DE1752834A1

DE1752834A1 - Antriebseinrichtung fuer das Werkzeugspannfutter einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE1752834A1
Application number: DE19681752834
Authority: DE
Inventors: Giorgio Ollearo; Elio Dr Pagella
Original assignee: Olivetti SpA
Current assignee: Olivetti SpA
Priority date: 1967-07-29
Filing date: 1968-07-23
Publication date: 1971-05-27
Also published as: CH510489A; BE718616A; BE718615A; FR1575204A; BE718617A; GB1220698A; FR1575206A; US3691899A; AT286745B; DE1752832C3; NL6810520A; AT286062B; SE330474B; CH523743A; NL6810519A; JPS4937232B1; US3551974A; DE1752834B2; FR1575205A; SE337733B

Description

Antriebseinrichtung für das Werkzeugapannfutter einer Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für das Werkzeugspannfutter einer Werkzeugmaschine, die ein Gestell, einen auf diesem angebrachten Werkzeugkopf und eine in dem letzteren axial verschiebbare Hülse aufweist, in der das Spannfutter umläuft.

Im allgemeinen wird bei bekannten Werkzeugmaschinen das Spannfutter über eine zu ihm koaxiale und mit ihm an seinem dem Werkzeug abgewandten Ende verbundene Welle von einem Motor angetrieben. Da das Spannfutter axial bewegt werden muss, um das Werkzeug mit dem Werkstück in Berührung zu bringen und den verlangten Arbeitsgang daran auszuführen, verändert sich ständig der Abstand zwischen dem Angriffspunkt der das Spannfutter betätigenden Kraft und dem Punkt, an dem das Werkzeug am Werkstück

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angreift. Diese Antriebsart ist schwerfällig und verursacht störende Schwingungen in der Maschine·

Aufgabe der Erfindung ist es, dafür zu sorgen, dass der Angriffspunkt der Drehkraft an dem Spannfutter sich mit diesem zusammen verschiebt, so dass die Torsionsverformung über den gesamten Hub des Spannfutters konstant bleibt»

Erfindungsgemäss wird eine Werkzeugmaschine vorgesehen mit einem Gestell, einem auf diesem angebrachten Werkzeugkopf, und mit einer in dem letzteren axial verschiebbaren Hülse, in der das Spannfutter umläuft, das so angeordnet ist, dass es von einer parallel und nicht koaxial zu ihm angeordneten Keilnutenwelle mittels eines gegenüber der Welle zusammen mit der Hülse verschiebbaren Zahnrädertriebes umlaufend angetrieben wird, wobei die Hülse so angeordnet ist, dass sie durch einen Spindel-Mutter-Trieb axial verschiebbar ist, dessen Spindel parallel und nicht koaxial zu der Welle angeordnet ist, während die Mutter fest mit der Hülse verbunden ist·

Die Werkzeugmaschine kann für Werkzeugwechsel eingerichtet sein und ein von dem Werkzeugkopf getragenes, eine Serie von Werkzeugen aufnehmendes Magazin aufweisen, das

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zur Verbringung eines ausgewählten Werkzeugs an das Spannfutter bewegt werden kann«, Da die Werkzeuge wesentlich

verschiedene Längen aufweisen können, wird der Werkzeugkopf vorzugsweise gegenüber dem Gestell um einen konstanten Hub durch Stellmittel axial verschiebbar ausgebildet, die schnell und unabhängig von dem Spindelmutter-Trieb betätigbar sind» Im Falle der Bearbeitung durch Werkzeuge derselben Länge braucht der Werkzeugkopf nicht jedes Mal um den konstanten Hub verstellt zu werden»

Die Erfindung soll im einzelnen unter beispielsweiser Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. In diesen zeigen:

Fig« 1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel von der linken Seite gesehen, die eine erfindungsgemässe Antriebseinrichtung für das Spannfutter aufweist,

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt von der linken Seite der Maschine nach Fig. 1 gesehen,

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Pig. 3 einen anderen teilweisen Längaschnitt der Maschine nach Fig· 1 und

Figo 4 einen weiteren teilweisen Längsschnitt der Maschine nach Fig. 1·

Gemäss Fig. 1 umfasst die Werkzeugmaschine ein Gestell 11, auf dem ein Schlitten 12 angebracht ist. Dieser ist querbeweglich und trägt einen Werkstücktisch 15, der drehbar und höhenverstellbar ist. Die Bewegungen des Schlittens

12 und des Tisches 15 werden von einer an sich bekannten und hier nicht beschriebenen numerischen Steuervorrichtung gesteuerte Das Programm dieser Steuervorrichtung kann beispielsweise auf einem Lochstreifen oder einem Magnetband aufgezeichnet sein.

Auf dem Gestell 11 sind ferner zwei prismatische Führungen

13 und 14 angebracht, auf denen ein Werkzeugköpf 16 gleiten kann. Auf ihm ist mit Schrauben 150 ein Werkzeugmagazin befestigt, das aus einer kegelstumpfförmigen, um ihre geometrische Achse 18 (Fig. 2) drehbaren Trommel 17 besteht· Sie kann eine Serie von Werkzeugträgern 19 aufnehmen, von denen jeder ein radial gegenüber der seitlichen Oberfläche

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22 der Trommel 17 ausgerichtetes Werkzeug 21 trägt»

Der Werkzeugkopf 16 ist ferner mit einem um seine Achse drehbaren horizontalen Spannfutter 23 versehen» Die Achse 18 der Trommel 17 verläuft um einen Winkel geneigt zu der Achse 24 des Spannfutters 23 _f der gleich dem zwischen der Erzeugenden des Kegelstumpfes und seinen beiden Grundflächen ist, so dass die Drehung der Trommel die verschiedenen Werkzeuge 21 auf die Achse des Spannfutters 23 bringto

Die Trommel 17 ist fest mit einer Nabe 26 verbunden, die um eine an dem Gehäuse 28 des Werkzeugkopfes befestigte Achse 27 drehbar ist» Mit der Nabe 26 ist auch ferner ein Schneckenrad 29 fest verbunden, das in Eingriff mit einer Schnecke 31 steht, die auf einer drehbar am Gehäuse 28 gelagerten Welle 32 sitzt· Das Übersetzungsverhältnis 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 weiterschaltet· Der Umlauf der Welle 32 für die Werkzeugauswahl kann in der in der deutschen Patentanmeldung P 15 52 408 . 0 vom 2<> September 1966 beschriebenen Weise bewirkt werden₀

Der Mechanismus für den Antrieb dea Umlaufs des Spannfutters

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23 umfasst eine Keilnutenwelle 33 (Pig. 4), die über ein (nicht dargestelltes) Geschwindigkeitswechselgetriebe von einem von dem Werkzeugkopf 16 getragenen Elektromotor

34 (Pig· 1) angetrieben wird» Zwischen der Keilnutenwelle 33 und dem Spannfutter 23 ist ein Zahnrädertrieb 35» 36, 37 (Pig· 2 und 4) eingeschaltet, dessen erstes Zahnrad

35 innen mit Keilnuten versehen, und auf der Keilnutenwelle 33 verschiebbar ist, während das dritte Zahnrad 37 einen innen mit Keilnuten versehenen zylindrischen Ansatz 40 aufweist, der mit dem mit Keilnuten versehenen Teil 38 des Spannfutters 23 in Eingriff steht. Die beiden Zahnräder 35» 36 sind in entsprechenden Lagern auf einem Träger 30 drehbar gelagert, der in geeigneter Weise an dem Gehäuse 28 parallel zu der Keilnutenwelle 33 beweglich angebracht ist» Das Spannfutter 23 ist mittels in der an dem Träger 30 befestigten Hülse 39 angebrachten Lagern drehbar gelagert·

Der Mechanismus für den Antrieb des Vorschubs und Rückzugs der Hülse 39 umfasst eine Spindel 41 und eine Mutter 42, die Kugeln enthält und mittels eines Halses 43 und einer Buchse 44 an der Hülse 39 befestigt ist· Die Spindel 41 wird über eine Welle 45 von einem zweiten Motor 50 (Pig. 1) angetrieben, der von dem Werkzeugkopf 16 getragen wird β Das

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Zahnrad 36 sitzt frei drehbar auf der Welle 45 (Fig» 2). Der zylindrische Ansatz 40 des Zahnrades 37 ist in der Buchse 44 drehbar angeordnete

Das Spannfutter 23 ist mit einer axialen Bohrung 70 versehen, in der eine Stange -64 gleiten kann, auf deren hinterem Ende eine Kappe 66 befestigt ist ο Ein Kolben 69 (Fig. 3), der in einem fest mit dem Gehäuse 28 verbundenen und mit zwei Öffnungen 72 und 73 für den Zutritt und Abfluss von Druckmitteln versehenen Hydraulikzylinder 71 vergleitbar ist, ist mit einer Kolbenstange 68 versehen, die in Ruhestellung unter der Wirkung von durch die Öffnung 72 zugeführten Druckmittel in der Weise auf die Kappe 66 einwirkt, dass sie sie federnd in einer vorgeschobenen Stellung gegen die Wirkung einer zwischen einer Anschlagfläche an der Stange 64 und dem mit Keilnuten versehenen Teil 38 des Spannfutters 23 angebrachten Druckfeder 67 hält· Die Kolbenstange 68 ist auf der der Kappe 66 gegenüberlie- ä genden Seite verlängert und gleitet in einem Zylinder 74, an dem ein Gehäuse 76 befestigt ist, welches zwei Endschalter 77 zum Steuern des Hubes des Kolbens 69 enthalte

Jeder Werkzeugträger 19 ist mit einem Werkzeugkonus 85 versehen, der in einem konischen Hohlraum 20 am Ende des

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Spannfutters 23 passte Mit dem Hohlraum 20 fluchtend endet die Stange 64 in einem Teil 78 von verringertem Durchmesser mit radialen Vertiefungen 79 in seiner Aus senflache· Das Teil 78 liegt in einer Buchse 81, in deren Wänden Sitze ausgebildet sind, von denen jeder eine kleine Kugel 83 aufnimmt. Die Buchse 81 ist mit zwei Vertiefungen 122 versehen, in denen sich ein an der Stange 64 befestigter Stift 123 befindet· Eine Druckfeder 84, die zwischen einer Anlagefläche an der Buchse 81 und die Stange 64 zwischengeschaltet ist, hält in Ruhelage die Buchse 81 gegen einen Ring 126, der auf das Spannfutter 23 geschraubt ist, wodurch die Kugeln 83 in ihren Sitzen in der Buchse 81 (Pig. 2) verbleiben. Die Kugeln 83 können teilweise aus ihren Sitzen in der Buchse 81 heraustreten, so daas sie in entsprechende Vertiefungen 86 in der Innenfläche einer Bohrung 87 in dem Werkzeugkegel 85 des Werkzeugträgers 19 eindringen.

Der Werkzeugträger 19 ist ferner mit einem Bund 88 versehen, der durch zwei einander diametral gegenüberliegende Stangen 91 verriegelt wird. Jede Stange 91 wird auf der Trommel 17 durch eine federbelastete Arretierkugel 93 festgehalten, die in einen eines Paares Ausschnitte 90

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an jeder Stange 91 eingreift«

Der Werkzeugkopf 16 ist an seinem unteren Ende mit einer zylindrischen Führung 102 (Fig. 4) versehen, die an dem Gehäuse 28 befestigt ist und in der ein Zylinder 101 gleitete Dieser ist an der Kolbenstange 103 eines Kolbens 104 befestigt, der in einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 106 vergleitbar ist» Der letztere ist an der ^ Führung 102 befestigte Druckflüssigkeit kann über die Öffnungen 107 und 108 in den Zylinder 106 eintreten.

Der Zylinder 101 trägt auf seiner seitlichen Oberfläche einen Vorsprung 109» der sich radial durch einen Schlitz 110 in der Führung 102 erstreckt und mit zwei aussen an der Führung 102 befestigten Hubendschaltern 111 und 112 zusammenarbeiten kann, wenn der Zylinder 106 und die Führung 102 sich axial verschieben« Eine Schraubspindel 113, die auf einem Arm 115 an dem Gestell 11 mittels eines f Handrads 114 (Fig. 1) drehbar angebracht ist, lässt sich in eine axial verlaufende, mit Gewinde versehene Bohrung 118 an dem Zylinder 101 schrauben. Der letztere ist ferner seitlich mit einer Längsnut 116 versehen, in die ein Zapfen 117 hin und her verschiebbar eingreift, der

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zur Verhinderung seiner Drehmitnahme in einer Bohrung in der Führung 102 befestigt ist»

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Zunächst wird die Trommel 17 zur Auswahl des Werkzeugs durch Drehen der Welle 32, der Schnecke 31, des Schneckenrades 29, der Nahe 26 und somit der Trommel 17 (Pig. 2) gedreht, bis das gewünschte Werkzeug mit dem Spannfutter 23 flüchtete Die Auswahl des neuen Werkzeugs geschieht durch auf Lochstreifen oder Magnetband programmierte Steuerungsvorgängeβ

Damit daa neue Werkzeug mit dem Spannfutter 23 gekuppelt werden kann, muss das letztere entsprechend ausgerichtet sein» Die Ausrichtung des Spannfutters kann ZoB. in der in der Patentanmeldung .· <>..· beschriebenen Weise erfolgen·

Anschliessend wird der Motor 50 (Pig. 1) eingeschaltet, der die Welle 45 und damit die Spindel 41 durch die Mutter 42 dreht und die Hülse 39 zusammen mit dem Träger 30 und den Zahnrädern 35, 36, 37 (Fig.. 2 und 4) vorschiebt, bis das Spannfutter 23 über den neuen ,V erk zeug trag er 19 gebracht ist« Infolge des Zutritts von Druckmittel durch die

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Öffnung 72 (Pig» 3) folgt der Kolben 69 dem Spannfutter 23 und hält die Stange 64 in ihrer in Figo 2 dargestellten Lage gegenüber dem Spannfutter*

Dann tritt Druckflüssigkeit in den Zylinder 71 (Fig. 3) über die Öffnung 73 ein und veranlasst den Kolben 69 zu einem vollständigen Rückwärtshub, wobei die Kappe

66 der Stange 64 freigegeben wird, die durch die Feder m

67 zurückgedrückt wird β Die Stange 64 verschiebt bei ihrer Rückwärtsbewegung den Stift 123 in den Vertiefungen 122, so dass das Teil 78 die Vertiefungen 79 von den Kugeln 83 entfernt. Diese werden hierdurch radial nach aussen gedrückt und greifen in die Vertiefungen 86 in der Bohrung 87 ein, wodurch der Werkzeugträger 19 mit dem Spannfutter 23 verriegelt wirdβ Das letztere ist mit Keilen 46 versehen, die zur Drehmomentübertragung in Ausnehmungen in dem Werkzeughalter eintreten.

Darauf wird der Werkzeughalter gegenüber der Trommel 17

entriegelt, wie dies z.B. in der Patentanmeldung „

vom gleichen Datum mit dem Titel "Werkzeugspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen" beschrieben ist*

Der Motor 50 (Fig. 1) wird Jetzt betätigt und veranlasst den Umlauf der Keilnutenwelle 33 (Fig. 2). Über die Zahn-

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räder 35, 36, 37 lässt diese das Spannfütter 23 mit dem Werkzeugträger 19 umlaufen. Gleichzeitig versetzt der Motor 34 wieder die Spindel 41 mit einer Geschwindigkeit in Umlauf, die der verlangten Yorschubgeschwindigkeit dee Werkzeugs entspricht, das somit den verlangten Arbeitsgang ausführt·

Da die Hülse 39 und die Zahnräder 35, 36, 37 der Vor-

• Schubbewegung des Spannfutters 23 folgen, greift die Drehbewegung der Keilnutenwelle 33 an dem Spannfutter an einem Punkt an, der ihm gegenüber in konstanter Lage bleibt, wodurch Toraionsdeformationen vermieden werden, die auftreten würden, wenn die Keilnutenwelle 33 axial mit dem Spannfutter fluchten würde·

Ist der Arbeitsgang beendet, so wird die Drehrichtung des Motors 34 (Pig. 1) umgekehrt, so dass das Spannfutter 23 k zurück gezogen wird, und der Werkzeugträger 19 wieder mit der Trommel 17 (Pig· 2) verriegelt werden kann·

Darauf tritt über die öffnung 72 (Pig. 3) wieder Druckmittel in den Zylinder 71 ein, wodurch der Kolben 69 um seinen maximalen Hub vorgeschoben wird· Die Kolbenstange 68 wirkt dann auf die Kappe 66 der Stange 64, die erneut zusammen

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mit dem Spannfutter 23 in die vordere Stellung gelangt, so dass die Stange 64 in dem Spannfutter um eine kleine Wegstrecke gegenüber der Buchse 81 (Figo 2) vorgeschoben wird ο Der Stift 123 an der Stange 64 drückt jetzt auf die Buchse 81, bis diese gegen den Ring 126 stösst. Während dieser Bewegung bringt das Teil 78 der Stange 64 die Vertiefungen 79 zurück in Eingriff mit den Kugeln 83»

die sich dann radial nach innen bewegen können_o m

Durch erneuten Umlauf der Spindel 41 wird die Hülse 39 zurückgeführt, wodurch sich das Spannfutter 23 und die Stange 64 von dem Werkzeugträger 19 trennen.

Während dieser Bewegung lässt die Kappe 66 der Stange 64 die Kolbenstange 68 teilweise zurücklaufen, wodurch die Maschine in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt und für die Auswahl eines neuen Werkzeugs bereit ist»

Zwecks Vermeidung einer Kollision der Werkzeuge mit dem Werkstück während der Drehung der Trommel 17, falls diese Werkzeuge von erheblich unterschiedlicher Länge trägt, wird der Werkzeugkopf 16 zusammen, mit der Trommel 17 automatisch um eine bestimmte feste ffegatrecke auf den Führungen 13 und 14 (Pig. 1) verschoben, wobei über die Öffnung

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107 dem Zylinder 1o6 (Pig. 4) Druckmittel zugeführt wirdo Der Zylinder wird dann zusammen mit der Führung 102 und dem Gehäuse 28 rückwärts bewegt, wodurch der Werkzeugkopf 16 die Trommel 17 von dem Werkstück zurückzieht·

Wenn die Trommel 17 die verlangte Drehstellung erreicht, tritt Druckmittel über die Öffnung 108 ein, wodurch der Zylinder 106 und somit'der Werkzeugkopf 16 in die dargestellte Lage zurückkehren·

Durch Betätigung des Handrads 114 (Fig· 1) kann man mittels der Spindel 113 die Stellung des Zylinders 101 gegenüber dem Gehäuse 28 regeln, während der Zapfen 117 und die Längsnut 116 das Gleiten der Führung 102 gegenüber dem Zylinder 101 des Werkzeugkopfes erlauben·

Schliesslich ist der Werkzeugkopf 16 (Fig· 1) mit einer Öffnung 130 versehen, die eine mit einem Zeiger 131 zusammenwirkende Gradeinteilung trägt. Der Zeiger 131 ist mit der Hülse 39 verbunden, um dem Bediener jederzeit die Längslage des Spannfutters 23 anzuzeigen·

Patentansprücheι Wb/FÜ - 20 559/60/1

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Claims

P at entansprüche

1· Antriebseinrichtung für das Werkzeugspannfutter einer Werkzeugmaschine, die ein Gestell, einen auf diesem angebrachten Werkzeugkopf und eine in dem letzteren axial verschiebbare Hülse aufweist, in der dae Spannfutter umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannfutter (23) durch eine Keilnutenwelle (33), die parallel, nicht koaxial zu dem Spannfutter angeordnet ist, über ein zusammen mit der Hülse (39) gegenüber der Keilnutenwelle (33) verschiebbares Zahnrädergetriebe (35, 36, 37) angetrieben wird und dass die Hülse (39) axial mittels eines Spindel-Muttertriebee (41, 42) verschiebbar ist, dessen Spindel (41) parallel, nicht koaxial zu der Keilnutenwelle (33) angeordnet ist, während die Mutter (42) fest mit der Hülse (39) verbunden ist·

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (42) von der mit in ihr umlaufenden Kugeln arbeitenden Bauart ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Werkzeugmagazin zur Aufnahme einer Serie von Werkzeugen, das zwecks Verbringung eines ausgewählten Werkzeugs in eine Werkzeugwechselstellung zwecks Befestigung des Werkzeugs in dem Spannfutter verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (101-106) für die schnelle Verstellung des Werkzeugkopfes (16) um einen konstanten Hub vorgesehen sind, die unabhängig von dem Spindel-Muttertrieb (41» 42) zum Vorschieben und Zurückziehen des Werkzeugkopfes (16) gegenüber dem Werkstück betätigbar sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3_t dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (16) auf einer Führung (102) befestigt ist, die teleakopartig auf einem an dem Gestell (11) befestigten Teil verschiebbar ist, und dass die Mittel zur Verstellung des Werkzeugkopfes (16) einen Hydraulikzylinder (106) und einen Betätigungskolben (104) umfassen.

5· Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil (101) an dem Gestell (11) mittels einer Einstellvorrichtung befestigt ist, die eine durch Handsteuerung

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(114) betätigbare Spindel (113) umfasst»

6· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein beweglicher Zeiger (131) mit der Hülse (39) verbunden und eine Gradteilung auf dem Werkzeugkopf (16) angebracht ist, die zur Anzeige der Axiallage des Spannfutters (23) gegenüber dem Werkzeugkopf (16) zusammenwirkeno

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ORIGINAL INSPECTED

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