DE2739087C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS 15 52 393 ist eine Werkzeugmaschine der oben genannten Gattung bekannt, bei der ein Werkzeug­ halter für ein feststehendes Drehwerkzeug am Ort der Werkzeugspindel auf den norma­ lerweise zur Aufnahme eines drehantreibbaren Werkzeugs dienenden Schwenkkopf der Werkzeug­ maschine aufgesetzt werden kann. Dies hat jedoch den Nachteil, daß das Auswechseln des Drehwerkzeugs verhält­ nismäßig umständlich ist, da mit dem Drehwerkzeug auch der für dieses vorgesehene Werkzeughalter ausgewechselt werden muß. Ein weiterer Nachteil besteht insbesondere bei der Ver­ wendung schwererer Drehwerkzeuge darin, daß die Befesti­ gung des Werkzeughalters ausschließlich am Schwenkkopf zu Stabilitätseinbußen führt und daß die Lager des Schwenkkopfes stark belastet werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein rasches automatisches Auswechseln auch des feststehenden Drehwerkzeuges gestattet und bei der auch schwerere Drehwerkzeuge in stabiler Lage am Werkzeugträger festlegbar sind.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.

Nach der Erfindung ist der schwenkbare Werkzeughalter für das drehantreibbare Werkzeug unmittelbar neben einem fest am unteren Ende des Werkzeugträgers angebrachten, mit einer eigenen Spanneinrichtung versehenen Werkzeug­ halter angeordnet und in einer Schwenklage arretierbar, in der das feststehende Drehwerkzeug gleichzeitig in dem schwenkbaren Werkzeughalter und dem fest angeord­ neten Werkzeughalter spannbar ist. Hierdurch wird eine stabile Abstützung des Drehwerkzeugs ermöglicht, und ein großer Teil der beim Drehen auftretenden Gegenkräfte wird durch den fest angeordneten Werkzeughalter aufge­ nommen, so daß der schwenkbare Werkzeughalter samt der Werkzeugspindel entlastet wird. Die Spanneinrichtungen des fest angeordneten Werkzeughalters und des schwenk­ baren Werkzeughalters sind synchron betätigbar, und das feststehende Drehwerkzeug läßt sich mit Hilfe des auch zum Wechseln der drehantreibbaren Werkzeuge vorge­ sehenen Werkzeugwechslers automatisch auswechseln. Hier­ durch wird ein rasches Auswechseln des drehantreibbaren Werkzeugs durch ein feststehendes Werkzeug und umgekehrt ohne umständliche Handarbeit ermöglicht. Durch diese Kon­ struktion wird daher die Leistungsfähigkeit der Werkzeug­ maschine in einer Fertigungsstraße zur Herstellung einer kleinen Stückzahl verschiedener Arten von Produkten er­ höht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbei­ spiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.

Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm des An­ triebssystems der Werkzeugmaschine.

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch einen schwenkbaren Werkzeughalter.

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 und zeigt in der oberen Hälfte den Eingriff einer Kupplung, die in der unteren Hälft ge­ löst ist.

Fig. 5 ist eine teilweise aufgebrochene Darstellung in Richtung des Pfeiles "V" in Fig. 3.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung zur Erläu­ terung des Antriebs der Werkzeugspindel und der Werkzeugspanneinrichtungen.

Fig. 7 ist ein Längsschnitt zur Veranschaulichung von Einzelheiten der Werkzeugspanneinrichtung.

Fig. 8 ist eine teilweise aufgebrochene Rückansicht der Werkzeugspanneinrichtung.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer bevorzugten Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Vielzweck-Werk­ zeugmaschine. Mit 2 ist ein Ständer oder ein Portal bezeichnet, das ein Bett 1 überspannt und senkrechte Gleitführungen 3 und 3′ an seiner vorderen Seite auf­ weist, die einen Querbalken 5 bzw. dessen Gleiteinheiten 4 und 4′ senkrecht führen. Mit 6 ist ein Schlitten bezeichnet, der auf dem Quer­ balken 5 gleitend angebracht ist und auf seiner vorde­ ren Seite eine Führung aufweist, die einen im rechten Winkel zu dem Querbalken 5 verschiebbaren Werkzeugträger A aufnimmt, der über eine Gleitführung 9 an dem Schlitten 6 geführt ist.

Die senkrechte Gleitbewegung des Werkzeugträgers A kann durch herkömmliche Mechanismen, wie etwa eine motorgetriebene Förderspindelanordnung oder einen Hydraulikzylinder er­ zielt werden. In dem dargestellten Beispiel ist eine Förderspindelanordnung mit einem Antriebsmotor 11 vor­ gesehen.

Der Werkzeugträger A weist an der unteren Endfläche einen fest angebrachten Werk­ zeughalter 158 auf, an dem ein Drehwerkzeug 8 befestigbar ist, so wie einen schwenkbaren Werkzeughalter B, der indexierbar ist und eine Werkzeugspindel 69 aufweist, an der ein drehantreibbares Werkzeug 10 befestigt werden kann.

Der Werkzeugträger A nimmt im unteren Endbereich eine Spann­ einrichtung für das Drehwerkzeug 8 (Fig. 6, 7 und 8) und eine Schwenkeinrichtung C für den schwenkbaren Werkzeughalter B (Fig. 3, 4 und 5) auf.

Mit 12 ist ein drehzahlveränderlicher Motor bezeichnet, der die Werkzeugspindel 69 des schwenkbaren Werkzeughalters B dreht und der ein Elektro- oder Hydraulikmotor ist, der in Keilwellen­ verbindung von einer Ausgangswelle über ein Getriebe 13 , eine Antriebseinheit 14 und deren Ausgangswelle mit einer Kupplung innerhalb eines Kupplungsgehäuses 15 in Verbin­ dung steht.

Die Antriebseinheit 14 und das Kupplungsgehäuse 15 werden in senkrechter Richtung als Einheit durch einen Antrieb auf einer Gleitführung 66 bewegt, die an dem Werkzeugträger A angebracht ist. Wenn die Antriebseinheit 14 und das Kupplungsgehäuse 15 abgesenkt worden sind, greift ein Kupplungselement 16 am Werkzeughalter B in ein Kupp­ lungselement 73 innerhalb des Kupplungsgehäuses 15 ein.

Die Kupplungselemente 16 und 73 greifen nur dann ein oder wer­ den nur dann gelöst, wenn die vorgesehene Kupplungsnut senkrecht an­ geordnet ist. Der Eingriff oder das Lösen der Kupplung kann durch eine Phasensteuerung unter Verwendung eines Motors 17 erzielt werden. Ein Motor 18 dient zum Bewe­ gen des Querbalkens 5 in aufwärtiger und abwärtiger Rich­ tung mit Hilfe eines Getriebes 19.

Ein weiterer Motor 20 dient zum Drehen einer Gewindespindel 21 und damit zum Bewegen des Schlittens 6 auf dem Querbal­ ken 5.

Ein Werkzeugwechsler 23 umfaßt einen Drehzylinder 22 und einen Wechselarm 24 und arbeitet mit einem Zwischengreifer 25 zusammen, so daß ein Werkzeug 27 aus einem Werkzeugmagazin 26 entnommen und gegen ein anderes am Werkzeugträger A ausgewechselt werden kann. Ver­ hältnismäßig schwere Werkzeuge, wie etwa Drehwerkzeuge, können direkt aufgenommen werden, indem der Werkzeugträger A einem innerhalb des Werkzeugmagazins 26 ausgewählten Werk­ zeug zugeführt wird, ohne daß der oben erwähnte Werkzeug­ wechsler 23 verwendet wird.

Auf dem Bett 1 sind Führungen 30 und 31 vorgesehen, auf denen ein Schlitten 29 gleitet. Ein Tisch 28 ist drehbar auf dem Schlitten 29 angebracht.

An dem Bett 1 ist ein Drehmechanismus G und ein Verschie­ bemechanismus J für den Tisch 28 angebracht. Der Schlitten 29 weist eine Drehindexiereinrichtung H auf.

Ein Motor 32 dient zum Indexieren des Tisches 28, ein Motor 33 zum Verschieben und ein Motor 34 zum Drehen des Tisches 28. Mit 35 ist ein Übertragungsmechanis­ mus bezeichnet.

Eine Steuerung 36 ist zur Abgabe und Aufnahme von Steuer­ signalen, wie etwa elektrischen Signalen oder hydraulischen Druck­ signalen vorgesehen, die über eine Leitung 37 zu der Ma­ schine übertragen werden.

Bei dieser Vielzweck-Werkzeugmaschine soll die Bewegung des Werkzeugs in Richtung der Längsachse des Bettes 1 als Bewegung in der Y-Achse bezeichnet werden, die durch den Motor 33 hervorgerufen wird. Die waagerechte Bewegung auf dem Querbalken 5 wird als Bewegung in der X-Achse bezeich­ net und durch den Motor 20 hervorgerufen. Die senkrechte Bewegung des Werkzeugträgers A stellt die Bewegung in der Z- Achse dar, die durch den Antriebsmotor 11 gesteuert wird.

Fig. 2 ist eine Prinzipzeichnung des Antriebssystems der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.

Eine mit dem Tisch 28 drehbare Welle 38 ist in einem Lager 39 abge­ stützt, und ein Zahnkranz 40 befin­ det sich auf der Unterseite des Tisches 28.

Wenn der Motor 34 zur Drehung des Tisches 28 eingeschaltet wird, wird seine Ausgangsdrehung über eine Transmission 43 von einer Riemenscheibe 41 auf eine Riemenscheibe 42 über­ tragen, die eine Welle 44 dreht. Innerhalb des Übertragungs­ mechanismus 35 ist ein Drehzahlwechselgetriebe vorgesehen, das eine wahlweise Veränderung des Getriebzuges und damit der Drehzahl einer Welle 45 ermöglicht. Die Übertragung der Drehzahl auf eine Antriebswelle 47 für den Tisch 28 wird durch eine Kupplung 46 gesteuert. Die an die Antriebswelle 47 ge­ langende Antriebsleistung wird über einen Getriebezug 48 und Kegelräder 49 und 49′ auf ein Ritzel 50 übertra­ gen.

Das Ritzel 50 steht mit dem Zahnkranz 40 in Eingriff, so daß der Tisch 28 um die Achse der Welle 38 mit gewünschter Drehzahl gedreht werden kann. In durchaus bekannter Weise kann ein Gleichstrom-Regelmotor als Motor 34 und ein Übertragungs­ getriebe mit vereinfachtem Aufbau verwendet werden.

Der Motor 32 ist an dem Schlitten 29 befestigt, und seine Ausgangsleistung wird über einen Getriebezug 51 oder di­ rekt über ein Reduziergetriebe, das Schneckenräder 52 und 52′ umfaßt, sowie über eine Kupplung 53 auf ein Ritzel 54 übertragen. Das Ritzel 54 greift in den Zahnkranz 40 ein, der an der Unterseite des Tisches 28 befestigt ist, so daß der Tisch 28 um die Achse der Welle 38 gedreht werden kann. Die Kupplung 53 ist mit einer Bremse 162 derart verbunden, daß jeweils eines dieser Organe unwirksam wird, wenn das andere in Betriebsstellung ist. Dieselbe Beziehung besteht zwischen der Brem­ se 162 und der Kupplung 46. Wenn daher eine der Kupplun­ gen 53 und 46 eingeschaltet ist, ist die Bremse 162 gelöst.

Weiterhin sind die Kupplungen 53 und 46 so miteinander gekoppelt, daß jeweils nur eine in Eingriff steht und die andere ge­ löst ist.

Der Motor 33 zur Steuerung der Bewegung in der Y-Achse dient zur Drehung einer Gewindespindel 56 über einen Getriebezug 55. Eine Kugelmutter 57, die mit der Gewindespindel 56 in Gewindeeingriff steht, ist an dem Schlitten 29 befestigt, so daß der Tisch 28 auf dem Bett 1 in Richtung der Y-Achse verschoben und einge­ stellt werden kann. Da die Antriebswelle 47 über die ge­ samte Länge eine Keilnut aufweist, kann der Getriebezug 48 stets mit der Antriebswelle 47 in Eingriff verblei­ ben, so daß sich durch die Verschiebung des Schlittens 29 keine Beeinträchtigung ergibt.

Der an dem Portal 2 angebrachte Motor 18 ist über seine Ausgangswelle mit einer Schnecke 60 verbunden, die ein Schneckenrad 61 antreibt. Die Schnecke 60 und das Schnec­ kenrad 61 liegen innerhalb des Getriebes 19. Eine Ausgangs­ welle 62 ist mit dem Schneckenrad 61 verbunden und tritt mit einer Mutter 63 in Gewindeeingriff, die an dem Quer­ balken 5 befestigt ist, so daß der Querbalken 5 aufwärts und abwärts entlang den senkrechten Gleitführungen 3, 3′ verschiebbar ist.

Der Schlitten 6 ist waagerecht auf dem Querbalken 5 ver­ schiebbar und kann durch den Motor 20 in Richtung der X-Achse bewegt werden, wie zuvor in Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde.

Der Antriebsmotor 11 zur Bewegung des Werkzeugträgers A in der Z- Achse weist eine Ausgangswelle 64 in der Form einer Ge­ windespindel auf, die in eine Kugelmutter 65 eingreift, die an dem Schlitten 6 befestigt ist. Der Werkzeugträger A kann daher in bezug auf den Schlitten 6 in der Z-Richtung bewegt und eingestellt werden.

Der Werkzeugträger A weist an seinem unteren Ende den Werkzeughalter 158 auf, an dem das Drehwerkzeug 8 befestigt werden kann, und an seiner vorderen Seite ist der schwenkbare Werkzeug­ halter B angebracht, der mit der Schwenkeinrichtung C in Verbindung steht, die um eine Achse 67 gedreht und festgespannt werden kann.

Im schwenkbaren Werkzeughalter B ist die Werkzeugspindel 69 gelagert, die im vorderen Bereich mit einem kegelförmigen Abschnitt versehen ist, in dem das drehantreibbare Werkzeug 10 befestigt wer­ den kann. Die Werkzeugspindel 69 ist mit Kegelrädern 70 und 71 verbunden, und das Kegelrad 71 steht mit dem Kupplungselement 16 in Verbindung. An der Vorderseite des Werkzeugträgers A ist eine Antriebseinrichtung D für die Werkzeugspindel 69 vorgesehen. Der drehzahlregelbare Motor 12 ist an einem Getriebekasten 78 im oberen Bereich des Werkzeugträgers A befestigt und weist eine Ausgangswelle auf, die die Antriebsleistung über eine Kupplung 79 und Kegelrä­ der 81 an eine erste Ausgangswelle 77 überträgt. Die erste Ausgangswelle 77 ist mit einer zwei­ ten Ausgangswelle 76 über eine Keilverzahnungskupplung 82 der Antriebseinheit 14 verbunden, damit, wenn die An­ triebseinheit 14 aufgrund der Auswärtsbewegung der Kolben­ stange eines Antriebszylinders 83 entlang der Gleitführung 66 an der vorderen Seite des Werkzeugträgers A verschoben wird, keine Unterbrechung der Leistungsübertragung eintritt.

Unter der Antriebseinheit 14 ist das Kupplungsgehäuse 15 vorgesehen, das eine Kupplungswelle 72 enthält, die in rechtem Winkel zu der zweiten Ausgangswelle 76 angeordnet ist, das Kupplungselement 73 auf ihrem vorderen Ende trägt und über Ke­ gelräder 74 und 75 mit der zweiten Ausgangs­ welle 76 verbunden ist.

Sobald die Antriebseinrichtung D für die Werkzeugspindel 69 ein Absenkungssignal aufnimmt, das durch die Steuerung 36 abgegeben wird, senkt sich die Antriebseinheit 14 mit dem Kupplungsgehäuse 15 bis zum unteren Endpunkt ab, der durch den Antriebszylinder 83 vorgegeben ist und an dem die Kupplungselemente 16 und 73 miteinander in Eingriff tre­ ten. Wenn das geschehen ist, wird ein Steuersignal, das die Beendigung des Einkuppelns anzeigt, an die Steuerung 36 abgegeben. Daraufhin wird der Motor 12 eingeschaltet und mit vorgegebener Drehzahl ge­ dreht, wodurch die Werkzeugspindel 69 angetrieben wird.

Der Motor 17 ist über eine Kupplung 80 mit den Kegelrädern 81 verbunden und dient zur Einstel­ lung der Eingriffsphase der Kupplungselemente 16 und 73. Wenn der Motor 12 eingeschaltet wird, wird die Kupplung 79 geschlossen und die Kupplung 80 gelöst. Wenn der Motor 17 eingeschaltet wird, geschieht dies umgekehrt, so daß die Kegelräder 81 nicht gleichzeitig durch beide Motoren 12 und 17 angetrieben werden.

Weiterhin dient die erwähnte Phaseneinstellung zur Re­ gelung der Phase der Werkzeugspindel 69, so daß das Zusammenwirken mit dem automatischen Werkzeug­ wechsler 23 sichergestellt ist.

Ein Entlastungszylinder 84 ist zwischen dem Werkzeugträger A und dem Schlitten 6 zum Ausgleichen des Gewichts des Werkzeugträgers A vorgesehen.

Nach dieser Erläuterung der Gesamtkonstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen nunmehr die we­ sentlichen Teile im einzelnen beschrieben werden.

1. Schwenkbarer Werkzeughalter B

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch den Werkzeughalter B der schwenkbar an der Vorderseite des unteren Endes des Werkzeugträgers A angebracht ist. Der Werkzeughalter B umfaßt ein Gehäuse 85, in dem die Werkzeugspindel 69 mit Hilfe von Lagern 86 und 87 drehbar gelagert ist. Die Werkzeugspindel 69 weist einen kegelförmigen Bereich an einem Ende auf, der mit einem kegelförmigen Bereich des Schafts des drehbaren Schneid­ werkzeugs 10 zusammenwirkt. Die Werkzeugspindel 69 ist am ande­ ren Ende mit einer Zugstangenanordnung zum Spannen des Werkzeugs 10 versehen. Wenn eine Betätigungsstange 88 einer Stößelein­ richtung, die in dem Werkzeugträger A angeordnet ist, nach unten gedrückt wird und gegen das obere Ende einer Zug­ stange 89 anschlägt, wird diese nach unten entgegen der Vorspannkraft einer Feder 90 verschoben. Dabei wird eine Hülse 91, die mit dem anderen Ende der Zugstange 89 verbunden ist, gleitend nach unten verschoben, so daß Kugeln 92 in eine innere Aussparung 93 gelangen, die sich in der Werkzeugspin­ del 69 befindet. Auf diese Weise wird die innere Ober­ fläche der Hülse 91 glatt und frei von Hin­ dernissen und der abgesetzte Bereich am oberen Ende des Schaftes des Werkzeugs 10 kann in die Hülse 91 eingeführt werden. Wenn die Schubkraft nachläßt, wird die Zugstange 89 durch die Feder 90 nach oben gedrückt, so daß der Schaft des Werkzeugs 10 in dem kegel­ förmigen Bereich festgehalten und ausgerichtet wird. Wenn die Stößeleinrichtung wiederum betätigt wird, wer­ den die Kugeln 92 in dieselbe Stellung wie beim Einführen des Schaftes gebracht, so daß das Werkzeug 10 auf ein­ fache Weise montiert oder demontiert werden kann.

Auf die äußere Oberfläche der Werkzeugspindel 69 ist das Kegelrad 70 aufgekeilt, das in das Kegelrad 71 eingreift, das in dem Gehäuse 85 gelagert ist. Das Kupplungselement 16 ist in eine innere Bohrung des Kegelrades 71 eingesetzt und hält die Werkzeug­ spindel 69 und eine Kupplungsklaue 16 a in fester Zuordnung, weil das Kupplungselement 16 und das Kegelrad 71 zu einer Einheit verbunden sind.

Die Werkzeugspindel 69 weist eine Nut 95 in einem Teil ihrer Außenfläche auf. Ein Sperrhebel 98, der mit einem Ende am vorderen Ende eines Stiftes 96 anliegt, der in das Kupplungselement 16 eingeführt ist, wird durch einen Bolzen 99 frei drehbar gehalten. Gegen das andere Ende des Sperrhebels 98 drückt das vordere Ende eines Schubstiftes 100. Der Stift 96 wird durch eine Feder 102 stets nach außen vorgeschoben, und das Ende dieses Hubes ist durch einen Sprengring 97 festgelegt. Der Schubstift 100 wird durch eine Feder 101 stets nach innen gedrückt, so daß das untere Ende des Sperrhebels 98 in Richtung der Werkzeugspindel 69 verschoben wird.

Wenn das Kupplungselement 73 der Antriebseinrichtung D mit dem Kupplungselement 16 in Eingriff tritt, drückt es den Kopf 96 a des Stiftes 96 entgegen der Kraft der Feder 102 nach innen, so daß der Sperrhebel 98 aus der Nut 95 herausgedrückt wird und die Werkzeugspindel 69 über die Kupplungselemente 73 und 16 angetrieben werden kann.

Wenn die Werkzeugspindel 69 angehalten werden soll, wird der Motor 12 angehalten, und die Kupplung 79 wird gelöst, während die Kupplung 80 eingreift. Der Motor 17 dreht sich dann mit langsamer Drehzahl. Diese Drehung wird über die erste Ausgangswelle 77, die zweite Ausgangswelle 76, die Kegelräder 74 und 75 und die Kupplungselemente 73, 16 auf die Werkzeugspindel 69 übertragen. Zur Ein­ stellung der Werkzeugspindel 69 in eine vorbestimmte Position sind ein Nocken und ein nicht gezeigter End­ schalter in einem Phasenbezugssignal-Generator 161 vor­ gesehen, der an einem Ende einer Welle 163 angebracht ist, die über die Kupplung 80 mit dem Motor 17 verbunden ist, so daß beim Einschalten des Endschalters durch den Nocken eine Bremskraft auf den Motor 17 ausgeübt und die Kupplung 80 gelöst wird. Nach dem Anhalten des Motors 17 wird der Endschalter für eine kurze Zeit ge­ halten und dann geöffnet. Die Einrichtung ist derart ausgebildet, daß beim Einschalten des Motors 12 kein Signal erzeugt wird.

Statt des Endschalters ist es besser, ein kontaktfreies System mit einer Kombination von Reed- oder Zungenschal­ tern mit Magneten zu verwenden, da mechanische Schalt­ kontakte wie Endschalter zu Schaltvorgängen bei Drehung des Motors 12 führen, die eine Beschädigung der Kontakte durch Verschleiß oder Ermüdung hervorrufen.

Nachdem auf diese Weise die Phase oder Winkelstellung der Werkzeugspindel 69 und der Kupplungselemente 16, 73 eingestellt ist, werden die Kupplungselemente 16 und 73 gelöst. Durch die Kraft der Feder 102 wird der Stift 96 nach außen ver­ schoben, und der Sperrhebel 98 wird durch die Feder 101 und den Schubstift 100 gegen die Außenfläche der Werk­ zeugspindel 69 vorgerückt. Wenn der Sperrhebel 98 in die Nut 95 eingreift, bleibt die Werkzeugspindel 69 in einer vorbestimmten Winkelstellung stehen, so daß das Werkzeug 10 durch den automatischen Werkzeugwechsler 23 gewechselt werden kann und die Kupplungselemente 16 und 73 genau in der Eingriffs­ stellung ausgerichtet sind.

Das Gehäuse 85 wird gleitend und drehbar durch eine Muffe 103 geführt, die in der vorderen Seite des Werkzeugträgers A ausgebildet ist. Ein fest an dem Werkzeugträger A angebrachtes Kupplungs­ teil 104 greift mit Hilfe von Eingriffsgliedern 106 in ein Kupplungsteil 105 ein, das an dem Gehäuse 85 befestigt ist. Da das Gehäuse 85 an einem Flansch 108 angebracht ist, der seinerseits an der Achse 67 befestigt ist, kann das Gehäuse 85 in einem in dem Werkzeugträger A liegenden Lager 109 gedreht werden.

Mit 110 ist ein Kühlflüssigkeitskanal bezeichnet. Eine mit Rippen versehene Kappe 111 dient zur Übertragung der Wärme, die beim Drehen der Werkzeugspindel 69 inner­ halb des Gehäuses 85 entsteht, auf die Kühlflüssigkeit.

2. Schwenkeinrichtung C

Das Lager 109 weist eine Anzahl von Aussparungen 116 im Umfang auf, die Federn 114 und Stifte 113 aufnehmen. Die Stirnflächen der Stifte 113 schlagen gegen die Innenflächen des Werkzeugträgers A und verhindern ein Rütteln des Werkzeughalters B während des Schwenkvorgangs. Ein Schwenkhebel 112 tritt mit einer Rolle 115 in Eingriff, die an einer Betätigungsstange 117 befestigt ist. Wie weiterhin aus Fig. 4 hervorgeht, sind zwei Betätigungsstangen 117 und 118 gleitend innerhalb von Führungsbohrungen 119, 120 angeordnet. Vorsprünge 121 und 122 auf beiden Seiten des Lagers 109 greifen in Steuernuten 123 und 124 der Betätigungsstangen 117 und 118 ein, so daß sich das Lager 109 in Richtung der Achse 67 entgegen der Kraft der Federn 114 bewegt. Daher wird das Eingriffsglied 106 der Kupplungsteile 104 und 105 gelöst, so daß der Werkzeughalter B gedreht werden kann. Bei weiterer kontinuierlicher Bewegung der Betätigungs­ stangen 117 und 118 wird durch die Rolle 115, die mit dem Schwenkhebel 112 in Eingriff steht, dieser Schwenkhebel 112 und mit ihm die Achse 67 um einen Winkel gedreht, der durch den vorgegebenen Hub der Betätigungsstangen 117, 118 festgelegt ist, so daß der Werkzeughalter B um einen entsprechenden Winkel geschwenkt wird. Da die Steuernuten 123 und 124 der Betätigungsstangen 117 und 118 so ausgebildet sind, daß sie das Lager 109 am oberen und unteren Ende des Gesamthubes zurückschieben und im mittleren Bereich des Hubes vorrücken, verbinden die Kupplungsteile 104, 105 den Werkzeugträger A und den Werkzeughalter B am oberen und unteren Ende des Hubes, während die Verbindung im Mittelbereich des Hubes gelöst ist.

Fig. 5 zeigt die Anordnung der Schwenkeinrichtung C in einer Lage, in der die Werkzeugspindel 69 des Werkzeughalters B in senkrechter Stellung steht. Der Schwenkhebel 112 ist nach unten gerichtet. Wenn die Werkzeugspindel 69 um einen Winkel von 90° gedreht werden soll, wird ein Zylinder 171 betätigt, so daß dessen Kolbenstange 68 nach oben bewegt wird und die Betätigungsstange 117, die fest mit einem an der Kolbenstange 68 aufgehängten Block 107 verbunden ist, und die Betätigungsstange 118, die über eine Gruppe von Tellerfedern 126 mit gewissem Spiel an dem Block 107 aufgehängt ist, innerhalb der Führungs­ bohrungen 119 und 120 ebenfalls aufwärts bewegt werden. Die Rolle 115 greift in eine in dem Schwenkhebel 112 ausge­ bildete, Y-förmige Nut 127 ein und bewegt sich in der Nut aufwärts bis zu einem Punkt 127 a. Innerhalb eines Be­ reiches, in dem unbehinderter Eingriff der Rolle 115 mit der Nut 127 möglich ist, d. h., im Bereich zwischen der in Fig. 5 gezeigten Position der Rolle 115 und dem Punkt 127 a, dreht sich der Schwenkhebel 112 nicht. Während dieser Phase des Hubes wird die Achse 67 vorwärts verschoben, so daß der Werkzeughalter B durch die Kupp­ lungsteile 104 und 105 freigegeben wird. Wenn die Rolle 115 den Punkt 127 a erreicht, betätigt sie den Schwenkhebel 112 und die Achse 67 wird gedreht. Wenn die Rolle 115 einen Punkt 127 b erreicht hat, ist der Schwenkhebel 112 waagerecht gerichtet. Anschließend kehrt die Rolle 115 von dem Punkt 127 b zu dem Punkt 127 a zurück, und der Schwenkhebel 112 schlägt gegen einen Anschlag 129. Anschließend durchläuft die Rolle 115 einen senkrecht verlaufenden Bereich 127 c der Y-förmigen Nut 127. Diese Phase des Hubes, während der der Schwenk­ hebel 112 nicht gedreht wird, bildet den Klemmhub der Kupplungsteile 104 und 105 nach Beendigung des Schwenk­ vorganges.

Mit 128 ist ein weiterer Anschlag für den Schwenkhebel 112 bezeichnet. Endschalter LS ₁, LS ₂, die durch einen Vorsprung 130 des Schwenkhebels 112 betätigt werden, dienen zur Abgabe von Steuersignalen entsprechend der Beendigung des Schwenkvorganges.

3. Antriebseinrichtung für die Werkzeugspindel 69

Gemäß Fig. 6 nimmt ein Block 133 auf der oberen End­ fläche des Werkzeugträgers A den Getriebekasten 78 auf. Die erste Ausgangswelle 77, die durch den drehzahlregelbaren Motor 12 angetrieben wird, ist in ihrem unteren Bereich mit einer Keilverzahnung 77 a versehen, die mit einer Kupplungswelle 170 in Eingriff steht, die drehbar innerhalb der Antriebs­ einheit 14 gelagert ist und auf der Innenseite eine Keil­ verzahnung aufweist. Die zweite Ausgangswelle 76 steht mit einem keilverzahnten Bereich mit dem unteren Teil der Kupplungswelle 170 in Eingriff und wird mit dieser gedreht, so daß die Kegelräder 75 und 74 innerhalb des Kupplungsgehäuses 15 gedreht werden. Sie treiben eine Welle 132 sowie das mit dieser verbundene Kupplungselement 73 und dadurch das an dem Werkzeughalter B angebrachte Kupplungs­ element 16 an, so daß die Werkzeugspindel 69 ge­ dreht wird. Die Antriebseinheit 14 ist mit Hilfe der Kolbenstange 131 des zwischen dem Block 133 und der An­ triebseinheit 14 angeordneten Antriebszylinders 83 aufwärts und abwärts verschiebbar und wird durch die in eine Nut eingreifende Gleitführung 66 geführt.

Da das Kupplungsgehäuse 15 im ausgekuppelten Zustand eine hohe Position an der Vorderseite des Werkzeugträgers A einnimmt, tritt beim Drehen oder Schneiden bei blockierter Werkzeugspindel 69 keine Behinderung des zu bear­ beitenden Werkstücks ein.

4. Werkzeug-Spanneinrichtung

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist ein Hydraulikzylinder 135 innerhalb des Werkzeugträgers A angebracht. Die Kolbenstange 136 dieses Hydraulikzylinders 135 wird durch Lager 137 und 137′ geführt. Die Kolbenstange 136 weist an ihrem Ende eine Zahnstange 138 auf, die gemäß Fig. 7 mit einem Zahnrad 140 in Eingriff steht, das in eine Kurbelwelle 139 eingearbeitet ist. Die Kurbelwelle 139 ist zwischen der vorderen Wand des Werkzeugträgers A und einer inneren Rippe 141 abgestützt und liegt konzentrisch in bezug auf das Zahnrad 140. Die Kurbeln 139 a und 139 b der Kurbelwelle 139 sind jeweils mit einer Kurbelstange 142 bzw. 143 verbunden. Die Kurbel­ stange 142 ist über einen Drehzapfen 145 mit der Betätigungsstange 88 verbunden und dient zur hin- und hergehenden Bewegung der in einer Führungsbohrung 146 geführten Betätigungsstange 88 der bereits erwähnten Stößeleinrichtung. Die Kurbelstange 143 ist über einen Drehzapfen 148 mit einem Block 149 verbunden, der gemäß Fig. 8 auf beiden Seiten Zugstangen 150 und 151 aufweist, die über Tellerfedern 147 an dem Block 149 aufgehängt sind. Die Zugstangen 150 und 151 sind mit ihren vorderen Enden in Hülsen 153 eingeschraubt, die in zylindrischen Buchsen 155 gleiten. Die Buchsen 155 weisen auf der Innenseite eine umlaufende Nut 156 auf. Wenn die Zugstangen 150, 151 durch die Kurbelbewegung nach unten verschoben werden, bewegen sich die Hülsen 153 gemeinsam nach unten, so daß Kugeln 157, die in Bohrungen im vorderen Ende der Hülsen vorgesehen sind, in die Nut 156 eintreten und so das Einführen von Spannbolzen des feststehenden Drehwerkzeugs 8 ermöglichen.

Wenn die Spannbolzen in die Hülsen 153 eingeführt sind und der Hydraulikzylinder 135 betätigt wird, so daß sich die Zugstangen 150 und 151 nach oben bewegen, treten die Kugeln 157 in ausgesparte Bereiche der Spannbolzen ein und bewegen sich nach oben in die in Fig. 7 gezeigte Position, so daß das Drehwerkzeug 8 eingespannt wird. Auf diese Weise kann das feststehende Drehwerkzeug 8 zwischen den Spannbolzen und der unteren Endfläche des Werkzeugträgers A festgehalten werden und erheblichen Arbeitsbelastungen standhalten. Dieser Mechanismus stellt die Spanneinrich­ tung des fest angeordneten Werkzeughalters 158 dar.

Da die Spanneinrichtungen des schwenkbaren Werkzeughalters B und des fest angeordneten Werkzeughalters 158 durch die Kurbelwelle 139 synchron betätigt werden, kann das Dreh­ werkzeug 8 gleichzeitig an der Werkzeugspindel 69 des schwenk­ baren Werkzeughalters B und an dem fest angeordneten Werkzeughalter 158 gespannt werden. Das üblicherweise in dem schwenkbaren Werkzeughalter 13 montierte drehan­ treibbare Werkzeug 10 kann allerdings in diesem Fall nicht eingesetzt werden. Das gleichzeitige Spannen in beiden Werkzeughaltern B und 158 ist vor allem dann zweckmäßig, wenn schwerere Schneidarbeiten durchgeführt werden sollen.

5. Arbeitsweise

Die Wellen der Werkzeugmaschine nehmen zunächst ihre Ausgangspositionen ein. Durch Betätigung eines Startknopfes werden die Werkzeugmaschine sowie die zugehörige numerische Steuerung eingeschaltet, und die Werkzeugmaschine wird nun automatisch nach einem zuvor eingegebenen Programm gesteuert.

Wenn als erster Arbeitsgang gedreht werden soll, bringt die Werkzeugmaschine ein ausgewähltes Drehwerkzeug 8 aus dem Werkzeugmagazin 26 unmittelbar unterhalb eine Greif­ stange 160 des Zwischengreifers 25, und der Werkzeug­ träger A wird in eine Position zum Werkzeugwechsel gebracht. Sodann bewegt sich die Greifstange 160 nach unten und anschließend aufwärts, wobei sie das ausge­ wählte Drehwerkzeug 8 festhält. Wenn die Greifstange 160 den oberen Endpunkt ihres Hubes erreicht, wird der Wechselarm 24 des Werkzeugwechslers 23 seitlich in bezug auf den Werkzeugträger A geschwenkt, so daß er das durch die Greifstange 160 gehaltene Drehwerkzeug 8 aufnimmt. Der Wechselarm 24 wird dann ab­ gesenkt und zieht das Drehwerkzeug 8 vollständig von der Greif­ stange 160 ab. Wenn der Wechselarm 24 anschließend um einen Winkel von 180° geschwenkt worden ist, hält er das Drehwerkzeug 8 unmittelbar unterhalb den Werkzeughalter 158 an der Unterseite des Werkzeugträgers A, an dem es zu befestigen ist. Sodann wird der Wechselarm 24 nach oben bewegt, dadurch der Schaft des Dreh­ werkzeugs 8 in die Hülse 153 eingeführt und mit Hilfe der Spanneinrichtung in den Werkzeughalter 158 eingespannt. Alternativ kann sich der Werkzeugträger A in die Position des Werkzeugmagazins 26 bewegen und damit den Wechsel des Dreh­ werkzeugs 8 ohne den Werkzeugwechsler 23 ermöglichen.

Der Wechselarm 24 wird um einen Winkel von 90° geschwenkt und in seiner oberen Endposition gehalten, bis der nächste Wechselvorgang erfolgt. Wenn der Wechselarm 24 in seine Ausgangsposition zurückgekehrt ist, werden der Werkzeugträger A mit dem eingespannten Drehwerkzeug 8 und der Tisch 28 in die jeweiligen Bearbeitungspositionen über­ führt, und das Werkstück wird entsprechend dem vorpro­ grammierten Arbeitsablauf bearbeitet.

Die Werkzeugmaschine ermöglicht es, beim Drehen verschie­ dene Arten von Werkzeugen auszuwechseln. Die Werkzeuge, die ihre Schneidarbeit beendet haben, werden in ihre Ausgangsposition in dem Werkzeugmagazin 26 zurückgeführt.

Beim Fräsen ist die Art des Werkzeugwechsels die gleiche wie bei dem oben beschriebenen Wechsel des Drehwerkzeugs 8. Da jedoch die Greifstange 160 des Zwischengreifers 25 das Werkzeug 10 für den nächsten Bearbeitungsvorgang bereithält, erfolgt der Werkzeugwechsel einen Schritt eher. Das Fräswerkzeug wird in die Werkzeugspindel 69 einge­ spannt und mit Hilfe des schwenkbaren Werkzeughalters B in die jeweils gewünschte Arbeitsstellung geschwenkt.

Claims (4)

1. Werkzeugmaschine mit einem auf einem Bett drehbaren, indexierbaren und in Längsrichtung des Bettes verschieb­ baren Werkstücktisch, einem quer über das Bett verlaufen­ den, an Säulen abgestützten Querbalken, einem an dem Querbalken in waagerechter Richtung verschiebbaren Schlit­ ten, einem an dem Schlitten in senkrechter Richtung ver­ schiebbar geführten Werkzeugträger, an dessen unterem Endbereich ein um eine waagerechte Achse schwenkbarer, in verschiedenen Schwenklagen arretierbarer Werkzeug­ halter mit einer Werkzeugspindel angebracht ist, in die mittels einer Spanneinrichtung ein drehantreibbares Werk­ zeug einsetzbar ist, mit einem aus einem Motor und einem Getriebezug bestehenden Drehantrieb für die Werkzeugspindel, mit einer Möglichkeit zum wahlweisen Montieren eines fest­ stehenden Drehwerkzeuges am unteren Endbereich des Werk­ zeugträgers, und mit einem Werkzeugmagazin und einem automatischen Werkzeugwechsler, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am unteren Ende des Werkzeugträgers (A) ein weiterer, fest angeordneter Werkzeughalter (158) mit einer diesem zugeordneten Spanneinrichtung (150, 151, 153, 155-157) zur Aufnahme des feststehenden Drehwerkzeugs (8) vorgesehen und der schwenkbare Werkzeughalter (B) an einer Seitenfläche des Werkzeugträgers (A) unmittelbar neben dem fest angeordneten Werkzeughalter (158) ange­ bracht und in einer zu diesem parallelen Schwenklage automatisch arretierbar ist, in der das drehantreibbare Werkzeug (10) durch den auch zum Auswechseln des fest­ stehenden Drehwerkzeugs (8) vorgesehenen Werkzeugwechsler (22-24) auswechselbar ist und in der das feststehende Drehwerkzeug (8) gleichzeitig in dem fest angeordneten Werkzeughalter (158) und in dem schwenkbaren Werkzeughalter (B) spannbar ist, und daß die beiden Spanneinrichtungen (150, 151, 153, 155-157 und 88-93) automatisch synchron betätigbar sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Betätigen der Spanneinrichtungen (150, 151, 153, 155-157 und 88-93) ein einziger Hydraulik­ zylinder ( 135) und eine mittels der Kolbenstange (136) des Hydraulikzylinders (135) drehbare Kurbelwelle (139) vorgesehen ist, die zwei gleichphasig exzentrisch angeord­ nete Kurbeln (139 a, 139 b) aufweist, von denen die eine Kurbel (139 a) mit einer Betätigungsstange (88) der Spann­ einrichtung (88-93) des schwenkbaren Werkzeughalters (B) und die zweite Kurbel (139 b) mit zwei Zugstangen (150, 151) der Spanneinrichtung (150, 151, 153, 155-157) des fest angeordneten Werkzeughalters (158) gelenkig verbunden ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Getriebezug des Drehan­ triebs für die Werkzeugspindel (69) eine aufwärts und abwärts entlang einer Gleitführung (66) an der Vorderseite des Werkzeugträgers (A) verschiebbare Antriebseinheit (14) und ein mit der Antriebseinheit (14) verbundenes, in einem Kupplungsgehäuse ( 15) gemeinsam mit der Antriebs­ einheit (14) aufwärts und abwärts verschiebbares Kupp­ lungselement (73) umfaßt, das zur Übertragung der An­ triebsleistung des Motors (12) auf die Werkzeugspindel (69) mit einem Kupplungselement (16) an dem schwenkbaren Werkzeughalter (B) in Eingriff bringbar ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der oberen Seite des Werkzeug­ trägers (A) ein zweiter Motor (17) befestigt ist und daß der Getriebezug zur Einstellung des Phasenwinkels der Werkzeugspindel (69) und zum Überführen der Kupp­ lungselemente (16, 73) in eine das Ein- und Auskuppeln gestattende Position von dem Antriebsmotor (12) abkuppel­ bar und an den zweiten Motor (17) ankuppelbar ist.