit der Spindel 9 axial fest verbundenen Mutter 23 in bekannter Weise zusammenarbeitet. Die Drehbewegung erhält die hydrostatisch gelagerte Antriebsspindel 9 über einen weiteren durch ein Zahnrad 24 schematisch angedeuteten Antrieb. Zwischen das Halteglied H und die Antriebsspindel 9 ist ein Kraftspeicher 25 geschaltet, der in vorteilhafter Weise als Tellerfederpaket 26 ausgebildet ist, das mit seinem einen Ende an einem Anschlag 27 des bolzenförmigen Fortsatzes 18 und mit sainem anderen Ende an einem Absatz 28 der
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Spindel 9 zur Anlage kommt. Das TellerfederpakeI 23
hat eine Vorspannung von z.B. 1500 kp, d.h. mit dieser Kraft wird das Halteglied 16 nach innen gezogen, wenn der Fortsatz 18 vom axialen Festanschlag 19 freikommt .
Der Werkzeugträger 5 hat ausgehend von seiner· oberen Stirnseite 29 eine T-förmige durchgehende .Nut 30, die dem Profil des Querbalkens 16 des Aufnahmeteiles 17
des Haltegliedes 11 angepaßt ist, so daß sich der
Werkzeugträger 5 von der Seite, also senkrecht zur Antriebsspindelachse 14 auf den Aufnahmeteil 17 aufschieben läßt. Dabei liegt der Werkzeugträger 5 mit einer Auflagefläche 31 auf einer Auflagefläche 32 des Aufnahmeteiles 17 auf und die Seitenflächen des Aufnanriateiles 17 geben Drehmomentiibartragungsflachen 33 ab, die über entsprechende Drehmosantübertragungsflächen 34 auf den Werkzeugträger 5 einwirken. Damit ist das Halteglied 11 als Drehmomentübertragungsteil 35 ausgebildet, der Kraftfluß für die Drehbewegung geht von der Antriebsspindel 9 über die Nut 12 bzw. die Feder 13 auf das Halteglied 11 und von hier über die Drehmomentübertragungsflächen 33,34 auf den Werkzeugträger 5.
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Die Stirnseite 29 des Werkzeugträgers 5 trägt als Zentrierteil 36 einen Eurzkegel 37 als Außenkegel, daran schließt sieh nach apßen bin als Abstützfläche 38 eine senkrecht zur Werkzeugträgeraehse 39 liegende Kreisringfläche 40 an. Sowohl der Kurzkegel 37 als auch die Kreisringflache 40 sind durch die Nut 30 unterbrochen, ebenso durch zwei einander gegenüberliegende Aussparungen 41t42 (Fig. 6), so daß der Kurzkegel 37 vier Sektoren 43 bis 46 aufweist«
Die Antriebsspindel 9 ist auf ihrer Stirnseite 47 ebenfalls mit einem entsprechenden Kurzkegel 48 als Zentrierteil 49 versehen, der als Innenkegel ausgebildet ist und an den sich wiedar als Abstützfläche 50 eine plane, senkrecht zur Achse 14 gerichtete Kreisringfläche
51 nach außen anschließt.
Der Werkzeugträger 5 kann mit mannigfachen Werkzeugen
52 bestückt werden, seine Oberseite für die Aufnahme im Magazin 4 bzw,^ Halteglied 11 ist immer gleich ausgebildet/ seine Unterseite ist den Gegebenheiten angepaßt. So ist in Fig. 9 ein Werkzeugträger 5 wiedergegeben, an den über einen Werkzeughalter 53 als Werkzeug 52 ein Ausdrehmeißel 54 angeschlossen ist. Dazu tragder Werkzeugträger 5 auf seiner Unterseite einen Innsn-
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steilkegel 55, in den ein Außensteilkegel 56 des Werkzeughalters 53 eingeschoben und über eine Schraube 57 in bekannter Weise festgehalten ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 trägt der Werkzeugträger 5 unten einen Bolzen 58, auf den als Werkzeug 52 ein Fräser mit einer Bohrung 60 aufgeschoben ist, die axiale Festlegung erfolgt wieder über eine Schraube 61. Das bei diesem Werkzeug erhebliche zu übertragende Drehmoment wird über Steine 62 übertragen. Die Abstützfläche 38 dient als Nullfläche 63, von der aus die Länge der Einheit: Werkzeugträger 5, Werkzeughalter 53 (soweit vorhanden) und Werkzeug 52 in einer Voreinstellung festgelegt wird, so daß beim eingesetzten Werkzeug von vorn herein durch die Endlage der Antriebsspindel 9 und deren Länge sowie die Länge 64 von der Nullfläche 63 bis zum Eingriffspunkt 65 des Werkzeuges 52 die Gesamtlänge festgelegt ist und die notwendige Programmierung in der Bewegung des Spindelträgerkopfes 2 bzw. dem Vorschub der Antriebsspindel 9 festlegbar ist. Damit entfallen Zeitverluste durch eine nachträgliche Werkzeuglängenkorrektur, so daß Maschinenstillstandszeiten entscheidend gesenkt werden können.
Bei der Bearbeitung wird der Werkzeugträger 5 mit dem gewünschten Werkzeug 52 über das Transportsystem in die
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Bearbeitungsstation 7 gebracht, dabei hat die Antriebsspindel 9 bzw. das Halteglied 11 die in Fig. 4 gezeigte Position, in der der Querbalken 16 mit der Laufschine winkel- und höhenmäßig fluchtet. Die Antriebsspindel 9 und der Werkzeugträger 5 haben die in Fig. 5 wiedergegebene Position. Beim Ingangsetzen des Eilvorschubes über den Elektromotor 21 und die Kugelrollspindel 22 bewegt sich die Antriebsspindel 9 nach unten, das Halteglied 11 verbleibt zunächst in seiner Position, das Tellerfederpaket 26 entspannt sich zum Teil. Schließlich kommt die Abstützfläche 50 auf der Abstützfläche 38 des am Halteglied 11 hängenden Werkzeugträgers δ zur Anlage, die Kurzkegel 37,48 haben dabei noch ein geringfügiges Spiel gegeneinander. Bei der weiteren Nachuntenbewegung der Spindel 9 wird der Werkzeugträger 5 und damit das Halteglied 11 mitgenommen, das damit vom axialen Festanschlag 19 freikommt. Jetzt kommt die Vorspannung des Kraftspeichers 25 zur Wirkung, die das Halteglied 11 und über die Auflageflächen 32,31 den Werkzeugträger 5 in der Darstellung nach oben preßt, wobei die Vorspannung die notwendige Größe, z.B. 1500 kp, hat. Da die Abstützflächen 38,50 bereits aneinander anliegen, führt dies dazu, daß die Sektoren 43 bis 46 des Kurzkegels 37 um angedeutete elastische Zonen 66 aufspreizen, so daß eine völlig
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exakte Zentrierung rait dein Kurzkegel 48 stattfindet. Die axiale und radiale Steifigkeit der Kupplung ist evident, die Längengenauigkeit exakt. Die Vorschubbewegung ist in üblicher V/eise steuerbar, bis die Zerspanung beendet ist. Vor dem Eilrücklauf wird durch eine Tischbewegung im Zusammenhang mit der Punktstillsetzung der Spindel 9 das Werkzeug von der Bearbeitungsfläche weggeführt, damit Rückzugsriefen vermieden werden. Am Ende des Rücklaufes kommt zunächst das Halteglied 11 über seinen Fortsatz 18 am Festanschlag 19 zur Anlage, die Aufwärtsbewegung der Spindel 9 wird über den Elektromotor 21 fortgeführt, wobei das Tellerfederpaket 26 zusätzlich gespannt wird und die Zentrierteile 36,49 voneinander freikominen, bis schließlich die Spindel 9 in ihrer definierten Endlage stehen bleibt, in der der Querbalken 16 des Aufnahmeteiles 17 wieder mit der Laufschiene 6 fluchtet, so daß der Werkzeugträger 5 über das nicht näher dargestellte Transportsystem aus der Bearbeitungsstation 7 herausgeführt und ein neues Werkzeug 52 mit einem anderen Werkzeugträger 5 eingeführt werden kann. Da sämtliche Totzeiten vermieden sind, kann die eingangs angegebene außerordentlich kurze Wechselzeit erreicht werden.
Die Erfindung ist anhand einsr automatischen Werkzeugwechselvorrichtung beschrieben worden, sie ist aber in
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entsprechender Weise auch anwendbar, wenn die Werkzeugträger 5 von Hand auf das Halteglied 11 der Antriebsspindel 9 aufgeschoben werden. Es ist lediglich darauf zu achten, daß die Achsen 14,39 in etwa miteinander fluchten, eine Vorzentrierung übernehmen dann die Kurzkegel 37,48, die exakte Zentrierung erfolgt durch die Spreizung der Sektoren 43 bis 46. Obwohl die Einzelmerkmale zu wesentlichen Teilen erfinderischen Gehalt haben, ist die Anwendung in der Kombination mindestens eines Teils der Merkmale der Ansprüche von besonderen Vorteil.
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Claims (22)

  1. Patentansprüche
    ΓΐΓ)Werkzeugwechselvorrichtung mit einer den Vorschub ausführenden Antriebsspindel und einem Halteglied, das mit einem Aufnahmeteil versehen ist, in den ein mit der Antriebsspindel kuppelbarer Werkzeugträger von der Seite her einschiebbar und dort mindestens nahezu koaxial zur Spindel haltbar ist, Antriebsspindel und Werkzeugträger an den einander zugekehrten Stirnseiten Zentrierteile aufweisen, die bei der Kupplung durch eine Relativbewegung zwischen der Antriebsspindel und dem Halteglied Antriebsspindel und Werkzeugträger zentrieren und Drehiaomentübertragungsteile vorgesehen sind, die das Drehmoment von der Antriebsspindel auf den Werkzeugträger übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (11) als Drehmomentübertragungsteil (35) ausgebildet ist und dazu mit der Antriebsspindel (9) in Drehrichtung formschlüssig verbunden ist und sein Aufnahmeteil (17) und der darin aufgenommene Werkzeugträger (5) Drehmomentübertragungsflächen (33,34) aufweisen.
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  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (11) in einer Bohrung (10) der Antriebsspindel (9) axial verschiebbar gelagert ist, sein Aufnahmeteil (17) aus einem Querbalken"(16) besteht und der Werkzeugträger (5) eine Nut (30) aufweist, über die er auf den Querbalken (16) aufschiebbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Nut (30) und Querbalken (16) Auflageflächen (31,32) aufweisen, über die Kräfte in axialer Richtung übertragbar sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ntit (30) und Querbalkan (16) im Querschnitt T-förmig ausgebildet sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschluß zwischen Antriebsspindel (9) und Halteglied (11) über Nut (12) und Feder (13).hergestellt ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (11) ankerförmig ausgebildet ist, der Querbalken (16) die Ankerhaken
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    abgibt und der Ankerschaft (15) bis auf die Nut (12) Kreisquerschnitt aufweist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Halteglied (11) in einer Richtung ein axialer Festanschlag (19) vorgesehen ist und die Antriebsspindel (9) in ihrer einen Endlage zu diesem Festanschlag (19) einen definierten Abstand (20) aufweist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (29,47) von Werkzeugträger (5) und Antriebsspindel (9) über das Halteglied (11) kraftschlüssig aufeinandargezogen sind«
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antriebsspindel (9) und Halteglied (11) ein Kraftspeicher (25) vorgesehen ist, der bei der Relativbewegung zwischen Antriebsspindel (9) und Halteglied (11) seine Speicherverhältnisse ändert.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bsi der Lösung des Haltegliedes (11) vom Festanschlag (19) der Speicher (25) frei gesetzt ist und die Stirnseite (29) des Werkzeugträgers (S)
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    über das Halteglied (11) gegen die Stirnseite (47) der Antriebsspindel (9) zieht.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftspeicher (25) ein Tellerfederpaket (26) vorgesehen ist, das zwischen Antriebsspindel (9) und Halteglied (11) eingespannt ist,
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (11) einen bolzenförmigen Fortsatz (18) trägt, auf dem die Tellerfedern aufgenommen sind und das eine Ende des Tellerfederpaketes (26) an einem Anschlag (27) des Fortsatzes (18) und das andere Ende des Tellerfederpaketes (26) an einem Absatz (28) der Antriebsspindel (9) zur Anlage kommt.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (9) als Hohlspindel ausgebildet ist und der mit dem Fortsatz (18) zusammenwirkende Festanschlag (19) auf der der Kupplungsstirnseite (47) der Antriebsspindel (9) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierteile (36,49) von Werkzeugträger (5) und Antriebsspindel (9) aus ineinander passenden
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    Kurzkegeln (37,48) bestehen.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzkegel (37) des Werkzeugträgers (5) durch die Nut (30) unterbrochen ist.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzkegel (37) des Werkzeugträgers (5) durch Aussparungen (41,42) unterbrochen und dadurch in Sektoren (43 bis 46) aufgeteilt ist.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Kurzkegeln (37,48) Abstützflächen (38,50) vorgesehen sind, die Kräfte in axialer Richtung übertragen.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützflächen (38,50) aus Kreisringflächen (40,51) bestehen, die sich an die Kurzkegel (37,48) nach außen anschließen und senkrecht zur Antriebsspindel- bzw. Werkzeugträgerachse (14,39) liegen.
  19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der V/erkzeugträger (5) elastische Zonen (68) aufweist, um die seine Sektoren (43 bis 46) durch die Relativbewegung zwischen Antriebsspindel (9)
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    und Halteglied (11) spreizbar sind, wenn die Abstützflächen (38,50) von Werkzeugträger (5) und Antriebsspindel (9) aneinander anliegen.
  20. 20. Vorrichtung, nach Anspruch 1 für automatischen Werkzeugwechsel mit einem Magazin, in dem die Werkzeugträger auf einer Laufschiene über ein Transportsystem bewegbar gelagert sind und die Laufschiene am Kreuzungspunkt mit der Antriebsspindel und an einer Ladestation unterbrochen ist und das Halteglied an der Unterbrechungsstelle am Kreuzungspunkt die Laufschienenfunktion übernimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (9) mit dem Halteglied (11) einer Punktstillsetzung unterliegt und in der einen axialen Endstellung der Antriebsspindel (9) der Aufnahmeteil (17) des Haltegliedes (11) mit der Laufschiene
    (6) fluchtet.
  21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 17 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützfläche (38) des Werkzeugträgers (5) als Nullfläche (63) für die Längenvoreinstellung der Einheit: Werkzeugträger (5), Werkzeughalter (53) und Werkzeug (5:-:) dient.
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  22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 20 mit einer eine Kreisbahn bildenden Laufschiane, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile von Laufschiene (6) und Querbalken (16) übereinstimmen und der Querbalken (16) einen Kreisbahnabschnitt darstellt»
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    Leerseite
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