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Werkzeugwechseleinrichtung für Honmaschinen
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Die Erfindung betrifft eine automatische Werkzeugwechseleinrichtung
für Honmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei den bekannten Honmaschinen werden die Honwerkzeuge manuell gewechselt,
wobei verschiedene Systeme, wie Schraubverbindungen, Bajonettverschlüsse, Spannzangenaufnahmen
und andere zum Einsatz kommen.
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Bei modernen meßgesteuerten Honmaschinen sind den Honwerkzeugen Einstellringe,
FUhrungs- und Kühlmittelzuführeinrichtungen zugeordnet, die bei einem Werkzeugwechsel
mit ausgetauscht werden müssen. Hierzu ist ein erheblicher Arbeits- und Zeitaufwand
erforderlich1 der zu einer längeren Stillstandszeit der Maschine führt, insbesondere
dann, wenn der Arbeitsdurchmesser häufig wechselt oder aber mit schnell verschleißenden
Honsteinen gearbeitet wird.
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Bei Werkzeugmaschinen, wie z.B. Fräs- und Bohrwerken sind zwar allgemein
verschiedene automatisch arbeitende Werkzeugwechselsysteme bekannt, doch sind diese
zum einen sehr aufwendig und kompliziert aufgebaut und zum anderen für den Einsatz
an Honmaschinen nicht ohne weiteres geeignet.
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Ausgehend von einer gattungsgemäßen Honmaschine ist es Aufgabe der
Erfindung eine Einrichtung anzugeben, die mit einfachen Mitteln einen automatischen
Honwerkzeugwechsel ermöglicht, wobei gleichzeitig die zugeordneten Einstell- und
Führungsteile mit ausgewechselt werden können.
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Diese Aufgabe wird bei einer Honmaschine der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß durch die kennzeichnen den Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Die Werkzeuge sind im Magazin von je einer gabelförmigen Werkzeughalteraufnahme
gehalten, welche nach der Übernahme des Werkzeuges durch die Arbeitsspindel innerhalb
des Magazines zurückfährt. Hierdurch wird das Werkzeug freigegeben und gleichzeitig
eine Lücke für den Durchgang der Arbeitsspindel geschaffen, so daß das Magazin während
des Gebrauchs des Werkzeuges in der Wechselstellung verharren kann, was den Aufbau
der gesamten Einrichtung erheblich vereinfacht.
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Zum gleichzeitigen Auswechseln der z.B. bei maßgesteuerten Honmaschinen
notwendigen Einstellringe, Einführungen, Kühlmittelzuführringe und sonstigen Zubehörteile
ist das Magazin mit einer, in Achsrichtung mit Abstand benachbart zur ersten Speicherebene
angeordneten zweiten Speicherebene versehen, welche diese Teile koaxial zum jeweils
zugeordneten Honwerkzeug aufnimmt und automatisch mit dem Werkzeug in die Arbeitsposition
bringt.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind, in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Einrichtung mit Rundmagazin im Längsschnitt und Fig. 2 eine schematische Teildarstellung
einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit Reihenmagazin im Längsschnitt.
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Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Werkzeugwechseleinrichtung 1 ist
an den Ständer 2 einer Honmaschine 3 angebaut.
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In der Honmaschine 3 ist in bekannter Weise eine Honspindel 4 gelagert,
die von einem (nicht gezeigten) Hubtrieb, z.B. einer Kolben-Zylindereinheit, nach
oben und unten bewegbar ist. Die Honspindel 4 wird außerdem in bekannter Weise von
einem (nicht gezeigten) Drehantrieb um ihre LÄngsachse 5 drehend angetrieben.
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Die Honspindel 4 trägt ein Honwerkzeug 6 das für die Bearbeitung einer
Bohrung 7 eines mehrere Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers aufweisenden Werkstückes
8 vorgesehen ist, welches auf einem Maschinentisch 13, z.B. einem Koordinatentisch,
aufgespannt ist.
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Die Werkzeugwechseleinrichtung 1 besteht aus einem Rundmagazin 9 mit
einem oberen Magazinteller 10, welcher an seinem äußeren Umfang in gleichen Winkelabständen
voneinander eine Vielzahl von im Umfangsrichtung
offenen gabelförmig
ausgebildeten Werkzeughalteraufnahmen 11 aufnimmt, in die jeweils über einen Werkzeughalter
12 ein Honwerkzeug achsparallel zur Honspindel 4 einsetzbar ist (in der Zeichnung
sind der Übersichtlichkeit halber nur zwei 180 Grad gegenüberstehende Honwerkzeuge
6 und 6a dargestellt) Die Werkzeughalteraufnahmen 11 sind einzeln durch Verdrehen
des Magazintellers 10 in eine Wechselposition steuerbar, in welcher der betreffende
Werk zeughalter 12 mit dem Honwerkzeug 6 zur Übernahme durch die Honspindel 4 achsgleich
unter dieser steht, d.h. die Werkzeugachse 14 fluchtet mit der Honspin delachse
5.
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Zu diesem Zweck ist der Magazinteller 10 fest mit einer Antriebswelle
15 verbunden, welche in Lagern 16, 17 eines Getriebegehäuses 18 drehbar gelagert
und in Winkelschritten, entsprechend der Anzahl der gespeicherten Honwerkzeuge,
angetrieben ist.
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Der Antrieb kann z.B. in bekannter Weise aus einem mit der Welle 15
fest verbundenen Schaltrad 20 bestehen, das über Kurvenrollen 19 mit einer Steuer
kurve 21 zusammenwirktldie von einem (nicht gezeigten) Bremsmotor angetrieben ist.
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Am unteren Ende der Honspindel 4 ist über eine Gelenkverbindung 22
ein Werkzeugwechselkopf 23 befestigt, der einen nicht näher gezeigten Kupplungsmechanismus
enthält, welcher beim Abwärtsfahren der Honspindel 4 in die Wechselstellung über
das ent sprechend ausgebildete Kupplungsteil 24 des Werkzeughalters 12 greift und
eine formschlüssige Verbindung herstellt. Die Verriegelung dieser Verbindung
erfolgt
durch einen zum Kupplungsmechanismus des Werkzeugwechselkopfes 23 gehörenden Schaltring
25, der von einem quer zur Spindelachse 5 bewegten Stößel 26 betätigt wird. Der
Stößel 26 mit seiner Betätigungseinrichtung ist erfindungsgemäß außerhalb des Störkreises
der Honspindel 4 ortsfest angeordnet, z.B. am Getriebegehäuse 18 der Werkzeugwechseleinrichtung
1, und besteht vorzugsweise aus einer hydraulischen Kolben-Zylindereinheit, die
im einzelnen nicht dargestellt ist und außerhalb der Zeichenebene der Fig. 1 liegt.
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Die Entriegelung der Verbindung erfolgt in gleicher Weise durch einen
zweiten nicht näher dargestellten Stößel, der dem zur Verriegelung dienenden Stößel
26 gegenüberliegend angeordnet ist.
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Die Werkzeughalteraufnahmen 11 sind auf dem Magazinteller 10 in Führungen
27 in Umfangsrichtung verschiebbar aufgenommen. Die jeweils sich in der Wechselstellung
befindliche Werkzeughalteraufnahme 11 ist mindestens soweit nach innen in Richtung
Magazinachse 9' zurückziehbar, daß der Werkzeughalter 12 frei kommt und zusammen
mit dem Werkzeugwechselkopf 23 und der Honspindel 4 ungehindert nach unten fahren
und das Honwerkzeug 6 in bekannter Weise die Bearbeitung der Werkstückbohrung 7
durchführen kann.
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Hierzu weist die Werkzeughalteraufnahme 11 einen Zapfen 28 auf, welcher
in der Wechselstellung in eine nutförmige Ausnehmung 29 einer Verschiebeeinrichtung
30 ragt, die am Getriebegehäuse 18 angebaut ist, und z.B. ebenfalls aus einer entsprechend
ausgebildeten hydraulischen Kolben-Zylindereinheit 30' besteht.
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Die gerade nicht in der Wechselstellung befindlichen Werkzeughalteraufnahmen
11 sind durch eine ebenfalls am Getriebegehäuse 18 über Distanzbolzen 31 fest montierte
Leitkurve 32, die an den Zapfen 28 anliegt, in ihrer äußeren Stellung unverschieblich
gehalten.
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Zur einfacheren Bestückung des Magazins 9, z.B.
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mittels einer Hebeeinrichtung, ist die Leitkurve 32 jedoch mindestens
in Höhe einer, vorzugsweise der Wechselstellung gegenüberliegenden Werkzeughalteraufnahme
11'derart unterbrochen (nicht gezeigt), daß diese bei Bedarf manuell nach innen
verschiebbar ist.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal,der Erfindung kann - wie
beim Ausführungsbeispiel gezeigt ist - das Magazin 9 mit einem zweiten Magazinteller
33 ausgerüstet sein, der koaxial mit Abstand unterhalb des Magazintellers 10 angeordnet
ist und mit diesem über ein Distanzrohr 34 fest verbunden ist.
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Dieser Magazinteller 33 nimmt die jedem Honwerkzeug 6, 6a koaxial
zugeordneten Zubehörteile auf. Beim Ausführungsbeispiel trägt der Magazinteller
33 die für eine meßgesteuerte Honbearbeitung nötigen Einstellringe 35 die zur Nullpunkteinstellung
der in bekannter Weise mit Verdüsen 36 ausgerüsteten Honwerkzeuge 6, 6a dienen.
Die Einstellringe 35 sind in Aufnahme ringen 37 angeordnet, die gleichzeitig als
Honwerkzeug-Einführ- und Fangzylinder und als Kühlmittelzuführeinrichtung in bekannter
Weise ausgebildet sein können.
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Die gesamte Anordnung ist vorzugsweise so getroffen, daß die Honwerkzeuge
6, 6a sich mindestens teilweise innerhalb der Ringe 36, 37 befinden und die Meßdüsen
36 etwa mittig der Einstellri 35 Wenn das jeweilige Honwerkzeug 6, 6a in der Wechselstellung
mit der Honspindel 4 verkuppelt wird, so ist erfindungsgemäß gleichzeitig eine Verbindung
von der Meßanlage der Maschine (nicht gezeigt) über die Meßluftleitung 38 zu den
Meßdüsen 36 hergestellt und die Anlage kann vor Beginn der Bearbeitung jeweils geeicht
werden.
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Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Anordnung mit einem
zweiten-Magazinteller 33, ist die zweifache Führung der Werkzeugaufhängung, so daß
auch bei gelenkiger Verbindung (Gelenk 39) des Honwerkzeuges 6 mit dem Werkstückhalter
12 das koaxiale Fluchten zur Honspindel 4 gewährleistet ist und das Honwerkzeug
6 sicher in die Bohrung 7 des Werkstückes 8 findet.
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Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist anstelle eines Rundmagazins
ein Flächen- bzw. Reihenmagazin vorgesehen,und anstelle von Honwerkzeugen können
selbstverständlich auch andere Werkzeuge treten, wie z.B. Glattwalzwerkzeuge oder
Meßwerkzeuge.
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Fig. 2 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel einer solchen Variante.
Bei dieser Einrichtung ist einer Meßspindel 40 ein Werkzeugwechselmagazin 41 mit
zwei im Arbeitsdurchmesser unterschiedlich ausgeführten Meßdornen 42 und 43 und
Einstellringen 44 und 45 zugeordnet, um im Wechsel die Bohrung 46 eines Werkstückes
147 und die Bohrung 48' eines Werkstückes 48 in mehreren Ebenen zu messen.
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Das Werkzeugwechselmagazin 41 besteht im wesentlichen aus einem relativ
zur Meßspindel 40 ortsfest angeordneten Gehäuse 501 in dem ein Käfig 51 quer zur
Meß spindelachse 52 verschiebbar angeordnet ist. Der Käfig 51 nimmt zwei nebeneinander
achsgleich bzw. achsparallel zur Meßspindel 140 stehende Meßdorne 142, 43 auf, die
mit je einem Werkzeughalter 49, 49a fest verschraubt sind. Die Anordnung ist erfindungsgemäß
so getroffen, daß jeweils ein Meßdorn 42 koaxial unterhalb der Meßspindel 40 steht,
wobei über einen Anschluß- und Führungsbund 53 des Werkzeughalters 149, der in eine
entsprechend T-nutförmige Aufnahme.54 des Meßspindelkopfes 55 eingeschoben ist,
dieser fest mit der Meßspindel 40 verkuppelt ist.
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Der benachbart achsparallel angeordnete zweite Meßdorn 43 hängt über
den Bund 53a des Werkzeughalters 49a in einer oberen Führung 62, die von zwei gegenüberliegend
im Gehäuse 50 fest angebrachten Führung schienen 63 gebildet wird.
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Erfindungsgemäß ist eine zweite untere Führung 56 mit Führungsschienen
57 vorgesehen, in der Einstellringe 44 bzw. 45 geführt sind und vom Käfig 51 koaxial
zum zugeordneten Meßdorn 42, 43 gehalten werden, wo bei die Anordnung so gewählt
ist, daß die MeBdornw Düsen 58, 59 etwa in Mitte der Einstellringe 44,45 in Eichstellung
stehen.
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Beim Einschieben des Werkzeughalters 49 mit seinem Anschlußbund 53
in die Aufnahme 54 des Meßspindelkopfes 55 wird gleichzeitig eine durckdichte Verbindung,
z.B. durch Abdichtung mittels eines O-Ringes 60, zwischen der Zuluftleitung 61 im
Zentrum der Meßspindel 40 und dem Meßdorn 142 hergestellt.
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In der dargestelltn Wechselstellung erfolgt die automatische Eichung.
Anschließend fährt die Meßspindel 40 mit dem Meßdorn 42 direkt in die Meßposition
nach unten, um die Bohrung 46 eines Werkstückes 47 zu messen.
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Kommt ein Werkstück 49 mit anderen Maßen auf die Maschine, so erfolgt
ein automatisches Auswechseln des MeßdDrnes einschließlich des Einstellringes. Hierzu
muß in der gezeichneten Stellung lediglich der Käfig 51 nach links verschoben werden,
z.B. mittels einer am Gehäuse 50 befestigten Kolben-Zylindereinheit 614 und der
Meßdorn 43 ist sofort' einsatzbereit.
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