DE1752833C3 - Verriegelungseinrichtung für die Werkzeuge im Werkzeugmagazin einer Werkzeugmaschine - Google Patents
Verriegelungseinrichtung für die Werkzeuge im Werkzeugmagazin einer WerkzeugmaschineInfo
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Description
Die f-.rfindung betrifft eine Verriegelungsemrichiung
für eine Werkzeugmaschine mit einem Gestell, in dessen Spindelstock eine Arbeitsspindel angeordnet isi. in
deren Spindelkopf Werkzeugträger einsetzbar und von der Arbeitsspindel anlreibbaf sinä, und die ein
Werkzeugmagazin in Form einer Trommel mit einer Umfangsfläche aufweist, in deren nebeneinander längs
des Trommelumfangs angeordneten Ausnehmungen eine Anzahl von mit verschiedenen Werkzeugen
bestückten Werkzeugträgern herausnehmbar und in seitlichen Nuten verriegeibar angeordnet ist, wobei der
ausgewählte Werkzeugträger in eine WerkZeugwechselstellung
verbringbar ist.
Verschiedene Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. Bei bekannten Werkzeugmaschinen werden die Werkzeuge
im allgemeinen durch federnde Mittel in dem Magazin gehalten, die nicht sehr zuverlässig und wenig
verschleißfest sind. Bei einer bekannten Werkzeugmaschine werden die Werkzeuge mittels gleitbarer Backen
gehalten, die gleichzeitig in entgegengesetzter Richtung bewegbar sind. Die Backen werden durch eine Feder
ίο geschlossen gehalten und durch Einwirkung eines
Elektromagneten oder eines Nockens (US-PS 30 74 147) geöffnet. Eine solche Anlage ist jedoch
kompliziert und kostspielig.
Die zu lösende technische Aufgabe besteht darin, eine Werkzeugmaschine zu schaffen mit einer Werkzeugwechselvorrichtung
mit einer Einrichtung zum Verriegeln der Werkzeuge im Werkzeugmagazin, die zwangsläufig
betätigbar ist mit einer Mindestbewegung von Teilen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Werkzeugmaschine der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß
vorgesehen, daß als Verriegelungseinrichtung jeder Ausnehmung in der Umfangsfläche des trommeiförmigen
Werkzeugmagazins ein Paar zylindrischer Stangen zugeordnet ist, die in ihrer Ruhelage mit zwei auf der
Umfangsfläche des Werkzeugträgeis angeordneten, einander diametral gegenüberliegenden Nuten in
Eingriff stehen und die mit zwei dem Werkzeugträgerumfang entsprechenden Ausnehmungen versehen sowie
um 180° drehbar sind, um die Freigabe des Werkzeugträgers
von der Trommel zu ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es
zeigt
v> Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt an der linken
Seite einer Werkzeugmaschine mit einer Verriege'ungsvorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Ansicht in Richtung der Pfeile H-II in
Fig. 1 gesehen.
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie II1-III in F i g. 1.
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie II1-III in F i g. 1.
F ι g. 4 einen vergrößert dargestellten Schnitt einer
Einzelheit aus F i g. 1 und
Fig. 5 einen weiteren Längsschnitt auf der linken Seite eines Teils der Maschine.
4^ Gemäß Fig. 1 umfaßt die Werkzeugmaschine einen
Spindelstock 16. Auf ihm ist mittels Schraubenbolzen 150 ein Werkzeugmagazin angebracht, das von einer um
ihre geometrische Achse 18 drehbaren Trommel 17 von Kegelstumpfform gebildet wird. Die Trommel 17 kann
1S" eine Gruppe von We-kzeugträgern 19 aufnehmen, von
denen jeder ein gegenüber der seitlichen Oberfläche 22 der Trommel radial gerichtete", Werkzeug 21 trägt.
Der Spindelstock 16 ist ferner mit einer horizontalen
Spindel 23 versehen, die um seine Achse 24 drehbar ist.
■>s Die Achse 18 der Trommel 17 verläuft um einen Winkel
gegenüber der Achse 24 der Spindel 23 geneigt, der dem zwischen djr Erzeugenden des Kegelstumpfes und
seinen beiden Grundflächen gleich ist. so daß die Trommel bei ihrer Drehung die verschiedenen Werkzeuge
21 auf die Achse der Spindel 23 bringt.
Die Trommel 17 ist fest mit einer Nabe 26 verbunden,
die auf einer Achse 27 drehbar ist, welche auf dem Gehäuse 28 des Spindelstocks befestigt ist. Mit der
Nabe 26 ist ferner ein Schneckenrad 29 fest verbunden, das mit einer Schnecke 31 in Eingriff steht, welche auf
einer an dem Gehäuse 28 drehbar gelagerten Welle 32 angebracht ist. Das Übersetzungsverhälinis zwischen
der Schnecke 31 und dem Schneckenrad 29 ist so
bemessen, daß bei jeder Umdrehung der Welle 32 das Schneckenrad 29 die Trommel 17 um den Abstand
zwischen zwei benachbarten Werkzeugen 21 verschwenkt. Der Umlauf der Welle 32 wird für die
Auswahl des Werkzeugs beschriebenen Weise bewirkt.
Der Mechanismus zum Steuern des Umlaufs der Spindel 23 umfaßt zwei Zahnräder 36 und 37, von denen
das letztere einen zylindrischen Ansatz 40 aufweist, der innen mit Keilnuten versehen ist, die mit einem mil
Keilnuten versehenen Teil 38 der Spindel 23 in Eingriff stehen. Die Spindel 23 ist mittels Lagern in einer Hülse
39 drehbar gelagert, die axial in dem Gehäuse 28 verschiebbar ist.
Der Mechanismus zum Steuern des Vorschubs und Rückzugs der Hülse 39 umfaßt eine Spindel 41 und eine
ortsfeste Mutter 42, die Kugeln enthält und mittels eines Halses 43 und einer Buchse 44 an der Hülse 39 befestigt
ist. Die Spindel 41 wird von einer Welle 45 angetrieben, auf der das Zahnrad 36 frei drehbar angebracht ist. Die
Buchse 44 trägt drehbar den Ansatz 40 des Zahnrades 37.
Die Stirnfläche der Spindel 23 ist mit zwei radial verlaufenden Keilen 46 versehen, die in zwei Vertiefungen
47 (F i g. 4) an jedem Werkzeugträger 19 eindringen können, um die Spindel und den Werkzeugträger
zusammenzukuppeln.
Die Spindel 23 (Fig. 1) ist mit einer axialen Bohrung
70 versehen, in der eine Stange 64 gleiten kann, deren Ende fest mit der Kappe 66 verbunden ist. Ein in einem
Hydraulikzylinder 71, der fest mit dem Gehäuse 28 «1 verbunden ist, verschiebbarer Kolben 69 (Fig. 5)
arbeitet zwischen zwei Öffnungen 72 und 73 für den Zutritt und Abfluß eines Druckmittels und ist mit einer
Kolbenstange 68 versehen, die in ihrer Ruhestellung unter dem Einfluß des durch die Öffnung 72 zugeführten ji
Druckmittels in der Weise auf die Kappe 66 wirkt, daß sie diese federnd in einer vorgeschobenen Stellung
gegen die Wirkung einer Druckfeder 67 hält, die zwischen einer Anschlagfläche an der Stange 64 und
dem mit Keilnuten versehenen Teil 38 ate Spindel 23 w
angebracht ist. Die Kolbenstange 68 des Kolbens 69 erstreckt sich nach der der Kappe 66 abgewandten Seite
und gleitet in einem Zylinder 74. auf dem ein Gehäuse 76 befestigt ist, das zwei Endschalter 77 enthält, die den
Hub des Kolbens 69 steuern. 4ί
leder Werkzeugträger 19 ist mit einem Werkzetigkegel
85 versehen, der in eine konische Vertiefung 20 am Ende der Spindel 23 paßi. Fluchtend mit der Vertiefung
20 endet die Stange 64 in einem Teil 78 von verringertem Durchmesser, der auf seiner Außenfläche
mit radialen Vertiefungen 79 (Fig. 4) versehen ist. Der
Teil 78 sitzt in einer Buchse 81, in deren Wandung Sit/e 82 ausgebildet sind, von denen jeder eine kleine Kugel
63 aufnimmi. Die Buchse 81 ist mit zwei Vertiefungen 122 versehen, in denen ein an der Welle 64 befestigter
Stift 123 angeordnet ist. F.ine Druckfeder 84. die zwischen e ner Anschlagfläche ar. der Buchse 81 und der
Stange 64 angeordnet ist. hält die Buch'e 81 in Ruhelage gegen einen Ring 126. der an die Spindel 25
angeschraubt ist, wobei die Kugeln 83 dann in den
Sitzen 82 (Fig, I) liegen. Die Kugeln 83 können teilweise aus den Sitzen 82 der Büchse 81 heraustreten
und in entsprechende Vertiefungen 36 (Fig.4) eindringen,
Hie auf der Innenfläche der Bohrung 87 des Werkzeugkegels 85 des Werkzeugträgers 19 ausgebildetsind.
Der Werkzeugträger 19 ist ferner mit einem Bund 88 versehen, in dem zwei Nuten 89 an einander diametral
gegenüberliegenden Stellen angebracht sind. Mit d^n
Nuten 89 können zwei Stangen 91 (Fig.2) zusammenwirken,
von denen jede mit einer Ausnehmung 92 entsprechend einer der Nuten 89 in dem Bund 88
versehen ist. Die Stangen 91 können sich um ihre vertikale Achse drehen, und sie verriegeln bei ihrer in
Fi g. 2 dargestellten Lage den Bund 88 gegen Drehung, jedoch erlauben sie ihm, sich zu drehen, wenn sie um
180° verschwenkt sind, weil dann die Ausnehmungen 92 dem Bund gegenüberliegen.
Jede Stange 91 wird auf der Trommel 17 durch eine federbelastete Arretierkugel 93 (Fig. 1) festgehalten,
die mit einer von zwei Nuten 90 in jeder Stange 91 in Eingriff gelangt. Jede Stange 91 kann über eine
geeignete Kupplung 94 mit einer Welle 120, die ein Ritzel 95 trägt, in Eingriff gelangen. Jede Kupplung ist in
Form eines Steges 151 auf der Welle 120 ausgebildet, der in einem Schlitz 152 am unteren Ende der Stange 91
gleitet, da in allen Ruhelagen die Stege und die Schlitze sämtlich miteinander fluchten, wi .n F i g. 1 dargestellt.
Offensichtlich Sassen sich die Stege 15* und Schlitze 152
untereinander vertauschen. Die beiden Ritzel 95 stehen mit den zwei Zahnstangen 96 in Eingriff, die auf der
Außenfläche des Joppeltwirkenden Hydraulikzylinders 97 (Fig. 3) ausgebildet sind. Der Hydraulikzylinder 97
ist in einem Träger 98 vergleitbar. der mittels Schrauben
125 an dem Gehäuse 28 befestigt ist.
Die Kolbenstange eines in dem Zylinder 97 angeordneten Kolbens 99 ist an dem Träger 98 befestigt
und hat eme Axialbohrung für den Durchlaß von Druckmittel, das in den Zylinder 97 über zwei radiale
Öffnungen 100 und 100' eintreten kann, die in dem Kolben 99 an entgegengesetzten Seiten seines Kopfes
ausgebildet sind.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:
Zuerst wird die Trommel 17. um das Werkzeug auszusuchen, durch Umlauf der Welle 32 der Schnecke 31. des Schneckenrades 29. der Nabe 26 und „omit der Trommel 17 (Fig. 1). gedreht, bis das gewünschte Werkzeug mit der Spindel 23 fluchtet. Das Auswählen CiS neuen Werkzeugs erfolgt durch eine Steuerung, die in an sich bekannter Weise auf Lochstreifen oder Magnetband programmiert ist.
Zuerst wird die Trommel 17. um das Werkzeug auszusuchen, durch Umlauf der Welle 32 der Schnecke 31. des Schneckenrades 29. der Nabe 26 und „omit der Trommel 17 (Fig. 1). gedreht, bis das gewünschte Werkzeug mit der Spindel 23 fluchtet. Das Auswählen CiS neuen Werkzeugs erfolgt durch eine Steuerung, die in an sich bekannter Weise auf Lochstreifen oder Magnetband programmiert ist.
Damit das neue Werkzeug mit der Spindel 23 gekuppelt werden kann, muß dieses in geeigneter Weise
so ausgerichtet worden sein, daß die Keile 46 der Spindel 23 in die Vertiefungen 47 des Werkzeugträgers
19(F 1 g. 5) eindringen können.
Das neue Werkzeug wird dann mit der Spindel 23 (Fig. 2) gekuppelt, und zwar durch Drehen der Welle
45. deshalb auch durch Drehen der Spindel 41, deren Mutter 42 die Hülse 29 zusammen mit den Zahnrädern
36 tn i 37 vorschiebt, bis die Spindel 23 über den neuen
Werkzeugträger 19 gebracht ist. Unter der Wirkung des durch die Öffnung 72 (F i g. 5) zugeführter, Druckmittels
folgt der Kolben 69 der Spindel 23 und hält die Stange 64 gegenüber der Spindel in der aus F i g. 4 ersichtlichen
Stellung.
Druckmittel dringt dann über die Öffnung 73 in den Zylinder 71 (Fig.5) ein und läßt den Kolben 69 einen
vollständigen Rückwärtshub machen, wobei it mit der
Kappe 66 der Stange 64, die Von der Feder <57 zurückgedrückt wird, außer Eingriff gelangt. Die Stange
64 verschiebt bei ihrer Rückzugsbewegung den Stift 123 in den Vertiefungen 122, wodurch der Teil 78 die
Vertiefungen 79 Von den Kugeln 83 entfernt. Diese werden dadurch radial nach außen gedrückt und
gelangen mit den Verliefungen 86 in der Bohrung 87 in
Eingriff, wodurch der Werkzeugträger 19 in der Spindel 23 arretiert wird.
Darauf wird Druckmittel über die Öffnung 100 dem Zylinder 97 (Fig.3) zugeführt, der dadurch abwärts
bewegt wird (Fig.3) und eine Drehung der Ritzel 95 *>
und der Weilen 120 um 180" in Gegenuhrzeigerrichtung
verursacht. Die Wellen 120 lassen über ihre Kupplungen 94 (Fig.2) die Stangen 91 des mit der Spindel 23
verriegelten Werkzeugträgers 19 sich drehen, wobei sie mit den Wellen 120 gekuppelt sind, wenn die Trommel
17 das ausgewählte Werkzeug zum Fluchten mit der Spindel 23 (F i g. I) gebracht hat.
Die Stangen 91 wenden dann ihre Ausnehmungen 92 (F i g. 2) den Nuten 89 zu, wodurch der Werkzeugträger
19 von der Trommel 17(Fi g. 1) gelöst wird.
Die Spindel wird nun über die Zahnräder 36 und 37 veranlaßt, sich mit dem Werkzeugträger 19 zu drehen.
Gleichzeitig wird die Spindel 41 mit einer Geschwindigkeit wieder gcdrch'c, die der erforderlicher. Wcrkscugvorschubgeschwindigkeit
entspricht, so daß das Werkzeug den verlangten Arbeitsgang durchtuhrt
Wenn der Arbeitsgang beendet ist, wird die Drehrichtung der Spindel 41 umgekehrt (Fig. I), so daß
die Spindel 23 zurückgezogen wird, bis der Werkzeugträger 19 seine Nuten 89 (Fig.2) in die Ebene der
Stangen 91 bringt. Druckmittel tritt über die Öffnung 100' in dem Zylinder 97 (Fig.3) ein, wodurch dieser in
die dargestellte Lage zurückkehrt, indem er die Stangen 91 sich um 180* drehen und wiederum den Werkzeugträger
19 mit der Trommel 17 verriegeln läßt.
Darauf tritt wieder Druckmittel über die Öffnung 72 (F i g. 5) in den Zylinder 71 ein, wodurch der Kolben 69
um seinen Maxirhalhub vorgeschoben wird. Die Kolbenstange 68 wirkt dann auf die Kappe 66 der
Stange 64, die sich zusammen mit der Spindel 23 wieder in der vorderen Stellung befindet, so daß die Stange 64
innerhalb der Spindel 23 um einen kleinen Betrag gegenüber der Buchse 81 (Fig. I) vöfbewegt wird. Der
Stift 123 an der Stange 64 drückt nun auf die Buchse 81, bis diese gegen den Ring 126 stößt. Bei dieser Bewegung
bringt der Teil 78 der Stange 64 die Vertiefungen 79 zurück zum Fluchten mit den Kugeln 83, die sich dann
radial nach innen bewegen können.
Durch den jetzt wieder erfolgenden Umlauf der c"indc! 4-ί wird die Hülse 39 nach hinter: v:urück"cführ!,
wodurch die Spindel 23 und die Stange 64 sich von dem Werkzeugträger 19 trennen.
Während dieser Bewegung bewegt die Kappe 66 der Stange 64 die Kolbenstange 68 teilweise zurück,
wodurch die Vorrichtung in ihre Anfangsstellung zurückkehrt und für die Auswahl eines neuen Werkzeugs
bereit ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verriegelungseinrichtung für eine Werkzeugmaschine
mit einem Gestell, in dessen Spindelstock eine Arbeitsspindel angeordnet ist, in deren Spindelkopf
Werkzeugträger einsetzbar und von der Arbeitsspindel antreibbar sind, und die ein Werkzeugmagazin
in Form einer Trommel mit einer Umfangsfläche aufweist, in deren nebeneinander
längs des Trommelumfangs angeordneten Ausnehmungen eine Anzahl von mit verschiedenen
Werkzeugen bestückten Werkzeugträgern herausnehmbar und in seitlichen Nuten verriegelbar
angeordnet ist, wobei der ausgewählte Werkzeugträger in eine Werkzeugwechselstellung verbringbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Verriegelungseinrichtung jeder Ausnehmung in der
Umfangsfläche (22) der Trommel (17) ein Paar zylindrischer Stangen (91) zugeordnet ist, die in ihrer
Ruhelage mit zwei auf der Umfangsfläche des Werkzeugträgers (Ί9, SS) angeordneten, einander
diametral gegenüberliegenden Nuten (89) in Eingriff stehen und die mit zwei dem Werkzeugträgerumfang
entsprechenden Ausnehmungen (9?) versehen sowie um 180° drehbar sind, um die Freigabe des
Werkzeugträgers (19) von d-.r Trommel (17, 22) zu ermöglichen.
2. Vciriegelungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem ausgewählten Werkzeug (21) zusammenwirkenden Stangen
(91) n'.ttels eines Paares von Wellen (120) angetriebener Kupplungen {°4) drehbar sind, die in
Eingriff bringbar sind, wenn sich das ausgewählte Werkzeug (2) in der Wer'veugwechselstellung
befindet.
3. Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kupplung (94)
einen Schlitz (152) oder einen Steg (151) in oder auf der Stange (91) enthält, der in Eingriff mit einem
Steg (151) oder einem Schlitz (152) an oder in der Welle (120) kommt, wenn das entsprechende
Werkzeug (21) sich in der Werkzeugwechselstellu.^g befindet.
4. Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß beide Wellen (120)
von Ritzeln (95) angetrieben sind, die mit einer gemeinsamen Zahnstange (96) in Eingriff stehen
5. Verriegelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stangen (91) an der Trommel (17, 22) in jeder ihrer beiden Stellungen durch je eine
federbelastete Arretierkugel(93).estgehalten sind.
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