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erkzeugwechaeleinrichtung für Waagerecht-Bohr-Bräsmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Werkzeugwechseleinrichtung für Vaagerecht-Bohr-Präsmaschinen
mit einer in einer Spindelhülse axial verschiebbaren Arbeitsspindel, mit einem Kettenmagazin
und einem zur Arbeitsspindel parallel verschiebbaren Transportschlitten.
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Es sind bereits Spezial-Werkzeugmaschinen mit Waage rechter Werkzeugspindel
und automatischer Werkzeugwechseleinrichtung bekannt, deren konstruktiver Aufbau
eine gelegentliche manuelle Maschinenbedienung mit guter Schnittbeobachtung nicht
zuläßt, Ausserdem weicht das Spindelsystem dieser Maschinen von dem konventioneller
Waagerecht-Bohr-Bräsmaschinen ab. Es fehlt nämlich die axial verschiebbare Arbeitsspindel,
wodurch der universelle Einsatz eingeschränkt ist.
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Es ist weiter eine Werkzeugwechseleinrichtung für eine konventionelle
Waagerecht-Bohr-Bräsmaschine mit axial verschiebbarer Arbeitsspindel bekannt, die
ein ringförmiges Werkzeugmagazin mit waagerechter Drehachse aufweist, das um den
Spindelstockausleger an einer besonderen senkrechten Bührungssäule angeordnet und
ausser
einem Drehantrieb zur Werkzeugauswahl mit einem zweiten Antrieb
versehen ist, der das Magazin synchron zum Spindelstock senkrecht verschiebbar macht.
Dabei werden mittels eines einarmigen Eagazingreifers und eines kreuz beweglichen
Transportschlittens die Werkzeuge zwischen dem Magazin und der vorderen Spindelstockseite,
oberhalb des Spindelstockes, transportiert und einem zweiarmigen Greiferflügel,
der an der Stirnseite des Spindelstockes gelagert ist, übergeben. Es sind hier ausser
den zwei Antrieben des Werkzeugmagazins zwei Werkzeuggreifer mit zweifacher Werkzeugübergabe
nötig. Die Magazin- und Werkzeuggreifer-Anordnung erfordert also einen beträchtlichen
Aufwand, und da die eine Verschiebbarkeit des kreuzbeweglichen Dransportschlittens
in senkrechter Richtung erfolgt, wird ein großer Bauraum oberhalb des Spindelstockes
benötigt, der die Gesamthöhe der Maschine vergrößert, Ein weiterer Nachteil dieser
bekannten Einrichtung besteht darin, daß das Magazin in den oberen Spindelstockstellungen
schlecht zugänglich ist, Auch ist die Anwendung an Maschinen mit verschiebbarem
Ständer kaum möglich und deshalb bisher nicht verwirklicht worden, Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern,
daß ein verringerter Aufwand in bezug auf Magazin und Greifereinrichtung bei geringerer
Maschinenbauhöhe erzielt und die zweifache Werkzeugübergabe vermieden wird Zur Lösung
dieser Aufgabe durch die Erfindung ist vorgesehen, daß die Kettenradachsen des Kettenmagazins
parallel zur Arbeitsspindel im Bereich des der Spindelstockstirnseite abgekehrten
Endes der Arbeitsspindel angeordnet sind und daß am Transportschlitten ein Schwenkarm
mittels einer
zur Arbeitsspindel parallelen Schwenkachse gelagert
ist, der an seinem freien Ende eine zweite zur Schwenkachse parallele Schwenkachse
aufweist, um die ein Greiferflügel schwenkbar ist. Dadurch, daß der Transportschlitten
nicht kreuzbeweglich ist, und durch die besondere Art der Lagerung des Werkzeuggreifers
an ihm wird nicht nur Bauraum gespart, sondern es ist auch der bauliche Aufwand
verringert. Die Einrichtung läßt sich an jede-bellebige Maschine der eingangs erwähnten
Art organisch und raumsparend anbauen, ohne irgendwelche Änderungen an der Maschine
vornehmen zu müssen0 Sie ist sowohl für konventionelle Maschinen mit verschiebbarem
als auch mit fest angeordnetem blaschinenständer gut geeignet, Eine einheitliche
Wechseleinrichtung einfacher Art für alle derartigen Maschinen bietet natürlich
dem Fachmann große Vorteile im Hinblick auf die Rationalisierung0 In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schwenkarm vor der Spindelstockstirnseite
in zwei Stellungen um einen Winkel kleiner als 900 schwenkbar ist und während seiner
Schwenkung der Greiferflügel eine überlagerte Schwenkbewegung durchführt, in deren
Endlage der Greiferflügel und der Schwenkarm in einer Richtung liegen.
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Dadurch ist die Einrichtung besonders einfach gestaltet, da durch
den erfindungsgemäßen Schwenkarm gleichzeitig das im Einsatz gewesene Werkzeug entnommen
und das neue Werkzeug eingeführt sowie der Transport vom und zum Magazin ohne zweifache
Werkzeugübergabe durchgeführt werden kann. Durch die Erfindung ist auch der Einsatz
eines großen Messerkopfes im automatischen Arbeitsablauf ermöglicht. Hierdurch wird
ein höherer Ausnutzungsgrad der Maschine infolge erhöhter Leistungsfähigkeit und
universeller Einsatzmöglichkeit gewährleistet0 Weitere Vorteile und Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich
aus der nun folgenden Beschreibung eines
Ausführungs beispiels unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen: Sige 1
eine Gesamtansicht in Perspektive eines Bohr- und Fräswerkes mit in Spindelrichtung
verschiebbarem Maschinenständer und angebauter Werkzeugwechseleinrichtung nach der
Erfindung; Fig, 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Ständereinheit;
Fig. 3 den Spindelstock, insbesondere das Spindelsystem, während einer Arbeitsoperation
mit der Arbeitsspindel, teilweise geschnitten; Sigo 4 einen teilweise geschnittenen
Spindelstock, insbesondere das Spindelsystem, während einer Arbeitsoperation mit
der Bräshülse; Fig. Q schematisch den Werkzeuggreifer in verschiedenen Lagen zur
Darstellung der Wirkungsweise.
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Figur 1 zeigt eine bekannte Waagerecht-Bohr-Fräsmaschine mit einer
Spindelhülse, in der axial verschiebbar eine Arbeitsspindel 3 angeordnet ist, die
axiale Verschiebbarkeit ist durch den Pfeil auf der Arbeitsspindel 3 angel deutet0
Auf einer Verlängerung 10 der SpindelhUlse sitzt ein großer Messerkopf 9 mit einem
Durchmesser von etwa dem Dreifachen des Arbeitsspindeldurchmessers, wie das später
noch erläutert wird0 Der Spindelstock 20 ist, wie durch den Pfeil angedeutet, senkrecht
in Führungen am Maschinenständer
27 verschiebbar0 An dem derSpindelstockstirnseite
20a mit den Werkzeugen 9 und 15 abgewandten Ende ist das Auslegerende 19 und eine
Verkleidung 18 für die Steuerelemente des Werkzeuggreifers zu sehen, während darüber
die Verkleidung 17 für den Transportschlitten 4 mit der Greifereinrichtung veranschaulicht
ist, welche Teile später noch erläutert werden0 Dahinter ist das Kettenmagazin 1
zu sehen0 Die in ihm enthaltenen Werkzeuge sind nicht ersichtlich, weil eine jalousieartige
Verkleidung 16 als Staubschutz vorgesehen ist. Vorn an der Stirnseite des Spindelstockes
befindet sich ein Späneschutz 21, der vor dem Wechselvorgang nach links verschoben
wird, Ferner zeigt Figur 1 den Werkstücktisch 22, der gemäß dem darauf angebrachten
Pfeil auch drehbar sein kann, den Tischschlitten 23 darunter, der auf einem Dischbett
24 in bekannter Weise verschiebbar ist, Der dahinterliegende Ständerschlitten 26
ist in Spindelrichtung auf dem Stänv derbett 25 verschiebbar0 Dem Fachmann ist klar,
daß es sich bei den zuletzt genannten Teilen um eine absolut herkömmliche Bauweise
einer derartigen Maschine handelt, die sich sehr bewährt hat, Irgendwelche Änderungen
zum Zwecke des automatischen Werkzeugwechsels sind nicht nötig0 Figur 1 zeigt ferner,
daß die vorgesehene Anordnung des Magazins in Fortsatz des Maschinenständers sowie
die geringe Bauhöhe für den Transportschlitten auf der Oberseite des Spindelstockes
eine sehr organische Einordnung der erfindungsgemäßen Werkzeugwechseleinrichtung
ergeben und daß die Bedienungsseite der Maschine für gelegentliche manuelle Bedienung
bei Fertigung von Einzelstücken sowie zur SchnittS beobachtung völlig frei ist,
so, als wäre eine automatische Werkzeugwechseleinriohtung gar nicht vorhandene
Figur
2 zeigt nun zunächst, daß das Kettenmagazin 1 mit seiner Kettenradachse 2 parallel
zur Arbeitsspindel 3 an der Rückseite 31 des Maschinenständers 27 befestigt ist
Ein Mantel 28 deckt das Kettenmagazin ab, Das Kettenmagazin 1 besteht im wesentlichen
aus der Magazinkette 30 mit den Werkzeughaltern 53 die fest an den Kettenbolzen
32 angeordnet sind, Auf der Kettenradachse 2 ist das Kettenrad 29 gelagert, Ferner
gehört hierzu noch eine Kettenspannvorrichtung 34 für die obere Kettenradachse 20
Die untere Kettenradachse ist deckungsgleich unter der Kettenradachse 2 an der Ständerrückwand
31 befestigt, und das auf ihr gelagerte Kettenrad dient zum Antrieb der Magazins
kette, Das Kettenmagazin an sich ist weitgehend bekannt, neu ist jedoch die beschriebene
Anordnung0 Zur Entnahme der Werkstücke aus dem Kettenmagazin 1 ist erfindungsgemäß
ein Schwenkarm 5 vorgesehen, der zwei zueinander und zur Arbeitsspindel parallele
Achsen 8 und 35 aufweist, und zwar ist er mittels der Schwenkachse 8 an dem Transportschlitten
4 angeschlossen, der in Arbeitsspindelrichtung auf einer Führung 36 in Richtung
auf die Werkzeugeinspannstelle verschiebbar ist, In Figur 2 ist weiter links strichpunktiert
der Schlitten 4 in einer Zwischenstellung mit dem Schwenkarm 5 und dem Werkzeug
37 veranschaulicht, Es ist auch noch eine dritte weiter vorn liegende Stellung gleichfalls
strichpunktiert angedeutete wenn das Werkzeug 37 sich kurz vor dem Einführen in
die Arbeitsspindel 3 befindet, Hierzu muß der Späneschutz 21 nach Figur zuvor seitlich
auf der Querführung 21a verschoben werden, was automatisch erfolgen kann, Figur
2 zeigt ebenso wie Figur 5, daß der Schwenkarm 5 aus zwei Lagerköpfen 11, 12 besteht,
die mittels Führungsstangen 13, 14 teleskopierend verschiebbar sind, wie später
noch erläutert wird.
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Gemäß Figur 3 befindet sich der Transportschlitten 4 in
einer
vorderen Stellung, und die ihn mit dem Schwenkarm verbindende Schwenkachse ist wieder
mit 8 bezeichnet¢Die Schwenkachse 35 des Greiferflügels 54, siehe Figur 2, der später
noch erläutert wird, fällt in dieser Ansicht mit der Achse 8 zusammen0 Figur 3 zeigt
eine Bohroperation, bei der der bereits erwähnte große Messerkopf 9 auf der Spindelhülse
47 verbleiben kann.
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Figur 4 zeigt eine schwere Fräsoperation mittels der Spindelhülse,
bei der die Arbeitsspindel ganz zurückgezogen und ohne Werkzeug isto Die Erfindung
ermöglicht es, den automatischen Übergang auf solch eine Fräsoperation vorzusehen,
indem das Werkzeug 15 nach Figur 3 automatisch éntnommen und nicht ersetzt wird,
Die Figuren 5a bis 5h zeigen nun schematisch die verschiedenen Phasen beim Werkzeugwechsel
gemäß der Erfindung0 In Figur 5a steht der Transportschlitten 4 in der Stellung
III nach Figur 2, wobei es sich um die Magazinposition handelt6 Der Schwenkarm 5
ist waagerecht am Transportschlitten arretiert und mittels der Führungsstangen 13,
14, siehe Figur 5c und 2, teleskopartig ausgefahren, so daß die Spannzange 51 des
Greiferflügels 54 ein im Magazin gehaltenes Werkzeug 53 erfassen kann, das im Nachfolgenden
als "neues Werkzeug" bezeichnet werden soll, Die Teleskopverstellung des Schwenkarmes
erfolgt durch in ihn eingebaute hydraulische Stangen bekannter Art, Gemäß Pigur
5b hat sich der Greiferarm 5 teleskopartig zusammengezogen, wodurch die Schwenkachse
35, siehe auch Fiur 2, des Greiferflügels 54 nach rechts verlagert ist, und das
Werkzeug 53 wird hierbei aus dem Magazin herausge normen.
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Der Transportschlitten 4 bewegt sich nun beispielsweise
ebenfalls
hydraulisch parallel zur Arbeitsspindel 3 in die Stellung II nach Figur 2, die mit
Bereitstellungsposition bezeichnet werden rollo Nach der Beendigung der Arbeitsoperation
mit der Arbeitsspindel werden die Arbeitsspindel 3 und gegebenenfalls die komplette
Ständereinheit mit dem Magazin 1, bzw. bei ortsfestem Ständer der in diesem Falle
in Spindelrichtung verschiebbare Aufspanntisch mit dem Werkstück, aus dem Werkstückbereich
zurückgezogen. Gleichzeitig bewegt sich der Transportschlitten 4 parallel zur Arbeitsspindel
in die Stellung I nach Fige 2, die die Wechselposition ist0 Gemäß Figur 5c sind
der Schwenkarm 5 und der Greiferflügel 54 gleichzeitig um ihre Schwenkachsen 35
und 8 geschwenkt, und zwar der Greiferflügel 54 im Uhrzeigersinn, bis seine leere
Spannzange 50 das "alte Werkzeug 56 der vorangegangenen Arbeitsoperation ergreifen
kann, nachdem der Schwenkarm abwärts geschwenkt ist und sich teleskopartig ausgeschoben
hat, siehe Figur Sd, In dieser Stellung sind der Schwenkarm und der Greiferflügel
ebenso gleichgerichtet wie in der Ausgangsstellung entsprechend Figur 5aO Die Schwenkung
des Greiferflügels erfolgt durch einen hydraulischen Plungerkolben in dessen Längsverzahnung
ein Ritzel des Greiferflügels eingreift0 Nachdem die Arbeitsspindel 3 durch Rückzug,
siehe Figur 4, den Werkzeugspannkegel freigegeben und die Werkzeugspannung gelöst
hat, schwenkt der Greiferflügel 54 bei arretiertem Schwenkarm um 1800 und bringt
das "neue" Werkzeug 53 in die Spannposition koaxial vor die Arbeitsspindel 3, siehe
Figur 5e. Jetzt bewegt sich die Arbeitsspindel 3 axial über den Werkzeugspannkegel
des Werkzeugs 53, und die Werkzeugspanneinrichtung spannt das Werkzeug 53 in der
Arbeitsspindel
3 feste Im weiteren Funktionsablauf bewegen sich die Arbeitsspindel und gegebenenfalls
die Ständereinheit für die nächste Arbeitsposition in Richtung auf das Werkstück,
während gleichzeitig, wie Figur 5f zeigt, der Schwenkarm 5, sich teleskopierend
zusammenziehend, in seine waagerechte Stellung schwenkt und der Greiferflügel an
ihm eine Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn durchführt und gleichfalls eine
waagerechte Lage einnimmt, siehe Figur 5gO Durch teleskopierendes Ausschieben des
Schwenkarmes 5 wird das §'alte" Werkzeug 56 zur Abgabe in das Magazin gebracht,
siehe Figur 5h0 Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Werkzeuggreifereinrichtung
die direkte Überführung der Werkzeuge mit nur einem Greifer bei geringem Bauraum
in der Höhe oberhalb des Spindelstockes gewährleistet. Bei verhältnismäßig einfachem
Aufbau und schnellem Funktionsablauf ist somit der Werkzeugtransport zwischen der
WerkzeugauSnalme der Arbeitsspindel und dem davon weit entfernten Magazin und der
Werkzeugwechsel vorteilhaft gelöst, Der Erfindungsgegenstand gilt auch für Maschinen,
die ohne einen großen auf der Spindelhülse befestigten Messerkopf ausgeführt werden.
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Patentansprüche