DE3332306A1

DE3332306A1 - Einrichtung zur automatischen feinstellung von werkzeugen

Info

Publication number: DE3332306A1
Application number: DE19833332306
Authority: DE
Inventors: Robert Marcel 48075 Southfield Mich. Ortlieb
Original assignee: Devlieg Machine Co
Current assignee: Devlieg Machine Co
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1983-09-07
Publication date: 1984-03-08
Also published as: US4473937A; JPS5964210A; GB2128507B; GB2128507A; IN159952B; GB8323813D0

Description

BESCHREIBUNG

In den letzten Jahren sind mehrere Werkzeugmaschinen mit dem Merkmal des "automatischen Werkzeugwechsels" auf den Markt gekommen. Diese Maschinen, manchmal "Bearbeitungszentren" genannt, arbeiten automatisch (oder halbautomatisch) , wobei sie numerisch oder von Rechnern gesteuert sind und verwenden eine Werkzeughaltung, in der die bei einem gegebenen Werkstück zu verwendenden spanabhebenden Werkzeuge aufbewahrt werden. Werkzeuge führen Fräs-, Bohr-, Feinbohr-, Gewindeschneid-, Reib- und verschiedene andere spanabhebende Arbeiten durch. Alle diese Werkzeuge besitzen einen Schaft, der in eine Aufnahme der Antriebsspindel der Maschine eingespannt ist. Viele Maschinen mit automatischem Werkzeugwechsel weisen einen Typ von Werkzeugwechselvorrichtung auf, mit der das Werkzeug von der Werkzeughaltung herausgenommen und in die Maschinespindel eingespannt wird wie sie z.B. in der US-Patentschrift Nr. 3 94 7 951 beschrieben ist. Bei anderen Maschinen wird die gesamte Werkzeughaltung verfahren, um ein bestimmtes neues Werkzeug auf die Maschinenspindel fluchtend auszurichten, wobei diese selbst das gewünschte Werkzeug aus der Werkzeughaltung herauszieht. Es werden auch noch weitere andere Anordnungen verwendet.

Die Werkzeugeinstellung, insbesondere die Feinstellung, wie sie aufgrund des Verschleißes des Meißeleinsatzes und des Ersatzes bei diesen Maschinen erforderlich ist, wird meist dann durchgeführt, wenn das Werkzeug in der Maschinenspindel eingespannt ist oder auf einer eigenen Vorrüstmaschine. Damit leiden diese Feinstellverfahren am Nachteil, daß die Maschine ihre spanabhebenen Aufgaben / durchführt, während die Feinstellungen erfolgen oder daß eigene Arbeitsgänge an eigenen Maschinen erforderlich sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile unter Verwendung einer Feinstellungseinrichtung für

Werkzeuge zu vermeiden, die bei vielen verschiedenen von

Bauarten Bearbeitungszentren mit verschiedenen Bauarten von Werkzeugwechseleinrichtungen leicht zu verwenden, genau, stabil, betriebssicher und verhältnismäßig billig ist. Erfindungsgemäß soll auch ein verbessertes Verfahren für die automatische Feinstellung von Werkzeugen geschaffen werden.

die Die Erfindung benutzt vorteilhafterweise/numerische Steuerung für solche Werkzeughaltungen, wobei jedes Werkzeug in einer genau vorgegebenen Stellung gehalten werden muß, um eine automatische Feinstellung zu erhalten, während sich das Werkzeug in der Werkzeugwechseleinrichtung befindet. Dies erfolgt durch Einsatz einer ausschließlichen Werkzeugkonstruktion, welche die neuartige Feinstellvorrichtung aufweist, die fernbedient von der Rückseite (oder dem axialen Innenende) zugänglich ist, in Verbindung mit einem numerisch gesteuerten Werkzeugschlüssel oder Werkzeugspanner, der im Bereich der Werkzeughaltung angeordnet ist. Diese Werkzeugkonstruktion an sich ist Gegenstand der mitanhängigen Anmeldung "Nachstellbares Präzisionszerspanungswerkzeug" ("Precision Adjustable Cutting Tool")vom gleichen Datum.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1 einen teilweisen Vorderaufriß eines Bearbeitungszentrums mit einer für die Erfindung bestens geeigneten Werkzeugwechseleinrichtung,

* Figur 2 einen Seitenriß des Bearbeitung sz entrums

der Figur 1,

Figur 3 einen vergrößerten Seitenriß einer Bohrstange und einer erfindungsgemäßen Fein

stellvorrichtung

Figur 4 einen vergrößerten Grundriß eines Teils der Feinstellvorrichtung der Figur 3 mit weggebrochenen Teilen,

Figur 5 einen Aufriß von der Rückseite der Vorrichtung der Figur 4 mit weggebrochenen Teilen,

Figur 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 der Figur 7,

Figur 7 einen Grundriß eines Teils des Werkzeugs der Figur 6 mit weggebrochenen Partien, die den Innenaufbau freilegen,

Figur 8 einen waagerechten Schnitt eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bohrstange,
25

Figur 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 der Figur 8,

Figur 10 einen Grundriß, teilweise im Schnitt,eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfin

dungsgemäßen Bohrstange,

Figur 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der

Figur 10,
35

Figur 12 einen Teilgrundgriß der Bohrstange der Figur 10.

In Figur 1 ist ein herkömmliches als Horizontalbohrmaschine ausgelegtes Bearbeitungszentrum 10 gezeigt. Die Maschine 10 weist ein herkömmliches Bett 12, einen Ständer 14, einen am Bett 12 für gerade waagerechte Bewegungen montierten Längsschlitten 16, einen am Längsschlitten 16 montierten Tisch 18 auf, der waagerechte Bewegungen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Längsschlittens 16 ausführt sowie einen am Tisch 18 montierten Drehtisch 20 und schließlich einen Spindelkopf 22, der eine Spindel 24 mit Drehantrieb trägt und am Ständer 14 montiert ist, um senkrechte Bewegungen durchzuführen. Eine genormte Hängetafel 26

dort
ist vorgesehen, wo sie bequem von der Bedienungskraft erreicht werden kann. Die Hängetafel 26 ist mit einer nicht gezeigten herkömmlichen numerischen Steuerung in der üblichen Weise verdrahtet. Die Konsole kann die herkömmliche bandprogrammierte Bauart oder jede andere geeignete Bauart enthalten und steuert die Funktion des gesamten Bearbeitungszentrums in Abhängigkeit von der Eingabe bestimmter Handbedienungsorgane an der Hängetafel 26. Das Bearbeitungszentrum weist eine Werkzeughaltung 30 auf, in der mehrere Zerspanungswerkzeuge angeordnet sind, die an der Maschine 10 verwendet werden sollen. Die Werkzeuge befinden sich in Werkzeughaltern 36, die lösbar an einem Trommelmagazin 42 angebracht sind, das einen Teil der Werkzeughaltung 30 bildet. Nach Bedarf kann jedes Werkzeug vom Magazin 42 in einem Werkzeughalter mit einem waagerechten Greiferarm 34 an eine "Werkzeugwechselstellung" neben der Spindel 24 herangebracht werden. Von dort aus wird das Werkzeug gegen das in der Spindel eingespannte Werkzeug mit Hilfe einer Wechseleinrichtung ausgewechselt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugwechseleinrichtung 32 eine freistehende am Boden montierte Einrichtung, jedoch ist die Erfindung auch auf andere Bauarten von Werkzeugwechslern anwendbar.

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Aufbau und Arbeitsweise der Werkzeughaltung 30, der Werkzeughalter 36, des Greiferarras 34, der Spindel 24, der Werkzeugwechseleinrichtung 32 sowie andere Merkmale der Maschine sind voll für eine gleiche Konstruktion in der US-Patentschrift 3 947 951 beschrieben, die hier ausdrücklich mit angezogen wird.

Nach Figur 3 weist jeder Werkzeughalter 3 6 einen konischen Meißeleinsatz 90 auf, in dem der Schaft 37 eines Werkzeugs wie einer Bohrstange 91 eingespannt wird, die teilweise gestrichelt dargestellt ist. Die Werkzeughalter 36 sind einfach ausgelegt und vollständig auswechselbar. Erfindungsgemäß ist der Werkzeughalter, der ein neues Werkzeug an die Spindel heranfährt, genauso ausgelegt wie der Werkzeughalter, der ein altes oder vorher benutztes Werkzeug zur Werkzeughaltung zurückbringt.

Erfindungsgemäß sind die verschiedenen Bohrstangen und anderen Werkzeuge intern abgeändert, um die ausschließliche Möglichkeit der Feinstellung vom axialen Innenende des Werkzeugschafts aus zu bieten. Diese feinstellbaren Werkzeuge sind voll in der mitanhängigen Anmeldung "Nachstellbares Präzisionszerspanungswerkzeug" ("Precision Adjustable Cutting Tool") vom selben Datum beschrieben, das hier mit angezogen wird. Daher werden hier die Werkzeuge lediglich allgemein beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Werkzeuges ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug eine Bohrstange 91 mit einer verstellbaren Schneidwerkzeugpatrone 92, die in einer querverlaufenden Patronenbohrung 100 angeordnet ist, sowie mit einem herkömmlichen Montageflansch 80 und einem nur teilweise gezeigten Schaft 70. Die Patrone

Al

weist einen Meißelhalter 93 mit einem zylindrischen Abschnitt mit Außengewinde 94 auf, das in Abhängigkeit von der Drehung eines Bundes mit Innengewinde 102 vor- oder zurückgefahren wird, wobei der Bund einen konisehen Kopf 104 aufweist, der mit einem entsprechenden konischen Lagersitz 106 in der Stange in Eingriff kommt. Der Meißeleinsatz 93 ist mit dem Innenraum der Patronenbohrung 100 verkeilt, so daß bei einer Drehung des Bundes 102 der Meißeleinsatz 9"3 gegenüber der Bohrstange vor- oder zurückfahren, sich jedoch nicht drehen kann. Mehrere Tellerfedern 120, die um eine Sperrschraube 110 herum angeordnet sind (die mit dem Meißeleinsatz verschraubt ist) sowie zwischen einem Absatz 112 und einem ringförmigen Bund 114 angeordnet sind, der durch den Kopf 108 einer Schraube 110 gehalten wird, halten die Patrone 92 elastisch in ihrer Lagerstellung und nehmen das Spiel im Gewinde 94 auf.

Um die Radialstellung des Meißeleinsatzes 93 gegenüber der Bohrstange 91 richtig zu stellen, wird der Bund gedreht, wodurch der Meißeleinsatz 93 durch Schraubbewegung vor- oder zurückfährt. Der Bund 102 weist Skalenmarkierungen auf, welche die Größe der Änderung der Radiallage des Meißeleinsatzes anzeigen.

Eine zweite Bohrung 122 durch das Werkzeug 91 verläuft im allgemeinen senkrecht und neben der Patronenbohrung 100 und nimmt ein Schneckenrad 124 auf, welches mit der Außenverzahnung 126 des Bundes 102 im Eingriff steht.

Das Schneckenrad 124 und derBund 102 sind so miteinander verzahnt, daß viele Drehungen des Schneckenrades 124 nur eine sehr geringe Bewegung des Meißeleinsatzes bewirken, wodurch ein hoher Drehmomentgewinn entsteht, welcher die Reibung zwischen dem konischen Kopf 104 und dem konischen Lager 606 überwindet, wodurch

sich auch die Möglichkeit für sehr genaue Feinstellungen ergibt. Das Schneckenrad kann auch mit Skalenmarkierungen der benachbarten Fläche 128 der Bohrstange 91 versehen sein, um Veränderungen der Stellung des Meißeleinsatzes anzuzeigen.

Wegen der Kombination des hohen Drehmomentgewinns durch die Verzahnung zwischen dem Schneckenrad und dem Bund sowie wegen der Elastizität der Tellerfedern braucht die Sperrschraube 110 nicht gelockert zu werden, damit sich der Bund 102 während der Feinstellungen drehen kann. Damit wird ein Gewindespiel aufgefangen, und der Meißeleinsatz 93 bleibt während der gesamten Feinstellung zentriert. Wenn der durch die Tellerfedern aufgenommene Bewegungsbereich überschritten wird, kann die Schraube 110 gegenüber dem Meißeleinsatz neu positioniert werden.

Die Bohrstange 91 weist auch sich axial erstreckende Bohrungen 130 und 132 in ihren Körper- und Schaftabschnitten auf, in denen Wellen 134 und 136 angeordnet sind, die über zwei Ritzel 138 und 140 miteinander sind. Die Bohrung 130 liegt zur Bohrung 122 koaxial, und die Welle 134 ist mit dem Schneckenrad 124 verbunden, das sie auch antreibt. Die Welle 136, die auf der Mittelachse des Werkzeugs liegt, weist an ihrem rechts außen liegenden Ende, das im wesentlichen bündig mit dem Ende des Werkzeugschaftes ist, eine axiale Antriebsaufnahme mit einer Innenkeilverzahnung oder Innenverzahnung auf (wie die Aufnahme 39 4 der Figur 10). Die Wellen 134 und 136 drehen sich in Lagern 144 und 146 sowie 148 und 150.

Eines der ausschließlichen Merkmale der Erfindung ist ein numerisch gesteuerter kraftbetriebener Spann- oder Werkzeugschlüssel im Bereich der Werkzeughaltung des

Bearbeitungszentrums zum Zwecke der automatischen Feinstellung der einzelnen Werkzeuge. Ein Beispiel dieses kraftbetriebenen Antriebschlüssels 160 ist in den Figuren 3,4 und 5 gezeigt und weist eine Antriebswelle 16 2 mit mehreren radial nach außen ragenden Keilzähnen auf, die in eine nicht gezeigte angetriebene öffnung der Werkzeugwelle 136 hineinpassen. Der Antrieb 160 ist auf einem senkrechten Ständer montiert und bildet einen Teil der Werkzeughaltung 30 neben der Drehscheibe 42, wobei er mit den einzelnen Werkzeughaltern 36 verbunden ist, die einzeln an der Scheibe 42 angeordnet sind.

Der Antrieb 160 weist ein Gehäuse 140 auf, in dem ein Schaltrad in Form eines Antriebsrades 166 angeordnet ist, das mehrere sich axial erstreckende Antriebsnasen 168 aufweist, die sich parallel zur Drehachse des Rads 166 in über den Umfang verteilten Stellen, d.h. radial außen erstrecken. Das Rad 166 ist auf einer Welle 170 montiert, die ihrerseits kraftschlüssig mit der Welle 162 verbunden ist. Wie aus Figur 4 hervorgeht, ist das Antriebselement verschiebbar in einer Mittelbohrung im Ende der Welle 170 montiert, wobei eine stoßdämpfende Feder 119 zwischen dem Ende der Bohrung und dem Antriebselement 162 angeordnet ist, um die Einrichtung im Falle der Fehlausrichtung zwischen Schlüssel und Aufnahme zu schützen. Das Antriebselement 162 wird in der Welle 170 durch einen Stift mit Schlitz 121 gehalten. Die Auslegung von Rad 166 und Welle 170 ist so, daß sie sich zusammen drehen, jedoch die Welle 170 an gegenüber dem Rad 166 frei hin- und herfahren. Die Welle 166 wird durch eine Steuerung 171 gedreht, die einen positiven Druckluftzylinder 172 und einen Unterdruckzylinder 174 aufweist, wobei der

166 positive oder Uberdruckzylinder 172 das Rad nach links

und der Unterdruckzylinder 174 das Rad 166 nach rechts dreht. Der Uberdruckzylinder 172 ist mit einer hin- und hergehenden Welle 176 verbunden, die einen durchgehenden senkrechten Schlitz 178 aufweist, durch den ein Stift 180 ragt, auf dem eine Schaltklinke 182 drehbar gelagert ist. Die Schaltklinke 182 weist an einem Ende eine öse 184 auf, und die Welle 176 eine öse 186. Zwischen den ösen 184 und 186 ist eine Zugfeder 188 gespannt, welche normalerweise die Schaltklinke 182 in die gezeigte senkrechte Stellung abwärts drückt. Ebenso ist der Unterdruckzylinder 174 an einer Welle 190 mit einem durchgehenden senkrechten Schlitz 192 befestigt, durch · welche ein Stift 194 ragt, auf dem eine in Gegenrichtung gekehrte Schaltrichtung 196 angeordnet ist, die durch eine Zugfeder 198 normalerweise senkrecht nach oben gedrückt wird, die sich zwischen einer öse 200 auf der Schaltklinke 196 und einer öse 202 an der Welle 190 erstreckt. Die Wellen 176 und 190 laufen in Lagern 204 und 206 im Gehäuse 164 hin und her und sind entsprechend verkeilt, um eine Drehung gegenüber dem Gehäuse zu verhindern.

Die Antriebseinrichtung 160 weist auch eine Betätigungseinrichtung oder ein Stellglied auf, das aus einem Druckluftzylinder 210 besteht, an dessen Kolben ein Meßfühlblock 212 angeschlossen ist, der seinerseits mit der Welle 170 verbunden ist. Der Meßfühlblock 212 bewegt sich zwischen zwei Naherungsschaltern 216 und 218 hin und her. Wenn der Druckluftzylinder 210 von der numerischen Steuerung beaufschlagt wird, bewirkt er, daß der Werkzeugschlüssel 220 der Antriebswelle 162 in Eingriff mit der keilverzahnten Aufnahme am Ende der Welle 136 der Bohrstange kommt, und wenn er abgeschaltet wird, wird der Werkzeugschlüssel zurückgezogen. Das Ausgangssignal des Näherungsschalters liegt an der numerischen Steuerung an,welche bewirkt, daß sich der Schlüssel 220 zwischen den von den Schaltern gesetzten körperlichen Grenzen bewegt. Wenn

zehn Antriebszapfen vorgesehen sind, so bewirkt eine einzige Betätigung des Zylinders 172 oder 174, daß das Rad 166 und damit auch der Schlüssel 220 um eine Zehntel Umdrehung in der durch den gewählten Zylinder gesteuerten Richtung weitergedreht wird. Die Zahl der Keilzähne in der angetriebenen Aufnahme und am Schlüssel 220 müssen der Zahl der Antriebszapfen 168 entsprechen. Es sei bemerkt, daß auch andere Bauarten von Fortschalteinrichtungen verwendet werden können, wie Schrittmotoren, Malteserkreuze u. dgl., um die gewünschte numerisch gesteuerte Funktion durchführen zu können.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bohrstange 236 ist in den Figuren 8 und 9 gezeigt. Die Bohrstange 236 besitzt einen auswechselbaren verstellbaren Meißeleinsatz 238, der in einer sich axial erstreckenden Nut 240 im Außenumfang der Stange 236 angeordnet ist. Der Einsatz 238 weist einen an einem Meißeleinsatz 244 befestigten Körperabschnitt 242 auf, wobei der Meißeleinsatz mit einer Schraube 245 an der Bohrstange befestigt ist. Das Werkzeug wird dadurch feingestellt, daß das Außenende des Einsatzes mit Hilfe eines Druckblocks 246 ausgelenkt wird, der in Abhängigkeit von der Drehung eines Bundes 248 mit Innengewinde vor- oder zurückgefahren wird. Mehrere Tellerfedern 250 auf einer Druckschraube 252, die in den Druckblock 246 eingeschraubt ist, drücken gegen einen ringförmigen Absatz 253, um den Druckblock 246 elastisch in seiner Lagerstellung gegen einen lasttragenden Absatz 251 zu drücken und das Spiel in den Gewinden aufzunehmen, wenn keine Kraft auf den Einsatz wirkt. Die vorstehend beschriebene Einrichtung ist in einer quer verlaufenden Bohrung 254 im Werkzeughalter 236 angeordnet.

Eine weitere sich axial durch den Werkzeughalter 236 im allgemeinen senkrecht zur und neben der Patronenbohrung 240 erstreckende Bohrung 256 nimmt ein Schneckenrad 258 auf, das mit der Außenverzahnung 260 eines Bundes 248 im Eingriff steht. Das Schneckenrad 258 und der Bund 248 sind so miteinander verzahnt, daß viele Drehun gen des Schneckenrades 258 nur eine geringe Bewegung des Meißeleinsatzes 244 bewirken. Das Schneckenrad wird für die Feinstellung des Meißeleinsatzes 244 in eine Sollstellung gedreht. Es kann auch mit Meßmarken an der äußeren Einstellfläche 262 versehen sein, um Stellungsänderungen des Meißeleinsatzes anzuzeigen.

Das Werkzeug 236 weist auch eine Axialbohrung266 auf, durch welche eine Welle 268 geführt ist, deren Außenende mit dem Schneckenrad 258 verbunden ist. Das innere Ende der Welle 268 ist mit einem Kreuzgelenk 272 verbunden, das seinerseits an eine Antriebswelle 273 angeschlossen ist, welche sich über die Länge des Schaftes 275 des Werkzeugs 236 auf dessen Mittelachse erstreckt, wobei ihr Innenende eine keilverzahnte angetriebene Aufnahme wie die des vorangehenden Ausführungsbeispiels aufweist. Der Schlüssel 220 greift in das Ende der Antriebswelle in Abhängigkeit von numerischen Steuerbefehlen ein, um Feinstellungen am Meißelhalter in Plus- oder Minusrichtung durchzuführen .

Die Figuren 10,11 und 12 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs 236 in der Form eines Bohrkopfes, der sich erfindungsgemäß für Bohrungen mit kleinen Durchmessern einsetzen läßt. Das Werkzeug336 besitzt eine einstellbare Schneidwerkzeugpatrone 338, die in einer sich quer erstreckenden Patronenbohrung 340 untergebracht ist. Die Patrone

yi ^

weist einen in der Patrone befindlichen Schlitten 342 auf, wobei der Schaft 344 eines Bohrers 330 von kleinem Durchmesser in einer Querbohrung des Schlittens angeordnet ist und durch eine Feststellschraube 356 gehalten wird. Eine Nut 346 ist im Werkzeug 336 zur Aufnahme des Bohrers 330 ausgeformt, damit sich dieser auf einer Linie bewege, die parallel zur Bewegungsachse des Schlittens in der Patronenbohrung liegt. Die Patrone 338 umfaßt einen einstückig ausgeformten Schlitten 348 mit Außengewinde, der sich vom Schlitten 342 aus erstreckt und in Abhängigkeit von der Drehung eines Bundes 350 mit Innengewinde vor- oder zurückgefahren wird, wobei der Bund 350 einen konischen Kopf 352 aufweist, der mit einem entsprechenden konischen Lagersitz 354 im Werkzeug 336 in Eingriff kommt. Eine Feststellschraube 356 ragt durch die Mitte des Schlittens 348 und arretiert das Werkzeug am Schlitten.

Um die Radiallage des Werkzeugs 330 einzustellen, wird der Bund 350 gedreht, um den Schlitten 342 und das Werkzeug 330 mit Schraubbewegungen vor- oder zurückzufahren. Der Bund 350 weist Skalenmarkierungen auf, um eine Änderung der Radialstellung des Werkzeugs anzuzeigen.

Eine weitere Bohrung 358 erstreckt sich axial durch das Werkzeug 336 und senkrecht zur sowie neben der Patrone bis zur Bohrung 340, wobei sie ein Schneckenrad 360 aufnimmt, das mit der Außenverzahnung 362 des Patronenbundes 350 im Eingriff steht. Das Schneckenrad 36 0 und der Bund 350 sind so miteinander verzahnt, daß viele Drehungen des Schneckenrades 360 nur eine sehr geringe Bewegung des Werkzeugs 330 bewirken. Damit wird ein hoher Drehmomentgewinn geschaffen, um die Reibung zu überwinden, wobei sehr genaue Feinstellungen der Lage des Meißeleinsatzes möglich sind.

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Das Schneckenrad kann auch einen Kopf 364 mit Skalenmarken aufweisen,welche Veränderungen der Stellung des Meißeleinsatzes anzeigen.

Der Schlitten 342 weist eine Traverse 366 auf, die fest an seinem gegenüberliegenden Ende mit den Schrauben 368 und 370 angebracht ist. Zwei Bohrungen 372 und 374 sind im Werkzeughalter 366 untergebracht, indem auch zwei Federn 376 und 378 und zwei Paßstifte 380

^q und 382 angeordnet sind. Die Federn 376 und 378 (die entweder Spiralfedern oder Tellerfedern seir. können) drücken Paßstifte 380 und 382 von den Bohrungen 372 und 374 nach außen, wo sie gegen die Traverse 366 wirken, um den Schlitten 342 in eine Richtung zu

!5 drücken, in welcher er seinerseits den Bund 350 gegen den konischen Lagersitz 354 drückt. Damit wird Gewindespiel aufgenommen, wobei das Werkzeug selbst während der Feinstellung zentriert bleibt.

Das Werkzeug 336 weist auch eine Axialbohrung 384 auf, die sich axial längs der Mittelachse des Schaftes 385 des Werkzeugs erstreckt, in welcher eine Welle 386 drehbar gelagert ist, die an ihrem Außenende ein Ritzel 392 aufweist, das mit einem Ritzel 390 auf einer Welle 388 im Eingriff steht, die in der Axialbohrung 358 angeordnet ist. Das andere Ende der Welle 388 ist kraftschlüssig mit dem Schneckenrad 36 0 verbunden. An ihrem axial inneren Ende weist die Welle 386 eine angetriebene mit Keilzähnen versehene Aufnahme 394 auf. Der Schlüssel 220 kommt mit der Aufnahme 294 in Eingriff, wie vorstehend beschrieben, um den Meißeleinsatz automatisch einzustellen.

Die numerische Steuerung der erfindungsgemäßen Einrichtung,(die erfindungsgemäß alle Band-, Rechner- und ahn-

liehe Steuerungen umfaßt) kann in jeder Hinsicht mit herkömmlichen Verfahren und Einrichtungen durchgeführt werden. Die Große der gewünschten Einstellung für ein gegebenes Werkzeug kann in der herkömmlichen Weise bestimmt werden, wobei die Eingabe in die Steuerung entweder von Hand oder automatisch nach Standardverfahren vorgenommen werden kann. Die Steuerung kennt notwendigerweise die Stelle eines gegebenen Werkzeugs in der Werkzeughaltung und damit auch, wann es fluchtend mit dem kraftangetriebenen Schlüssel positioniert wird. Sie kann auch leicht berechnen, wie oft der Schlüssel fortzuschalten ist, um eine gewünschte Feinstellung durchzuführen. Wenn beispielsweise das Schneckenrad eine Untersetzung für eine Feinstellung von 0,001'' (ca.

0,0254 mm) bei einer vollen Umdrehung seiner Feinstelleingangswelle aufweist, und das Schaltrad hat eine übersetzung von 10 : 1, dann bewirkt eine einzige Betätigung des Schlüsselantriebs, daß das Werkzeug um 0,0001''(ca. 0,00254 mm) vor- oder zurückgefahren wird. Wenn daher eine Feinstellung von 0,0003'' (ca. 0,00762 mm) erforderlich ist, wird die Antriebseinrichtung dreimal in der gewünschten Richtung betätigt. Auch der Betätigungs- oder Stellzylinder 310 kann ebenso gesteuert beaufschlagt werden, um sicherzustellen, daß der Schlüssel mit der angetriebenen Aufnahme im Eingriff steht, um vor dem Fortschalten SchneckenradJustierungen durchführen zu können, und daß er nach Beendigung des Schaltvorgangs zurückgezogen wird, wobei alle Vorgänge in Abhängigkeit vom Eingangssignal der Näherungsschalter erfolgen. Diese Vorgänge können unter Verwendung herkömmlicher gesteuerter Tauchspulventile in der Druckluft (oder hydraulischen, falls gewünscht) Anlage durchgeführt werden, welche den Antrieb für die Schaltzylinder unter Verwendung bekannter Verfahren und Einrichtungen

liefert. Die Grundlagen der Erfindung können auch auf andere Bauarten von Werkzeugen angewandt werden, die mit ähnlichen von außen zugänglichen Feinstelleinrichtungen versehen sind.

Außer den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind noch weitere sowie weitere Verfahren möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum automatischen Handhaben und Halten von Werkzeugen in einem Bearbeitungszentrum mit 5

mehreren Werkzeugen einschließlich einstellbarer Werkzeuge, die von außen zugängliche angetriebene Vorrichtungen die Feinstellung des Meißeleinsatzes (Schneideinsatzes) aufweisen,

einem .Magazin zum Halten mehrerer Werkzeuge, von denen mindestens eines ein einstellbares Werkzeug ist,

einem automatischen Werkzeugwechsler, der ein Werkzeug in beiden Richtungen zwischen dem Magazin und dem Werkzeugantrieb befördert,

einer kraftbetriebenen Einstellvorrichtung, die mit der angetriebenen Vorrichtung am einstellbaren Werkzeug, das im Magazin angeordnet ist, in Eingriff kommt und

einer numerischen Steuerung zum Steuern der Arbeitsgänge des BearbeitungsZentrums,

gekennzeichnet durch

* Eingeben von Daten in die Steuerung über die Identität eines gegebenen einstellbaren Werkzeugs, das einer Einstellung bedarf sowie der Größe der gewünschten Einstellung,

Beaufschlagen der kraftbetriebenen Einstellvorrichtung, um die angetriebene Vorrichtung des gegebenen einstellbaren Werkzeugs in Abhängigkeit von den

Daten feinzustellen, wenn sich das gegebene

Werkzeug im Magazin befindet,

anschließenden automatischen Transport des eingestellten Werkzeugs zur Werkzeugantriebs

vorrichtung.
2. Verfahren der automatischen Handhabung und Haltung von Werkzeugen in einem Bearbeitungszentrum mit

mehreren Werkzeugen, einschließlich einstellbarer Werkzeuge, welche von außen zugängliche angetriebene Vorrichtungfür die Feinstellung des Meißeleinsatzes aufweisen,

einem Werkzeugantrieb zur Betätigung der einzelnen Werkzeuge,

einem Magazin zum Halten mehrerer Werkzeuge, von denen mindestens eines einstellbar ist,

wobei das Magazin die Werkzeuge zwischen einer ersten und zweiten Stellung hin- und herbewegt,

eine.m automatischen Werkzeugwechsler, der ein Werkzeug in beiden Richtungen zwischen der

ersten Stellung und dem Werkzeugantrieb befördert,

einer kraftbetriebenen Einstelleinrichtung, die mit der angetriebenen Vorrichtung auf einem in

der zweiten Stellung befindlichen einstellbaren Werkzeug in Eingriff kommt und

einer numerischen Steuerung, welche die Arbeitsgänge des Bearbeitungszentrums steuert,

gekennzeichnet durch

Eingeben von Daten in die Steuerung über die

Identität eines gegebenen einstellbaren Werkzeugs, das der Einstellung bedarf, und der Größe der gewünschten Einstellung,

Betätigen der kraftbetätigten Einstellvorrichtung, damit diese in Abhängigkeit von den Daten mit der angetriebenen Vorrichtung des gegebenen einstellbaren Werkzeugs in Eingriff komme, wenn sich das gegebene Werkzeug in der zweiten Stel

lung befindet,

Beaufschlagen der kraftangetriebenen Einstellvorrichtung, um das gegebene einstellbare Werkzeug feinzustellen,

Beaufschlagen der kraftgetriebenen Einstellvorrichtung, um diese außer Eingriff mit dem gegebenen Werkzeug zu bringen,
20

Verfahren des gegebenen Werkzeugs in die erste Stellung und

automatisches Befördern des eingestellten Werkzeugs zur Werkzeugantriebsvorrichtung.
3. Bearbeitungszentrum, gekennzeichnet durch

mehrere Werkzeuge (91) einschließlich von einstellbaren Werkzeugen (92), welche von

außen zugängliche angetriebene Vorrichtunaen

(124,102,136) aufweisen, um den Meißeleinsatz

(93) feinzustellen,

durch einen Werkzeugantrieb (160,162), der die

einzelnen Werkzeuge (91) betätigt,

ein Magazin (30) zum Halten mehrerer Werkzeuge

(91), von denen mindestens eines zu den einstellbaren Werkzeugen (92) gehört, wobei das Magazin (30) die Werkzeuge (91) zwischen der ersten und zweiten Steliing hin- und herbewegt,

einen automatischen Werkzeugwechsler (32), der ein Werkzeug (91) in beiden Richtungen zwischen der ersten Stellung und den Werkzeugantrieben (160,162) befördert, .

durch eine kraftangetriebene Einstellvorrichtung (160), die mit der angetriebenen Vorrichtung (124,102) an einem einstellbaren Werkzeug (92) in der zweiten Stellung in Eingriff kommt,

eine numerische Steuerung, welche die Arbeitsgänge des Bearbeitungszentrums (10) steuert,

eine Einrichtung (26) zum Eingeben der Steuer

daten über die Identität eines gegebenen einstellbaren Werkzeugs (92), das der Feinstellung bedarf sowie der Größe der gewünschten Feinstellung,

wobei die kraftangetriebene Einstellvorrichtung

(160) mit der angetriebenen Vorrichtung (124, 102,136) des gegebenen einstellbaren Werkzeugs (92) in Abhängigkeit von den Daten in Eingriff kommt, wenn sich das gegebene Werkzeug (92) in

der zweiten Stellung befindet.

(Schneideinsatzes)
4. Einrichtung zur Feinstellung des Meißeleinsatzes an

einem Werkzeug, gekennzeichnet durch

ein Werkzeug (91) mit einem Meißeleinsatz (93), 5

eine Feinstellvorrichtung (124,102) am Werkzeug (91) um die Stellung des Meißeleinsatzes (93) gegenüber dem Werkzeug (91,92) feinzustellen,

eine fortschaltbare Vorrichtung (134,136) am Werkzeug (91), welche die Feinstellvorrichtung (124, 102) betätigt,

einen vom Werkzeug (91) getrennten Schlüssel (160), der in eine Stellung verfahrbar ist, in welcher er kraftschlüssig mit der fortschaltbaren Vorrichtung (134,136) in Eingriff kommt,

eine Vorrichtung (210), welche den Schlüssel (160) in kraftschlüssigen Eingriff mit der fortschaltbaren Vorrichtung (134,136) bringt,

eine kraftbetätigte Fortschalteinrichtung (166), welche den Schlüssel (160) weiterschaltet, während der mit der fortschaltbaren Einrichtung (134,136) im Eingriff steht, wodurch diese fortgeschaltet wird und damit den Meißeleinsatz (93) feinstellt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüssel (160) mit der Fortschalteinrichtung (166) durch eine Totgangvorrichtung mit einer Stoßdämpferfeder (119) verbunden ist, wodurch er (160) sich gegenüber der Fortschaltvorrichtung (166) bewegen kann, wenn er in Eingriff mit der fortgeschalteten Vorrichtung (134,136) kommt und die beiden Vorrichtungen ungenau miteinander fluchten.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (91) einen herkömmlichen Schaft (70) aufweist und, daß die fortschaltbare Vorrichtung (134,136) am axialen Innenende des Schaftes (70) angeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortschaltvorrichtung (166) numerisch gesteuert ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fortschaltvorrichtung (166) folgende Bauelemente aufweist:

ein mit dem Schlüssel (160) verbundenes Schalt

rad (166),

mehrere am Schaltrad (166) befestigte Antriebszapfen (168),

eine erste von einem Strömungsmittelmotor (172) beaufschlagte Schaltklinke (182), die mit einem der Antriebszapfen (168) in Eingriff kommt, um das Schaltrad (166) in eine Richtung zu drehen,

eine zweite von einem Strömungsmittelmotor (174) beaufschlagte Schaltklinke (196), die mit einem der Antriebszapfen (168) in Eingriff kommt, um das Schaltrad (166) in Gegenrichtung zu drehen,

und

einen Motor (210), welcher den Schlüssel (160) in axialer Richtung vor- und zurückfährt. 35
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelmotore (172,174) sowie der Motor (210) numerisch gesteuert sind.
10. Numerisch gesteuertes Bearbeitungszentrum mit einem Werkzeugmagazin, einem automatischen Werkzeugwechsler und Werkzeuge im Magazin mit von außen zugänglichen Justiervorrichtungen, um einen Meißeleinsatz feinzustellen, gekennzeichnet durch

Eingriffvorrichtungen (160,162,220), die im Bereich des Magazins (30) angeordnet sind und mit der Feinstellvorrichtung (124,102) am Werkzeug (91) kraftschlüssig in Eingriff kommen,

Betätigungsvorrichtungen (160,166), welche bewirken, daß die Eingriffsvorrichtungen (160,162,220) mit den Feinstellvorrichtungen (124,102) eines

Werkzeugs (91) in und außer Eingriff kommen, wenn 20

dieses sich in einer bestimmten Stellung im Magazin (3 0) befindet und

eine Fortschaltvorrichtung (166), welche die Eingriff svorrichtungen (160,162,220) fortschaltet, 25

während diese mit den FeinStellvorrichtungen (124,102) im Eingriff stehen, um einen Meißeleinsatz (92) feinzustellen.