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Werkzeugträger-Einrichtung für Drehmaschinen
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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugträger-Einrichtung für Drehmaschinen,
insbesondere ein Revolverköpfe aufweisendes Werkzeugsystem für Universal-Drehmaschinen.
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Bekannt sind Universal-Drehmaschinen, bei welchen der Dreher die Stähle,
Abstecher, Bohrer und Senker von Hand auswechselt und auch die Vorschübe manuell
steuert. Dieses Verfahren erlaubt größte Vielseitigkeit, ist aber zeitraubend. Für
eine begrenzte Anzahl sich wiederholender Arbeitsgänge, vornehmlich an kleinen Werkstücken,
bürgern sich seit langem die sogenannte Revolver-Drehbank ein. Hier bleiben 6 bis
8 Werkzeuge, einmal justiert, fest eingespannt und werden durch einen einfachen
Handgriff nacheinander in ihre Arbeitsstellung geschwenkt.
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Neuzeitliche programmierte Drehmaschinen sollen es ermöglichen, ohne
manuellen Werkzeugwechsel komplexere Formen herzustellen. Dieser Aufgabe dient eine
Reihe unterschiedlicher Konstruktionen, die sich zwei Hauptgruppen zuordnen lassen:
Einmal gibt es Systeme, bei welchen die Werkzeuge automatisch ausgetauscht und in
Magazinen gespeichert werden. Zum anderen wurde das bekannte Revolverprinzip weiterentwickelt,
wobei wie ehedem der Werkzeugvorrat eingespannt bleibt und aus der Arbeitsposition
nur herausgeschwenkt wird. Das erste Verfahren gestattet, eine sehr große Anzahl
von Werkzeugen einzusetzen; das exakt positionierte Spannen der Werkzeuge nach dem
Lösen und Tauschen kann aber durch Drehspäne und Spritzwasser empfindlich gestört
werden.
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Der Revolver ist in dieser Einsicht störungsfrei. Beim bisherigen
Stand der technischen Entwicklung liegt sein Nachteil im begrenzten Werkzeugvorrat.
Die Stationen eines Revolverkopfes lassen sich nämlich über maximal 8 hinaus nicht
vermehren, da sonst eines der nicht arbeitenden Werkzeuge mit dem Drehteil kollidieren
würde. Durch Verwendung von Konstruktionen mit zwei getrennten Revolvern läßt sich
die Werkzeuganzahl vergrößern, es sind jedoch die Kollisionsbetrachtungen noch mehr
erschwert und es ist die Späneabfuhr behindert.
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Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Werkzeugträger-Einrichtung
zu schaffen, welche die Verwendung einer gegenüber bekannten Konstruktionen weitaus
größeren Anzahl von Werkzeugen zuläßt und welche die Vorteile der ununterbrochenen
Werkzeugspannung bei garantiert kollisionsfreiem Betrieb vermittelt.
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Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Mérkmale nach
Patentanspruch 1.
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Der Zentralrevolver umschließt vorzugsweise vier sternförmig angeordnete
Wellen, deren freies Ende jeweils einen Satellitenrevolver trägt. Jeder Satellitenrevolver
wiederum kann mit vorzugsweise drei Stahlhaelwteer1## Bohrstangen etc.
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bestückt werden. Es bestehen somit drei Lagen der Satellitenrevolver
und die vier Positionen des Zentralrevolvers.
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Der Zentralrevolver und die Satellitenrevolver lassen sich auf hydraulischem
Wege arretieren bzw. spannen und aus der Verspannung lösen, falls eine Drehung des
Zentralrevolvers oder eines der Satellitenrevolver vollzogen werden soll.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß ein gemeinsames Zahnrad
sowohl für die Drehung des Zentralrevolvers
als auch für die Drehung
der Satellitenrevolver vorgesehen ist. Spannposition und Löseposition des Zentralrevolvers
sind so abgestimmt, daß der jeweils in Arbeitsposition befindliche Satellitenrevolver
nur dann#gedreht werden kann, wenn der Zentralrevolver in seiner Arretierung verspannt
ist.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen
sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Fig. 1 ist eine Draufsicht der Werkzeugträger-Einrichtung nach der
Erfindung unter Darstellung der an den vier Seiten des Zentralrevolvers befindlichen
Satellitenrevolver; Fig. 2 ist eine Schnittansicht von Linie II - II in Fig. 1 unter
Darstellung des Verriegelungszustandes des Zentralrevolvers; Fig. 3 ist eine der
Fig. 2 vergleichbare Ansicht unter Darstellung des aus seiner hydraulischen Verspannung
gelösten Zentralrevolvers; Fig. 4 ist eine Schnittansicht von Linie IV - IV in Fig.
1.
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In Fig.1 ist in Draufsicht das Werkzeugträgersystem dargestellt, welches
im Arbeitsbereich eines von einer Arbeitsspindel angetriebenen Spannfutters 1 bzw.
des vom Spannfutter gehaltenen Werkstückes 3 angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist
ein sogenannter Zentralrevolver 5 auf einem Längsschlitten 7 und einem Querschlitten
9 eines Kreuzsupports angeordnet. Der Zentralrevolver ist auf dem Support drehbar
gelagert und trägt an seinem Außenumfang mehrere sogenannte Satellitenrevolver 11;
an diesen drehbaren Satellitenrevolvern sind mehrere Werkzeuge 13 eingespannt. Im
dargestellten
Ausführungsbeispiel weist der Zentralrevolver 5 vier
Seiten auf, an welchen jeweils ein Satellitenrevolver 11, bestückt mit je drei Stahlhaltern
bzw. Bohrstangen, vorgesehen ist. Das am Satellitenrevolve#r lla vorgesehene Werkzeug
13 befindet sich in Arbeitsposition. Die Stichmaße der Werkzeugträger in den Satellitenrevolvern
sind auf die zulässigen Drehdurchmesser und Drehlängen so abgestimmt, daß die freien
Werkzeuge den Arbeitsablauf nicht behindern.
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Der Mittelschnitt nach Fig. 2 gibt den inneren Aufbau des Zentralrevolvers
wieder. Aus dem Längsschlitten 7 erstreckt sich ein Drehzapfen 15, um welchen der
Revolver in nachfolgend beschriebener Weise drehbar und bezüglich welchem der Revolveraufbau
höhenverstellbar ist. Innerhalb des Drehzapfens 15 sind vorzugsweise parallel geschaltete
Zylinderkammern 17 vorgesehen, welche zur Führung eines Hydraulikkolbens 19 dienen.
Am Hydraulikkolben 19 sind jeweils innerhalb der Zylinderkammern Kolben 21 ausgebildet,
welche die Kammern in zwei Kammerhälften unterteilen. In die obere Kammerhälfte
bzw. untere Kammerhälfte der Zylinderkammern kann in nachfolgend beschriebener Weise
Hydrauliköl oder dergleichen Druckmittel eingeleitet werden, um den Hydraulikkolben
19 anzuheben oder abzusenken.Dank einer formschlüssigen Verbindung 18, die in Fig.
1 und Fig. 4 angedeutet ist, folgt der Zentralrevolver 5 den Hubbewegungen des Hydraulikkolbens
19.
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Gemäß 2 und Fig. 3 ist an der Unterseite des Zentralrevolvers 5, vorzugsweise
im Bereich des Außenumfangs, eine formschlüssige Arretierung 23 vorgesehen, welche
verwendet wird, um den Zentralrevolver 5 gegenüber dem Längsschlitten 7 zu verriegeln.
Sobald Hydrauliköl in die oberen Hälften der Zylinderkammern 17 eingeleitet wird
und die Oberseiten der Kolben 21 belastet, wird der Hydraulikkolben 19 nach unten
gerichtet verschoben.Zugleich wird auch der Zentralrevolver 5 bewegt, so daß die
formschlüssige Arretierung 23 aus der in Fig.3
dargestellten gelösten
Position in die in Fig. 2 dargestellte Verriegelungsposition gelangt. Die Arretierung
23 kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein, um die Drehung des Zentralrevolvers
5 zu verhindern, wenn sich einer der Satellitenrevolver 11 in Arbeitsposition befindet.
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Das Lösen der formschlüssigen Arretierung 23 geschieht durch Einleiten
von Hydrauliköl in die untere Eammerhälfte der Zylinderkammern 17, wodurch der Hydraulikkolben
19 angehoben wird und den Zentralrevolver 5 aus einer formschlüssigen Arretierung
heraushebt.
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Innerhalb des Zentralrevolvers 5 sind vier Vorgelegewellen 25 vorgesehen,
welche jeweils zum Antrieb eines Satellitenrevolvers dienen. Die Vorgelegewellen
25 tragen jeweils ein Kegelzahnrad 27, welches mit einem Eegelzahnrad 29 (Fig. 4)
eines Satellitenrevolvers kämmt. Durch Drehung der Vorgelegewelle 25 wird somit
der zugeordnete Satellitenrevolver 11 in nachfolgend beschriebener Weise gedreht.
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zum unteren Ende der Vorgelegewelle 25 (Fig. 2 und 3) ist ein Nutenprofil
31 ausgebildet. Bei gespanntem Zentralrevolver 5 taucht das Nutenprofil in die Nabe
33 eines Zahnrades 35 ein, wobei innerhalb der Nabe ein entsprechendes Gegenprofil
ausgebildet ist. Das Nutenprofil 31 läßt sich also durch das Zahnrad 35 drehen,
wenn es in die Nabe 33 eingefahren ist. Ein (nicht dargestellter) Schaltmotor treibt
ein Zahnrad 37 an, welches einen Zahnkranz 39 und unter einem Abstand dazu einen
weiteren Zahnkranz 41 aufweist. Der Zahnkranz 41 kämmt mit dem Zahnrad 35, während
der Zahnkranz 39 entsprechend Position des Zentralrevolvers 5 in eine am unteren
Ende des Zentralrevolvers befindliche Innenverzahnung 43 eingreift (Fig. 3) oder
von dieser gelöst ist (Fig. 2). Ist der Zentralrevolver 5 hydraulisch verspannt
(Fig. 2), dann greift das Nutenprofil 31 in das
in der Nabe 33
befindliche Gegenprofil ein, während der Zahnkranz 39 und die Innenverzahnung 43
außer Eingriff sind. In dieser hydraulisch verspam#ten Zage des Zentralrevolvers
kann der in Arbeitsposition befindliche Satellitenrevolver 11 (Satellitenrevolver
11nach Fig. 2) gedreht werden, indem der (nicht dargestellte) Schaltmotor das Zahnrad
37 dreht und dieses über das Zahnrad 35, das im Eingriff befindliche Nutenprofil
31 und das Kegelzahnrad 27 den Satellitenrevolver dreht bzw. schaltet. Die drei
anaeren Satellitenantriebe sind dabei abgekuppelt, da nur ein Zahnrad 35 vorgesehen
ist.
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Soll der Zentralrevolver 5 gedreht werden, um einen der an seinen
Seiten ausgebildeten Satellitenrevolver in Arbeitsposition zu bringen, dann wird
die hydraulische Verspannung aufgehoben, d,h. es wird Drucköl unter die in den Zylinderkammern
befindlichen Kolben geleitet, um die gesamte Einheit einschließlich- des Zentralrevolvers
aus ihrer Arretierung herauszuheben. Diesen Betriebszustand zeigt Fig. 3. Dabei
wird zugleich die Kupplung von Vorgelegewelle 25 und Zahnrad 35 getrennt, während
der zweite Zahnkranz 39 in die Innenverzahnung 43 des Zentralrevolvers 5 eingreift.
Der Schaltmotor treibt in oben beschriebener Weise das Zahnrad 37 an, das nunmehr
den Zentralrevolver mitnimmt und mit ihm eine viertel- oder halbe Drehung vollführt,
bis ein anderer Satellitenrevolver 11 die Arbeitsposition erreicht hat. Nachfolgend
wird die Einheit wieder abgesenkt und hydraulisch verspannt, so daß die Situation
nach Fig. 2 wieder hergestellt ist.
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Der Antrieb des Satellitenrevolvers 11 ist aus Fig. 4 der Zeichnung
ersichtlich. Der Teilschnitt oberhalb der Mittellinie gibt den Ruhezustand wieder:
Die dargedtellen Federn 45 halten den Satellitenrevolver in einer formschlüssigen
1'rretierung 46. Dieser Effekt wird noch durch Drucköl verstärkt, welches auf der
gemäß Fig. 4 rechten Seite des dargestellten
Kolbens 47 einwirkt,
dieselso nach links gerichtet verspannt. Das Kegelzahnrad 29welches über eine Welle
49 mit dem Satellitenrevolver 11 in Verbindung steht, läßt sich in dieser verspannten
Lage nicht drehen, d.h.
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der Satellitenrevolver 11 kann in seiner Arbeitsposition an einem
Werkstück eingesetzt werden.
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Der Teilschnitt unterhalb der Mittellinie gibt die Position wieder,
in welcher der Satellitenrevolver 11 gedreht werden kann. Zum Drehen des Satellitenrevolvers
wird Drucköl auf des die gemäß Darstellung linke Seite kolbens 47 geleitet, so daß
sich der Kolbenggen die Vorspannung der Feder nach rechts gerichtet verlagert. Der
Kolben hebt während dieser Bewegung den an ihm bzw. an seinem rechten Ende anliegenden
Satellitenrevolver 11 aus seiner formschlüssigen Arretierung 46 heraus, die Drehfixierung
des Satellitenrevolvers ist also aufgehoben. Das durch das Kegel zahnrad 27 (Fig.
2)drehbare Kegelzahnrad 29 , das sich dank einer längsobeweglichen Kupplung (nicht
dargestellt)nicht bewegt, kann nun gedreht werden. Bei drei Werkzeugen wird der
Satellitenrevolver um 120 weitergeschaltet, so daß ein neues Werkzeug in Arbeitsposition
gebracht wird. Nach dem Absperren des sogenann-Büftölstroms schnellt der Satellitenrevolver
wieder in die obedbeschriebene Ruhelage mit hydraulischer Verspannung, in welcher
die Arretierung 46 eine Drehung verhindert.
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Der Arbeitstakt eines vollständigen Werkzeugwechsels läuft demnach
folgendermaßen ab: 1 Der Kreuzsupport fährt das zuletzt benutzte Werkzeug frei d.h.
er bewegt es vor die Stirnfläche des Werkstücks bzw. Drehteils; 2. die hydraulische
Spannung des Zentralrevflvers wird nunmehr gelöst; 3. Drucköl hebt den Zentralrevolver
aus seiner Arretierung heraus;
4. der Schaltmotor mit Rastgetriebe
dreht den Zentralrevolver um 900 oder 1800 auf dem kürzesten Wege in die neue Arbeitsstellung;
5. nachfolgend wird der Zentralrevolver hydraulisch in seine Arretierung abgesenkt
und mit dem Längsschlitten des Supports verspannt; 6. die hydraulische Spannung
desjenigen Satellitenrevolvers, der vor dem Werkstück steht, wird aufgehoben; 7.
gegen die Kraft der Vorspannfedern (Fig. 4) lüftet Drucköl die Fixierung des vor
dem Werkstück stehenden' Satellitenrevolvers; 8. der Schaltmotor nach Punkt 4 dreht
jetzt den Satellitenrevolver um 1200, so daß auf dem kürzesten Wege das neue Werkzeug
in die Arbeitsposition gelangt; 9. mit dem Abbau des Lüftöldruckes fällt der Satilitenrevolver
unter federkraft wieder in seine Arretierung zurück; 10. der zuletzt gewendete Satellitenrevolver
nach Punkt 6 wird wieder - gleich den anderen drei Satellitenrevolvern -hydraulisch
verspannt; 11. der Kreuzsupport fährt das Werkzeug an den Beginn des nächsten Schnittes
bzw. Arbeitsganges.
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Mit der vorliegenden Erfindung wurde ein Werkzeugträgersystem geschaffen,
welches hinsichtli&h des Aufbaues des Antriebes sehr einfach ausgebildet ist,
dennoch den Einsatz einer sehr großen Anzahl von Werkzeu£#rmöglicht. Die Werkzeugträger
bzw. Satellitenrevolver Si;i# sehr schnell schaltbar, so daß es keiner Wartezeiten
bedarf. Damit die Schnittkräfte vom Werkzeug starr und vibrationsfrei auf das Maschinenbett
übergehen, werden alle im Kraftfluß liegenden
Bauteile in einfacher
Weise hydraulisch verspannt. Dabei lüftet das Hydrauliköl auch die Fixierungen bzw.
Arretierungen, während das Weiterschalten von Zentral- und Satellitenrevolvern mechanisch
erfolgt.
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Bezugszeichenlist e 1 = Spaunfutter 3 = Werkstück 5 = Zentralrevolver
7 = Längsschlitten 9 = Querschlitten 11 = Satellitenrevolver 11a-d = Satellitenrevolver
13 = Werkzeug 15 = Drehzapfen 17 = Zylinderkammer 19 = Hydraulikkolben; 18 = formschlüssige
Verbindung 21 = Kolben 23 = Arretierung 25 = Vorgelegewelle 27 = Kegelzahnrad 29
= Kegelzahnrad 31 = Nutenprofil 33 = Nabe 35 = Zahnrad 37 = Zahnrad 39 = Zahnkranz
41 = Zahnkranz 43 = Innenverzahnung 45 = Feder 46 = Arretierung 47 = Kolben 49 =
Welle