DE3233934C2

DE3233934C2 - Werkzeugmaschine mit Werkzeugmagazin

Info

Publication number: DE3233934C2
Application number: DE3233934A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 7200 Tuttlingen Haninger; Eugen Dipl.-Ing. FH 7202 Mühlheim Rütschle; Hans-Henning Dr.-Ing. Winkler
Original assignee: Chiron Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Chiron Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1982-09-13
Publication date: 1986-10-23
Also published as: JPS5964248A; JPS5935741B2; DE3233934A1

Abstract

Eine Werkzeugmaschine zum aufeinanderfolgenden Bearbeiten von Werkstücken mit verschiedenen Werkzeugen, die in einer Spindel der Werkzeugmaschine einspannbar sind, mit einem Magazin, in dem die Werkzeuge ringförmig angeordnet und in Haltern gehalten sind, wobei beim Werkzeugwechsel sich der Halter des in die Spindel einzuspannenden bzw. aus der Spindel auszuspannenden Werkzeugs in einer mit der Spindelachse fluchtenden Lage befindet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halter des Magazins (30) um die Spindel achse (80) herum verteilt angeordnet sind, daß jeder Halter mit einer eigenen Antriebsvorrichtung (90) versehen ist, die ihn in die mit der Spindelachse fluchtende Lage (Spannstellung) und in eine Lage außerhalb der Spindelachse (Magazinstellung) bewegt, und daß der Halter während der Arbeit des ihm zugeordneten Werkzeugs in einer mit der Spindelachse fluchtenden Lage bleibt. Dadurch ist ein sehr schneller Werkzeugwechsel möglich.

Description

7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenkerparallelogramm (82, 83, 74, 100) vorgesehen ist, bei dem zwei parallele Lenker (82, 83) in einer Spannposition parallel zur Spindelachse (80) und unterschiedlich radial zu dieser beabstandet angeordnet sind, wobei ihre einen Enden am Träger um waagerechten Achsen (86) schwenkbar befestigt sind, Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum aufeinanderfolgenden Bearbeiten von Werkstücken mit verschiedenen Werkzeugen, die in einem an einer Säule

ίο verfahrbaren Spindelstock der Werkzeugmaschine einspannbar sind, mit einem Magazin, in dem die Werkzeuge in Haltern gehalten sind, die um die Spindelachse herum verteilt angeordnet sind, wobei jeder Halter mittels einer eigenen Antriebsvorrichtung in eine mit der Spindelachse fluchtende Lage und in eine Lage außerhalb der Spindelachse bewegbar ist, wobei ferner die Halter und der Spindelstock in Richtung der Spindelachse relativ zueinander verschiebbar siind.
Eine derartige Werkzeugmaschine ist aus der DE-OS 19 04 093 bekannt

Diese bekannte Werkzeugmaschine verfügt über einen Spindelstock mit horizontaler Spindelachse. Der Spindelstock ist an einem Kopf der Werkzeugmaschine axial verschieblich angeordnet Mit dem Kopf ist starr ein torusartig um den Spindelstock herum angeordnetes Werkzeugmagazin verbunden. Das Werkzeugmagazin enthält an einer mit dem Kopf starr verbundenen Platte eine Mehrzahl von radial angeordneten schwenkbaren Haltearmen, an deren einem Ende jeweils eine Kolben-Zylinder-Einheit angreift und an derern anderen Ende jeweils eine Greifvorrichtung zum Ergreifen eines Werkzeughalters vorgesehen ist. In einer Magazinstellung befinden sich die Haltearme in einer eingeschwenkten Position, in der sie ebenso wie die Kolben-Zylinder-Einheiten in etwa radial zur Spindelachse angeordnet sind, so daß sich die Werkzeughalter mit ggf. darin gehaltenen Werkzeugen außerhalb der Spindelachse befinden. Zum Einwechseln eines Werkzeuges wird zunächst die Spindel in den Bereich des Magazins zurückgezogen und der Haltearm mit dem einzuwechselnden Werkzeug wird nach vorne aus der radialen Ebene des Magazins durch Betätigen der Kolben-Zylinder-Einheit herausgeschwenkt, so daß sich der Haltearm parallel zur Spindelachse befindet, und gleichzeitig wird ein am Ende des Haltearmes angeordneter, jetzt radial positionierter Hilfsantrieb betätigt, so daß insgesamt der Werkstückhalter mit eingesetztem Werkzeug in die Spindelachse gerät. Die Spindel wird nun so weit vorgefahren, daß ein Kegel des Werkzeughalters in eine

so dazu passende Aufnahme einer Spindel des Spindelstocks gerät, so daß der Werkstückhalter in bekannter Weise in der Spindel arretiert werden kann. Es werden nun zunächst die Greifelemente des Haltearmes am Werkstückhalter gelöst, dann wird der radial positionierte Hilfsantrieb zurückgefahren und schließlich wird der Haltearm durch Einziehen der Kolben-Zylinder-Einheit in seine radiale Ausgangslage zurückgeschwenkt. Jetzt kann die Spindel mit denn eingespannten Werkzeughalter nach vorne in eine Arbeitsstellung fahren, in der das Werkzeug in einem Werkstück arbeitet.

ZüiTi Auswechseln des Werkzeuges laufen einsprechende Bewegungsabläufe in umgekehrter Reihenfolge ab.

Die Werkzeugwechselzeit, d. h. die Zeit, die vom Abheben eines Werkzeuges aus der Arbeitsstellung am Werkstück bis zum Eintreffen des nächsten Werkzeuges am Werkstück vergeht, ist durch die Zahll und Dauer der verschiedenen Bewegungsabläufe bestimmt. Da bei der bekannten Werkzeugmaschine eine ganze Reihe von

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Bewegungsabläufen erforderlich ist, um einen Werk- während der Arbeit des einen Werkzeugs aus dem Mazeugwechsel durchzuführen, ist die Werkzeugwechsel· gazin, das sich inzwischen in eine geeignete Stellung

rsit entsprechend lang. dreht, das als nächstes benötigte Werkzeug zu entneh-

Bei einer anderen bekannten Werkzeugmaschine, wie men, so daß dieses unmittelbar nach dem Ausspannen sie in der DE-OS 16 52 673 beschrieben ist, sind um den 5 des zuerst verwendeten Werkzeugs durch Drehung des Umfang eines Spindelstocks herum mehrere parallel zur Transporteurs um 180° um eine im allgemeinen senk-Spindelachse verfahrbare Wagen angeordnet, die mit- rechte Achse in die Spindel eingespannt werden,
tels eines Kolbentriebes relativ zum Spindelstock axial Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zuverschiebbar sind. An dem der Aufnahme des Spindel- gründe, eine Werkzeugmaschine der eingangs geschilstocks zugewandten vorderen Ende eines jeden Wagens 10 derten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Werkbefindet sich ein Tragarm mit Greifelementen zum Er- zeugwechselzeit verkürzt wird.

fassen eines Werkzeugträgers. Der Tragarm ist in einer Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, durch die Spindelachse gehenden Ebene verschwenk- daß die Halter relativ zur Säule verfahrbar sind, daß die bar. In einer Magazinstellung ist der Tragarm um 90° Halter unter der Kraft eines elastischen Spannmittels an nach außen aus einer zur Spindelachse parallelen Achse 15 einem axialen Anchlag des Spindelstocks gehalten sind, heraus verschwenkt, so daß in dieser Magazinstellung so daß der Halter des jeweils ein- bzw. auszuwechselnder Tragarm radial von der Spindelachse absteht In den Werkzeuges den Bewegungen des Spindelstocks dieser Magazinstellung ist der Wagen vom Aufnahme- zwischen einer Werkzeugwechselposition und einer Beende der Spindel weg in eine Endstellung verfahren. Um arbeitungsposition am Werkzeug folgt und während der ein Werkzeug einzuwechseln, wird zunächst mittels des 20 Arbeit des Werkzeugs in einer mit der Spindelachse Kolbentriebes der Wagen in eine vordere Endstellung fluchtenden Lage bleibt, und daß Mittel vorgesehen verfahren, es wird alsdann mittels eines weiteren KoI- sind, um die Halter gegen die Kraft des elastischen bentriebes und einer Zahnstangen-Zahnrad-Einheit der Spannmittels vom axialen Anschlag abzuheben.
Tragarm um 180° gedreht, so daß das Werkzeug nun Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit der Spindelachse fluchtet 25 deswegen vollkommen gelöst, weil jedes Werkzeug aus

Schließlich soll durch Zurückfahren des Wagens der einer Position, in der es in unmittelbarer Nähe der Spin-Konus in der Spindelaufnahme eingerastet werden. Es del angeordnet ist, durch Betätigen der Antriebsvorrichsollen nun die Greifelemente am Ende des Tragarmes tung auf kürzestem Wege in die Spannposition bzw. aus gelöst und der Tragarm wieder um 180° zurückge- dieser herausgebracht werden kann. Daher ist die Zeit, schwenkt werden, wonach sich der Wagen vom Spindel- 30 die ein Werkzeugwechsel benötigt, wesentlich verkürzt, ende weg in die Magazinposition bewegt. Auch bei die- weil die Halter bei auszuspannendem Werkzeug nicht ser bekannten Werkzeugmaschine ist daher eine Fülle erst an dieses Werkzeug herangeschwenkt und bei einvon Bewegungsabläufen erforderlich, die aus den be- zuspannendem Werkzeug nicht später von diesem wegreits genannten Gründen zu einer langen Werkzeug- geschwenkt werden müssen und ein Lösen bzw. Spanwechselzeit führen. 35 nen von Greifmitteln am Ende der Halter zum Festhal-

Schließlich hat bei einer weiteren, aus der DE-OS ten des Werkzeugträgers bzw. zu dessen Lösen nicht

30 17 964 bekannten Maschine das Magazin die Gestalt mehr erforderlich ist

einer drehbar gelagerten Platte, in deren in den Rand Die Vorrichtung zum Bewirken einer Relativbewemündenden Aussparungen die Werkzeuge radial einge- gung parallel zur Spindelachse zwecks Werkzeugwesteckt sind. Durch einen mechanischen Antrieb wird zu- 40 chel ist erforderlich, weil nach dem Entspannen zwinächst die Spindel in eine vorgegebene Stellung verfah- sehen dem Werkzeug und dem Spindelstock eine ReIaren und es wird dann die Magazinplatte an die Spindel tivbewegung stattfinden muß, um den Kegel des Werkherangefahren, wobei die Ränder der Werkzeugaufnah- zeuges aus der kegelförmigen Aufnahmeöffnung des meaussparungen das in der Spindel gehaltene Werk- Spindelstocks herauszubewegen. Um diese Relativbezeug ergreifen, dessen Spannung in der Spindel an- 45 wegung zu erzielen, können an sich beliebige Antriebsschließend gelöst wird, worauf die Spindel weggefahren vorrichtungen vorgesehen sein,
wird und die Magazinplatte zur Bereitstellung des nach- Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist sten zu verwendenden Werkzeugs verdreht wird. An- weiterhin günstig, daß die Vorteile der eingangs geschilschließend fährt die Spindel wieder heran, und es wird derten Werkzeugmaschinen aufrechterhalten bleiben, das in der nächsten Werkzeugaufnahmeaussparung be- 50 nämlich die exakte Fixierung der einzelnen Werkzeuge findliche Werkzeug in der Spindel gespannt. Nach dem in der Spindel, wodurch die Achsrichtungen sämtliche Zurückfahren der Magazinplatte in die Ausgangsstel- Werkzeuge dann, wenn sie sich in der Spindel befinden, lung ist der Werkzeugwechsel beendet. übereinstimmen. Mit der Maschine ist daher ein hochge-

Bei dieser bekannten Maschine erfolgt der Werk- naues Arbeiten möglich. Dabei müssen die Einrichtun-

zeugwechsel dann, wenn das im Magazin unmittelbar 55 gen, die die Werkzeuge aus der Magazinposition in die

nächstfolgende Werkzeug benötigt wird, relativ rasch. Spannposition bringen, nicht hochgenau arbeiten, son-

Wird jedoch nach der Arbeit mit einem Werkzeug ein dem lediglich so genau, daß sie das Werkzeug vor dem

anderes Werkzeug benötigt, das sich in größerer Entfer- Spannen in einer Lage halten, in der es von dem Spann-

nung von dem Halter befindet, der das zuletzt benutzte mechanismus der Spindel mit Sicherheit erfaßt und ge-

Werkzeug hält, so muß das Magazin eine größere Dreh- 60 spannt werden kann.

bewegung ausführen, die längere Zeit in Anspruch Mit der Aussage, daß sich während der Arbeit der nimmt. Insbesondere dann, wenn Werkzeuge für nur Werkzeugmaschine der Halter des gerade benutzten sehr kurze Zeit dauernde Arbeitsvorgänge häufig ver- Werkzeuges in einer mit der Spindelachse fluchtenden wendet werden, beispielsweise zum Ansenken, entste- Lage befindet, wird nicht zwangsläufig vorgeschrieben, hen bei dieser bekannten Maschine Wartezeiten. Dies 65 daß der Halter, in Längsrichtung der Spindelachse begilt auch für solche Maschinen, bei denen zwischen dem trachtet, während der Tätigkeit der Werkzeugmaschine, Magazin und der Spindel ein Transporteur mit zwei bei der die Spindel im allgemeinen in ihre Längsrichtung Haltevorrichtungen angeordnet ist, der in der Lage ist, (nachfolgend als Vertikalrichtung bezeichnet) Arbeits-

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bewegungen ausführt, relativ zur Spindel immer die gäbe des Werkzeuges stillsteht.

gleiche Lage einnimmt. Jedoch führt der Halter etwaige Mit dieser Ausführungsform lassen sich somit die an ■

Längs- und Querbewegungen der Spindel in einer waa- sich komplizierten Bewegungsvorgänge sehr einfach ;,

gerechten Ebene mit der Spindel zusammen aus, genau- verwirklichen, weil durch Anlage der Halter am axialen

so wie die in der Magazinposition befindlichen Halter, 5 Anschlag unter Spannen der Spannmittel der Spindel- ;

die ihre ringförmige oder kreisförmige Lage rings um stock sich von selbst vom Werkzeugträger löst

die Spindel beibehalten. Besonders einfach sind die Spannmittel gemäß einer

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgese- Ausführungsform der Erfindung durch mindestens eine >;.<

hen, daß die Halter in einem gemeinsamen Träger ge- Schraubenzugfeder, im Ausführungsbeispiel sind dies ;ίί!

halten sind. io zwei Schraubenzugfedern, zu verwirklichen. g

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß sich alle Werk- Derartige Spannmittel sind einfach und schnell her- π zeuge gemeinsam in der Nähe der Spindel befinden, so stellbar, ihre Wirksamkeit kann durch Augenschein |j' daß die Verfahrwege beim Werkzeugwechsel für alle stets leicht überprüft werden, und sie sind bei geeigneter |f Werkzeuge gleich lang sind. Außerdem hat diese Maß- Dimensionierung sehr dauerhaft Außerdem ist die ψ\ nähme den Vorteil, daß sich das gesamte Werkzeugma- 15 Wirksamkeit der Spannmittel hierbei nicht vom Vor- || gaztn mit allen Werkzeugen mit der Spindel mitbewegt handensein irgendwelcher Fremdenergie abhängig. Bei jgj so daß ggf. auch während der Spindelbewegung Aus- dieser Konstruktion ist es möglich, den Rohrabschnitt, /Ji Wechselvorgänge zumindest eingeleitet oder noch ab- der ein Teil des Trägers ist mittels der obengenannten . geschlossen werden können. Ferner ist von Vorteil, daß Spannmittel oder soeben genannten Schraubenzugfedie einzelnen Werkzeuge in den Haltern unverlierbar, 20 dem am Spindelkopf aufzuhängen. Irgendwelche weite- ' also sehr sicher, gehalten werden können, weil sich auch re Befestigungsmaßnahmen sind dabei nicht erforderwährend der Arbeit der Maschine die relative Lage von lieh. Wenn die Energiezufuhr zu den einzelnen Antriebs-Werkzeug und Halter kaum ändert Eine derartige An- vorrichtungen der Halter über flexible Leitungen derung ist lediglich insofern vorhanden, als die meisten (Schlauchleitungen für Druckmittel oder elektrische Spannvorrichtungen beim Spannen des Werkzeuges 25 Leitungen) erfolgt so ist es für die sichere Funktion des ' dieses, das im allgemeinen einen in die Spindel einzufüh- Werkzeugwechsels an sich nicht erforderlich, daß die renden Kegel aufweist um wenige Millimeter, beispiels- radiale Stellung der einzelnen Halter des Magazins relaweise 1 bis 3 mm, in eine dem Kegel entsprechende tiv zur Spindelachse stets konstant ist. Aus praktischen kegelförmige Aussparung des Spindelstocks hineinzie- Gründen jedoch, beispielsweise wegen des von der Spithen, damit das Werkzeug eine genau definierte Lage 30 ze der Werkzeuge beim Werkzeugwechsel beschriebeeinnimmt Der Halter muß daher lediglich so ausgebil- nen Wegs, der beim Einsatz der Maschine berücksich- f det sein, daß der diese relativ kleine Anhebbewegung tigt werden muß, ist jedoch bei der einsatzbereiten Ma- ■' des Werkzeugs erlaubt. Wenn soeben davon gespro- schine die Stellung des Trägers relativ zum Spindelstock chen wurde, daß die Werkzeuge im jeweiligen Halter drehfest Dies kann durch beliebige konstruktive Maßunverlierbar gehalten sind, so schließt dies nicht aus, daß 35 nahmen erzielt werden. ; der Halter mit oder ohne Werkzeug leicht geöffnet wer- Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Lenden kann, um ein im Magazin enthaltenes Werkzeug kerparallelogramm vorgesehen, bei dem zwei parallele gegen ein anderes auszutauschen. Lenker in einer Spannposition parallel zur Spindelachse

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und unterschiedlich radial zu dieser beabstandet angeweist der Träger einen Rohrabschnitt auf, der auf einem 40 ordnet sind, wobei ihre Enden am Träger um waagezugeordneten Rohrabschnitt des Spindelstocks ver- rechte Achsen schwenkbar befestigt sind, und ihre andeschiebbar geführt ist. ren Enden am Halter schwenkbar befestigt sind.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß auf besonders Durch derartige Lenker läßt sich besonders einfach

einfache Weise eine konzentrische Bewegung von Spin- und sicher der von den einzelnen Haltern zu beschrei-

delstock einerseits und Träger andererseits möglich ist 45 bende Weg festlegen. Dabei ist für die Werkzeuge eine

bei der ein Verkanten nicht zu befürchten ist Führung vorgesehen, bei der die Werkzeuglängsachse ,

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist während der Bewegung in die und aus der Spannposi-

der Anschlag als Schulter des Spindelstocks ausgebildet tion zu sich selbst parallel bleibt Ferner ist von Vorteil,

Auch diese Maßnahme hat den Vorteil eines beson- daß durch ein derartiges Lenkerparallelogramm mit eiders einfachen Aufbaues, insbesondere dann, wenn die 50 ner einfachen Bewegung einer Betätigungseinheit ins-Schulter als Ringschulter ausgebildet ist weil sich dann besondere einer Kolben-Zylinder-Einheit das Werkder Rohrabschnitt über den gesamten Umfang an die zeug aus einer Position in der Spindelachse weit seitlich Ringschulter anlegt und damit nicht nur eine definierte in eine Magazinposition verfahren werden kann, in der Endstellung definiert wird, sondern durch die über den das Werkzeug über die Außenkontur des Spindelstocks ganzen Umfang gehende Anlage auch erreicht werden 55 vorsteht so daß beim relativen Zurückziehen des Träkann, daß sich der Rohrabschnitt exakt konzentrisch zur gers gegen den Anschlag die Werkzeuge sich außerhalb Spindelachse am Anschlag ausrichtet Bei einer weite- des Umrisses des Spindelstocks befinden. Dies wird insren Ausführungsforrn der Erfindung sind die Halter besondere dadurch erreicht daß die in der Spannsteldurch die elastischen Spannmittel so lange in Anlage an lung parallel zur Spindelachse verlaufenden parallelen dem Anschlag des Spindelstockes gehalten, wie sich der 60 Lenker verhältnismäßig lang ausgebildet sind, so daß Spindelstock in einer aus der Werkzeugwechselposition bei einem Verschwenken des Lenkerparallelogramms in Richtung der Spindelachse auf das Werkstück zu her- um 90° ein radialer Abstand von der Spindelachse herausbewegten Position befindet und es kommt dann, gestellt wird, der der Länge dieser parallelen Lenker wenn der Spindelstock die Werkzeugwechselposition entspricht

erreicht der Halter des zu wechselnden Werkzeugs an 65 Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin-

einem in Richtung der Spindelachse wirkenden An- dung anhand der Zeichnungen beschrieben,

schlag zur Anlage, derart daß der Halter während des Es zeigt

weiteren Zurückfahrens des Spindelstocks zwecks Frei- F i g. 1 eine stark vereinfachte Seitenansicht der ge-

samten Maschine;

F i g. 2 eine im Längsschnitt dargestellte, gegenüber F i g. 1 stark vergrößerte Seitenansicht des Spindelstocks ohne Werkzeugmagazin, teilweise abgebrochen dargestellt;

F i g. 3 eine Seitenansicht des Magazins, teilweise im Längsschnitt, in gegenüber F i g. 2 verkleinertem Maßstab des Magazins,

F i g. 4 eine Draufsicht auf das Magazin nach F i g. 3, teilweise in unterschiedlichen waagrechten Ebenen im Querschnitt dargestellt,

F i g. 5 schematisch den Funktionsablauf beim Werkzeugwechsel,

F i g. 6 eine vereinfachte perspektivische Ansicht der Maschine mit Schutzgehäuse bei geöffneter Zugriffstür,

F i g. 7 eine Seitenansicht mit geschlossener Zugriffstür,

F i g. 1 zeigt schematisch eine Werkzeugmaschine 1, mit einem Fuß 2, auf dem eine Säule 3 in nicht näher dargestellter Weise in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Koordinatenrichtungen in waagrechter Ebene verschiebbar geführt ist. Die Erfindung ist jedoch auch bei solchen Maschinen anwendbar, bei denen statt dieser geschilderten Verschiebbarkeit der Säule ein Kreuztisch, auf dem das zu bearbeitende Werkstück aufgespannt wird, in waagrechter Ebene in zwei Koordinaten verschiebbar ist

Am Fuß 2 ist ein Rundschalttisch oder Drehtisch 4 um eine vertikale Achse schwenkbar und in zwei um 180° verschiedenen Drehstellungen arretierbar angeordnet, der es gestattet, zwei Werkstücke aufzuspannen, so daß während der Bearbeitung eines Werkstückes das bereits fertig bearbeitete andere Werkstück abgenommen und ein zu bearbeitendes neues Werkstück aufgespannt werden kann.

An der Säule 3 ist in vertikaler Richtung verschiebbar ein Träger 5 gelagert, der an seinem freien Ende einen Spindelstock 8 trägt Der Spindelstock 8 weist an seinem oberen Ende einen Motor 10 auf, der die im Inneren des Spindelstockes 8 um eine vertikale Achse drehbare Spindel 12 antreibt Die Spindel 12 ist im Spindelstock 8 unverschiebbar gelagert Am oberen Ende der Säule 3 ist ein Ausleger 14 angeordnet, der im Bereich seines freien Endes zwei Arme 16 aufweist, deren Enden in der Draufsicht seitüch zu beiden Seiten des Spindelstocks liegen und dort später noch erläuterte Anschläge bilden.

Der Spindelstock 8 weist in seinem unteren Bereich einen drehstarren Rohrabschnitt 20 auf, auf dem das in F i g. 1 nur angedeutet gezeichnete Magazin 30 parallel zur Spindelachse verschiebbar geführt ist und durch Schraubenzugfedern 22 während aller Arbeitsvorgänge der Maschine in Anlage an einer Schulter 24 des Spindelstocks 8, die den Rohrabschnitt 20 seitlich überragt, gehalten ist.

Der Träger 5 und mit ihm der Spindelstock 8 ist durch einen in der Säule 3 angeordneten Antriebsmotor 18 über eine von diesem angetriebene Gewindespindel 19 verschiebbar. Durch diesen Motor 18 werden die vertikalen Bewegungen der Spindel 12 und des jeweils in diese eingespannten Werkzeuges ausgeführt

In F i g. 2 ist zur Zeichnungsvereinfachung der Motor 10 weggelassen. Dieser Motor 10 treibt eine Welle 32 an, die über eine Kupplung 33, 34, 35 die Spindel 12 rotierend antreibt, die in ihrem oberen und unteren Endbereich durch Kugellager 36 und 37 gelagert ist Die Spindel 12 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet, sie weist in ihrem unteren Endbereich eine sich nach außen, also unten, erweiternde kegelstumpfförmige Werkzeugaufnahme 40 auf. An der unteren Stirnseite der Spindel 12 ist noch ein federnd gelagerter Bolzen 42 vorgesehen, der während des Einspannens eines Werkzeuges bei noch leicht rotierender Spindel in eine am Werkzeug vorgesehene Aussparung eingreift und dadurch eine drehfeste Verbindung zwischen der Spindel und dem Werkzeug herstellt. Im Inneren der Spindel 12 ist eine Spannstange 44 angeordnet, die an ihrem unteren Ende eine Klemmvorrichtung 45 aufweist, in der Kugeln 46 unverlierbar gehalten sind. Wenn die Spannstange 44 gegenüber der in F i g. 2 gezeigten Stellung etwas nach unten bewegt wird, so passieren die Kugeln 46 eine Schulter 47 in einem sich an die Werkzeugaufnahme 40 anschließenden zylinderischen Bohrungsteil 48, wodurch die Kugeln dann in der Lage sind, eine Bewegung radial nach außen auszuführen, so daß ein in der Klemmvorrichtung 45 durch die Kugeln gehaltenes Werkzeug freigegeben wird und ein anderes Werkzeug eingesetzt werden kann. Die Spannstange 44 wird durch ein Paket von Tellerfedern 50 immer mit Ausnahme des Werkzeugwechsels nach oben gedrückt, wodurch ohne Fremdenergie das Werkzeug sicher gespannt ist. Die Spannstange 44 wird pneumatisch nach unten bewegt. Hierzu ist ein Luftkolben 52 vorgesehen, der über ein Kugellager 53 auf einen in der Spindel 12 angeordneten Querbolzen 54 drückt, wenn über einen Druckluftanschluß 55, der mit einem ringförmigen Kanal 56 in Verbindung steht, der Oberseite des Luftkolbens 52 Druckluft zugeführt wird. Ein Magnetschalter 57 ist dazu vorgesehen, zu erkennen, wenn der Luftkolben 52 seine unterste Stellung erreicht hat damit in Abhängigkeit von dem vom Magnetschalter 57 abgegebenen Signal das von der Klemmvorrichtung 45 freigegebene Werkzeug entnommen und ein neues Werkzeug zugeführt werden kann.

Der in F i g. 2 gezeigte Spindelstock entspricht weitestgehend dem Stand der Technik, es wurden daher nur die zum Verständnis unbedingt erforderlichen Teile erläutert und in der Zeichnung zum Verständnis nicht unbedingt erforderliche Teile fortgelassen.

Der Rohrabschnitt 20 ist an seiner Außenseite kreiszylinderisch. An einer Stelle ist eine parallel zur Längsrichtung des Rohrabschnittes 20 verlaufende Nut 60 vorgesehen, die zur Drehsicherung des auf der Außenseite des Rohrabschnittes 20 verschiebbar geführten Magazins 30 dient

Das in F i g. 3 und 4 im einzelnen gezeigte Magazin 30 weist einen Rohrabschnitt 65 mit zylindrischer Innenfläche auf, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Rohrabschnittes 20 bis auf ein eine Verschiebebewegung ermöglichendes Spiel gleich ist An der Innenseite des Rohrabschnittes 65 ist eine Leiste 66 angeschraubt, die in die Nut 60 eingreift und dadurch ein Verdrehen des Rohrabschnittes 65 relativ zum Rohrabschnitt 20 verhindert Die Außenseite des Rohrabschnittes 65 ist polygonartig gestaltet, um ebene Anlageflächen zum Befestigen der einzelnen Werkzeughaltevorrichtungen zu schaffen. Zur genauen Fixierung der einzelnen Haltevorrichtungen sind außerdem in der polygonartigen Außenfläche 68 des Rohrabschnittes 65 Längsnuten 69 vorgesehen, in die jeweils ein leistenförmiger Vorsprung 70 eines Halteteils 72, das Teil der Haltevorrichtung für ein Werkzeug ist, eingreift Insgesamt sind an dem Rohrabschnitt 65 zwölf Halteteile vorgesehen, das dargestellte Magazin 30 faßt also höchstens zwölf Werkzeuge.

Das Halteteil 72 weist einen dicht unterhalb des oberen Randes des Rohrabschnittes 65 beginnenden, radial

nach oben und etwas nach außen gerichteten Abschnitt 74 auf, der unter einem Winkel von etwa 30° gegenüber der Vertikalen verläuft, an dessen oberem Ende sich ein ebenfalls radial nach oben und außen, jedoch steiler verlaufender Abschnitt 75 anschließt, der gegenüber der Vertikalen einen Winkel von etwa 4° einschließt An dem Abschnitt 74 sind im Abstand zwei Lagerbohrungen 76 und 77 vorgesehen, die quer zur Längsmittelebene des Halteteils 72 verlaufen, wobei diese Längsmittelebene radial zur Spindelachse 80 verläuft. Im oberen Endbereich des Abschnittes 75 ist eine weitere Lagerbohrung 78 vorgesehen. In den Lagerbohrungen 76 und 77 sind zwei parallel zueinander verlaufende Lenker 82 und 83 gleicher Länge mit ihren der Spindelachse 80 zugewandten Enden mittels Achsbolzen 86 und 87 schwenkbar gelagert, sie haben somit eine waagrechte Schwenkachse. Mittels der Lagerbohrung 78 ist das obere Ende eines Zylinders einer pneumatischen KoI-ben-Zylinder-Einheit 90 um eine parallel zur Lagerbohrung 76 und 77 verlaufende Schwenkachse schwenkbar befestigt, und das unter Ende der Kolbenstange 92 der Kolben-Zylinder-Einheit 90 ist mit einem am Lenker 82 angeordneten nach oben ragenden Fortsatz 94 schwenkbar verbunden. Die im Bereich der der Spindelachse 80 abgewandten Enden der Lenker 82 und 83 angeordneten Lagerbohrungen 96 und 97 sind mit einem nach unten und bezüglich der Spindelachse 80 radial nach innen verlaufenden Arm 100 verbunden, wobei die Verbindungslinie der Lagerbohrungen 96 und 97 parallel zur Verbindungslinie der Lagerbohrungen 86 und 87 verläuft und der Abstand der Lagerbohrungen 96 und 97 dem der Lagerbohrungen 86 und 87 gleich ist Es wird hierdurch somit eine Parallelführung gebildet Der Arm 100 trägt an seinem unteren Ende eine Halterung 102 für ein Werkzeug. Dieses in F i g. 3 dargestellte Werkzeug 104 weist einen in die Werkzeugaufnahme 40 passenden Kegelstumpf 106 auf, an dessen oberem Ende ein Spannbolzen 107 angeordnet ist, der im Abstand zu seinem oberen Ende eine Verjüngung 108 aufweist, in die die Kugeln 46 der Klemmvorrichtung 45 beim Spannvorgang eingreifen. Bei dem sich in der F i g. 3 in der Spindelachse 80 befindlichen Werkzeug möge es sich, wie in der Zeichnung angedeutet, um ein Senkwerkzeug 109 handeln.

Bei zehn der zwölf Haltevorrichtungen sind die Achsbolzen 86 genauso lang wie die Achsbolzen 87, sie ragen also nur wenig über die senkrechten Seitenflächen der Lenker 82 und 83 hinaus, die mit ihren Enden gabelartig die Halteteile 72 umfassen. Zwei der Achsbolzen 86 sind jedoch auf einer Seite mit einer Verlängerung 110 versehen, und diese Verlängerungen 110 liegen einander etwa diametral gegenüber. Diese Verlängerungen 110 weisen eine umlaufende Ringnut 112 auf, die zum Eingriff des unteren Endes der oben bereits erwähnten Schraubenzugfedern 22 bestimmt sind. Das obere Ende dieser Schraubenzugfedern 22 ist am Spindelstock 8 befestigt, und zwar nahe dessen oberem Ende, wie dies aus F i g. 1 ersichtlich ist Wenn das in F i g. 3 und 4 gezeigte Magazin an dem Spindelkopf 8 befestigt wird, so wird der Rohrabschnitt 65 zunächst über den Rohrabschnitt 20 von unten her geschoben, anschließend werden dann die ggf. bereits mit ihrem oberen Ende am Spindelstock befestigten Schraubenzugfedern mit ihrem untere Ende in die Ringnuten 112 eingehängt. Durch die Schraubenzugfedern 22 wird der Rohrabschnitt 65 während der Arbeit der Maschine stets in Anlage an der Schulter 24 (F ig. 2) gehalten.

Von den das obere Ende der Kolben-Zylinder-Einheiten 90 haltenden Abschnitten sind zwei mit dem Bezugszeichen 75' bezeichnet, da die abweichend von den Abschnitten 75 nach oben ragende Verlängerungen 115 tragen. Das obere Ende der Verlängerungen 115 liegt genau unterhalb der freien Enden 116 der Arme 16. Sobald bei der Aufwärtsbewegung des Spindelstocks, wobei das Magazin 30 dieser Abwärtsbewegung folgt, der Spindelkopf so hoch angehoben worden ist, daß die oberen Enden der Verlängerungen 115 an den freien

ίο Enden 116 der Arme 16 von unten anschlagen, kann das Magazin 30 bei der weiteren Abwärtsbewegung des Spindelstockes 8 dieser Bewegung nicht mehr folgen, es bleibt vielmehr in der durch die soeben genannten Anschläge bestimmten Höhe stehen, wobei bei der weiteis ren Aufwärtsbewegung des Spindelstockes 8 die Schraubenzugfedern 22 zunehmend gespannt werden. Diese Aufwärtsbewegung des Spindelstockes 8 bei stillstehendem Magazin 30 ist erforderlich, um das untere Ende der Spindel 12 aus dem Bereich des Kegels 106 des Werkzeugs herauszubewegen, damit der Werkzeugwechsel ausgeführt werden kann.

In F i g. 5 a bis / ist schematisch der Ablauf eines Werkzeugwechsels dargestellt Die vertikale Bewegung des Spindelstockes 8 wird hier als Bewegung in der Z-Achse oder Z-Koordinate bezeichnet, und die Höhe Z = O ist diejenige Höhe des unteren Endes der Spindel 12, bei der die Klemmvorrichtung 45 im Inneren zum Lösen oder Festklemmen des Werkzeug.? betätigt wird. Von der Höhe Z=O aus nach unten bis Z = -200 (mm) liegt der Bereich in Milimetern, innerhalb von dem Arbeiten durch die Spindel ausgeführt werden können. F i g. 5a zeigt eine Stellung, bei der die Spindel sich in der Stellung Z=O befindet und ein von dem rechten Halteteil 72 gehaltenes Werkzeug 104 sich gerade in mit der Spindel fluchtender Lage befindet In dieser Position ist das obere Ende der Verlängerung 115 an dem freien Ende 116 des Arms 16 zur Anlage gekommen. In dieser Position wird durch Zufuhr von Druckluft zu dem Luftkolben 52 das Werkzeug 104 entspannt, bleibt aber im wesentlichen an der in Fig.5a gezeigten Stelle. Anschließend wird der Spindelstock 8 weiter nach oben gefahren, wobei das Magazin 30 seine Höhenlage beibehält, bis der Spindelstock 8 die in F i g. 5b gezeigte Stellung erreicht hat Hier nun ist das Werkzeug 104 vollständig von der Spinde! freigekommen. Anschließend wird das zuletzt zur Arbeit benutzte Werkzeug 104 durch Betätigen der in F i g. 5 rechten Kolben-Zylinder-Einheit 90 in seine Magazinstellung geschwenkt was in F i g. 5c dargestellt ist Nun wird durch Betätigen der linken Kolben-Zylinder-Einheit, an deren Stelle selbstverständlich jede andere Kolben-Zylinder-Einheit betätigt werden könnte, das in F i g. 5 linke Werkzeug, das mit dem Bezugszeichen 104' bezeichnet ist aus seiner Magazinstellung in die mit der Spindel fluchtende Stellung bewegt, und diese zuletzt genannte Stellung ist in F i g. 5d gezeigt Anschließend fährt der Spindelstock 8 wieder nach unten bis zur Höhenlage Z == 0 und es wird durch Freigabe des Luftkolbens 52 durch die Tellerfedern 50 die Klemmvorrichtung betätigt, die das Werkzeug 104' spannt Dieser Zustand ist in F i g. 5e gezeigt F i g. 5f schließlich zeigt den gesamten Sp! ndelkopf samt Magazin in einer gegenüber Z=O etwas abgesenkten Stellung, und das Magazin 30 ist dem Spindelkopf in diese Stellung gefolgt in der die Maschine Bearbeitungsvorgänge ausführen kann.

In F i g. 5 wie auch in F i g. 2 ist deutlich dargestellt, daß bei dem jeweils in Arbeitsstellung befindlichen Werkzeug die Lenker 82 und 83 eine parallel zur Spin-

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delachse verlaufende Stellung einnehmen. In der Magazinstellung dagegen sind die Lenker gegenüber der Arbeitsstellung um etwas mehr als 90° nach oben geschwenkt.

Wie F i g. 6 zeigt, ist die gesamte Maschine aus Arbeitsschutzgründen von einem Gehäuse 130 umgeben, das Fester aus bruchsicherem Material aufweist, damit der Arbeiter die Arbeitsvorgänge beobachten kann. Ein Bedienfeld 132 ermöglicht einen direkten Eingriff in die Arbeitsvorgänge an der Maschine, daneben ist eine digitale Steuerung vorgesehen, die Arbeitsabläufe gestattet, ohne daß ein Arbeiter eingreifen muß. Zum Wechseln der Werkstücke weist das Gehäuse 130 an seiner Vorderseite eine Tür 134 auf, die um eine im Bereich ihrer Oberkante angeordnete waagrechte Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. In der in F i g. 6 gezeigten offenen Stellung der Tür 134 ist diese nach innen geklappt, so daß der Arbeiter ein auf dem Drehtisch 4 befindliches Werkstück, das bereits bearbeitet worden ist, ausspannen und entnehmen kann sowie ein noch nicht bearbeitetes Werkstück auf den Drehtisch 4 aufspannen kann. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Unterkante der Tür 134 zusammen mit einem in der Mitte des Drehtisches 4 angeordneten nach oben ragenden wandartigen Vorsprung völlig verhindert, daß bei der Bearbeitung des vom Arbeiter aus gesehen hinter der Tür liegenden Werkstücks durch die Maschine Kühlflüssigkeit oder Späne nach außen geschleudert werden können. Hat der Arbeiter das Werkstück gewechselt, so schwenkt er die Tür 134 nach vorne, bis ihre beiden Längskanten mit den vorderen Seitenteilen 136 und 138 des Gehäuses fluchten. Auch in dieser Stellung können Späne oder Kühlflüssigkeit nicht nach außen gelangen. Es ist eine Verriegelung vorgesehen, die einerseits das Verschwenken der Tür 134 nur zuläßt, wenn der Drehtisch 4 still steht, und die andererseits eine Drehbewegung des Drehtisches 4 verhindert, so lange die Tür 134 nach innen geschwenkt ist

Die gesamte Maschine nach F i g. 1 hat ein Gewicht von ungefähr 2500 kg. Der Außendurchmesser des Rohrabschnittes 20 beträgt 100 mm. Die Länge des Rohrabschnittes 20 betrag etwa 220 mm. Der Außendurchmesser des Rohrabschnittes 65 in der Darstellung der Fig.3 beträgt etwa 125 mm, seine Länge beträgt etwa 140 mm. Weitere Abmessungen können den maßstäblichen F i g. 3 und 4 entnommen werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Werkzeugmaschine zum aufeinanderfolgenden Bearbeiten von Werkstücken mit verschiedenen Werkzeugen (104,104'), die in einem an einer Säule (3) verfahrbaren Spindelstock (8) der Werkzeugmaschine (1) einspannbar sind, mit einem Magazin (30), in dem die Werkzeuge (104,104') in Haltern gehalten sind, die um die Spindelachse (80) herum verteilt angeordnet sind, wobei jeder Halter mittels einer eigenen Antriebsvorrichtung in eine mit der Spindelachse (80) fluchtende Lage und in eine Lage außerhalb der Spindelachse (80) bewegbar ist, wobei ferner die Halter und der Spindelstock (8) in Richtung der Spindelachse (80) relativ zueinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter relativ zur Säule (3) vei fahrbar sind, daß die Halter unter der Kraft eines elastischen Spannmittels an einem axialen Anschlag des Spindelstocks (8) gehalten sind, so daß der Halter des jeweils ein- bzw. auszuwechselnden Werkzeuges (104, 104') den Bewegungen des Spindelstocks (8) zwischen einer Werkzeugwechselposition und einer Bearbeitungsposition am Werkstück folgt und während der Arbeit des Werkzeuges in einer mit der Spindelachse (80) fluchtenden Lage bleibt, und daß Mittel vorgesehen sind, um die Halter gegen die Kraft des elastischen Spannmittels vom axialen Anschlag abzuheben.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter an einem gemeinsamen Träger gehalten sind.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einen Rohrabschnitt (65) aufweist, der auf einem zugeordneten Rohrabschnitt (20) des Spindelstocks (8) verschiebbar geführt ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als Schulter (24) des Spindelstocks (8) ausgebildet ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter durch die elastischen Spannmittel so lange in Anlage an dem Anschlag des Spindelstocks (8) gehalten werden, bis sich der Spindelstock (8) in einer aus der Werkzeugwechselposition in Richtung der Spindelachse (80) in Richtung auf das Werkstück herausbewegten Position befindet, und daß beim Erreichen der Werkzeugwechselposition der Halter des zu wechselnden Werkzeugs (104) an einem in Richtung der Spindelachse (80) wirkenden Anschlag (116) zur Anlage kommt, derart, daß der Halter während des weiteren Zurückfahrens des Spindelstocks (8) zwecks Freigabe des Werkzeugs (104) stillsteht.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Spannmittel mindestens eine Schraubenzugfeder (22) aufweisen.

und daß ihre anderen Enden am Halter schwenkbar befestigt sind.