DE3347354C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechseleinrichtung für eine Honmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei bekannten Honmaschinen werden die Honwerkzeuge manuell gewechselt, wobei verschiedene Systeme, wie Schraubverbindungen, Bajonettverschlüsse, Spannzangenaufnahmen und andere zum Einsatz kommen.

Bei modernen meßgesteuerten Honmaschinen sind den Honwerkzeugen Einstellringe, Führungs- und Kühlmittelzuführeinrichtungen zugeordnet, die bei einem Werkzeugwechsel mit ausgetauscht werden müssen. Hierzu ist ein erheblicher Arbeits- und Zeitaufwand erforderlich, der zu einer längeren Still­ standszeit der Maschine führt, insbesondere dann, wenn der Arbeitsdurchmesser häufig wechselt oder aber mit schnell verschleißenden Honsteinen gearbeitet wird.

Bei Werkzeugmaschinen, z. B. Fräs- und Bohrwerken, sind zwar verschiedene automatisch arbeitende Werkzeugwechselsysteme bekannt (DE-OS 29 45 770), doch sind diese zum einen sehr aufwendig und kompliziert aufgebaut und zum anderen für den Einsatz an Honmaschinen nicht ohne weiteres geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugwech­ seleinrichtung für eine Honmaschine anzugeben, die mit einfachen Mitteln einen automatischen Werkzeugwechsel bei gleichzeitiger Auswechselung zugeordneter Einstell- und Führungsteile ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Zum gleichzeitigen Auswechseln der z. B. bei maßgesteuerten Honmaschinen notwendigen Einstellringe, Einführungen, Kühl­ mittelzuführringe und sonstige 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 zusammen mit dem jeweiligen Werkzeug automatisch in die Arbeitsstellung bringt.

Vorteilhaft ist das Magazin ein Rundmagazin mit einem Ma­ gazinteiler, der an seinem äußeren Umfang in gleichen Win­ kelabständen voneinander eine Vielzahl von gabelförmig aus­ gebildeten Werkzeughalteraufnahmen trägt. In jeder Aufnahme ist ein Werkzeughalter mit einem Werkzeug achsparallel zur Spindel eingesetzt. Durch Verdrehen des Magazintellers in eine Wechselstellung sind die Werkzeughalteraufnahmen einzeln positionierbar, um ein betreffendes Werkzeug achsgleich unter die Spindel zu bringen, damit die Spindelachse mit der Werkzeugachse fluchtet. Insbesondere ist die Werkzeughalteraufnahme in der Wechselstellung mindestens so weit verschiebbar, daß der Werkzeughalter frei kommt und die Spindel mit dem Werkzeugwechselkopf ungehindert passieren kann.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nachstehend im einzelnen erläuterte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer er­ findungsgemäßen Werkzeugwechsel-Einrichtung mit Rundmagazin im Längsschnitt,

Fig. 2 eine schematische Teildarstellung einer erfindungsgemäßen Werkzeugwechsel-Einrichtung mit Reihen­ magazin im Längsschnitt.

Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Werkzeugwechseleinrichtung 1 ist an den Ständer 2 einer Honmaschine 3 angebaut.

In der Honmaschine 3 ist in bekannter Weise eine Arbeitsspindel 4 gelagert, die von einem (nicht gezeigten) Hubtrieb, z. B. einer Kolben-Zylindereinheit, nach oben und unten bewegbar ist. Die Spindel 4 wird außerdem in bekannter Weise von einem (nicht gezeigten) Drehantrieb und ihre Längsachse 5 drehend angetrieben. Die Spindel 4 trägt ein Honwerkzeug 6 das für die Bearbeitung einer Bohrung 7 eines Werkstücks 8 vorgesehen ist. Das mehrere Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers aufweisende Werkstück 8 ist auf einem Maschinentisch 13, z. B. einem Koordinatentisch, aufgespannt.

Die Werkzeugwechseleinrichtung 1 besteht im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aus einem Rundmagazin 9 mit einem oberen Magazinteller 10, welcher an seinem äußeren Umfang in gleichen Winkelabständen voneinander eine Vielzahl von im Umfangs­ richtung offen, gabelförmig ausgebildeten Werkzeug­ halteraufnahmen 11 aufnimmt, in die jeweils über einen Werkzeughalter 12 ein Honwerkzeug achsparallel zur Spindel 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 Wechselstellung steuerbar, in welcher der betreffende Werkzeughalter 12 mit dem Honwerkzeug 6 zur Übernahme durch die Spindel 4 achsgleich unter dieser steht, d. h. die Werkzeugachse 14 fluchtet mit der Spindelachse 5.

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. 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 zusammenwirkt, die von einem (nicht gezeigten) Bremsmotor angetrieben ist.

Am unteren Ende der Spindel 4 ist über ein Gelenk 22 ein Werkzeugwechselkopf 23 befestigt, der eine nicht näher gezeigte Kupplung aufweist, welche beim Abwärtsfahren der Spindel 4 in die Wechselstellung über ein entsprechend ausgebildetes Kupplungsteil 24 des Werkzeughalters 12 greift und eine formschlüssige Verbindung herstellt. Die Verriegelung dieser Verbindung erfolgt durch einen zur Kupplung des Werkzeugwechselkopfes 23 gehörenden Schaltring 25, der von einem quer zur Spindelachse 5 bewegten Stößel 26 betätigt wird. Der Stößel 26 und seine Betätigungseinrichtung ist außerhalb des Störkreises der Spindel 4 ortsfest angeordnet, z. B. am Getriebegehäuse 18 der Werkzeug­ wechseleinrichtung 1. Die Betätigungseinrichtung besteht vorzugsweise aus einer hydraulischen Kolben-Zylindereinheit, die im einzelnen nicht dargestellt ist und außerhalb der Zeichenebene der Fig. 1 liegt.

Die Entriegelung der Verbindung erfolgt in gleicher Weise durch einen zweiten, nicht näher dargestellten Stößel, der dem zur Verriegelung dienenden Stößel 26 gegenüberliegt.

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 Werkzeug­ halter 12 frei kommt und zusammen mit dem Werkzeug­ wechselkopf 23 und der Spindel 4 ungehindert nach unten fahren und das Werkzeug 6 in bekannter Weise die Bearbeitung der Werkzeugstückbohrung 7 durchführen kann.

Hierzu weist die Werkzeughalteraufnahme 11 einen Zapfen 28 auf, welcher in der Wechselstellung in eine nutförmige Ausnehmung 29 einer Verschiebe­ einrichtung 30 ragt, die am Getriebegehäuse 18 angebaut ist, und z. B. aus einer entsprechend ausgebildeten hydraulischen Kolben-Zylindereinheit 30′ besteht.

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.

Zur einfacheren Bestückung des Magazins 9, z. B. mittels einer Hebeeinrichtung, ist die Leitkurve 32 mindestens in Höhe einer, vorzugsweise der Wechselstellung gegenüberliegenden Werkzeughalteraufnahme 11, derart unterbrochen (nicht gezeigt), daß die Werkzeughalteraufnahme bei Bedarf manuell nach innen verschiebbar ist.

Erfindungsgemäß ist - wie im Ausführungsbeispiel Fig. 1 gezeigt - 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.

Dieser Magazinteller 33 nimmt die jedem Honwerkzeug 6, 6a koaxial zugeordneten Zubehörteile auf. Beim Ausführungsbeispiel trägt der Magazinteller 3 die für eine meßgesteuerte Honbearbeitung nötigen Einstellringe 35 die zur Nullpunkteinstellung der in bekannter Weise mit Meßdüsen 36 ausgerüsteten Werkzeuge 6, 6a dienen. Die Einstellringe 35 sind in Aufnahmeringen 37 angeordnet, die gleichzeitig als Honwerkzeug- Einführ- und Fangzylinder und als Kühlmittel­ zuführeinrichtung in bekannter Weise ausgebildet sein können.

Die gesamte Anordnung ist vorzugsweise so getroffen, daß die Werkzeuge 6, 6a sich mindestens teilweise innerhalb der Ringe 36, 37 befinden und die Meßdüsen 36 etwa mittig der Einstellringe 35 stehen.

Wenn das jeweilige Werkzeug 6, 6a in der Wechselstellung an die Spindel 4 angekuppelt wird, ist erfindungsgemäß gleichzeitig eine Verbindung von der Meßsteuerung der Maschine (nicht gezeigt) über die Meßluftleitung 38 zu den Meßdüsen 36 hergestellt und die Anlage kann vor Beginn der Bearbeitung jeweils geeicht werden.

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 Werkzeuges 6 mit dem Werkstückhalter 12 das koaxiale Fluchten zur Spindel 4 gewährleistet ist und das Werkzeug 6 sicher in die Bohrung 7 des Werkstückes 8 findet.

In einem anderen Ausführungsbeipiel der Erfindung (Fig. 2) ist anstelle eines Rundmagazins ein Flächen- bzw. Reihenmagazin vorgesehen, als Werkzeuge können Honwerkzeuge, Glattwalzwerkzeuge, Meßwerkzeuge oder andere Werkzeuge vorgesehen sein.

Bei dieser Werkzeugwechsel-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 47 und die Bohrung 48′ eines Werkstückes 48 in mehreren Ebenen zu messen.

Das Werkzeugwechselmagazin 41 besteht im wesentlichen aus einem relativ zur Meßspindel 40 ortsfest angeordneten Gehäuse 50, in dem ein Käfig 51 quer zur Spindelachse 52 verschiebbar angeordnet ist. Der Käfig 51 nimmt zwei nebeneinander achsgleich bzw. achsparallel zur Spindel 40 stehende Meßdorne 42, 43 auf, die mit je einem Werkzeughalter 49, 49a fest verschraubt sind. Die Anordnung ist erfindungsgemäß so getroffen, daß jeweils ein Meßdorn 52 koaxial unterhalb der Spindel 40 steht, wobei über einen Anschluß- und Führungsbund 53 des Werkzeughalters 49, der in eine entsprechend T-nutförmige Aufnahme 54 des Meßspindelkopfes 55 eingeschoben ist, dieser fest mit der Spindel 40 verkuppelt ist.

Der benachbart achsparallel angeordnete zweite Meßdorn 43 hängt über den Bund 53a des Werkzeughalters 49a in einer oberen Führung 62, die von zwei gegen­ überliegend im Gehäuse 50 fest angebrachten Führungs­ schienen 63 gebildet wird.

Erfindungsgemäß ist eine zweite untere Führung 56 mit Führungsschienen 57 vorgesehen, in der die Einstell­ ringe 44 bzw. 45 geführt sind und vom Käfig 51 koaxial zum zugeordneten Meßdorn 42, 43 gehalten werden, wobei die Anordnung so gewählt ist, daß die Meßdorn- Düsen 58, 59 in Eichstellung etwa in der Mitte der Einstellringe 44, 45 stehen.

Beim Einschieben des Werkzeughalters 49 mit seinem Anschlußbund 53 in die Aufnahme 54 des Meßspindelkopfes 55 wird gleichzeitig eine druckdichte Verbindung, z. B. durch Abdichtung mittels eines O-Ringes 60, zwischen der Zuluftleitung 61 im Zentrum der Spindel 40 und dem Meßdorn 42 hergestellt.

In der dargestellten Wechselstellung erfolgt die automatische Eichung. Anschließend fährt die Spindel 40 mit dem Meßdorn 42 direkt in die Meßposition nach unten, um die Bohrung 46 eines Werkstückes 47 zu messen.

Kommt ein Werkstück 49 mit anderen Maßen auf die Maschine, so erfolgt ein automatisches Auswechseln des Meßdornes einschließlich des Einstellringes. Hierzu muß lediglich der Käfig 51 aus der gezeichneten Stellung nach links verschoben werden, z. B. mittels einer am Gehäuse 50 befestigten Kolben-Zylindereinheit 64 und der Meßdorn 43 ist einsatzbereit.

Claims (16)

1. Werkzeugwechseleinrichtung für eine Honmaschine mit einem Magazin (9), bei der jeweils ein in einer Speicherebene (10) dieses Magazins (9) gespeichertes Werkzeug (6, 6a) koaxial zur Arbeitsspindel (4) der Honmaschine (3) steht und in einer Wechselstellung des Magazins freigegeben und von der Spindel (4) direkt in eine Arbeitsstellung übernehmbar und nach Gebrauch wieder zu­ rückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß, in Richtung der Achse (5) der Spindel (4) gesehen, im Abstand zu der Speicherebene (10) eine zweite Speicherebene (33) angeordnet ist, in der Führungs- und/oder Einstellteile (35, 37; 44, 45) angeordnet sind, die in Arbeitsstellung eines zugeordneten Werkzeuges (6, 6a) fluchtend zu dessen Achse (5) ausgerichtet sind.

2. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speicherebene durch einen Magazinteller (33) gebildet ist, der koaxial mit Abstand unterhalb der ersten durch einen Magazinteller (10) gebildeten Speicherebene angeordnet ist.

3. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magazinteller (33) der zweiten Speicherebene mit einem Magazinteller (10) der ersten Speicherebene über ein Distanzstück, vorzugsweise ein Distanzrohr (34), fest verbunden ist.

4. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (6, 6a) mindestens teilweise innerhalb der Führungs- und/oder Einstellteile (35, 37) liegen, vorzugsweise so, daß die Meßdüsen (36) etwa mittig der Einstellteile (35) stehen.

5. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (9) ein Rundmagazin ist mit einem die erste Speicherebene bildenden Magazinteller (10), der an seinem äußeren Umfang in gleichen Winkelabständen voneinander eine Vielzahl von gabelförmig ausgebildeten Werkzeughalteraufnahmen (11) trägt, in die jeweils über einen Werkzeughalter (12) ein Werkzeug (6) achsparallel zur Spindel (4) einsetzbar ist, und daß die Werkzeughalteraufnahmen (11) einzeln durch Verdrehen des Magazintellers (10) in eine Wechsel­ stellung steuerbar sind, in welcher der betreffende Werkzeughalter (12) mit dem Werkzeug (6) achsgleich unter der Spindel (4) steht und die Spindelachse (5) mit der Werkzeugachse (14) fluchtet.

6. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Spindel (4) über ein Gelenk (22) ein Werkzeugwechselkopf (23) befestigt ist, der einen Schaltring (25) enthält, welcher zur Ver- und Entriegelung von einer außerhalb des Störkreises der Spindel (4) befindlichen Einrichtung (26) betätigbar ist.

7. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalteraufnahme (11) auf dem Magazinteller (10) in der Wechselstellung mindestens so weit verschiebbar ist, daß der Werkzeughalter (12) frei kommt und die Spindel (4) mit dem Werk­ zeugwechselkopf (23) ungehindert passieren kann.

8. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht in der Wechselstellung befindlichen Werkzeughalteraufnahmen (11) durch eine fest angeordnete Leitkurve (32) in ihrer äußeren Stellung unverschieblich gehalten sind.

9. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestückung des Magazins (9) die Leitkurve (32) derart unterbrochen ist, daß mindestens eine weitere Werkzeughalteraufnahme (11), vorzugsweise die der Wechselstellung gegenüberliegende, verschiebbar ist.

10. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ankupplung der Spindel (4) an das Werkzeug (6 bzw. 6a) eine Verbindung von einer Meßsteuerung der Maschine über eine Meßluftleitung (38) zu Meßdüsen (36) hergestellt ist.

11. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin als Flach- bzw. Reihenmagazin ausgebildet ist (Fig. 2).

12. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Reihenmagazin aus einem Gehäuse (50) besteht, in dem ein Käfig (51) für die Aufnahme von Werkzeugen, z. B. Meßdornen (42, 43), quer zur Spindel (52) verschiebbar geführt ist.

13. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Meßdorn (42) koaxial unterhalb der Spindel (40) steht und mit dieser über einen Anschluß- und Führungsbund (53) eines in eine Aufnahme (54) der Spindel (40) eingeschobenen Werkzeug­ halters (49) fest verbunden ist.

14. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht in der Wechselstellung befindlichen Meßdorne (43) über einen Anschluß- und Führungsbund (53a) eines Werkzeughalters (49a) in einer Führung (62) verschiebbar gehalten wird.

15. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Führung (62) mit Abstand eine zweite Führung (56) vorgesehen ist, in der Einstellringe (44, 45) koaxial zu den Meßdornen (42, 43) gehalten sind, wobei der Abstand der Führungen (62 und 56) so gewählt ist, daß die Meßdorndüsen (58, 59) etwa in Mitte der Einstellringe (44, 45) stehen.

16. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswechseln des Meßdornes (42; 43) zusammen mit seinem Einstellring (44, 45) der Käfig (51) querverschiebbar angeordnet ist.