DE2927823C2 - Tellermagazin als Werkzeugspeicher einer Universal-Bohr- und Fräsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tellermagazin als Werkzeugspeicher von Universal-Bohr- und Fräsmaschinen, bestehend aus einem an der Maschine über dem Spindelstock horizontal gelagerten Teller, aus einer Vielzahl von am äußeren Tellerrand in vorgegebener Teilung angeordneten zangenförmigen Werkzeughai-.

μ tern und aus einem Stellmotor, der über ein Malteserkreuzgetriebe das Tellermagazin in durch die Teilung vorgegebenen Schritten um seine Mittelachse verdreht. Tellermagazine sind in einer Vielzahl von verschiedenen Ausführungen bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei sog. Bearbeitungszentren, im Einsatz. Allen gemeinsam ist die an einem Support oder am Gestell der Maschine um ihre Mittelachse drehbare Anordnung des Tellers und die Halterung der Werkzeuge in zangenförmigen Werkzeughaltern in -liner vorbestimmten Teilung am Außenrand des Tellers. So ist z. B. ein Bohr- und Fräswerk mit einer Bearbeitungsstation bekannt (DE-PS 14 77 492), die einen als Teller ausgebildeten Werkzeugspeicher für die in der Bearbeitungsstation benötigten unterschiedlichen Werkzeuge aufweist. Nach Verdrehen dieses Werkzeugspeichers um einen z. B. durch das Maschinenprogramm vorgegebenen Winkel wird das ausgewählte Bearbeitungswerkzeug in die Spindel der Maschine eingesetzt. Die einzelnen Werkzeuge sind am Außenrand des Tellermagazins mit freiliegendem Schaft gleichachsig zur vertikalen Drehachse der Spindeln gehaltert. Der Spindelkopf ist ein sog. Doppelrevolverkopf, dessen eines Werkzeug in der Bearbeitungsstellung und dessen anderes, gleichachsig ausgerichtetes Werkzeug in einer Wechselstellung steht. Um einen gesonderten Werkzeugwechsler zwischen dem Werkzeugmagazin und der in Wechselstellung liegenden Spindel zu vermeiden, ist der Werkzeugspeicher parallel zur Drehachse der in Wechselstellung liegenden Spindel in einer Ebene senkrecht zu dieser Drehachse verschiebbar, so daß einer seiner Werkzeughalter in eine zur Spindelachse fluchtende Position bewegt werden kann. Auf diese Weise kann der Werkzeugwechsel durch Verfahren des gesamten Magazins erfolgen, ohne daß eine besondere

fei Werkzeugwechseleinrichtung vorhanden sein müßte. Um das gewünschte Werkzeug in die Werkzeugwechselposition im Magazin zu bringen, ist am Maschinengehäuse ein Elektromotor vorgesehen, dessen Zahnwcllc

über ein Schneckenradgetriebe das Treibrad eines Malteserkreuzgetriebes antreibt. Dieses Treibrad weist an seiner äußeren Stirnfläche jeweils außermittig zur Drehachse einen Treibzapfen sowie ein Verriegelungsglied mit kreisbogenförmiger Umfangsfläche auf. Dias Malteserkreuz dieser Getriebebaugruppe besteht aus einer gleichachsig unter dem Tellermagazin angeordneten Scheibe, die in gle'chem Abstand voneinander angeordnete bogenförmige Kerben in der Anzahl der Werkzeughalter aufweist. Obgleich bei diesem bekannten Fräs- und Bohrwerk eine gesonderte Werkzeugwechseleinrichtung nicht benötigt wird, wird dies doch mit einem außerordentlich hohen zusätzlichen technischen Aufwand erkauft.

So muß beispielsweise der Spindelkopf zur Aufnahme zweier entgegengerichteter Spindeln ausgebildet sein. Darüber hinaus muß auch zumindest ein weiterer Antrieb zum horizontalen Verfahren des gesamten Werkzeugspeichers vorhanden sein. Schließlich stellt das Magazin insgesamt ein in der Regel aus Guß hergestelltes schweres Bauteil dar, das aufwendig zu bearbeiten ist und aufgrund seiner hohen Massenkräfte bei den verschiedenen Bewegungen starke Antriebe benötigt

Bei einer anderen bekannten Fräsmaschine (EP-OS OO 01 218) ist der ebenfalls als Teller ausgebildete Werkzeugspeicher seitlich neben dem vertikalen Spindelkopf am Maschinengestell um eine horizontaJe Mittelachse verdrehbar befestigt Die an seinem Außenrand in einer Vielzahl von Werkzeughaltern aufgenommenen Werkzeuge sind somit horizontal ausgerichtet, so daß für den Werkzeugwechsel eine gesonderte Wechseleinrichtung vorhanden sein muß. Der Stellantrieb dieses Tellermagazins umfaßt ein gleichachsig zum Teller angeordnetes Zahnrad von großem Durchmesser und einen Zahnstangentrieb, dessen Ritzel über eine Überholkupplung auf dieses Zahnrad einwirkt. Nachteilig auch bei dieser Bohrmaschine ist der vergleichsweise hohe technische Aufwand. Dies gilt besonders für das Gewicht des Tellermagazins, was auf die einstückige Ausbildung des Magazintellers als Gußleil einerseits sowie auf den vergleichsweise komplizierten pneumatischen Drehantrieb zurückzuführen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tellermagazin als Werkzeugspeicher von Universal-Bohr- und Fräsmaschinen der eingangs genannten Art in der Weise weiterzubilden, daß seine Herstellung vereinfacht, sein Gewicht herabgesetzt und damit auch die jeweiligen Antriebe verkleinert verden können, ohne daß jedoch die Positioniergenauigkeit beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Teller des Tellermagazins aus zwei in einem vorgegebenen Zwischenabstand fest miteinander verbundenen ebenen Platten besteht, die an ihrem kreisförmigen Außenrand als gemeinsame Werkzeughalter zangenförmige Ausnehmungen aufweisen und die mit dem Zentrallager drehfest verbunden sind, daß eine der Platten die Ringscheibe ist, die an ihrem Innenrand in abwechselnder Folge Radialschlitze und halbkreisförmige Ausnehmungen des Malteserkreuzgetriebes aufweist, und daß die Abtriebswelle des Stellmotors mit dem Treibrad des Malteserkreuzgetriebes gekuppelt ist, dessen außermittig angeordneter Treibzapfen den Radialschlitzen in der Ringscheibe und dessen als Ringsegment ausgebildeter Verriegelungs- und Führungsteil den halbkreisförmigen Ausnehmungen in der Ringscheibe zugeordnet sind.

Das Aufteilen des Tellers in zwei gesonderte Blechplatten, die z. B. als einfache gestanzte oder genippelte Formteile aus WeiBmaterial hergestellt werden können, ergibt den Vorteil einer erheblichen

-, Materialeinsparung gegenüber herkömmlichen, als einstückige Gußteile ausgeführten Magazintellern. Da jede Blechplatte an ihrem Außenrand eine gesonderte zangenförmige Ausnehmung für jedes Werkzeug enthält und beide Blechplatten mit einem Zwischenab-

;■■: stand untereinander fest verbunden sind, ergibt sich eine hohe Starrheit des Tellers und eine ausreichende axiale Länge zur sicheren Halterung jedes Werkzeuges. Aufgrund des wesentlich verringerten Baugewichtes des Magazintellers kann als Antriebsaggregat ein relativ kleiner Elektromotor (Scheibenwischermotor) verwendet werden, dessen Ausgangswelle direkt mit dem Treibrad des Malteserkreuzgetriebes gekoppelt werden kann, ohne daß eine Zwischenunte^setzung notwendig ist Das Fehlen einer Zwischenuntersetzung ergibt eine

Jin erhebliche Platzeinsparung.

Gemäß einer zweckmäßigen 7/eiterbildung der Erfindung sind an einer der Blechplotter. Federlascher, oberhalb oder unterhalb der zangenförmigen Ausnehmungen befestigt, die ebenfalls eine halbkreisförmige

>-i Ausnehmung sowie an ihren beiden vorstehenden Enden Klinken tragen. Diese Klinken besitzen mehrere Schrägflächen, die den Zugriff der Zangen des Werkzeugwechslers zwischen die beiden Platten zur Entnahme eines Werkzeuges ermöglichen. Die Klinken

jo werden durch die Federkraft der Laschen vertikal in die beiden Ausnehmungen im Ringbund des Werkzeugschaftes bzw. des Spannfutters eingedrückt. Eine radial innere Schrägfläche an den Klinken zieht die Werkzeugschäfte in die Ausnehmungen des Tellers hinein.

Eine weitere Gewichtseinsparung ergibt sich durch die Ausbildung der Plaiten als gesonderte Blechringe, von denen einer über ein Trägerkreuz mit dem Zentrallager starr verbunden ist.

Das Zentrallagei des Tellermagazins ist :n Fo-'in einer Brücke ausgeführt, welche den horizontalen Spindelstock übergreift und mit ihren Stützen ortsfest am Maschinengestell oder auch am Spindelstock befestigt ist. An einer Seite der Brücke ist unterhalb des aus den beiden Blechringen gebildeten Tellers ein Radialträger angeordnet, an dessen Ende der Elektromotor mit vertikal ausgerichteter Abtriebswelle und das gleichachsig zu dieser angeordnete Treibrad des Malteserkreuzgetriebes vorgesehen sind. Die Abtriebswelle des Motors kann elastisch mit dem Treibrad des Malteserkreuzgetriebes gekoppelt sein.

Ferner ist es zweckmäßig, die Radialschlitze am Innenrand des unteren Blechringes um eine halbe Teilung gegenüber d*n Werkzeughaltern winkelverf etz'. anzuordnen.

>5 Zumindest die obere Platte kann auch als Vollscheibe aus dünnem BlecJ: von nur einigen Millimetern Dicke ausgeführt und direkt am Zentrallager befestigt sein. Zum Erhalt einer hohen Formfestigkeit und Starrheit kann die die Radialschlitze und die Fixierelemente des

bo Malteserkreuzgeiriebes aufweisende Ringscheibe über Yersteifungsstreben oder einen wabenförmigen Zwischenbau mit der anderen Platte des Tellers verbunden sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Spindelstockes mit Horizontalspindel, dem Tellermagazin und dem Werk-

zeugwechsler;

Fig.2 eine Draufsicht auf die untere Platte mit dem Malteserkreuzgetriebe;

Fig.3 eine Draufsicht auf einen Teilausschnitt des Tellermagazins;

F i g. 4 eine teilgeschnittene Seitenansicht des Tellermagazins mit dem Stellantrieb.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind auf einem horizontalen Spindelstock I₁ welcher auf einem Ständer 2 horizontal verfahrbar ist und an seinem einen Stirnende die Horizontalspindel 3 sowie an seinem Ende den Antriebsmotor 4 trägt, ein horizontales Tellermagazin 5 und ein in Richtung einer 45°-Achse 6a ausfahrbarer und zumindest um 180" um diese Achse 6a verschwenkbarer Werkzeugwechsler 6 angeordnet. Das Tellermagazin ist um eine Mittelachse 7, welche senkrecht zur Drehachse der Spindel 3 verläuft, mittels eines Stellantriebes 8 schrittweise verdrehbar und trägt an seinern Außcnränd sine Vielzahl von Wprk7P!mpn 9.

Das in den Fig. 2 bis 4 im einzelnen dargestellte Tellermagazin 5 besteht aus zwei gesonderten Platten in Form von Blechringen 10, 11, die durch Nieten 12 und Distanzstücke 13 unter einem vorgegebenen Zwischenabstand a fest miteinander verbunden sind. An ihrem Außenrand weisen beide Blechringe 10. 11 in der vorgegebenen Teilung eine Vielzahl von halbrunden Ausnehmungen 14, 15 auf, welche zusammen mit Federlaschen 16 an dem oberen Blechring 11 die Werkzeughalterungen darstellen. Die nach oben auslenkbaren Federlaschen 16 besitzen ebenfalls halbrunde Ausnehmungen und tragen an ihren beiden radialen Endteilen nach unten weisende Klinken oder Klauen 16a. deren Unterfläche nach verschiedenen Seiten abgeschrägt ist. Diese Klinken 16a greifen in die Radialkerben bzw. Nuten im Ringbund eines Werkzeugschaftes und legen auf diese Weise die Werkzeuge 9 im Magazinteller 5 fest. Eine radial innere Schrägfläche an den Klinken I6.7 zieht die Werkzeugschäfte in die Ausnehmungen 14,15 hinein.

Die aus den beiden Blechringen 10 und 11 gebildete -to Baugruppe ist mit dem Innenrand des oberen Blechringes 11 über Schraubbolzen 17 an den Enden der Arme 18 eines Trägerkreuzes 19 starr befestigt. Dieses Trägerkreuz 19 ist über ein Zentrallager, bestehend aus Kugellagern 20 und einer Drehhülse 21. drehbar auf einer fest am horizontalen Spindelstock 2 angeordneten Brücke 22 befestigt. Seitlich an dieser Brücke 22 ist ein Trägerarm 23 angeschraubt, an dem der Stellantrieb 8, bestehend aus einem handelsüblichen Scheibenwischermotor 24 für LKWs, mit vertikaler Abtriebswelle 25, einem Zwischenrad 26 und einem direkt mit dem Zwischenrad 26 drehfest verbundenen Treibrad 27 eines Malteserkreuzgetriebes angeordnet sind. Zusätzlich ist auch eine Index-Einrichtung 28 an diesem Trägerarm 23 angeschraubt, deren Schaltstifte 29 mit an der Unterseite des unteren Blechringes 10 vorstehenden Nippeln 30 zusammenwirken. Diese Index-Einrichtung dient der Positioniersteuerung des Tellermagazins, wobei eine nicht dargestellte Zähleinrichtung die jeweils eingenommene Position des Tellermagazins durch einfaches Abzählen der auf Kreisbahnen angeordneten Nippeln 30 erfaßt. Auf zusätzlichen Kreisbahnen in größeren Winkelabständen, z. B. 90°, angeordnete Nippel 30a dienen zur Lage- und Abzählkontrolle.

Wie insbesondere aus Fig.2 ersichtlich, sind am Innenrand des unteren Blechringes 10 mit gleicher Teilung wie die Werkzeughalterungen 14 halbkreisförmige Ausnehmungen 32 und mit einem Zwischenabstand um einen vorgegebenen Winkel versetzt radiale Blindschlitze 33 eingearbeitet, welche zusammen den angetriebenen Teil des Malteserkreuzgetriebes darstellen. An der Oberfläche des Treibrades 27 des Malteserkreuzgetriebes ist ein Treibzapfen 34 befestigt, welcher — wie in F i g. 2 gezeigt — bei einer vollen Umdrehung des Treibrades 27 in einen der Radialschlitze 33 eingreift und dabei den unteren Blechring 10 des Tellermagazins 5 um einen Schritt verdreht. Ein ebenfalls an der Oberfläche des Treibrades 27 konzentrisch zu seiner Drehachse angeordnetes Ringsegment 35 dient als Fixierglied, welches unerwünschte Verdrehungen des Tellermagazins verhindert. Dieses Ringsegment 35 bleibt solange in ruhender oder gleitender Anlage am Innenrand der halbrunden Ausnehmung .32. bis der Treibzapfen 34 in einen der radialen Bündschlitze 33 bei einer Drehbewegung der Treibscheibe 27 hineinfährt und den Blechring 10, d. h. das Tellermagazin 5, um die Drehachse im Zentrallager verdreht. Die Anordnung und die Form des Ringsegmentes 35 und des Treibzapfens 34 sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß in jeder Stellung, in welcher der Treibzapfen 34 in keinen der Radialschlitze 33 eingreift, die Relativlage zwischen dem Treibrad 27 und dem Blechring 10 durch das Ringsegment 35 fixiert ist. Besondere Verriegelungsmittel, wie Steckbolzen od. dgl., sind damit nicht notwendig.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, zur Verbesserung der Starrheit des gesamten Tellers zwischen den beiden Blechringen 10, 11 Versteifungsrippen vorzusehen, die radial oder auch in Umfengsrichtung ausgerichtet sein können. Ferner kann der obere Blechring als voll kreisrunde Scheibe ausgebildet sein, die direkt am Zentrallager angeschraubt ist. Dadurch würde sich das Tragkreuz erübrigen. Zwischen der Vollscheibe bzw. dem dargestellten oberen Blechring 11 und dem unteren Blechring 10 können wabenförmige oder gewellte Versteifungselemente befestigt sein, die dem Magazinteller 5 bei nur geringem zusätzlichen Gewicht eine hohe Formsteifigkeit verleihen.

Einer der wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Tellermagazins ist das geringe Gesamtgewicht und die dadurch ermöglichten kleinen Verdrehkräfte, die vom Elektromotor aufzubringen sind. Durch die Wahl eines Malteserkreuzgetriebes und dessen Anordnung am Innenrand des Blechringes 10 in einem relativ großen radialen Abstand zur Drehachse ergibt sid eine weitere Verringerung der vom Elektromotor 24 aufzubringenden Drehmomente.

Durch entsprechende konstruktive Gestaltung der Brücke 22 kann das Tellermagazin 5 am Spindelstock montiert werden, so daß es mit diesem verfährt. Diese Anordnung bereitete bei bisherigen Magazinen aufgrund deren relativ großen Gesamtgewichten Schwierigkeiten. Das Tellermagazin kann jedoch auch den Spindelstock mittels der Brücke frei übergreifen und direkt am Maschinenständer befestigt werden. In diesem Fall muß der Spindelstock für jeden Werkzeugwechsel in eine bestimmte Wechselstellung verfahren werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Tellermagazin als Werkzeugspeicher von Universa'-Bohr- und Fräsmaschinen, bestehend aus einem an der Maschine über dem Spindelstock horizontal gelagerten Teller, aus einer Vielzahl von am äußeren Tellerrand in vorgegebener Teilung angeordneten zangenförmigen Werkzeughaltern und aus einem Stellmotor, der über ein Malteserkreuzgetriebe als Tellermagazin in durch die Teilung der Werkzeughalter vorgegebenen Schritten um seine Mittelachse verdreht, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller des Tellermagazins (5) aus zwei in einem vorgegebenen Zwischenabstand fest miteinander verbundenen ebenen Platten (10, It) besteht, die an ihrem kreisförmigen Außenrand als gemeinsame Werkzeughalter zangenförmige Ausnehmungen (14, 15) aufweisen und die mit dem Zentrallager (20) drehfest verbunden sind, daß eine der Platten \iO, 11) die Ringscheibe (10) ist, die an ihrem Innenrand in abwechselnder Folge Radialschlitze (33) und halbkreisförmige Ausnehmungen (32) des Malteserkreuzgetriebes aufweist, und daß die Abtriebswelle (25) des Stellmotors (24) mit dem Treibrad (27) des Malteserkreuzgetriebes gekuppelt ist. dessen außermittig angeordneter Treibzapfen (34) den Radialschlitzen (33) in der Ringscheibe (10) und dessen als Ringsegment (35) ausgebildeter Verriegelungs- und Führungsteil den halbkreisförmigen Ausnehmungen (32) in der Ringscheibe (10) zugeordnet sipi.

2. Tellermagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die obere Platte (11) eine Ringscheibe ist. welche übar eic Trägerkreuz (18) mit dem Zentrallager (20) starr verounden ist.

3. Tellermagazin nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Blechring (11) Federlaschen (16) mit je einer halbrunden Ausnehmung und mit Klinken (16a) befestigt sind, welche die in die äußeren Ausnehmungen (14,15) eingesetzten Werkzeugschäfte (9) teilweise umgreifen und deren Klinken (16a,/ in Kerben im Ringbund der Werkzeugschäfte einrasten.

4. Tellermagazin nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ringscheiben (11, 12) aus dünnem Stahlblech von 2 bis 10 mm Wandstärke bestehen.

5. Tellermagazin nach einem der Ansprüche 1 bis

4. dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (24) an einem sich parallel zum Teller (5) erstreckenden Radialträger (23) zusammen mit einer Index-Einrichtung (28, 29) befestigt ist, deren Schaltstifte (29) von Nippeln (30) betätigt werden, die am Teller (5) im Teilungsabstand angeordnet sind.

6. Tellermagazin nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal ausgerichtete Motorwelle (25) elastisch mit der Treibscheibe (27) des Malteserkreuzgetriebes gekuppelt ist.

7. Tellermagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialschlitze (33) am Innenrand des unteren Bleehringes (10) um eine halbe Teilung gegenüber den Werkzeughaltern (14) versetzt angeordnet sind.

8. Tellermagazin nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinken (16a^der Federlaschen (16) mehrere untere Schrägflächen (16i>, \%c) aufweisen.

9. Tellermagazin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (24) ein handelsüblicher Scheibenwischermotor ist.

10. Tellermagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller (3) durch Versteifungsstreben zwischen den beiden Ringscheiben (10, 11) versteift ist.

11. Tellermagazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Platten eine Vollscheibe aus dünnem Stahlblech ist, an welcher die zweite, als Ringscheibe (10) ausgebildete Platte über wabenförmige Versteifungselemente mit Zwischenabstand befestigt ist.

12. TeUermagazin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ZentraHager (19) des Tellers (5) über eine Brücke (22) am Spindelstock (1) oder ortsfest am Maschinengestell (2) befestigt ist