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Vorrichtung zur Befestigung eines Zubehörteils am Werkstück-
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spindelstock einer- Werkzeugmaschine =========~=======================================~~==~====~==~
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung eines Zubehörteils
am Spindelstock einer Werkzeugmaschine.
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Bei Werkzeugmaschinen, und insbesondere bei Werkzeugmaschinen größerer
Abmessungen, z.B. bei Bohrwerken, ist es notwendig, den Spindelstock mit verschiedenen
Zubehörteilen auszurüsten, die von Mal zu Mal je nach der Art der erforderlichen
Bearbeitung am Werkstück ausgewählt werden müssen. Derartige Zubehörteile sind z.B.
abgewinkelte Bearbeitungsköpfe, oder Spindelstöcke mit Zwillingsspindeln, mit mehr
als zwei nebeneinanderliegenden Spindeln für Mehrfachbearbeitung, oder Werkstückspindelstöcke,
die schon mit einem oder mehreren Sonderwerkzeugen ausgerüstet sind, z.B. mit Stirnfräsern
großer Abmessungen für die Planseitenbearbeitung. Derzeit werden solche Zubehörteile
an einer Stelle neben der Werkzeugmaschine angeordnet, von wo sie von Mal zu Mal
auf genommen und am Werkstückspindelstock befestigt werden. Dies wird von spezialisierten
Bedienungsleuten durchgeführt, die sich geeigneter Hebezeuge bedienen, z.B. von
Laufkränen in der Werkshalle, oder Kränen mit Auslegern, die über die Werkzeugmaschine
selbst reichen.
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Da ein solches Vorgehen kaum als zufriedenstellend angesehen wird
wegen des beachtlichen Einsatzes von Arbeitskräften, wurden bereits automatische
Befestigungsvorrichtungen vorgeschlagen, bei welchen sich der Spindelstock automatisch
einem für die Bearbeitung bereitgestellten Zubehörteil nähert, wobei im Bereitstellungsbereich
der Zubehörteile Antriebsmittel vorgesehen sind, um das Zubehörteil, dem sich der
Spindelstock genähert hat, am Spindelstock selbst zu befestigen.
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Einrichtungen dieser Art sind sehr kompliziert, sowohl in dem Fall,
wo es sich nur um einen einzelnen Mechanismus für alle Zubehörteile, und damit um
den Antrieb aller und nicht nur um den des ausgewählten Zubehörteils handelt, wie
auch in den Fällen, wo es sich um Einzelmechanismen für jeweils ein Zubehörteil
handelt.
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Ein weiterer Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, daß das
Zubehörteil jeweils in der gewünschten Stellung, in der es am Spindelstock befestigt
werden soll, angeordnet werden muß. Diese Forderung tritt dann auf, wenn es sich
um Zubehörteile, bestehend aus abgewinkelten Spindelstöcken, handelt, bei denen
die Hilfsspindel, die mit der Spindel des Spindelstocks einen Winkel bildet, nach
den speziellen Erfordernissen der Bearbeitung ausgerichtet werden muß. Wenn darüber
hinaus aufeinanderfolgende Bearbeitungen mit dem gleichen Spindelstock, jedoch mit
unterschiedlicher Ausrichtung, ausgeführt werden müssen, ist es erforderlich, das
Zubehörteil in die Bereitstellung zurückzubringen, es nach Bedarf auszurichten und
erneut am Spindelstock zu befestigen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu verwirklichen, die konstruktiv und funktionell so
ausgebildet ist, daß den eingangs erwähnten Erfordernissen Genüge geleistet wird
und gleichzeitig die angeführten Nachteile in bezug auf den heutigen Stand der Technik
überwunden werden.
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Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung der genannten Art gelöst,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß koaxial zur Spindel ein ringförmiges Teil vorgesehen
ist, das unter Einwirkung motorischer Mittel vertikal verschoben werden kann zwischen
einer ersten Stellung, in der es sich mit der Spindel dreht, und einer zweiten Stellung,
in der es sich bezüglich der Spindel im Leerlauf befindet und daß Mittel zum Einrasten
zwischen dem Zubehörteil und dem ringförmigen Teil vorgesehen sind, wobei das Zubehörteil
unter Spindelstock fest miteinander verbunden sind, wenn sich das ringförmige Teil
in seiner zweiten Stellung befindet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Vorrichtung entsprechend dieser
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung
eines bevorzugten.Ausführungsbeispieles, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt
ist. Es zeigen: Fig. 1, 2 Querschnitte eines Teils des Werkstückspindel-und 3 stocks
einer Werkzeugmaschine und eines entsprechenden Zubehörteils, in welchen eine Vorrichtung
entsprechend der Erfindung in ihren aufeinanderfolgenden Betriebsphasen gezeigt
wird, Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Teil der Vorrichtung nach den Fig. 1, 2
und 3, und zwar entlang der Linie IV-IV, Fig. 5 einen Querschnitt des Teils nach
Fig. 4 entlang der Linie V-V, Fig. 6. 7 Querschnitte eines Teils des Werkstückspindel-und
8 stocks einer Werkzeugmaschine und eines entsprechenden Zubehörteils, in welchen
die Vorrichtung
nach der Erfindung, jedoch in einer konstruktiven
Variante, in ihren aufeinanderfolgenden Betriebsphasen gezeigt wird, Fig. 9 einen-Querschnitt
eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 6, 7 und 8 entlang der Linie IX-IX und Fig.
10 einen Querschnitt des Teils nach Fig. 9 entlang der Linie X-X.
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Bezugnehmend auf die beigefügten Figuren ist mit 1 der Werkzeugspindelstock
einer Werkzeugmaschine und mit 2 ein allgemeines Zubehörteil bezeichnet, ~mit dem
der Werkzeugspindelstoc 1 ausgerüstet werden soll. Der Spindelstock 1 besitzt eine
Spindel mit vertikaler Achse z-z, die drehbar in den Lagern 4 und 5 im Spindelstock
1 angeordnet ist. Um die Spindel 3 in eine Drehbewegung mit der Arbeitsdrehzahl
zu versetzen, sind konventionelle Antriebsmittel vorgesehen und ebenfalls konventionelle
Mittel mit numerischer Steuerung für die Drehbewegung der Spindel 3 mit langsamer
Drehzahl, und um sie in eine bestimmte Winkelstellung zu bringen, wie nachstehend
beschrieben.
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Koaxial zur Spindel 3 ist eine Zugstange 6 beweglich angeordnet, um
am Ende der Spindel ein aus einem Werkzeugmagazin entnommenes, geeignetes Werkzeug
starr zu halten, oder, wie im beschriebenen Fall, ein Adapterelement 7, das ebenfalls
dem Werkzeugmagazin entnommen wird und dazu dienen soll, die Arbeitsbewegung der
Spindel 3 auf das Zubehörteil 2 zu übertragen, insbesondere auf eine Hilfsspindel
8, die im Zubehörteil 2 in den Lagern 9 drehbar angeordnet ist.
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Zu diesem Zweck ist eine Kupplung 10 vorgesehen, um das Adapterelement
7, das starr am Ende der Spindel 3 gehalten wird,
kraftschlüssig
mit der Hilfsspindel 8 in Drehung zu versetzen.
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Diese Kupplung 10 wird von den Verzahnungen 11 und 12 gebildet, die
am Adapterelement 7 bzw. an der Hilfsspindel 8 eingearbeitet sind. Zur Befestigung
des Zubehörteils 2 am Spindelstock 1 ist eine global mit 13 gekennzeichnete Vorrichtung
vorgesehen, die ein ringförmiges Teil i4 umfaßt, das im Spindelstock 1 koaxial zur
Spindel 3 angeordnet ist. Das ringförmige Teil 14 ist vertikal verschiebbar unter
Einwirkung motorischer Mittel 15, die nachstehend beschrieben werden, und zwar zwischen
einer ersten Stellung, in der es sich in Verbindung mit der Spindel 3 dreht (siehe
Fig. 1 und 2), und einer zweiten Stellung, in der es sich in bezug auf die Spindel
3 im Leerlauf befindet (siehe Fig. 3). Wenn insbesondere das ringförmige Teil 14
seine erste Stellung eingenommen hat, kommt eine Kupplung 16 zum Einsatz, durch
welche das ringförmige Teil 14 und das Adapterelement 7 in die gleiche Drehbewegung
versetzt werden. Die Kupplung 16 wird von einer Verzahnung 17, die in einen Ring
18 am ringförmigen Teil 14 eingearbeitet ist, und von der Verzahnung 11 gebildet.
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Die Vorrichtung 13 umfaßt weiterhin Mittel zum Einrasten, die global
mit 19 bezeichnet und zwischen dem ringförmigen Teil 14 und dem Zubehörteil 2 angeordnet
sind, um das Zubehörteil 2 mit dem ringförmigen Teil 14 zu verbinden. Die Einrastmittel
19 bestehen aus einer Vielzahl von pilzförmigen Bolzen, die alle mit 20 bezeichnet
sind und im angeführten Beispiel aus Schrauben bestehen, die vertikal aus dem Zubehörteil
herausragen und von einem Schaft 21 und einem Kopf 22 gebildet werden, sowie aus
einer entsprechenden Vielzahl von Aufnahmen, alle mit 23 gekennzeichnet, die in
das ringförmige Teil 14 eingearbeitet sind um die pilzförmigen Bolzen 20 über einen
Bajonettverschluß aufzunehmen.
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Im einzelnen erstreckt sich jede dieser Aufnahmen 23 entlang dem Umfang
des ringförmigen Teils 14 über einen begrenzten
Winkelbetrag, hat
einen pilzförmigen Querschnitt, und ist an den gegenüberliegenden Enden einesteils
mit einem Durchgang 24 für einen Bolzen 20 und anderenteils mit einer Aussparung
25 für die Aufnahme und das Festhalten des Kopfes 22 des Bolzens 20 versehen.
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Die motorischen Mittel 15 für die vertikale Verschiebung des ringförmigen
Teils 14 bestehen aus einer Vielzahl von Zugstangen, die vertikal im Spindelstock
1 angeordnet und alle mit 26 bezeichnet sind. Jede der Zugstangen 26 ist an ihrem
in den Figuren nicht dargestellten oberen Ende mit einem Hydraulikzylinder, ebenfalls
in den Figuren nicht gezeigt, da konventionell, verbunden, während das untere Ende
mit einem Kopf 27 versehen ist, der in einem ringförmigen und in das ringförmige
Teil 14 eingearbeiteten Hohlraum 28 in T-Form aufgenommen wird. Jede Zugstange 26
ist durch das Eingreifen des Kopfes 27 in den T-förmigen Hohlraum 28 und durch einen
an der Zugstange befestigten Anschlagring 29, der über die Scheibe 30 auf die obere
Fläche 14a des ringförmigen Teils 14 einwirkt, mit begrenztem Spiel axial mit dem
ringförmigen Teil 14 verbunden.
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Im dargestellten Beispiel gehen die Aufnahmen 23 für die Bolzen 20
in den T-förmigen Hohlraum 28 über. Dadurch können die Zugstangen 26 bei der Befestigung
der Vorrichtung über einen der Durchlässe 24 leicht in das ringförmige Teil 14 eingeführt
werden.
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Mit 31 und 32 sind Zahnkränze mit gegenüberliegender Frontverzahnung
bezeichnet, die jeweils starr am Spindelstock 1 und am Zubehörteil 2 befestigt sind,
und dazu dienen sollen, den Spindelstock 1 und das Zubehörteil 2 fest miteinander
zu verbinden.
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Um ein am Boden abgelegtes Zubehörteil 2 am Spindelstock 1 einer Werkzeugmaschine
zu befestigen, muß der Spindelstock 1
senkrecht über das Zubehörteil
2 (siehe Fig. 1) gebracht werden. Man muß sich dann vergewissern, daß das ringförmige
Teil«14 sich in seiner ersten Stellung befindet, sich also mit der Spindel dreht,
und daß die Durchlässe 24 der Auf -nahmen 23 nach den Bolzen 20 ausgerichtet sind.
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An diesem Punkt wird der Spindelstock 1 abgesenkt bis die Köpfe 22
der Bolzen 20 in die Durchlässe 24 eindringen. Dann wird durch eine kontrollierte
Drehung der Spindel 6 eine Drehbewegung des ringförmigen Teils 14 durchgeführt,
die in ihrem Betrag der Länge der Aufnahmen 23 entspricht. Dabei wird der Spindelstock
1 angehoben, wodurch zuerst die Bolzenköpfe 22 in den Aussparungen 25 einrasten,
bevor das Zubehörteil 2 durch die Bewegung des Spindelstocks 1 vom Boden abgehoben
wird. Die Bolzen 20 werden dabei über einen Bajonettverschluß in den Aufnahmen 23
festgehalten und das Zubehörteil 2 fest mit dem ringförmigen Teil 14 verbunden (siehe
Fig. 2).
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An diesem Punkt kann das Zubehörteil je nach der auszuführenden Bearbeitung
durch eine entsprechend kontrollierte Drehung der Spindel 6 um seine Achse z-z gedreht
werden, bis es die gewünschte Winkelstellung erreicht-hat. Schließlich wird das
Zubehörteil 2 durch die Verschiebung des ringförmigen Teils 14 aus seiner ersten
in seine zweite Stellung unter Einwirkung der Zugstangen 26 am Spindelstock 1 starr
befestigt. Durch die Zahnkränze 31 und 32 kommt das Zubehörteil 2 in Eingriff mit
dem Spindelstock 1. Während der Verschiebung löst sich die Verzahnung 17 von der
Verzahnung 11, wodurch die Kupplung 16 nicht mehr wirksam ist, während die Verzahnung
12 in die Verzahnung 11 eingreift, und somit die Kupplung 10 zur Wirkung kommt.
An diesem Punkt kann der mit dem Zubehörteil 2 ausgerüstete Spindelstock 1 mittels
der Hilfsspindel 8, die von der Spindel 3 angetrieben wird, die gewünschte Bearbeitung
durchführen (siehe Fig. 3).
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Nach beendigter Bearbeitung kann das Zubehörteil 2 wieder am Boden
abgelegt werden (siehe wieder Fig. 1), indem die zuvor beschriebenen Operationen
einfach in umgekehrter Reihenfolge ablaufen.
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Aus der Beschreibung geht hervor, daß das Zubehörteil mit einer bestimmten
Zahl von Winkelstellungen positioniert werden kann, wobei diese Zahl umso größer
ist, je kleiner die Zahn -teilung der sich gegenüberliegenden Zahnkränze 31 und
32 gemacht wird.
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Eine Ausführungsvariante der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 5 wird in
den Fig. 6 bis 10 dargestellt, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern
gekennzeichnet sind. Am Zubehörteil 2 entsprechend der Variante ist ein Zahnkranz
33 aus drei im gleichen Abstand angeordneten Zahnsegmenten 34, 35 und 36 vorgesehen,
von welchen ein Segment, im Ausführungsbeispiel das mit 34 gekennzeichnete, in der
Höhe verstellbar ist. Dazu ist ein im Zubehörteil 2 vertikal geführter Stellkeil
37 vorgesehen, der mittels der sich gegenüberliegenden Stellschrauben 38 und 39
verschoben und blockiert werden kann.
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Mit 40 ist ein in das Zubehörteil 2 eingepreßter Stift gekennzeichnet,
der zur Orientierung und Führung des Segments 34 dient, während mit 41 Federn bezeichnet
sind, die zwischen den Köpfen 42 der beiden Schrauben 43 im Zubehörteil 2 und dem
Segment 34 angeordnet sind, um das Segment 34 im Anschlag mit dem Keil 37 zu halten.
Durch entsprechende Höhenverstellung des Segments 34 wird das Zubehörteil 2 mit
einer gewünschten Fluchtabweichung am Spindelstock 1 befestigt, je nachdem dies
z.B. für die Planbearbeitung mit Fräswerkzeugen großen Durchmessers erforderlich
ist.
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Die Richtung der Fluchtabweichung kann nach Bedarf im voraus eingestellt
werden, wobei das Zubehörteil wie zuvor beschrieben, ausgerichtet wird. Dabei ist
zu bemerken, daß bei der Vorrichtung entsprechend der Variante zwischen der Spindel
8
und dem Adapterelement 7 eine Kupplung 44 mit gewölbten Verzahnungen
45 und 46 vorgesehen ist, um die genannte Flucht abweichung zu ermöglichen.
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Die Funktion der Vorrichtung entsprechend der Variante ist analog
der zuvor beschriebenen, wenn die Fig. 6, 7 und 8 anstelle der Fig. 1, 2 und 3 in
Betracht gezogen werden.
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Die Vorrichtung entsprechend dieser Erfindung hat den bedeutenden
Vorteil, daß am Spindelstock einer Werkzeugmaschine jedes Zubehörteil aus seiner
Bereitstellung heraus vollautomatisch befestigt werden kann, ohne daß auf komplizierte
Mechanismen am Bereitstellungsort oder am Zubehörteil selbst zurückgegriffen werden
muß.
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Darüber hinaus--kann ein Zubehörteil-bei-der Vorrichtung nach dieser
Erfindung, bei dem eine Ausrichtung erforderlich ist, vollautomatisch ausgerichtet
werden, auch wenn das Zubehörteil schon am Spindelstock befestigt ist.