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Werkzeugsupport an einer Drehmaschine mit schwenkbarem
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Werkzeugkopf und Werkzeugwechselvorrichtung Die Erfindung betrifft
einen Werkzeugsupport an einer Drehmaschine mit schwenkbarem Werkzeugkopf und Werkzeugwechselvorrichtung,
der mit einer druckmittelbetätigbaren Spannvorrichtung für den Meisselschaft von
auswechselbaren Meisselwerkzeugen versehen ist und bei dem eine aus einem Meisselwerkzeug-Magazin
und einem Meisselwerkzeugwechsler bestehende erkzeugwechselvorrichtung angeordnet
ist.
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Bei Urehmasohinen werden die Dreh- und Bohrmeissel in Werkzeughaltern
aufgenommen, die entweder direkt an der Stirnfläche des Meisselschiebers festgeklemmt
werden oder aber auch auf einen Revolverkopf aufgesetzt werden können. Bei Befestigung
unmittelbar am Meisselschieber können mehrere Werkzeughahlter nacheinander aus einem
Magazin entnommen und am Meisselschieber selbsttätig festgeklemmt werden.
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Durch diese bekannte Ausbildungsweise wird eine weitgehende Automatisierung
des Werkzeugwechsels erreicht.
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Um die Bearbeitung von Aussen- und Innendurchmessern, Planflächen
sowie Aussen- und Innenecken zu ermöglichen, müssen die Drehmeissel.in den Werkzeughaltern
ver-schiedeen Stellungen festklemmbar sein. Dies führt dazu, dass eine Drehmeisselaufnahme
ähnliche Dimensionen aufweisen muss wie der Meisselschieberkopf, um Kollisionen
zwischen Meisselhalter und Werkzeug zu vermeiden. Die Werkzeughalter sind daher
wegen ihrer Dimensionierung sehr gross und schwer im Verhältnis zum Werkzeug. Bei
Verwendung von automatischen Werkzeugwechselvorrichtungen können in den Werkzeugmagazinen
nur eine begrenzte Anzahl von Werkzeughaltern aufgenommen werden, und zwar zumeist
nicht mehr als zwölf, höchstens sechzehn Werkzeughalterstationen in einer Magaz.inscheibe.
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Die weitere Vervollkommnung des automatisierten Werkzeugwechsels erfordert
es, dass jedes der zwölf oder sechzehn Werkzeuge mehrfach in einem Magazin gespeichert
werden kann, so dass es wünschenswert ist, dass eine wesentlich grössere Zahl von
Magazinplätzen für Meisselhalter zur Verfügung stehen. Dies führt zu sehr grossen
Magazinabmessungen, die einen erheblichen und unwirtschaftlich gro6sen Platzbedarf
erfordern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe tugrudk, än.einem Werkzeugsupport
einen Werkzeugkopf zu schaffen, der eine Verriegelbarkeit in verschiedenen Schwenkstellungen
entsprechend den erforderlichen Arbeitspositionen, in Verbindung mit einer automatisierten
Werkzeugwechsel vorrichtung ermöglicht, wodurch ein einfacher Werkzeugwechsel mit
geringem technischen
Aufwand und zugleich die Speicherung einer
grossen 211111 Voll Meisselwerkzeugen in einer Magazinvorrichtung erreicht werden
kann.
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Dies wird nach dem Grundgedanken der Erfindung bei einem gattungsgemäss
ausgebildeten Werkzeugsupport dadurch erreicht, dass der Werkzeugkopf einen um eine
waagerechte Achse schwenkbaren, in einem Gehäuse aufgenommenen, in mindestens fünf
Arbeitspositionen verriegelbaren, zylindrischen Werkzeugaufnahme-Schwenkkopf aufweist,
welcher -einen Aufnah -meschacht für den Meisselschaft eines Meisselwerkzeuges mit
einer Schnellspannvorrichtung enthält und mittels des Supports in eine Werkzeugwechselposition
in den übergabebereich des einen Wechselaufnahmearmes eines doppelarmigen, fernbetätigbaren
Me isselwerkzeugwechslers verfahrbar ist, dessen anderer Wechsel-Aufnahmearm in
den Übergabebereich eines drehbaren Meisselwerkzeug-Trommelmagazins schwenkbar ist.
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Durch die Erfindung wird der Werkzeughalter in verschiedene Arbeitspositionen
schwenkbar und in der Weise ausgebildet, dass er nur eine Aufnahme für nur ein Me.isselwerkzeug
besitzt, und kombiniert mit einer an sich bekannten Trommel-Magazinvorrichtung,
bei der am Umfang einer Trommel bis zu 24 Meisselwerkzeuge aufgenommen werden, und
bei der mehrere solcher Trommeln auf einer Trommelachse angeordnet sein können.
Dadurch kann eine sehr grosse Zahl von Meisselwerkzeugen, im Bedarfsfall über 100
Meissel, aufgenommen und in beliebiger Folge zum Einsatz gebracht werden. Dabei
bedarf es lediglich eines doppelarmigen Werkzeugwechslers, der die Meisselschäfte
der Meisselwerkzeuge der jeweiligen Magazinaufnahme mittels fernbetätigbarer Greif-
und Haltevorrichtungen zu entnehmen und nach der Schwenkbewegung an den Werkzeughalter
zu übergeben hat, nachdem der Werkzeugwechsler mit seinem anderen Arm zuvor das
bisherige Meisselwerkzeug vom
Werkzeugkopf in. seiner Werkzeugwechselposition
übernommen hat, welches er in derselben Schwenkbewegung der freien Aufnahme des
Magazins zuführt.
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Erfindungsgemäss wird weiter vorgeschiagen, dass der zylindrische
Schwenkkopf aus seiner mittigen Grundstellung, die zugleich die Werkzeugwechselstellung
ist, in entgegengesetzten Schwenkrichtungen in mindestens jeweils zwei Arbeitspositi
nen schwenkbar und verriegelbar ist.
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Zur vollen Automatisierung findet die Bewegung des Werkzeugaufnahme-Schwenkkopfes
in seine Grundstellung zum Werkzeugwechsel und die Steuerung des vorgewählten Magazinplatzes
mit dem neu zuzuführenden Meisselwerkzeug gleichzeitig statt, so dass die Entnahme
des bisherigen Meisselwerkzeuges aus dem Aufnahmeschacht des Werkzeugkopfes und
die des neuen Meisselwerkzeuges aus dem Magazin sowie das jeweilige Positionieren
des Werkzeugwechslers in einem kombinierten Bewegungsablauf erfolgt. Hierzu ist
erfindungsgemäss der doppelarmige Meisselwerkzeugwechsler zum Übernehmen und Abgeben
der Meisselwerkzeuge in den jeweiligen Übergabebereichen in der Werkzeugwechselposition
des Werkzeugaufnahme-Schwenkkopfes und des Meisselwerkzeug-Trommelmagazins in Fichtung.
der Achse X des Aufnahmeschachtes des Werkzeugaufnahme-Schwenkkopfes und der Übergabeachse
X des Meisselwerkzeug-Trommelmagazins fernbetätigbar verschiebbar gelagert.
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Weiterhin ist erfindungsgemäss das Meisselwerkzeug-Trommelmagazin
mit einer geradzahligen Anzahl von Aufnahmeschächten versehen und bei Ausbildung
mit zwei oder mehr axial hintereinanderliegenden Magazin-Trommeln axial verschiebbar
ausgebildet.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht erstmalig ein iiinfaches und
zeitsparendes Wechseln von Meisselwerkzeugen an Senkrecht- und Waagerecht-Drehmaschinen,
wobei aus einer praktisch unbegrenzt grossen Anzahl von gleich oder verschiedenartigen
Werkzeugen in jedem gewünschten Wechselrhythmus jedes beliebige Werkzeug zum Einsatz
gebracht werden kann. Dieses neue Wechselsystem beruht auf dem Wechseln nicht mehr
der Werkzeughalter, sondern der als Kurz- oder Blockwerkzeuge bezeichneten, nur
aus einem kurzen Meisselschaft mit Werkzeugschneide bestehenden Werkzeugmeissel
sowie dem hierfür besonders ausgebildeten schwenkbaren Werkzeugkopf mit nur einer
Werkzeugaufnahme.
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Ohne diese Ausbildungsweise müssten die Werkzeugmeissel in mindestens
vier verschiedenen Positionen im Meisselschieber eingesetzt werden. Bei einer automatischen
Wechselvorrichtung wären stets mindestens drei Meisselaufnahmeschächte beim Zerspanungsprozess
dem Späneanfall voll ausgesetzt, was ein vollautomatisches Arbeiten mit einer Wechselvorrichtung
unmöglich machen würde. Ausserdem wäre ein sehr komplizierter Manipulator zur Durchführung
des Werkzeugwechsels erforderlich.
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Diese Schwierigkeiten werden durch die erfindungsgemässe Ausbildungsweise
der Einrichtung überwunden und es wird eine einfache und betriebssichere, vollautomat
is ierbare Arbeitsweise ermöglicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung ist in
der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.
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Es zeigen: Fig.1 eine Vorderansicht des Werkzeugsupports mit Werkzeugkopf
und Wechselvorrichtung; Fig .2 einen Teilschnitt A-A1gem.Fig.3 durch den Werkzeugkopf;
Fig.
3 einen Teilschnitt B-B1 gem. Fig. 2 durch den Werkzeugkopf In Fig. 1 ist eine Senkrecht-Drehmaschine
mit Planscheibe 1 teilweise dargestellt, bei der am Maschinenständer die senkrechten
Führungsbahnen 2 angeordnet sind, an denen der Querbalken 4 vertikal verschiebbar
ist. Am querverschiebbaren Werkzeugsupport 5 ist der Werkzeugschieber 6 vertikal
anstellbar, der an seinem unteren Ende den in den Fig. 2 und 3 im einzelnen dargestellten
Werkzeugkopf 7 trägt.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen die Einzelheiten des Werkzeugkopfes 71 der
Werkzeugschieber 6 trägt an seinem unteren Ende das Gehäuse 8, in welchem der Werkzeugaufnahme-Schwenkkopf
9 um die waagrechte Achse "A" aus der Grundstellung "G" (Fig. 1) nach links ( vom
Betrachter gesehen ) in die Positionen I und II und nach rechts in die Positionen
III und IV schwenkbar und in diesen Stellungen mittels der Verriegelungsvorrichtung
12 (Fig. 2) feststellbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechen die
beidseitigen Verriegelungspositinnen jeweils.
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Winkeln von 450 Es können auch andere Verriegelungswinkelstellungen
vorgesehen werden.
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Der Werkzeugaufnahme-Schwenkkopf (9) ist auf dem Wellenzapfen 10 angeordnet
und weist eine Bohrung auf, in welcher ein Druckbolzen 13 geführt ist; in der dargestellten
Grundstellung "G" des Werkzeugaufnahme-Schwenkkopfes 9 steht der Druckbolzen 13
in koaxialer Wirkstellung zu der
Kolbenstange 15 des druckmittelbeaufschlagbaren
Scheibenkolbens 14, der in einer Zylinderbohrung im Oberteil des Gehäuses 8 angeordnet
ist.
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Der Werkzeugaufnahme-Schwenkkopf 9 ist mit einem Aufnahme -schacht
18 für den Meißelschaft 19 eines Meißelwerkzeugs 17 versehen, der mit einer nicht
näher dargestellten, bekannten Keilspannvorrichtung ausgerüstet ist; zur Ausübung
und dauernden Aufrechterhaltung der Keilspannung dient das Tellerfederpaket 16.
Zum Lösen der Federvorspannung der Keilspannvorrichtung und damit zum Entnehmen
des Meißelwerkzeugs 17 aus dem Aufnahmeschacht 18 und zum Einführen eines anderen
Meißelwerkzeugs wird für die Dauer des Wechselvorgangs der Scheibenkolben 14 druckmittelbeaufschlagt.
Mittels der Kolbenstange 15 wird der in eine Kolbenbewegung umgesetzte Kolbendruck
auf den in Wirkstellung befindliche Druckbolzen 13 übertragen und das Tellerfederpaket
16 entspannt, so daß sich infolge der Drucklosigkeit des Spannkeils der Werkzeugwechsel
vornehmen läßt.
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Zum Wechseln des im Einsatz befindlichen Meißelwerkzeuges gegen ein
anderes wird der Werkzeugaufnahme-Schwenkkopf 9 aus seiner jeweiligen Arbeitsposition
in die Grundstellung "G" geschwenkt (Fig. 1) und durch Verfahren des Werkzeugsupports
5 in die Mechselstellung "W" verfahren ( nach rechts, wie in der Darstellung Fig.
1 strichpunktiert angedeutet).
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Zum Entnehmen des auszuwechselnden Meißelwerkzeugs aus dem Werkzeugaufnahme-Schwenkkopf
9 wird nun der doppelarmige Werkzeugwechsler 21 in aus Vereinfachungsgründen nicht
näher dargestellter Weise in Richtung der Achse "X" in den
Bereich
des zu wechselnden Meißelwerkzeuges verfahren und von dem einen Wechselaufnahmearm
20 mittels seines Aufnahmegreifers 26 erfaßt. Danach verfährt der doppelarmige Werkzeugwechsler
21 in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise entlang der "X"-Achse in Richtung
auf das Meißelwekzeug -Trommelmagazin 23, wobei der Schaft 19 des zu wechselnden
Werkzeugs 17 aus dem Aufnahmeschacht 18(Fig.2 und 3) entnommen und zugleich durch
den anderen Wechselaufnahmearm 22 des Werkzeugwechslers 21 das neu zu übernehmende
noch im Meißelwerkzeug-Trommelmagazin 23 bereitgehaltene Meißelwerkzeug mittels
seines Aufnahmegreifers erfaßt wird.
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Durch ein weiteres Verfahren des doppelarmigen Werkzeugwechslers 21
in Richtung "X"-Achse in eine mittlere - ebenfalls 0 nicht dargestellte - Stellung
wird seine Drehung um 180 ermöglicht, so dass die Positionen der beiden von den
Wechselaufnahmearmen 20,22 erfassten Meisselwerkzeuge vertauscht sind. Durch Verfahren
des doppelarmigen Werkzeugwechslers 21 in Richtung der "X"-Achse wird zunächst das
neue Meisselwerkzeug in den Aufnahmeschacht 18 des Werkzeugaufnahme-Schwenkkopfes
9 eingesetzt und dort mittels der beschriebenen Schnellspannvorrichtung 13,14,15,16
festgeklemmt, so dass durch Einfahren des Supportes 5 und des Werkzeugschiebers
6 in die Arbeitsposition die Spanabnahme sofort wieder fortgesetzt werden kann.
Zugleich verfährt der doppelarmige Werkzeugwechsler 21 in Richtung auf das Meisselwerkzeug-Trommelmagazin
23, um das ausgewechselte Meisselwerkzeug an dessen freigewordene Aufnahmevorrichtung
abzugeben, womit der Werkzeugwechsel beendet ist.
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Durch die Verwendung der an sich bekannten, als Kurz- oder ßlockzeug
zeuge bezeichneten Meisselwerkzeuge mit einem kurzen Schaft zum Spannen mittels
Scnnellspannvorrichtungen in Verbindung mit an sich ebenfalls bekannten Werkzeugwechselvorrichtungen
und Trommelmagazinen in Kombination mit dem
erfindungsgemässen
Werkzeugkopf werden mehrere Vorteile erreicht. Der Werkzeugkopf selbst wird - beispielsweise
gegenüber der Ausbildung gemäss der DE-PS 22 30 144 -wesentlich einfacher gestaltet
und kleiner dimensioniert, wodurch auch das Umpositionieren in die verschiedenen
Arbeitsstellungen wegen des geringeren Gewichtes wesentlich erleichtert wird und
rascher erfolgen kann. Der erfindungsgemäss gestaltete Werkzeugkopf kann ausser
den am häufigsten benutzten und daher bevorzugten Arbeitspositionen in jede andere
beliebige Stellung verschwenkt und in dieser verriegelt werden. Eine weitere Zeitersparnis
ergibt sich dadurch, dass sofort nach Entnahme des auszuwechselnden Werkzeuges das
neue Werkzeug eingesetzt wird, und dass während des Verfahrens des Supports in die
zuvor eingenommene Arbeitsstellung gleichzeitig auch das Schwenken des Werkzeugaufnahme
-Schwenkkopfes in die vorherige Arbeitsposition erfolgt. Die zeitliche Unterbrechung
der Spanabnahme wird auf ein Minimum verringert, ohne dass die beliebige Positionierung
des Meisselwerkzeuges zur Spanabnahme und die freie Auswahlmöglichkeit des neu einzu
setzenden Meisselwerkzeuges aus einer grossen Zahl von vorgehaltenen, arbeitsbereiten
Werkzeugen eingeschränkt wird.
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Die erfindungs,gemässe Ausbildung ermöglicht daher durch universelle
ortlit-lionierungsmöglichkeit der Werkzeuge und zeit; sparendena5 enfalls universellen
Werkzeugwechsel eine erhebliche ctir Rationalisierung der Spanbnahme> vor allem
bei kompliziertin''~DrehköpfenJ und sie ist vorteilhaft bei schweren Senkrecht-Drehmaschinen
anwendbar.