DE2752697C3 - Werkzeugspannvorrichtung an einer Werkzeugmaschine mit zugeordnetem Werkzeugmagazin - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen und Lösen von Werkzeugen an einer Werkzeugmaschine mit zugeordnetem Werkzeugmagazin, wie im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegeben.

Bei Werkzeugmaschinen dieser Art werden am Umfang eines gegenüber dem Spindelgehäuse drehbar gelagerten scheibenförmigen Werkzeugmagazins mehrere Werkzeuge auf Vorrat gehalten, von denen das jeweils benötigte Werkzeug durch Verdrehen des Werkzeugmagazins in Axialflucht mit der Arbeitsspindel gebracht und dann durch eine axiale Relativbewegung zwischen dem Magazin und der Arbeitsspindel in diese eingesetzt und darin festgespannt wird.

Nach Beendigung einer Operation mit dem betreffenden Werkzeug wird die Spannstange durch die dem Federdruck entgegenwirkende Löseeinrichtung verschoben und damit das Werkzeug von der Arbeitsspindel gelöst, so daß es von dem Werkzeugmagazin wieder übernommen und gegebenenfalls durch ein anderes ersetzt werden kann.

Es sind Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, beispielsweise aus der US-PS 35 51 974, bei denen die Löseeinrichtung durch ein besonderes Betätigungsorgan wie einen hydraulisch bzw. pneumatisch betätigbaren Zylinder gebildet wird, der über ein Betätigungsglied auf die Spannstange der Arbeitsspindel einwirkt

Hydraulische und pneumatische Systeme erfordern mit ihren zwangsläufig vorhandenen Leitungs-, Steuer- und Energiesystemen sowohi in der Herstellung als auch im Wartungsbedarf einen hohen Arbeits- und Materialaufwand und sind somit teuer. Dies hat negative Ausw^:rkungen auf den Umfang, Preis und die Wirtschaftlichkeit einer damit ausgerüsteten Werkzeugmaschine.

Daneben ist aus der GB-PS 11 09 109 auch schon eine mechanische Löseeinrichtung für die Spannstange einer Arbeitsspindel bekannt. Hierbei handelt es sich jedoch um eine Spezialkonstruktion, die sich nicht ohne weiteres auf eine Werkzeugmaschine mit Werkzeugmagazin anwenden läßt. Bei dieser Konstruktion wird als Löseeinrichtung die konzentrisch in der Arbeitsspindel und in einem fest stehenden Spindelgehäuse geführte Vorschubspindel mitbenutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, die einfacher im Aufbau und preiswerter herzustellen ist als die bekannten Vorrichtungen dieser Art.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch t angegeben, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach, erfordert nur wenige mechanische Teile, die ohne wesentlichen Platzaufwand robust und wartungsfrei ausgebildet werden können. Zur Betätigung dieser Vorrichtung wird vorteilhaft die beim Werkzeugwechsel ohnehin erforderliche Relativverschiebung des Spindelgehäuses gegenüber der Vorschubsspindel ausgenutzt, an deren Gehäuse der Betätigungsnocken für den Doppelhebel zweckmäßig angeordnet ist.

Ein weiterer Vorteil für den Betrieb der Werkzeugmaschine besteht darin, daß die zur Betätigung der Vorrichtung durchgeführte Axialverschiebung des Spindelgehäuses außerdem zur Betätigung des Werkzeugmagazins ausnutzbar ist.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine mit Werkzeugmagazin, deren Spindelkonstruktion eine erfindungsgemäße Spann- und Löseeinrichtung aufweist;

Fig.2A einen vergrößerten Querschnitt durch die Spindelkonstruktion der Werkzeugmaschine von Fig.l;

Fig.2B eine geschnittene Teil-Draufsicht auf die Anordnung von F i g. 2A; und

Fig.3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Spindelkonstruktion.

In F i g. 1 ist mit 41 ein Maschinenbett bezeichnet, auf dem ein Schlitten 42 so befestigt ist, daß er mittels eines Antriebsmotors MY in einer vorgegebenen Ebene (Y- Ebene) hin und her bewegbar ist Auf dem Schlitten 42 ist ein Tisch 43 so befestigt, daß er mittels eines Antriebsmotors MX in einer vorgegebenen Ebene (X- Ebene) ienkrecht zur Y- Ebene hin und her bewegbar ist. Säulen 44 bilden mit dem Maschinenbett 41 eine Einheit An den Säulen 44 sind Rahmen 45 und 46 befestigt Zwischen den Rahmen 45 und 46 sind zwei senkrechte Führungsstangen 47 vorgesehen, die parallel zueinander verlaufen.

Ein mit den Führungsstangen 47 in Eingriff stehendes Arbeitsspindelgehäuse 48 ist längs dieser Führungsstangen senkrecht auf und ab bewegbar. Die senkrechte Bewegung des Spindelgehäuses 48 wira durch eine Vorschubspindel 49 veranlaßt, die über einen Antriebsriemen 50 mittels eines Vorschubmotors MZ gedreht wird, der bei der Darstellung nach F i g. 1 an der linken Säule 44 befestigt ist. Am Spindelgehäuse 48 ist ein Werkzeugmagazin 51 befestigt, in dem eine Vielzahl von Werkzeugen T in solcher Anordnung befestigt ist, daß jedes Werkzeug vom benachbarten Werkzeug in einem gleichwinkligen Abstand in Umfangrichtung des Werkzeugmagazines 51 angeordnet ist. Ein Arm 52 ist mit seinem unteren Ende am Spindelgehäuse 48 befestigt. Zwischen dem Werkzeugmagazin 51 und dem oberen Ende des Armes 52 ist eine Schraubenfeder 53 so angeordnet, daß das Werkzeugmagazin 51 durch diese Schraubenfeder stets nach oben zurückgezogen wird. Am Rahmen 45 ist ein Nocken 54 fest angebracht Ein Doppelhebel 55 ist am Spindelgehäuse 48 befestigt. Ein Spindelantriebsmotor 56 ist so angeordnet, daß er die in Fig. 1 nicht dargestellte Arbeitsspindel über einen Antriebsriemen 57 dreht.

Wie aus F i g. 2A ersichtlich, ist der Nocken 54 mittels Schrauben 54-1 am Rahmen 45 befestigt. Auf der oberen Fläche des Spindelkopfes 48 ist mittels Schrauben 58 ein Basisteil 80 fest angebracht. Der Doppelhebel 55 ist mittels eines Drehzapfen 59 an diesem Basisteil 80 angelenkt, so daß er sich um den Drehzapfen 59 drehen kann. Der Doppelhebel 55 weist an einem Ende eine Rolle 60 auf, die um einen Zapfen 61 drehbar ist. Das zweite Ende des Doppelhebels 55 ist an einem Gehäuse 63 angebracht, durch das eine Spannstar.ge 62 nach unten gestoßen werden kann. Das heißt, das zweite Ende des Doppelhebels 55 ist als Gabel 55-1 (Fig. 2B) ausgebildet, das Stifte 64 aufweist, die in Einschnitte 65 des Gehäuses 63, welches am Ende der Spannstange 62 drehbar (Kugellager 67) gelagert ist, eingreifen.

Das Spindelgehäuse 48 weist eine Mutter 86 auf, die mit der Vorschubspindel 49 in Eingriff steht. Wenn die Vorschubspindel 49 mi UeIs des Vorschubmotors MZ (Fig. 1) über den Antriebsriemen 50 gedreht wird, so wird das Spindelgehäüse 48 über den Eingriff der Vorschubspindel 49 mi' der Mutter 66 in senkrechter Richtung bewegt. Das heißt, der Vorschubmotor MZ kann die senkrechte Auf- und Abwärtsbewegung des Spindelgehäuses 48 steuern.

Wird das Spindelgehäuse 48 bis über die in Fig. 2A dargestellte Position hinaus bewegt, dann wird der drehbar auf dem Spindelgehäuse 48 befestigte Doppelhebel 55 veranlaßt, sich um den Drehzapfen 59 im Uhrzeigersinn zu drehen, da sich die Rolle 60 des Doppelhebels 55 längs der schrägen Nockenfläche des Nocken 54 bewegt Als Folge hiervon drücken die Stifte 64 das Gehäuse 63 nach unten. Demzufolge wird die Spannstange 62 entgegen der Federkraft der Feder 68 nach unten bewegt und löst den Eingriff zwischen der Spannstange 62 und dem Werkzeug T.

In F i g. 2A ist mit 69 eine Riemenscheibe bezeichnet, die mit der Arbeitsspindel 70 verbunden ist Die Riemenscheibe 69 wird durch den Spinoelantriebsmotor 56 (F i g. 1) über den Antriebsriemen 57 angetrieben.

Gemäß der in F i g. 3 gezeigten Ansicht ist das Werkzeugmagazin 51 der Werkzeugmaschine benachbart zum Spindelaufbau angeordnet Eine Tragwelle 71 des Werkzeugmagazins 51 ist fest mit einer Platte 72 verbunden, die durch eine Schraubenfeder 53 nach oben gesogen wird. Das Werkzeugmagazin 51 unterliegt somit zusammen mit einem in F i g. 3 mit T\ bezeichneten Werkzeug der durch die Schraubenfeder 53 ausgeübten Zugkraft Infolge der Federkraft der Schraubenfeder 53 wird das Werkzeug T\ mit der Arbeitsspindel 70 in Eingriff gebracht In dieser Stufe wird der Zugbolzen 8 des Werkzeuges Ti mittels der Spannstange 62 (F i g. 2A) unter der Wirkung der durch die Feder 68 ausgeübten Federkraft nach oben gezogen. Damit wird der konische Abschnitt des Werkzeugdorns vom Werkzeug Γι fest in die konische Bohrung der Arbeitsspindel 70 eingesetzt, wie dies in F i g. 2A gezeigt ist. Außerdem wird, wie in F i g. 2A dargestellt, ein in der Arbeitsspindel 70 vorgesehener Keil 73 mit einem Ausschnitt in Eingriff gebracht, der im Flansch 74 des Werkzeugdorns des Werkzeuges 71 gebildet ist. Die Drehbewegung des Spindelantriebsmotors 56 (Fig. 1) wird so über die Arbeitsspindel 70 auf das Werkzeug Γι übertragen. Wenn die Motoren MX, MVund MZdurch ein nicht dargestelltes numerisches Steuergerät gesteuert werden, arbeitet somit das Werkzeug Tj, um bei einem auf dem Tisch 43 (F i g. 1) befestigten Werkstück eine Dreharbeit oder eine Formarbeit auszuführen.

Es wird nun anhand der F i g. 1 bis 3 der Werkzeugwechselvorgang beschrieben.

Soll das in der Arbeitsspindel 70 eingespannte Werkzeug gegen ein im Werkzeugmagazin gelagerstes Werkzeug ausgewechselt werden, dann wild durch Betätigen des Motors MZ(Fig. 1) das Spindelgehäuse 48 zunächst nach oben bewegt. Das Spindelgehäuse 48 wird zusammen mit dem Werkzeugmagazin, der Tragwelle 71 und der Platte 72 nach oben bewegt, bis die Platte 72 gegen einen am Rahmen 45 befestigten Anschlag 75 stößt. Danach wird nur das Spindelgehäuse 48 mittels des Motors MZ weiter nach oben bewegt. Bevor der am Spindelgehäuse 48 fest angebrachte Arm 76 jedoch gegen einen Anschlag 78 einer Stange 77 stößt, läuft die Rolle 60 (F i g. 2A) auf die senkrechte Nockenfläche des Nocken 54 (Fig.2A), so daß das Lösen des Eingriffs zwischen dem Werkzeug und der Spannstange 62 (F i g. 2A) vervollständigt wird. Nachdem der Arm 76 gegen den Anschlag 78 gestoßen ist, verursacht eine weitere Abwärtsbewegung des Spindelgehäuses 48 über den Anschlag des Armes 76 und den Anschlag 78 der Stange 77 eine Aufwärtsbewegung der Stange 77 und der Stange 79. Die Aufwärtsbewegung der Stange 79 kann eine Drehung des Werkzeugmagazins 51 um einen Winkelbetrag verursachen, so daß das nächste Werkzeug im Werkzeugmagazin 51 unterhalb der Arbeitsspindel 70 positioniert wird. Danach kann durch Umkehren der Drehrichtung des Motors MZ das Spindelgehäuse 48 nach unten bewegt werden, bis das nächste Werkzeug fest in die Spindel

eingesetzt ist. Ist ein fester Eingriff zwischen Arbeitsspindel 70 und Werkzeug hergestellt, dann ist der Werkzeugwechselvorgang beendet und es kann mit dem Bearbeitungsvorgang durch das nächste Werkzeug begonnen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Spannen und Lösen von einen konischen Schaft aufweisenden Werkzeugen bzw. Werkzeughaltern an Bohr-, Fräs- und dergleichen Werkzeugmaschinen, in deren Arbeitsspindel zentrisch eine mit dem Schaft kuppelbare Spannstange axial verschiebbar angeordnet ist, die in Spannstellung durch Federdruck und in Lösestellung durch ■ eine dem Federdruck entgegenwirkende Löseeinrichtung verschiebbar ist, wobei die Arbeitsspindel über das Spindelgehäuse durch eine parallel zur Arbeitsspindel angeordnete Vorschubspindel relativ zu einem Werkzeugmagazin bewegbar ist, da- ι ■ durch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Spannstange (62) in Lösestellung durch einem am Arbeitsspindelgehäuse (48) schwenkbar gelagerten Doppelnebel (55) erfolgt, dessen einer Arm mit dem hinteren Ende der Spannstange (62) "■ gelenkig verbunden ist und dessen anderer Arm mit einem am Gehäuse (45) der Vorschubspindel (49) angeordneten Nocken (54) zusammenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelhebel (55) als Winkelhebel ausgebildet und im Scheitelbereich des durch ihn gebildeten Winkels schwenkbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Nocken (54) zusammenwirkende Arm des Doppelhebels (55) mit ' einer drehbar gelagerten Rolle (60) besetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Rolle (60) abgekehrte Ende des Doppelhebels (55) als Gabel (55-1) ausgebildet ist, welche vorstehende Stifte (64) '■ aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkige Verbindung zwischen dem Doppelhebel (55) und dem hinteren Ende der Spannstange (62) ^|:: durch die Stifte (64) an der Gabel (55-1) und die vorstehenden Enden dieser Stifte aufnehmende Einschnitte (65) eines am hinteren Ende der Spannstange (62) angebrachten Gehäuses (63) gebildet wird. r.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (63) an dem Ende der Spannstange (62) drehbar (Kugellager 67) gelagert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ■" dadurch gekennzeichnet, daß die Führung durch den Nocken (54) so ausgebildet ist, daß bei einem kontinuierlichen Entfernen des Arbeitsspindelgehäuses (48) vom Werkzeugmagazin (51) die Spannstange (62) durch den Doppelhebel in der Lösestel- "·'■ lung gehalten wird.