DE3703475C2 - Werkzeugmaschine mit Werkzeugwechsel - Google Patents
Werkzeugmaschine mit WerkzeugwechselInfo
- Publication number
- DE3703475C2 DE3703475C2 DE3703475A DE3703475A DE3703475C2 DE 3703475 C2 DE3703475 C2 DE 3703475C2 DE 3703475 A DE3703475 A DE 3703475A DE 3703475 A DE3703475 A DE 3703475A DE 3703475 C2 DE3703475 C2 DE 3703475C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- tool
- main spindle
- cam
- spindle head
- movement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 19
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 9
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
- B23Q3/157—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools
- B23Q3/15706—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling of rotary tools a single tool being inserted in a spindle directly from a storage device, i.e. without using transfer devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
- B23Q3/1552—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
- B23Q3/15526—Storage devices; Drive mechanisms therefor
- B23Q3/15534—Magazines mounted on the spindle
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling
- Y10T29/5104—Type of machine
- Y10T29/5105—Drill press
- Y10T29/5107—Drilling and other
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
- Y10T408/36—Machine including plural tools
- Y10T408/37—Turret of tools
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T483/00—Tool changing
- Y10T483/17—Tool changing including machine tool or component
- Y10T483/1733—Rotary spindle machine tool [e.g., milling machine, boring, machine, grinding machine, etc.]
- Y10T483/179—Direct tool exchange between spindle and matrix
- Y10T483/1793—Spindle comprises tool changer
- Y10T483/1795—Matrix indexes selected tool to transfer position
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1, in, der einem Werkzeugmagazin
selektiv eine Vielzahl, von Werkzeugen entnommen werden kann,
um ein Werkstück zu bearbeiten.
Eine herkömmliche Werkzeugmaschine dieser Art ist häufig mit
einer automatischen Wechselvorrichtung für Werkzeuge
ausgerüstet, in der ein scheibenförmiges Werkzeugmagazin mit
einer Anzahl von in radialer Richtung angeordneten Werkzeugen
drehbar auf einer Spindel befestigt ist, und zur
Positionierung eines gewünschten Werkzeuges gedreht wird. Bei
einer derartigen Werkzeugmaschine erfolgt das Wechseln des
Werkzeuges in folgender Weise: der Spindelkopf hält das
Werkzeugmagazin in dem automatischen Austauschbereich, der
oberhalb des Bearbeitungsbereichs des Spindelkopfs liegt, und
anschließend wird der Spindelkopf bezüglich des
Werkzeugmagazins in eine Lage gebracht, in der die Werkzeuge
im Magazin den Spindelkopf nicht mehr stören. Das
Werkzeugmagazin wird dann gedreht, um ein gewünschtes
Werkzeug auszuwählen, und der Spindelkopf bewegt, um dieses
Werkzeug an der Spindel zu befestigen.
In einer derartigen Werkzeugmaschine wird üblicherweise auf
dem Werkzeugmagazin eine Befestigungsvorrichtung für
Werkzeuge vorgesehen, in der die Werkzeuge abnehmbar
untergebracht sind. In einem Beispiel einer herkömmlichen
Haltevorrichtung für Werkzeuge sind in vorbestimmten
Abständen auf dem Umfang des Werkzeugmagazins Paare von
Fingern linear, kreisbogenförmig oder radial angeordnet.
Jedes Fingerpaar ist so gehaltert, daß es um eine Achse
gedreht werden kann, die parallel zur Achse eines von den
Fingern gehaltenen Werkstückes liegt. Die Finger werden durch
Federn oder dergleichen in der Position betätigt, in der sie
diametral einem Werkzeug gegenüberliegen. Auf diese Weise
wird das Werkzeug in einer Richtung gehalten, die senkrecht
zu seiner Achse liegt, und die Finger werden in
entgegengesetzter Richtung gedreht, um das Werkzeug
freizugeben. Beispielsweise beschreibt die japanische
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 155338/1985
ein Werkzeugmagazin mit einer Vielzahl von in radialer
Richtung angeordneten Werkzeugen, das zur Positionierung
eines gewünschten Werkzeuges gedreht wird. Nachdem das
gewünschte Werkzeug mit der Spindel verbunden ist, wird das
zur Halterung des Werkzeuges verwendete Paar von Fingern
durch einen Kurbelmechanismus in horizontaler Richtung
gedreht, um das Werkzeug freizugeben. Anschließend wird der
die Spindel halternde Spindelkopf in senkrechter Richtung
durch den Abstand zwischen den Fingern bewegt, um das
Werkstück zu bearbeiten.
In einer Werkzeugmaschine dieses Typs weist ein herkömmliches
Paar von Fingern eine Halteposition für das Werkzeug auf, in
der die Finger gegen das Werkzeug gedrückt werden, und
außerdem eine Freigabeposition für das Werkzeug, in der die
Finger von dem Werkzeug weggeführt werden. Wenn das Werkzeug
ersetzt werden soll, öffnet daher die Bedienungsperson direkt
die Haltefinger, um das Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin zu
entnehmen.
Einer Werkzeugmaschine der oben beschriebenen Art sind einige
Probleme eigen. Beispielsweise wird der Werkzeugwechsel in
typischer Weise dadurch ausgeführt, daß der Spindelkopf
bezüglich des Werkzeugmagazins bewegt wird, der in einer
vorbestimmten Position festgehalten ist. Die Länge der
Bewegung des Spindelkopfes ist daher notwendigerweise groß,
d. h., der Hub des Spindelkopfes ist lang. Der Raumbedarf für
diese Werkzeugmaschine entspricht daher der Bewegungslänge
des Spindelkopfes und die Abmessungen der Maschine werden
groß. Außerdem erfordert der Werkzeugwechsel eine relativ
lange Zeit und senkt daher die Wirtschaftlichkeit der
Werkzeugmaschine.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
die bekannte Werkzeugmaschine dahingehend zu verbessern, daß
die Bewegungslänge des Spindelkopfs verkürzt und die
Werkzeugwechselzeiten minimiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete
Erfindung gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in dem
abhängigen Anspruch angegeben.
Durch die Erfindung erfährt die Bewegung des Werkzeugmagazins
während der Aufwärtsbewegung des Spindelkopfs eine
kinematische Umkehr, so daß die hierbei erzielte
Abwärtsbewegung des Werkzeugmagazins zum Wechseln des
Werkzeugs vom Spindelkopf beiträgt.
In der Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird
eine Spindel, an deren einem Ende eine Werkzeughalterung
angebracht ist, drehbar auf einem Hauptspindelkopf
angeordnet. Der Spindelkopf ist bezüglich des Rahmens der
Werkzeugmaschine in axialer Richtung der Hauptspindel hin-
und herbewegbar. In der Werkzeughalterung der Hauptspindel
ist ein Halteelement für Werkzeuge angebracht. Automatische
Vorrichtungen sind vorgesehen, um ein Werkzeug zu wechseln,
das in dem Werkzeughalteelement gehaltert ist. An dem Rahmen
der Werkzeugmaschine ist eine Werkzeughalterung befestigt,
die in axialer Richtung der Hauptspindel und unabhängig von
dieser bewegt werden kann. Auf dem Rahmen der
Werkzeugmaschine ist ein Werkzeugmagazin so befestigt, daß es
in axialer Richtung der Hauptspindel - und zwar unabhängig
von dieser - gedreht werden kann. Ein Werkzeugmagazin ist
drehbar auf dem Werkzeughalter gelagert und axial mit diesem
bewegbar. Das Werkzeugmagazin weist auf seinem Umfang eine
Vielzahl von im gegenseitigen Abstand angeordneten
Werkzeughalterungen auf, wobei jede der Werkzeughalterungen
ein abnehmbares Werkzeug aufnehmen kann. Das Werkzeugmagazin
positioniert eine ausgewählte Werkzeughalterung bezüglich der
Hauptspindel in axiale Ausrichtung und aus dieser heraus.
Eine erste Nocken- und Kurbelvorrichtung verbindet den Kopf
der Hauptspindel, den Rahmen und den Werkzeugträger, um den
Werkzeugträger zusammen mit dem Kopf der Hauptspindel während
einer "Doppelbetätigungs"-Bewegung des Kopfs der Hauptspindel
zu bewegen. Die erste Nocken- und Kurbelvorrichtung bewegt
außerdem den Werkzeugträger und den Kopf der Hauptspindel
während der "Doppelbetätigungs"-Bewegung um einen
vorbestimmten Abstand voneinander weg. Ein zweiter Nocken-
und Kurbelmechanismus verbindet den Kopf der Hauptspindel und
den Rahmen, um während eines ausgewählten Teils der
"Doppelbetätigungs"-Bewegung des Werkzeug von dem
Werkzeughalteelement zu lösen. Der Spindelkopf kann in
axialer Richtung unter eine feste Position gebracht werden,
um die Bearbeitungsfunktionen durchzuführen, während der
Werkzeugträger daran gehindert wird, sich unter die feste,
axiale Position zu bewegen. Auf diese Weise wird eine Störung
des Werkstückes während der Bearbeitung durch den
Werkzeugträger und das Werkzeugmagazin verhindert.
In einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird bevorzugt
eine Werkzeughaltevorrichtung mit einem Paar von
Greifelementen verwendet. Das Greifelementepaar weist eine
Position für die Halterung eines Werkzeugs auf, in der die
Klemmklinken ein Werkzeug festhalten. Das Greifelementepaar
weist weiterhin eine Werkzeugfreigabeposition auf, in der die
Greifelemente das Werkzeug freigeben. Es sind
Betätigungsvorrichtungen für die Greifelemente vorgesehen, um
die Greifelemente in die Halte- und die Freigabepositionen zu
bringen, ohne Störungen benachbarter Greifelemente
hervorzurufen. Die beschriebenen Finger der
Werkzeughaltevorrichtung und der Mechanismus der
Greifelemente sind aber nicht als Teil der Erfindung zu
betrachten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand von
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus der
Werkzeugmaschine gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2-6 erläuternde Darstellungen der Betriebsweise der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine erläuternde Darstellung der Wirkungsweise
einer Werkzeughalterung im ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Anhand der Fig. 1-7 wird nun eine bevorzugte erste
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form einer
Werkzeugmaschine im einzelnen beschrieben.
Fig. 1 zeigt in schematischer Weise den Aufbau einer
Werkzeugmaschine 10 mit der vorliegenden Erfindung, bei der
ein Hauptspindelkopf 18 drehbar eine Hauptspindel 26 haltert,
an deren einem Ende eine Werkzeughalterung 52 angebracht ist.
Der Hauptspindelkopf 18 ist an einem Rahmen 16 so befestigt,
daß er in vertikaler Richtung bewegbar ist und ein Werkstück
in der gewünschten Weise bearbeitet werden kann. Die
Werkzeughalterung 52 ist mit einem Werkzeughalteelement 66
zur Halterung eines Werkzeugs 20 ausgerüstet, wobei das
Werkzeug in axialer Richtung entnehmbar ist. Ein
Werkzeugmagazin 22 mit einer Vielzahl von in radialer
Richtung angeordneten Werkzeughaltern 96 ist drehbar auf
einem Werkzeugträger 24 befestigt. Der Werkzeugträger 24 ist
ebenfalls am Rahmen 16 befestigt und kann in vertikaler
Richtung unabhängig vom Hauptspindelkopf 18 nach oben bewegt
werden.
Ein erster Nocken- und Hebelmechanismus 162, 28 ist
vorgesehen, um das an der Spitze der Hauptspindel 26
befestigte Werkzeug 20 in dem Werkzeughalter 96 festzuhalten
oder freizugeben, und ein zweiter Nocken- und
Hebelmechanismus 188, 30, um das Werkzeug 20 aus der
Hauptspindel 26 freizugeben und herauszuziehen.
Auf einer Grundplatte 12 der Werkzeugmaschine 10 ist eine
Säule 14 senkrecht installiert. Ein starrer Rahmen 16, der
aus einem hohlen, kastenförmigen Gehäuse besteht, ist an der
Vorderseite der Säule 14 so befestigt, daß er in horizontaler
Richtung gehaltert wird. Ein auf der Spindel 26 drehbar
gehalterter Spindelkopf 18 ist auf dem Rahmen 16 so
angebracht, daß er durch die folgenden Vorrichtungen in
vertikaler Richtung bewegt werden kann: vor der Säule 14 ist
ein Paar von langgestreckten Ständern 32, 32' (nicht
dargestellt) so angebracht, daß die Ständer 32, 32' ebenfalls
in senkrechter Richtung längs der Säule 14 verlaufen.
Führungsschienen 36, 36' (nicht dargestellt) sind mit den
senkrechten Endflächen der Ständer 32, 32' in Längsrichtung
so verbunden, daß sie vertikal gehaltert sind. Zwei Paare von
rechten und linken Gleitstücken 38, 38' (nicht dargestellt)
sind mit einem vorbestimmten Abstand in vertikaler Richtung
hinter dem Spindelkopf 18 gleitend auf den Führungsschienen
36 bzw. 36' gelagert. Auf diese Weise wird der Spindelkopf 18
jederzeit stabil geführt.
Zwischen den Oberteilen der beiden Ständer 32, 32' ist ein
Wechselstrom-Servomotor 40 mit einem Winkelcodierer 42 auf
einer Trägerplatte 39 angeordnet. Über eine Kupplung 43 ist
am Ende der vertikalen Drehwelle 41 des Servomotors 40 eine
Kugelumlaufspindel 44 befestigt, die zwischen dem Paar von
Führungsschienen 36, 36' nach unten verläuft. Eine Mutter 46
ist horizontal im nach hinten verlängerten Teil des
Hauptspindelkopfes 18 befestigt. Die Kugelumlaufspindel 44
greift in die Mutter 46 ein.
Wenn der Wechselstrom-Servomotor 40 betätigt wird, dreht sich
die Kugelumlaufspindel 44 in der vorbestimmten Richtung, um
die Mutter 46 linear und ohne Spiel zu bewegen. Dadurch wird
auch der Hauptspindelkopf 18 frei in senkrechter Richtung
bezüglich des Rahmens 16 bewegt, und zwar entsprechend einem
vorbestimmten Hub. Der Wechselstrom-Servomotor 40, die
Kugelumlaufspindel 44 und die damit verbundene Mutter 46
stellen also einen Antriebsmechanismus für den
Hauptspindelkopf 18 in beiden Richtungen dar. Der vertikale
Hub des Hauptspindelkopfes 18 ist, wie später noch näher
erläutert wird, grob aufgeteilt in (1) einen
Bearbeitungsbereich A zur Bearbeitung des Werkstückes, in dem
eine normale, sich wiederholende Vertikalbewegung
durchgeführt wird, und (2) einen Bereich B für das
automatische Werkzeugwechseln, der über dem Bereich A liegt
und in dem das Werkzeug 20 durch "Doppelbetätigung" an der
Hauptspindel 26 befestigt oder von dieser gelöst werden kann.
Während der oben erwähnten "Doppelbetätigung" im Bereich B
für das automatische Werkzeugwechseln führt der
Hauptspindelkopf 18 eine einzige Hin- und Herbewegung durch,
während der ein benütztes Werkzeug von der Spindel abgenommen
und ein neues oder anderes Werkzeug eingesetzt wird.
Selbstverständlich wird der in Fig. 1 dargestellte
Hauptspindelkopf 18 bis zur oberen Grenze des
Bearbeitungsbereichs A (oder der unteren Grenze des Bereichs
B für das automatische Werkzeugwechseln) angehoben, nachdem
die Bearbeitung beendet ist. Er bleibt dann in einer
Warteposition bis der nächste Befehl zur Bearbeitung oder zum
Werkzeugwechsel erteilt wird.
Die hohle, zylindrische Hauptspindel 26 ist unter dem
Hauptspindelkopf 18 drehbar in einem Lager 50 gehaltert. Die
Hauptspindel 26 weist an ihrem unteren Ende eine
Werkzeughalterung 52 auf. Ihr oberes Ende ist mit einem Motor
56 verbunden, der in aufrechter Stellung oben auf dem
Hauptspindelkopf 18 angeordnet ist, sowie mit einem
Untersetzergetriebe 58.
Die Werkzeughalterung 52 haltert das abnehmbare Werkzeug 20,
das einen Dorn 62 mit konisch zulaufendem Schaft aufweist,
mit Hilfe einer konischen Öffnung zur Aufnahme des Dorns 62.
Das rückwärtige Ende des Dorns 62 des Werkzeugs 20 weist
einen Zapfen 64 auf. Das Werkzeug 20 wird an der Hauptspindel
26 befestigt, indem der Zapfen 64 mit dem
Werkzeughalteelement 66 - das in die hohle Hauptspindel 26
eingeschoben wird - in Eingriff gebracht wird. Das
Werkzeughalteelement 66 weist eine bekannte Hülse auf, die
den Hals des Zapfens 64 mit einer Vielzahl von Kugeln 68
umgibt, und so den Zapfen 64 festklemmt und freigibt, wenn
das Werkzeughalteelement 66 in den hohlen Teil der
Hauptspindel 26 gleitet.
Eine Zugstange 76 ist so in die Spindel 26 eingeführt, daß
sie längs der Mittelachse von Spindel 26 verschoben werden
kann. Das untere Ende der Zugstange 76 ist mit dem Oberteil
des erwähnten Werkzeughalteelements 66 gekoppelt. Elliptische
Schlitze 74, 74' (nicht dargestellt) sind in dem Teil der
Spindel 26, der dem oberen Ende der Zugstange 76
gegenüberliegt, derart ausgebildet, daß die Schlitze einander
diametral gegenüberliegen. Ein Stift 72 verläuft durch den
oberen Endteil der Zugstange 76. Beide Endteile des Stiftes
72 erstrecken sich in horizontaler Richtung nach außen durch
die Schlitze 74 bzw. 74'. Wenn das Werkzeug mit der
Werkzeughalterung 52 verbunden ist, liegt eine Gruppe von
zusammengedrückten Federringen zwischen der Stufe, die unter
der Höhlung der Spindel und einem vorbestimmten Punkt am
oberen Ende der Zugstange gebildet wird. Das heißt, die
Zugstange 76 wird längs der Mittelachse der Federringe
verlängert. Normalerweise wird die Zugstange nach oben
gedrückt und durch die Federringe 78 an Ort und Stelle
gehalten. Das Werkzeughalteelement 66 wird ebenfalls
elastisch nach oben gedrückt, um die Halterung des Zapfens 64
sicherzustellen. Eine am Ende einer zweiten (und später
beschriebenen) Kurbel 30 gebildete Gabel 81 mit zwei Zinken
ist oberhalb des Stiftes 72 vorgesehen, der außerhalb der
Spindel so verläuft, daß die Gabel 81 den Stift 72 nicht
berührt. Bei Betätigung der Kurbel 30 wird der Stift 72 durch
die Gabel 81 gestoßen, so daß die Zugstange 76 nach unten
bewegt wird. Mit anderen Worten, wenn der Stift 72 durch die
Nockenwirkung einer zweiten Nocke 188 und einer zweiten
Kurbel 30 (die später beschrieben wird) nach unten bewegt
wird, bewegt sich die Zugstange 76 längs der Achse nach
unten, um das Werkzeughalteelement 66 nach unten zu
verschieben. Der Zapfen 64 wird dadurch nicht mehr durch die
Kugel 68 zusammengedrückt, und das Werkzeug 20 kann aus der
Werkzeughalterung 52 freigegeben werden.
Der Werkzeugträger 24 ist auf dem Rahmen 16 so befestigt, daß
er unabhängig von der Hauptspindel 26 in axialer Richtung
verschoben werden kann. Dies wird nun im einzelnen näher
beschrieben. Trägerplatten 82, 82' (nicht dargestellt) sind
horizontal an einem Paar von (nicht dargestellten)
gegenüberliegenden Seitenwänden befestigt, die den Rahmen 16
bilden. Ein Paar von runden Führungsschienen 84, 84' (nicht
dargestellt) ist in vertikaler. Richtung an dem Werkzeugträger
24 befestigt (in einer später zu erläuternden Weise) und
gleitet in einem geeigneten Durchgangsloch in jeder der
horizontalen Trägerplatten 82, 82'. Ein Paar horizontaler
linker und rechter Trägerplatten 86, 86' (nicht dargestellt)
erstreckt sich vom unteren Teil des Rahmens 16. Die
Führungsschienen 84, 84' gleiten in den horizontalen
Trägerplatten 86, 86'. Die oberen und unteren Enden jeder der
Führungsschienen 84, 84' sind jeweils in einer Trägerplatte
91 befestigt, die horizontal die Oberseite des
Werkzeugträgers 24 überbrückt. Eine Trägerplatte 89 ist unten
an der Trägerplatte 91 befestigt. Damit kann der
Werkzeugträger 24 um eine gewisse Höhe im Bereich B relativ
zum Rahmen 16 angehoben werden, indem die Führungsschienen
84, 84' auf den jeweiligen Paaren von horizontalen
Trägerplatten 82, 86 und 82', 86' verschoben werden, wenn der
erste Nocken- und Kurbelmechanismus 162, 28 während der
"Doppelbetätigungs"-Bewegung des Hauptspindelkopfes 18
betätigt wird. In der oben auf dem Werkzeugträger 24
angebrachten Trägerplatte 91 ist ein Anschlagstift 90
angebracht. Die Höhe des Anschlagstiftes 90 ist einstellbar,
so daß der Werkzeugträger 24 in einer Position gehalten
werden kann, die eine vorbestimmte Höhe bezüglich des Rahmens
16 aufweist, wenn der Stift in der Ebene der horizontalen
Trägerplatte 82 stationär gehalten wird.
Der Werkzeugträger 24 trägt das Werkzeugmagazin 22, in dem
viele Werkzeuge 20 in radialer Anordnung untergebracht sind,
und das diese durch Rotation positionieren kann. Vom
Werkzeugträger 24 verläuft eine dort befestigte Trägerwelle
92 mit einer Achse, die diagonal nach unten geneigt ist und
einen vorbestimmten Winkel bezüglich der horizontalen Ebene
bildet. Das Werkzeugmagazin 22 ist drehbar auf der Haltewelle
92 befestigt. Das Werkzeugmagazin 22 stellt eine Scheibe dar,
die aus einem flachen Zahnrad 98 mit großem Durchmesser
gebildet ist und eine Vielzahl von in radialer Richtung sich
erstreckender Werkzeughalter 96 aufweist, die auf dessen
äußeren Umfang angeordnet sind. Das flache Zahnrad 98 mit
großem Durchmesser ist in einem (nicht dargestellten) Lager
befestigt und greift in ein Antriebsritzel 106 ein, das an
der (nicht dargestellten) Drehwelle eines Motors 102
befestigt ist. Der Motor 102 ist seinerseits an dem
Werkzeugträger 24 befestigt. Das flache Zahnrad 98 wird vom
Motor 102 über das Antriebsritzel 106 gedreht, um das
Werkzeugmagazin 22 zu drehen und ein gewünschtes Werkzeug 20
zu positionieren.
Im folgenden wird der an dem äußeren Umfang des
Werkzeugmagazins 22 gelegene Werkzeughalter 96 beschrieben.
Der Werkzeughalter 96 ist hierbei nicht Teil der Erfindung.
Vielmehr dient die Beschreibung des Werkzeughalters 96 und
des Mechanismus zum Öffnen und Schließen des Werkzeughalters
96 dem Verständnis des Aufbaus und der Funktionsweise der
Werkzeugmaschine 10. Entsprechend der Darstellung in Fig. 7
besteht der Werkzeughalter 96 aus einem Paar von
Greifelementen 128, 128', die durch einen Finger 130 so
montiert sind, daß die Greifelemente gleichzeitig geöffnet
und geschlossen werden können. Eine Vielzahl von Fingern 130
ist auf dem Umfang des die Basis des Werkzeugmagazins
bildenden flachen Zahnrads 98 unter einem vorbestimmten
Mittelwinkel angeordnet und verläuft in radialer Richtung.
Jeder Finger 130 besteht aus einer Platte, die unter einem
vorbestimmten Winkel gebogen ist. Jedes Paar von
Greifelementen 128, 128' ist in einem Winkel gebogen und mit
einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand auf dem Finger 130
so montiert, daß die Elemente um einen vorbestimmten Winkel
um die jeweiligen Stifte 134 gedreht werden können. Eine
Zugfeder 136 ist elastisch über beide Elemente gespannt. Die
einander gegenüberliegenden Greifteile der Greifelemente 128,
128' werden durch den Kurbelmechanismus betätigt (in einer
Weise, die später beschrieben wird) und dadurch geöffnet und
geschlossen, so daß ein mit einer Rille versehener Flansch
196 im Werkzeug 20 ergriffen oder losgelassen werden kann.
Entsprechend der Darstellung in Fig. 7 sind die anderen
Enden des Paars von unter einem Winkel gebogenen
Greifelementen 128, 128' über einen Wellenstift 138
verbunden, der geringfügig über die Hinterseite des Fingers
130 hervorsteht. Wenn der Wellenstift 138 in Fig. 7 in Y-
Richtung gedrückt wird, schließt sich jedes der Greifelemente
128, 128' und hält den mit Rillen versehenen Flansch 196 des
Werkzeugs 20 fest. Wird umgekehrt der Wellenstift 138 in X-
Richtung gedrückt, so dreht sich jedes der Greifelemente 128,
128' nach außen und gibt dabei das Werkzeug 20 frei (das in
Fig. 7 durch gestrichelte Linien dargestellt ist). Der
(bezüglich des Rades 98 gemessene) Winkel der Finger 130, von
denen jeder einen der Werkzeughalter 96 am äußeren Umfang des
Werkzeugmagazins 22 trägt, wird so eingestellt, daß die Achse
des gehaltenen Werkzeugs 20 mit der Achse der Hauptspindel 26
zusammenfällt, wenn das von dem Werkzeughalter 96 gehaltene
Werkzeug 20 an der unteren Seite der Werkzeughalterung 52
ankommt, die an der Spitze der Hauptspindel 26 angebracht
ist, d. h., wenn das Zahnrad 98 zur Positionierung um die
Welle 92 gedreht wird.
Im folgenden wird der Mechanismus zum Öffnen und zum
Schließen des Werkzeughalters 96 beschrieben. Entsprechend
der Darstellung in Fig. 1 wird ein geeignet geformter
Kniehebel 142 drehbar in der Mitte der Trägerplatte 89 mit
einem Stift 144 befestigt. Eine Gabel 146 ist am unteren Ende
des Kniehebels 142 ausgebildet und befindet sich an der
Position, an der der Werkzeughalter 96 an der Unterseite der
Hauptspindel 26 nach der Drehung des Werkzeugmagazins 22
ankommt. Der Wellenstift 138, mit dem die Greifelemente 128,
128' selektiv geöffnet und geschlossen werden, wird zwischen
den Armen der Gabel 146 positioniert.
Eine vertikale Platte 148 ist an den oberen und unteren
horizontalen Trägerplatten 82 bzw. 86 befestigt, die am
Rahmen 16 aufgehängt sind. Eine Nocke oder Steuerscheibe 152
(mit einer gebogenen Führungsnut 150 vorbestimmter Gestalt)
ist an der Vorderseite einer vertikalen Platte 148 befestigt.
Ein Nockenstößel 156 ist am oberen Ende des Kniehebels 142
befestigt und gleitet in der Führungsnut 150 der Nocke oder
Steuerscheibe 152. Der Kniehebel 142 ist drehbar auf dem
Werkzeugträger 24 befestigt und wird insgesamt nach oben
gehoben, wenn der Werkzeugträger 24 durch den ersten Nocken-
und Kurbelmechanismus 162, 28 angehoben wird (wie es später
noch beschrieben wird). Der an dem oberen Ende des Kniehebels
142 befestigte Stift 156 folgt der gebogenen Führungsnut 150
der Steuerscheibe 152, die am Rahmen 16 befestigt ist, so daß
sich der Kniehebel 142 geringfügig im Uhrzeigersinn um den
Stift 144 dreht. Die Gabel 146 des Kniehebels 142 treibt
somit den Wellenstift 138 des Werkzeughalters 96 in Richtung
des Pfeils Y in Fig. 7, um das Paar von Greifelementen 128,
128' zu schließen. Dreht sich der Kniehebel 142 gegen den
Uhrzeigersinn, so bewegt die Gabel 146 den Wellenstift 138
des Werkzeughalters 96 in Richtung des Pfeils X und öffnet
damit das Paar der Greifelemente 128, 128'.
Im folgenden wird ein Mechanismus beschrieben, mit dem der
Werkzeugträger 24 relativ zum Rahmen 16 im Bereich B des
automatischen Werkzeugwechselns angehoben werden kann, um die
"Doppelbetätigungs"-Bewegung des Hauptspindelkopfes 18 zu
erzielen. Die erste (L-förmige) Kurbel 28 ist drehbar an
jeder der inneren Flächen der (nicht dargestellten) einander
gegenüberliegenden Seitenwände des Rahmens 16 über eine Welle
158 befestigt. Das Paar erster Kurbeln 28, 28' (nicht
dargestellt) ist jeweils im Inneren der Seitenwand und
einander gegenüberliegend angeordnet. Eine Walze 160 ist am
Ende des kurzen Armes 167 der Kurbel 28 drehbar angeordnet.
Auf beiden Seiten des Spindelkopfes 18 sind jeweils erste
Nocken- oder Steuerscheiben 162 befestigt. Jede der ersten
Nockenscheiben 162 weist eine erste Nockenoberfläche 164 auf,
die in einer Richtung geneigt ist, und eine zweite
Nockenoberfläche 165, die in einer anderen Richtung geneigt
ist. Die erste Nockenscheibe 162 ist in einem vorbestimmten
Abstand von und unter der Walze 160 installiert, die drehbar
an der ersten Kurbel 28 befestigt ist, um den
Hauptspindelkopf 18 an der oberen Grenze des Bereichs B für
das automatische Werkzeugwechseln zu positionieren. Ein
Kontakt 170 ist an der oberen Endfläche des langen Armes 168
der ersten Kurbel 28 befestigt. Der Kontakt 170 weist einen
geringen Abstand vom unteren Ende der Schraube 172 auf, die
in die Trägerplatte 91 eingeschraubt ist.
Wenn der Hauptspindelkopf 18 durch Drehen des Servomotors 40
angehoben wird, stößt die Walze 160 der ersten Kurbel 28 an
die erste Nockenoberfläche 164 der Nockenscheibe 162 an und
dreht die jeweilige Kurbel 28 im Uhrzeigersinn um die Welle
158. Der Kontakt 170 des langen Armes 168 stößt dann auf das
untere Ende der Schraube 172 und hebt den Werkzeugträger 24
längs der Führungsschiene 84 um einen vorbestimmten Hub. Wenn
der. Spindelkopf 18 weiter nach oben bewegt wird, stößt die
zweite Nockenoberfläche 165 gegen die Walze 160, so daß die
Kurbel 28 gegen den Uhrzeigersinn um die Welle 158 gedreht
wird. Dadurch bewegt der Kontakt 170 des oben erwähnten Arms
168 den Werkzeugträger 24 nach unten längs der
Führungsschiene 84, während die Schraube 172 am unteren Ende
verriegelt wird. Das Dimensionsverhältnis des langen Arms 168
zum kurzen Arm 167 der ersten Kurbel 28 und der Biegewinkel
beider Arme sollten so ausgewählt sein, daß die Anhebung des
Hauptspindelkopfes 18 mit der des Werkzeugträgers 24
übereinstimmt, der durch den ersten Nocken- und
Kurbelmechanismus 162, 28 angehoben wird, so daß deren
Geschwindigkeiten miteinander synchronisiert sind.
Im folgend wird ein zweiter Nocken- und Kurbelmechanismus
beschrieben, mit dem das in der Werkzeughalterung 52
enthaltene Werkzeughalteelement 66 zur Freigabe des Werkzeugs
20 veranlaßt wird, wenn der Hauptspindelkopf 18 und der
Werkzeugträger 24 durch den Nocken- und Kurbelmechanismus
162, 28 in eine weitere Phase der "Doppelbetätigungs"-
Bewegung gebracht werden. Eine L-förmige zweite Kurbel 30 ist
so auf dem Hauptspindelkopf 18 befestigt, daß sie um die
Welle 176 um einen vorbestimmten Drehwinkel gedreht werden
kann. Eine Walze 180 ist drehbar an der Spitze des langen
Arms 178 der zweiten Kurbel 30 befestigt, während die Spitze
eines kurzen Armes 182 als Gabel 81 ausgebildet ist. Die
Gabel 81 umfaßt die Hauptspindel, wenn sie geringfügig über
dem senkrechten Stift 72 liegt, der den oberen Teil der
Zugstange 76 durchdringt. Wenn sich die Werkzeugmaschine in
dem Zustand befindet, in dem sie einen Befehl zur Freigabe
des Werkzeugs empfangen kann, ist die Gabel 81 ohne
Berührung. Obwohl die Hauptspindel 26 während der Bearbeitung
durch einen Motor 56 gedreht wird, erfolgt eine Überwachung
der Winkelposition der Drehwelle des Motors 56, um immer in
einer festen Lage anzuhalten. Dadurch wird Stift 72, der
senkrecht zur Hauptspindel 26 verläuft, ebenfalls an der
festen Lage direkt unterhalb der Gabel 81 gestoppt, um
sicherzustellen, daß die Gabel 81 den Stift 72 berührt, wenn
die zweite Kurbel betätigt wird.
Eine zweite Nocken- oder Steuerscheibe 188 mit einer
Nockenoberfläche vorbestimmter Neigung ist so angeordnet, daß
die zweite Kurbel 30 während ihrer Aufwärtsbewegung der
Nockenbahn folgt, wenn der Hauptspindelkopf weiter in den
Bereich B für das automatische Werkzeugwechseln angehoben
wird. Die zweite Nockenscheibe 188 ist am senkrechten Gehäuse
des Wechselstrom-Servomotors 40 befestigt, der oben auf der
Säule 32 mit einer (nicht dargestellten) Schraube
angeschraubt ist. Die zweite Nockenscheibe hat eine geneigte
Nockenoberfläche 186, die senkrecht nach unten verläuft. Beim
Betrieb wird während der weiteren Anhebung des
Hauptspindelkopfes 18 die an der Spitze des langen Arms 178
der zweiten Kurbel 30 drehbar befestigte Walze 180 auf der
geneigten Nockenoberfläche 186 der Nockenscheibe 188 geführt.
Dadurch wird die zweite Kurbel 30 um einen vorbestimmten
Winkel gegen den Uhrzeigersinn um die Welle 176 gedreht. Die
an der Spitze des kurzen Armes 182 vorgesehene Gabel 81
berührt die senkrechten Kreuzstifte und drückt den Stift 72,
während gleichzeitig die Zugstange 76 um einen vorbestimmten
Abstand nach unten gedrückt und damit das
Werkzeughalteelement 66 abgesenkt wird. Als Folge davon
werden die daran befestigten Kugeln vom Zapfen 64 gelöst und
das Werkzeug 20 aus der Werkzeughalterung 52 freigegeben.
Eine (nicht dargestellte) Blattfeder ist am langen Arm der
zweiten Kurbel 30 befestigt. Das freie Ende der Blattfeder
berührt die obere Endfläche einer horizontalen Trägerplatte
194, die oben auf dem Hauptspindelkopf 18 vorgesehen ist, so
daß an der Kurbel 30 eine im Uhrzeigersinn wirkende
Rückführkraft auftritt.
Die Betätigung des ersten Nocken- und Kurbelmechanismus' 162,
28 erfolgt immer vor der Betätigung des zweiten Nocken- und
Kurbelmechanismus' 188, 30. Wie später noch im einzelnen
beschrieben wird, berührt die erste Kurbel 28 die erste
Nockenscheibe 162 und hebt den Werkzeugträger 24 um einen
Abstand von 20 mm, wenn der Hauptspindelkopf 18 um einen
entsprechenden Abstand von ungefähr 20 mm (in diesem
Ausführungsbeispiel) von seiner Grundposition angehoben wird
(d. h., von der unteren Grenzposition des Bereichs B für das
automatische Werkzeugwechseln). Wenn der Hauptspindelkopf 18
um einen Abstand von 30 mm angehoben wird, stößt die zweite
Kurbel 30 an die zweite Nockenscheibe 188 an. Die sich dann
ergebende Nockenführung drückt die Zugstange 76 nach oben und
gibt den Zapfen 64 aus dem Werkzeughalteelement 66 frei.
Im folgenden wird die Wirkungsweise des ersten
Ausführungsbeispiels der Werkzeugmaschine der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Nachdem die Hauptspindel 18 in Fig. 1
eine normale Schneidoperation durchgeführt hat, kehrt sie zu
der Warteposition im Bearbeitungsbereich zurück und stoppt.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Hauptspindel 26 in
einer Position, in der der Stift 72 den kurzen Arm 182 der
zweiten Kurbel 30 kreuzt. Bestimmen die nächsten
Instruktionen, daß die Schneidoperation fortgeführt werden
soll, so tritt der Hauptspindelkopf 18 in den
Bearbeitungsbereich A ein, um das Werkstück zu bearbeiten.
Betreffen die Instruktionen jedoch einen Werkzeugwechsel, so
führt der Hauptspindelkopf 18 eine "Doppelbetätigungs"-
Bewegung aus und tritt in den Bereich B für das automatische
Werkzeugwechseln ein (wie später noch genauer beschrieben
wird). Da entsprechend Fig. 1 der Wellenstift 138 des
Werkzeughalters 96 durch die Gabel 146 des Kniehebels 142
gedrückt und in Y-Richtung von Fig. 7 gehalten wird, öffnen
sich die Greifelemente 128, 128' und das Werkzeug 20 wird
freigegeben. Die im Flansch 196 des Werkzeugs 20 ausgebildete
Kammnut 210, die von den Greifelementen 128, 128' gehalten
wird, liegt um einen Abstand "α" unterhalb der Greifelemente
128, 128', so daß das Werkzeug 20 ohne Vorrichtungen zum
Kompensieren dieses Versatzes nicht in einer festen Position
gehalten werden kann, selbst wenn die Greifelemente 128, 128'
geschlossen sind. Wird jedoch der Hauptspindelkopf 18
angehoben und bewegt er sich von der Position in Fig. 1 zu
der in Fig. 2 dargestellten, so bewegt sich auch die erste
Nocken- oder Steuerscheibe 162, und legt dabei einen Abstand
"α" zurück, bis sie an der auf der ersten Kurbel 28
angeordneten Walze 160 anstößt. Auf diese Weise erfolgt ein
Ausgleich dafür, daß die Kammnut 210 um einen Abstand "α"
unterhalb der Greifelemente 128, 128' liegt.
Wenn die Werkzeugmaschine in dem in Fig. 1 dargestellten
Zustand einen Befehl zum Werkzeugwechsel gibt, wird der
Wechselstrom-Servomotor 40 eingeschaltet, um die
Kugelumlaufspindel 44 zu drehen, so daß der Hauptspindelkopf
18 in vertikaler Richtung bis in den Bereich B für das
automatische Werkzeugwechseln angehoben wird. Der
Hauptspindelkopf 18 durchläuft dabei die erste Phase der
"Doppelbetätigung", wie sie in den Fig. 2 und 3
dargestellt ist. Das heißt, der Hauptspindelkopf 18 in der in
Fig. 2 dargestellten Lage wurde aus den früher erläuterten
Gründen um den Abstand "α" unabhängig angehoben. Die erste
Nocken- oder Steuerscheibe 162 wird dann bis zum Anschlag an
die Walze 160 der ersten Kurbel 28 bewegt. Dann berührt der
Kontakt 170, der auf dem langen Arm 168 der Kurbel 28
angeordnet ist, das untere Ende der Schraube 172, die auf der
Trägerplatte 91 des Werkzeugträgers 24 vorgesehen ist. Zu
dieser Zeit wird der Wechselstrom-Servomotor 40 auf geringe
Drehgeschwindigkeit geregelt, um das Geräusch herabzusetzen,
das entsteht, wenn der Kontakt 170 die Schraube 172 berührt.
Nach diesem Zeitpunkt arbeitet der Wechselstrom-Servomotor 40
mit der vorbestimmten Geschwindigkeit.
Gemäß der Darstellung in Fig. 3 wird der Hauptspindelkopf 18
um einen Abstand von beispielsweise 20 mm angehoben. Während
der Anhebung von Fig. 2 nach Fig. 3 wird die erste Kurbel
28 durch die Nockenführung durch die erste Nocken- oder
Steuerscheibe 162 weitergedreht. Dies führt dazu, daß der
Werkzeugträger 24 zusammen mit dem Hauptspindelkopf 18 um im
wesentlichen den gleichen Abstand angehoben wird, in diesem
Fall also 20 mm. Wenn der Werkzeugträger 24 angehoben wird,
folgt der Kniehebel 142, der drehbar an seinem oberen Ende
befestigt ist, der gekrümmten Nut 150 in der Nocken- oder
Steuerscheibe 152. Damit bewegt der Kniehebel 142 den
Wellenstift 138 des Werkzeughalters 96 in Richtung des Pfeils
Y von Fig. 7 und schließt damit das Paar von Greifelementen
128, 128', um den Flansch 196 des Werkzeugs 20 zu fassen.
Der Hauptspindelkopf 18 durchläuft dann die zweite Phase der
"Doppelbetätigungs"-Bewegung bis zu der in Fig. 4
dargestellten Position. Während dieser zweiten Phase wird der
Werkzeugträger 24 zusammen mit dem Hauptspindelkopf 18 um
einen größeren Abstand angehoben, beispielsweise 30 mm im
vorliegenden Fall, da die Walze 160 der ersten Kurbel 28 auf
der geneigten Nockensteuerfläche 164 der ersten Nocken- oder
Steuerscheibe 162 aufliegt. Während der Hauptspindelkopf 18
die zweite Phase der "Doppelbetätigungs"-Bewegung durchführt,
liegt die Walze 180 des langen Arms der zweiten Kurbel auf
der zweiten Nocken- oder Steuerscheibe 188 auf, die in ihrer
oberen festen Position verharrt. Dadurch wird die Kurbel 30
um die Welle 176 gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Die an dem
Ende des kurzen Armes 182 vorgesehene Gabel 81 berührt dann
den senkrechten Kreuzstift 72 und drückt ihn nieder. Dadurch
werden die Kugeln vom Zapfen 64 des Werkzeugs 20 freigegeben.
Das Werkzeug wird dann von der Werkzeughalterung 52 an der
Spitze der Hauptspindel 26 freigegeben. Wie früher erwähnt,
wird das Werkzeug 20 immer noch von dem im Werkzeugmagazin
installierten Werkzeughalter 96 gehaltert, so daß das
freigegebene Werkzeug 20 nicht herabfällt. Obwohl der an dem
Werkzeugträger 24 befestigte Kniehebel 142 bezüglich der am
Rahmen 16 befestigten, mit einer Nut versehenen Nocke 152
angehoben wird, durchläuft der Kniehebel keine
Nockensteuerung, da der Nockenstößel 144 schon den geneigten
Teil der gekrümmten Nut 150 verlassen hat und in dem Teil der
Nut liegt, der parallel zur Achse der Hauptspindel 26
verläuft.
Der Hauptspindelkopf 18 durchläuft anschließend eine dritte
Phase der "Doppelbetätigungs"-Bewegung der vorliegenden
Erfindung bis zu der in Fig. 5 dargestellten Position. In
der dritten Phase wird der Spindelkopf 18 um einen noch
größeren Abstand angehoben, beispielsweise im vorliegenden
Fall 35 mm. Während der oberen Bewegung wird die Walze 160
der ersten Kurbel 28, die auf der zweiten Nocken- oder
Steueroberfläche 165 der ersten Nocken- oder Steuerscheibe
162 aufliegt, gedreht, so daß die Kurbel 28 gegen den
Uhrzeigersinn um die Welle 158 gedreht wird. Während sich
also der Spindelkopf 18 weiter nach oben bewegt, bewegt sich
der Werkzeugträger 24 um 25 mm nach unten. Die Walze 180 der
zweiten Kurbel 30 läuft auf der flachen Fläche der Nocken-
oder Steuerscheibe 188, so daß Kurbel 30 keine
Nockensteuerung erfährt. Die Zugstange 76 bleibt nach unten
gedrückt, um den Zapfen 64 in Freigabestellung zu halten. Der
Werkzeughalter 96 hält das Werkzeug 20 in einer festen Lage,
so daß der Dorn 62 des Werkzeugs 20 aus der Werkzeughalterung
52 an der Spitze der Hauptspindel 26 herausgezogen wird, wenn
der Spindelkopf 18 angehoben und der Werkzeugträger 24
abgesenkt wird.
Anschließend durchläuft der Spindelkopf 18 eine vierte
Bewegung, d. h., eine "Rückkehr"-Bewegung, wie sie in Fig. 6
dargestellt ist. Dabei wird der Spindelkopf 18 beispielsweise
um 10 mm nach oben geführt. Bei dieser Betätigung wird die
Walze 160 der ersten Kurbel 28 auf der flachen Oberfläche der
ersten Nocken- oder Steuerscheibe 162 gehalten, so daß keine
Nockensteuerung erfolgt. Da also der Werkzeugträger 24 in
einer vorbestimmten Position festgehalten wird, bewegt sich
nur der Spindelkopf 18 nach oben. Der Spindelkopf 18 wird
gestoppt, wenn er oberhalb des Zapfens 64 des Werkzeugs 20
liegt, das vom Werkzeughalter 96 gehalten wird.
Anschließend positioniert der Motor 102 im Werkzeugmagazin 22
das abgenommene Werkzeug 20 durch Drehung weg von der
Werkzeughalterung 52. Dabei gelangt ein neues oder anderes
Werkzeug 20' in die Position unter der Werkzeughalterung 52
und stoppt in axialer Ausrichtung mit dem Spindelkopf 18.
Anschließend werden die oben anhand der Fig. 2-6
beschriebenen Schritte wiederholt, aber in umgekehrter
Reihenfolge, um die "Doppelbetätigung" abzuschließen und das
Werkzeug automatisch zu ersetzen. Das heißt also, daß der
Hauptspindelkopf 18 um 45 mm abgesenkt und der Dorn 62 des
Ersatzwerkzeugs in die Werkzeughalterung 52 eingesetzt wird.
Der Spindelkopf 18 wird dann weiter um 30 mm abgesenkt, so
daß die zweite Kurbel 30 nicht mehr auf die Zugstange 76
drückt. Unter Wirkung der Federringe 78 wird dann das
Werkzeughalteelement 66 bis zur Berührung mit dem Zapfen 64
des Ersatzwerkzeugs 20' geführt. Wenn dann der
Hauptspindelkopf 18 und der Werkzeugträger 24 um 20 mm
gesenkt werden, arbeitet der Kniehebel 142 in umgekehrter
Richtung, um den Wellenstift 138 des Werkzeughalters 96 in X-
Richtung von Fig. 7 zu drücken und die Greifelemente 128 zu
öffnen, so daß das Ersatzwerkzeug aus dem Werkzeugträger 24
freigegeben wird.
Entsprechend der obigen Beschreibung werden in der
Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung der
Spindelkopf und der Werkzeugträger während eines
Werkzeugaustausches in entgegengesetzte Richtungen in dem
Bereich für den Werkzeugaustausch bewegt. Dadurch kann die
Bewegung des Spindelkopfes herabgesetzt werden und es ergibt
sich eine kleinere Größe für die Werkzeugmaschine.
Claims (2)
1. Werkzeugmaschine mit Werkzeugwechsel, mit einem
Hauptspindelkopf (18), der eine Hauptspindel (26) mit
einer an einem Ende drehbar gehalterten Werkzeughalterung
(52) aufweist, wobei der Hauptspindelkopf (18) relativ
zum Rahmen (16) der Werkzeugmaschine beidseitig in
axialer Richtung der Hauptspindel (26) bewegbar ist, die
folgende Merkmale aufweist:
ein Werkzeughalteelement (66), das in der Werkzeughalterung (52) der Hauptspindel (26) installiert ist;
Vorrichtungen zum automatischen Wechseln eines vom Werkzeughalteelement (66) gehaltenen Werkzeuges (20) während einer "Doppelbetätigungs"-Bewegung des Hauptspindelkopfes (18) in beiden Richtungen während des Werkzeugwechselns, wobei die automatischen Vorrichtungen enthalten:
ein Werkzeughalteelement (66), das in der Werkzeughalterung (52) der Hauptspindel (26) installiert ist;
Vorrichtungen zum automatischen Wechseln eines vom Werkzeughalteelement (66) gehaltenen Werkzeuges (20) während einer "Doppelbetätigungs"-Bewegung des Hauptspindelkopfes (18) in beiden Richtungen während des Werkzeugwechselns, wobei die automatischen Vorrichtungen enthalten:
- a) einen Werkzeugträger (24), der auf dem Rahmen (16) montiert ist und in axialer Richtung der Hauptspindel (26) unabhängig von der Hauptspindel (26) bewegbar ist;
- b) ein Werkzeugmagazin (22), das drehbar auf dem Werkzeugträger (24) montiert ist und in axialer Richtung damit bewegbar ist, wobei das Werkzeugmagazin (22) eine Vielzahl von Werkzeughaltevorrichtungen (96) aufweist, die jeweils lösbar ein Werkzeug aufnehmen und am Umfang des Werkzeugmagazins (22) angeordnet sind, wobei eine ausgewählte Werkzeughaltevorrichtung (96) mittels des Werkzeugmagazins (22) in axialer Ausrichtung zur Hauptspindel (26) positionierbar ist;
- c) eine erste Nocken- und Kurbelvorrichtung (162, 28),
die zwischen Hauptspindelkopf (18), Rahmen (16) und
Werkzeugträger (24) wirkt,
wobei:
die erste Nocken- und Kurbelvorrichtung (162, 28) einen Kurbelmechanismus (28) und eine Nocken- oder Steuerscheibe (162) enthält, die eine erste Nockenoberfläche (164) aufweist, welche mit dem Kurbelmechanismus (28) zusammenwirkt, um in einem ersten Bewegungsabschnitt während der "Doppelbetätigungs"-Bewegung den Werkzeugträger (24) zusammen mit dem Hauptspindelkopf (18) relativ zum Rahmen (16) um einen vorbestimmten im wesentlichen gleichen Abstand zu bewegen, wobei während dieser Bewegung das in der Hauptspindel (26) gehaltene Werkzeug auch von einer der Werkzeughaltevorrichtungen (96) des Werkzeugmagazins (22) gehaltert wird,
und um in einem zweiten Bewegungsabschnitt der "Doppelbetätigungs"-Bewegung den Hauptspindelkopf (18) um einen vorbestimmten Abstand von dem Werkzeugträger (24) zu entfernen; - d) eine zweite Nocken- und Kurbelvorrichtung (188, 30),
die mit dem Hauptspindelkopf (18) und dem Rahmen (16)
zusammenwirkt, um während eines ausgewählten Teils
der "Doppelbetätigungs"-Bewegung das in dem
Werkzeughalteelement (66) gehaltene Werkzeug (20)
freizugeben;
dadurch gekennzeichnet, daß - e) die Nocken- oder Steuerscheibe (162) eine zweite Nockenoberfläche (165) aufweist, die mit der ersten Nocken- und Kurbelvorrichtung (162, 28) derart zusammenwirkt, daß der Werkzeugträger (24) in einem dritten Bewegungsabschnitt der "Doppelbetätigungs"-Bewegung während eines weiteren Anhebens des Hauptspindelkopfes (18) absenkbar ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung (90, 91), die verhindert, daß sich der
Werkzeugträger (24) unter eine festgelegte axiale
Position bewegt, während der Hauptspindelkopf (18) in
axialer Richtung unter diese feste Position bewegbar ist,
um Bearbeitungsoperationen durchzuführen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3745111A DE3745111C2 (de) | 1986-02-05 | 1987-02-05 | Werkzeughaltevorrichtung für ein Werkzeugmagazin |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1986015270U JPH0524426Y2 (de) | 1986-02-05 | 1986-02-05 | |
JP1986016987U JPS62130842U (de) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | |
JP61026477A JPH0628829B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 工作機械の工具保持装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3703475A1 DE3703475A1 (de) | 1987-08-06 |
DE3703475C2 true DE3703475C2 (de) | 1999-07-22 |
Family
ID=27280940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3703475A Expired - Fee Related DE3703475C2 (de) | 1986-02-05 | 1987-02-05 | Werkzeugmaschine mit Werkzeugwechsel |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4873756A (de) |
DE (1) | DE3703475C2 (de) |
GB (1) | GB2186219B (de) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4873756A (en) * | 1986-02-05 | 1989-10-17 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Machine tool |
US4827600A (en) * | 1988-04-12 | 1989-05-09 | Miyano Machinery Usa Inc. | Automatic tool changing mechanism for a machine tool |
JPH0825116B2 (ja) * | 1988-06-30 | 1996-03-13 | ファナック株式会社 | 工作機械の自動工具交換装置 |
US5111573A (en) * | 1990-04-20 | 1992-05-12 | Hitachi Seiko Ltd. | Device and method of exchanging tools |
WO1993014901A1 (en) * | 1992-01-29 | 1993-08-05 | Fanuc Ltd | Automatic tool changer |
JP3254648B2 (ja) * | 1992-06-18 | 2002-02-12 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械の自動工具交換装置 |
JP3044456B2 (ja) * | 1995-11-27 | 2000-05-22 | 本田技研工業株式会社 | タレット式工作機械 |
US5997455A (en) * | 1997-07-23 | 1999-12-07 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Tool clamp mechanism with shortened spindle |
DE19732627B4 (de) * | 1997-07-29 | 2005-12-15 | Ex-Cell-O Gmbh | Werkzeugmagazin |
US6179533B1 (en) * | 2000-01-06 | 2001-01-30 | Ho Wei Sun | Device for clamping a knife of a machine center |
DE10118595B4 (de) * | 2001-04-12 | 2005-07-14 | Deckel Maho Seebach Gmbh | Werkzeugmaschine mit Werkzeugspindel und Werkzeugwechsler |
US7575542B1 (en) * | 2008-08-19 | 2009-08-18 | Ying Sun | Apparatus for changing bits of machine tool |
US7578776B1 (en) * | 2008-08-19 | 2009-08-25 | Ying Sun | Apparatus for changing bits of machine tool |
CH705129B1 (it) * | 2011-06-17 | 2015-06-30 | Mario Baldaccini Meccanica Di Prec E | Dispositivo a elettromandrino e processo per il cambio utensile con il detto dispositivo. |
DE102012104490A1 (de) * | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky | Werkzeugträgersystem |
US9050695B2 (en) * | 2013-03-11 | 2015-06-09 | Kugi Tech Corp. | Tool changer for machine tool |
WO2014162556A1 (ja) * | 2013-04-04 | 2014-10-09 | ヤマザキマザック株式会社 | 立形マシニングセンタの5面加工用アングルツールホルダの自動工具交換装置 |
JP2018034259A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械 |
JP6484273B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2019-03-13 | ファナック株式会社 | 工作機械 |
JP6445084B2 (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-26 | ファナック株式会社 | 工作機械 |
CN107336058A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-11-10 | 佛山市普拉迪数控科技有限公司 | 一种双主轴单刀库的换刀机构 |
TWI749882B (zh) * | 2020-11-19 | 2021-12-11 | 臻賞工業股份有限公司 | 可執行安全鎖刀之刀夾 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD208573A1 (de) * | 1982-07-21 | 1984-04-04 | Dieter Heinke | Greifer mit zwei gegeneinander schwenkbaren klemmbacken |
JPS60155338A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-15 | Brother Ind Ltd | 工作機械 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3704510A (en) * | 1962-03-13 | 1972-12-05 | Kearney & Trecker Corp | Machine tool with tool changer |
US3332142A (en) * | 1965-11-22 | 1967-07-25 | Giddings & Lewis | Tool holders |
US3999664A (en) * | 1974-06-26 | 1976-12-28 | Houdaille Industries, Inc. | Tool changer with dual axis of rotation |
US3975817A (en) * | 1974-10-09 | 1976-08-24 | Houdaille Industries, Inc. | Fluid-actuated tool changer with dual axis of rotation |
US3990140A (en) * | 1974-11-20 | 1976-11-09 | Houdaille Industries, Inc. | Vertical tool changer to adapter holding mechanism |
DE3234675A1 (de) * | 1982-09-18 | 1984-03-22 | Ex-Cell-O Gmbh, 7332 Eislingen | Verriegelungsvorrichtung fuer werkzeuge in werkzeugmagazinen |
US4873756A (en) * | 1986-02-05 | 1989-10-17 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Machine tool |
-
1987
- 1987-01-30 US US07/008,654 patent/US4873756A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-04 GB GB8702496A patent/GB2186219B/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-02-05 DE DE3703475A patent/DE3703475C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD208573A1 (de) * | 1982-07-21 | 1984-04-04 | Dieter Heinke | Greifer mit zwei gegeneinander schwenkbaren klemmbacken |
JPS60155338A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-15 | Brother Ind Ltd | 工作機械 |
DE8524218U1 (de) * | 1984-01-20 | 1986-01-23 | Brother Kogyo K.K., Nagoya, Aichi | Werkzeugmaschine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 60 155 338 A, in: Patent Abstracts of Japan, Sect. 11, Vol. 9 (1985), Nr. 322, (M-440) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2186219B (en) | 1990-04-04 |
DE3703475A1 (de) | 1987-08-06 |
GB8702496D0 (en) | 1987-03-11 |
GB2186219A (en) | 1987-08-12 |
US4873756A (en) | 1989-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3703475C2 (de) | Werkzeugmaschine mit Werkzeugwechsel | |
EP1016497B1 (de) | Werkzeugmaschine | |
DE3346523C2 (de) | Vorrichtung zum Zusammenbau eines Kraftfahrzeug-Körpers | |
EP0247168B1 (de) | Hub-drehtisch-vorrichtung | |
DE3241046A1 (de) | Stanzmaschine, deren stanzstempel als mehrfachstempel ausgebildet ist | |
EP0291828A2 (de) | Greifer für Werkzeuge einer Werkzeugmaschine | |
DE8524218U1 (de) | Werkzeugmaschine | |
DE4446963A1 (de) | Programmgesteuerte Werkzeugmaschine mit automatisiertem Werkzeugwechsel | |
DD249214A5 (de) | Werkzeugwechsler fuer eine werkzeugmaschine | |
CH676945A5 (de) | ||
EP0180823A2 (de) | Werkzeugwechselvorrichtung an einer Stanz- oder Nibbelmaschine | |
DE2752697C3 (de) | Werkzeugspannvorrichtung an einer Werkzeugmaschine mit zugeordnetem Werkzeugmagazin | |
DE2013836A1 (de) | Werkzeugmaschine | |
DE2138415A1 (de) | Werkzeuggreif- und Führungsvorrichtung für Stanzen oder ähnliche Maschinen | |
EP0261312A2 (de) | Vorrichtung zur Winkelpositionierung einer Arbeitsspindel | |
DE3533235A1 (de) | Biegepresse | |
DE10261701A1 (de) | Automatischer Werkzeugwechsler für eine Werkzeugmaschine | |
DE19624404C2 (de) | Senkrecht-Räummaschine | |
DE4430389C2 (de) | Selbstladende Vertikaldrehmaschine | |
DE2733482C2 (de) | Automatische Werkzeugwechseleinrichtung | |
DE882791C (de) | Selbsttaetig arbeitende Werkzeugmaschine | |
DE19724635A1 (de) | Werkzeugmaschine mit Werkzeugauswechselvorrichtung | |
DE2748235B2 (de) | Gesenkschmiedepresse | |
DE3745111C2 (de) | Werkzeughaltevorrichtung für ein Werkzeugmagazin | |
DE3516785C1 (de) | Greiferwechselsystem für eine automatische Handhabungseinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8172 | Supplementary division/partition in: |
Ref country code: DE Ref document number: 3745111 Format of ref document f/p: P |
|
Q171 | Divided out to: |
Ref country code: DE Ref document number: 3745111 |
|
AH | Division in |
Ref country code: DE Ref document number: 3745111 Format of ref document f/p: P |
|
D2 | Grant after examination | ||
AH | Division in |
Ref country code: DE Ref document number: 3745111 Format of ref document f/p: P |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |