DE3320851C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum aufeinan­ derfolgenden Bearbeiten von Werkstücken mit verschiedenen Werkzeugen, die in einem an einer Säule verfahrbaren Spin­ delstock 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 sind.

Eine derartige Werkzeugmaschine ist aus der DE-OS 19 04 093 bekannt.

Diese bekannte Werkzeugmaschine verfügt über einen Spindel­ stock mit horizontaler Spindelachse. Der Spindelstock ist an einem Kopf der Werkzeugmaschine axial verschieblich angeord­ net. Mit dem Kopf ist starr ein torusartig um den Spindel­ stock herum angeordnetes Werkzeugmagazin verbunden. Das Werkzeugmagazin enthält an einer mit dem Kopf starr verbun­ denen Platte eine Mehrzahl von radial angeordneten schwenk­ baren Haltearmen, an deren einem Ende jeweils eine Kolben- Zylinder-Einheit angreift und an derem 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 Spindel­ achse befinden. Zum Einwechseln eines Werkzeuges wird zu­ nächst 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 gleich­ zeitig wird ein am Ende des Haltearmes angeordneter, jetzt radial positionierter Hilfsantrieb betätigt, so daß insge­ samt der Werkstückhalter mit eingesetztem Werkzeug in die Spindelachse gerät. Die Spindel wird nun so weit vorgefah­ ren, daß ein Kegel des Werkzeughalters in eine dazu passende Aufnahme einer Spindel des Spindelstockes 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-Ein­ heit in seine radiale Ausgangslage zurückgeschwenkt. Jetzt kann die Spindel mit dem eingespannten Werkzeughalter nach vorne in eine Arbeitsstellung fahren, in der das Werkzeug in einem Werkstück arbeitet. Zum Auswechseln des Werkzeuges laufen entsprechende Bewegungsabläufe in umgekehrter Reihen­ folge 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 Zahl und Dauer der verschiedenen Bewegungsab­ läufe bestimmt. Da bei der bekannten Werkzeugmachine eine ganze Reihe von Bewegungsabläufen erforderlich ist, um einen Werkzeugwechsel durchzuführen, ist die Werkzeugwechselzeit entsprechend lang.

Bei einer anderen bekannten Werkzeugmaschine, wie sie in der DE-OS 16 52 673 beschrieben ist, sind um den Umfang eines Spindelstocks herum mehrere parallel zur Spindelachse ver­ fahrbare Wagen angeordnet, die mittels eines Kolbentriebes relativ zum Spindelstock axial verschiebbar sind. An dem der Aufnahme des Spindelstocks zugewandten vorderen Ende eines jeden Wagens befindet sich ein Tragarm mit Greifelementen zum Erfassen eines Werkzeugträgers. Der Tragarm ist in einer durch die Spindelachse gehenden Ebene verschwenkbar. In einer Magazinstellung ist der Tragarm um 90° nach außen aus einer zur Spindelachse parallelen Achse heraus verschwenkt, so daß in dieser Magazinstellung der Tragarm radial von der Spindelachse absteht. In dieser Magazinstellung ist der Wagen vom Aufnahmeende der Spindel weg in eine Endstellung verfahren. Um ein Werkzeug einzuwechseln, wird zunächst mittels des Kolbentriebes der Wagen in eine vordere Endstel­ lung verfahren, es wird alsdann mittels eines weiteren Kolbentriebes und einer Zahnstangen-Zahnrad-Einheit der Tragarm um 180° gedreht, so daß das Werkzeug nun mit der Spindelachse fluchtet. Nach der Lehre der DE-OS 16 52 573 soll nun ein Kegel des Werkzeughalters sich in der Spindel des Spindelstocks befinden, was jedoch aufgrund der in dieser Druckschrift angegebenen Dimensionierung nicht mög­ lich ist. Schließlich soll durch Zurückfahren des Wagens der Konus in der Spindelaufnahme eingerastet werden. Es sollen nun die Greifelemente am Ende des Tragarms gelöst und der Tragarm wieder um 180° zurückgeschwenkt werden, wonach sich der Wagen vom Spindelende weg in die Magazinposition bewegt.

In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 32 33 934 ist eine Werkzeugmaschine mit Werkzeugmaga­ zin beschrieben, die ebenfalls die Merkmale der eingangs genannten Art aufweist und ferner so ausgebildet ist, daß die Halter relativ zur Säule verfahrbar sind, daß die Halter unter der Kraft eines elastischen Spannmittels an einem axialen Anschlag des Spindelstocks gehalten sind, so daß der Halter des jeweils ein- bzw. auszuwechselnden Werkzeuges den Bewegungen des Spindelstocks zwischen einer Werkzeugwechsel­ position und einer Bearbeitungsposition am Werkstück folgt und während der Arbeit des Werkzeuges in einer mit der Spindelachse fluchtenden Lage verbleibt, daß Mittel vorge­ sehen sind, um die Halter gegen die Kraft des elastischen Spannmittels vom axialen Anschlag abzuheben und daß die Halter an einem gemeinsamen Träger gehalten sind.

Bei der Werkzeugmaschine gemäß der DE-OS 32 33 934 ist vorgese­ hen, daß zum Ausspannen eines Werkzeuges der Halter des zu wechselnden Werkzeugs beim Zurückfahren des Spindelstocks an einem in Richtung der Spindelachse wirkenden Anschlag zur Anlage kommt, derart, daß der Halter während des weiteren Zurückfahrens des Spindelstocks zwecks Freigabe des Werk­ zeugs stillsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugma­ schine der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubil­ den, daß die Werkzeugwechselzeit verkürzt wird. Zusätzlich soll dabei ein einfaches und zuverlässiges Ausspannen des Werkzeuges auch in einer beliebigen Höhe des Spindelstocks möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halter relativ zur Säule verfahrbar sind, daß die Halter unter der Kraft eines elastischen Spannmittels an einem axialen Anschlag des Spindelstocks gehalten sind, so daß der Halter des jeweils ein- bzw. auszuwechselnden Werkzeuges den Bewegungen des Spindelstocks zwischen einer Werkzeugwech­ selposition und einer Bearbeitungsposition am Werkstück folgt und während der Arbeit des Werkzeuges in einer mit der Spindelachse fluchtenden Lage verbleibt, daß Mittel vorgese­ hen sind, um die Halter gegen die Kraft des elastischen Spannmittels vom axialen Anschlag abzuheben, daß die Halter an einem gemeinsamen Träger gehalten sind und daß eine weitere Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, die auch bei ortsfestem Spindelstock ein Verfahren des Trägers bewirkt.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine hat damit den Vorteil, daß zum Lösen des Werkzeuges und der hierzu erforderlichen Relativbewegung von Träger und Spindelstock kein Verfahren des Spindelstocks selbst mehr erforderlich ist, sondern daß vielmehr durch die weitere Antriebsvorrichtung der Träger relativ zum Spindelstock in beliebiger Lage des Spindelstocks verfahren werden kann. Dies erhöht einmal die Flexibilität der Werkzeugmaschine zum anderen können die Wechselzeiten für die Werkzeuge reduziert wer­ den, da ein Werkzeugwechsel auch unmittelbar oberhalb des Werkstücks möglich ist und es nicht mehr erforderlich ist, den Spindelstock in seine obere Endlage zu verfahren.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der Träger bei nicht betätigter weiterer Antriebsvorrichtung durch elastische Spannmittel in Anlage an einem Anschlag des Spindelkopfes gehalten, so lange wie sich der Träger nicht in einer Werkzeugwechselposition befindet, während zum Er­ reichen der Werkzeugwechselposition die weitere Antriebs­ vorrichtung den Träger gegen die Kraft des Spannmittels zwecks Freigabe des Werkzeuges entlang der Spindelachse verfährt.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die weitere Antriebs­ vorrichtung einfach ausgebildet werden kann, weil sie nur das Verfahren des Trägers in eine Richtung, gegen die Kraft des elastischen Spannmittels, beispielsweise einer Schrau­ benfeder, bewirken muß. Das Zurückführen des Trägers hin­ gegen erfolgt alleine unter dem Einfluß des Spannmittels, die weitere Antriebsvorrichtung ist hierfür nicht erfor­ derlich. Auch sichert das elastische Spannmittel die Lage des Trägers während des Bearbeitens der Werkstücke.

Ist die weitere Antriebsvorrichtung in Ausgestaltung der Erfindung mit einem am Spindelstock fest angeordneten Druckmittelzylinder ausgestattet, dessen Kolbenstange am Träger mittelbar oder unmittelbar angreift, kann der Trä­ ger durch einfache Steuerung in die Werkzeug­ wechselposition gefahren werden. Die Steue­ rung wid dann besonders einfach, wenn - wie weiter oben geschildert - die Rückstellkraft eines elastischen Spann­ mittels vorhanden ist, da dann der Kolben mit dem Druckmedium nur von einer Seite beaufschlagbar sein muß.

Schließlich ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Halter durch Lenker mit dem Träger verbunden sind, an dem Träger ferner nach oben weisende Abschnitte angeordnet sind und die Kolbenstange an einem dieser Abschnitte an­ greift.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die weitere An­ triebsvorrichtung im oberen Bereich des Spindelstockes an­ geordnet werden kann, so daß der Raum im Bereich der Spin­ del, der praktisch vollkommen für das Ausführen der Werk­ zeugwechsel benötigt wird, durch die weitere Antriebsvor­ richtung nicht beeinträchtigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt in den Phasen a bis f einen Werkzeug­ wechsel bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.

Die Werkzeugmaschine weist einen Spindelstock 8 auf, der an seinem unteren Ende in eine Spindel 12 übergeht, die ein Werkzeug 104 trägt. Die Spindelachse ist mit 80 be­ zeichnet. Das Werkzeug 104 wird von einem nur schematisch dargestellten Halter 102 gehalten, der seinerseits von einer Parallelogrammführung, bestehend aus Lenkern 82 und 83 gehalten wird. Am Lenker 82 greift ein Fortsatz 94 einer Kolbenstange 92 an, die zu einer ersten Antriebsvor­ richtung 90 gehört. Diese Antriebsvorrichtung 90 ist, eben­ so wie die Lenker 82, 83 an einem Abschnitt 75 bzw. 75′ angeordnet. Sämtliche, zu den verschiedenen Werkzeugen 104, 104′ gehörenden Abschnitte 75, 75′ sind an einem gemeinsamen Träger befestigt, der in dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel als Rohrabschnitt 65 ausgebildet ist. Der Rohrabschnitt 65 umfaßt die Spindel 12 und ist auf dieser verschieblich angeordnet. Der Rohr­ abschnitt 65 wird in der Arbeitsstellung von einer Schrau­ benzugfeder 22 gegen einen Anschlag 24 des Spindelstocks 8 angedrückt.

Am oberen Ende des Spindelstocks 8 ist vermittels einer Halterung 98 ein Druckmittelzylinder 93 angeordnet, der mit einer Kolbenstange 95 insgesamt eine weitere An­ triebsvorrichtung 91 bildet. Das freie Ende der Kolben­ stange 95 liegt am oberen Ende des Abschnittes 75′ an.

In der Phase a) der Figur ist das Werkzeug 104 in der Spindel 12 entspannt und die Kolbenstange 95 ist in An­ schlag am Abschnitt 75′. Die weitere Antriebsvorrichtung 91 wird nun in Phase b) aktiviert und die Kolbenstange 95 drückt demzufolge auf den Abschnitt 75′ und schiebt den Rohrabschnitt 65 nach unten, so daß der Halter 102 mit dem Werkzeug 104 nach unten verfahren wird und das Werk­ zeug 104 die Spindel 12 verläßt.

In der Phase c) wird nun die Antriebsvorrichtung 90 be­ tätigt, dadurch schwenken die Lenker 82, 83 in der Figur nach rechts und das Werkzeug 104 wird aus dem Bereich der Spindelachse 80 entfernt.

In der Phase d) vollführt die in der Figur links darge­ stellte Antriebsvorrichtung 90 für ein weiteres Werkzeug 104 die zu Phase c) gegenläufige Bewegung, so daß das Werkzeug 104′ in die Spindelachse 80 gelangt.

In Phase e) wird nun die weitere Antriebsvorrichtung 91 abgeschaltet, so daß die Schraubenzugfeder 22 den Rohr­ abschnitt 65 wieder nach oben zieht, bis dieser in An­ lage zum Anschlag 24 gerät. Gleichzeitig gelangt auf der rechten Seite das Werkzeug 104 in eine Ausgangsstellung, die in der Figur mit dem Bezugszeichen 30 ein Magazin an­ deuten soll. Beim Werkzeug 104′ hingegen werden die Spin­ delmitnehmer in die Mitnehmernuten des Werkzeugschaftes eingekoppelt und das Werkzeug 104′ dementsprechend ge­ spannt. Die Werkzeugmaschine ist nun wieder bearbeitungs­ bereit.

Phase f) zeigt die Arbeitsstellung der Werkzeugmaschine, in der der Spindelstock 8 mit fest eingespanntem Werkzeug 104′ in seine untere Arbeitsstellung gefahren wird, in der ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Werkzeug be­ arbeitet wird.

Wie man aus der Figur leicht erkennt, braucht zum Wechsel der Werkzeuge 104, 104′ der Spindelstock 8 nur soweit von der Oberfläche des Werkstückes nach oben weggefahren zu werden, wie der Arbeitsweg der Kolbenstange 95 ist. Es ist demnach nicht mehr erforderlich, den Spindelstock 8 in seine obere Endlage zu fahren.

Claims (4)

1. Werkzeugmaschine zum aufeinanderfolgenden Bearbeiten von Werkstücken mit verschiedenen Werkzeugen (104, 104′), die in einem an einer Säule verfahrbaren Spindelstock (8) der Werkzeugmaschine 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 verfahrbar sind, daß die Halter unter der Kraft eines elastischen Spannmittels an einem axialen Anschlag des Spindelstocks (8) gehal­ ten sind, so daß der Halter des jeweils ein- bzw. auszuwechselnden Werkzeuges (104, 104′) den Bewegungen des Spindelstocks (8) zwischen einer Werkzeugwechsel­ position und einer Bearbeitungsposition am Werkstück folgt und während der Arbeit des Werkzeuges in einer mit der Spindelachse (80) fluchtenden Lage verbleibt, daß Mittel vorgesehen sind, um die Halter gegen die Kraft des elastischen Spannmittels vom axialen Anschlag abzuheben, daß die Halter an einem gemeinsamen Träger gehalten sind und daß eine weitere Antriebsvorrich­ tung (91) vorgesehen ist, die auch bei ortsfestem Spindelstock (8) ein Verfahren des Trägers bewirkt.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die weitere Antriebsvorrichtung (91) einen am Spindelstock (8) fest angeordneten Druckmittelzylinder (93) aufweist, dessen Kolbenstange (95) am Träger (65) mittelbar oder unmittelbar angreift.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger (65) bei nicht betätigter wei­ terer Antriebsvorrichtung (91) durch elastische Spann­ mittel (22) in Anlage an einem Anschlag (24) des Spin­ delkopfes (8) gehalten ist, so lange sich der Träger (65) nicht in einer Werkzeugwechselposition befindet, und daß zum Erreichen der Werkzeugwechselposition die weitere Antriebsvorrichtung (91) den Träger (65) gegen die Kraft des Spannmittels (22) zwecks Freigabe des Werkzeugs entlang der Spindelachse (80) verfährt.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halter (102) durch Lenker (82, 83) mit dem Träger (65) verbunden sind, daß an dem Träger (65) ferner nach oben weisende Abschnitte (75, 75′) angeordnet sind und daß die Kolbenstange (95) an einem Abschnitt (75′) angreift.