DE2752697B2 - Werkzeugspannvorrichtung an einer Werkzeugmaschine mit zugeordnetem Werkzeugmagazin - Google Patents
Werkzeugspannvorrichtung an einer Werkzeugmaschine mit zugeordnetem WerkzeugmagazinInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen und Lösen von Werkzeugen an einer Werkzeugmaschine mit zugeordnetem Werkzeugmagazin, wie im
Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegeben.
Bei Werkzeugmaschinen dieser Art werden am Umfang eines gegenüber dem Spindelgehäuse drehbar
gelagerten scheibenförmigen Werkzeugmagazins mehrere Werkzeuge auf Vorrat gehalten, von denen das
jeweils benötigte Werkzeug durch Verdrehen des Werkzeugmagazins in Axialflucht mit der Arbeitsspindel gebracht und dann durch eine axiale Relativbewegung zwischen dem Magazin und der Arbeitsspindel in
diese eingesetzt und darin festgespannt wird.
Nach Beendigung einer Operation mit dem betreffenden Werkzeug wird die Spannstange durch die dsm
Federdruck entgegenwirkende Löseeinrichtung verschoben und damit das Werkzeug von der Arbeitsspindel gelöst, so daß es von dem Werkzeugmagazin wieder
übernommen und gegebenenfalls durch ein anderes ersetzt werden kann.
Es sind Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, beispielsweise aus der US-PS 35 51 974, bei
denen die Löseeinrichtung durch ein besonderes Betätigungsorgan wie einen hydraulisch bzw. pneumatisch betätigbaren Zylinder gebildet wird, der fiber ein
Betätigungsglied auf die Spannstange der Arbeitsspindel einwirkt
Hydraulische und pneumatische Systeme erfordern mit ihren zwangsläufig vorhandenen Leitungs-, Steuer-
und Energiesystemen sowohl in der Herstellung als auch im Wartungsbedarf einen hohen Arbeits- und Materialaufwand und sind somit teuer. Dies hat negative
Auswirkungen auf den Umfang, Preis und die Wirtschaftlichkeit einer damit ausgerüsteten Werkzeugmaschine.
Daneben ist aus der GB-PS 11 09 109 auch schon eine
mechanische Löseeinrichtung für die Spannstange einer Arbeitsspindel bekannt Hierbei handelt es sich jedoch
um eine Spezialkonstruktion, die sich nicht ohne weiteres auf eine Werkzeugmaschine mit Werkzeugmagazin anwenden läßt Bei dieser Konstruktion wird als
Löseeinrichtung die konzentrisch in der Arbeitsspindel und in einem fest stehenden Spindelgehäuse geführte
Vorschubspindel mitbenutzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art verfügbar zu
machen, die einfacher im Aufbau und preiswerter herzustellen ist als die bekannten Vorrichtungen dieser
Art.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben, vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach, erfordert nur wenige mechanische Teile, die ohne
wesentlichen Platzaufwand robust und wartungsfrei ausgebildet werden können. Zur Betätigung dieser
Vorrichtung wird vorteilhaft die beim Werkzeugwechsel ohnehin erforderliche Relativverschiebung des
Spindelgehäuses gegenüber der Vorschubsspindel ausgenutzt, an deren Gehäuse der Betätigungsnocken für
den Doppelhebel zweckmäßig angeordnet ist
Ein weiterer Vorteil für den Betrieb der Werkzeugmaschine besteht darin, daß die zur Betätigung der
Vorrichtung durchgeführte Axialverschiebung des Spindelgehäuses außerdem zur Betätigung des Werkzeugmagazins ausnutzbar ist.
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Vorderansicht einer Werkzeugmaschine mit Werkzeugmagazin, deren Spindelkonstruktion eine
erfindungsgemäße Spann- und Löseeinrichtung aufweist;
F i g. 2A einen vergrößerten Querschnitt durch die Spindelkonstruktion der Werkzeugmaschine von
Fig. 1;
Fig.2B eine geschnittene Teil-Draufsicht auf die
Anordnung von F i g. 2A; und
F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Spindelkonstruktion.
In F i g. 1 ist mit 41 ein Maschinenbett bezeichnet, auf
dem ein Schlitten 42 so befestigt ist, daß er mittels eines
Antriebsmotors MY in einer vorgegebenen Ebene (Ύ-Ebene) hin und her bewegbar ist Auf dem Schlitten
42 ist ein Tisch 43 so befestigt, daß er mittels eines Antriebsmotors MX in einer vorgegebenen Ebene
fX-Ebene) senkrecht zur K-Ebene hin und her bewegbar
ist. Säulen 44 bilden mit dem Maschinenbett 41 eine Einheit An den Säulen 44 sind Rahmen 45 und 46
befestigt Zwischen den Rahmen 45 und 46 sind zwei senkrechte Führungsstangen 47 vorgesehen, die parallel
zueinander verlaufen.
Ein mit den Führungsstangen 47 in Eingriff stehendes Arbeitsspindelgehäuse 48 ist längs dieser Führungsstangen
senkrecht auf und ab bewegbar. Die senkrechte Bewegung des Spindelgehäuses 48 wird durch eine
Vorschubspindel 49 veranlaßt die über einen Antriebsriemen 50 mittels eines Vorschubmotors MZ gedreht
wird, der bei der Darstellung nach F i g. 1 an der linken
Säule 44 befestigt ist Am Spindelgehäuse 48 ist ein Werkzeugmagazin 51 befestigt in dem eine Vielzahl
von Werkzeugen T in solcher Anordnung befestigt ist daß jedes Werkzeug vom benachbarten Werkzeug in
einem gleichwinkligen Abstand in Umfangrichtung des Werkzeugmagazines 51 angeordnet ist Ein Arm 52 ist
mit seinem unteren Ende am Spindelgehäuse 48 befestigt. Zwischen dem Werkzeugmagazin 51 und dem
oberen Ende des Armes 52 ist eine Schraubenfeder 53 so angeordnet, daß das Werkzeugmagazin 51 durch diese
Schraubenfeder stets nach oben zurückgezogen wird. Am Rahmen 45 ist ein Nocken 54 fest angebracht. Ein
Doppelhebel 55 ist am Spindelgehäuse 48 befestigt. Ein Spindelantriebsmotor 56 ist so angeordnet daß er die in
Fig. 1 nicht dargestellte Arbeitsspindel über einen Antriebsriemen 57 dreht
Wie aus F i g. 2A ersichtlich, ist der Nocken 54 mittels
Schrauben 54-1 am Rahmen 45 befestigt Auf der oberen Fläche des Spindelkopfes 48 ist mittels Schrauben 58 ein
Basisteil 80 fest angebracht. Der Doppelhebel 55 ist mittels eines Drehzapfen 59 an diesem Basisteil 80
angelenkt, so daß er sich um den Drehzapfen 59 drehen kann. Der Doppelhebel 55 weist an einem Ende eine
Rolle 60 auf, die um einen Zapfen 61 drehbar ist. Das zweite Ende des Doppelhebels 55 ist an einem Gehäuse
63 angebracht, durch das eine Spannstange 62 nach unten gestoßen werden kann. Das heißt, das zweite
Ende des Doppelhebels 55 ist als Gabel 55-1 (Fig.2B)
ausgebildet, das Stifte 64 aufweist die in Einschnitte 65 des Gehäuses 63, welches am Ende der Spannstange 62
drehbar (Kugellager 67) gelagert ist, eingreifen.
Das Spindelgehäuse 48 weist eine Mutter 66 auf, die mit der Vorschubspindel 49 in Eingriff steht. Wenn die
Vorschubspindel 49 mittels des Vorschubmotors MZ (Fig. 1) über den Antriebsriemen 50 gedreht wird, so
wird das Spindelgehäuse 48 über den Eingriff der Vorschubspindel 49 mit der Mutter 66 in senkrechter
Richtung bewegt. Das heißt der Vorschubmotor MZ kann die senkrechte Auf- und Abwärtsbewegung des
Spindelgehäuses 48 steuern.
Wird das Spindelgehäuse 48 bis über die in Fig. 2A
dargestellte Position hinaus bewegt, dann wird der drehbar auf dem Spindelgehäuse 48 befestigte Doppelhebel
55 veranlaßt sich um den Drehzapfen 59 im Uhrzeigersinn zu drehen, da sich die Rolle 60 des
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Doppelhebels 55 längs der schrägen Nockenfläche des Nocken 54 bewegt Ais Folge hiervon drücken die Stifte
64 das Gehäuse 63 nach unten. Demzufolge wird die Spannstange 62 entgegen der Federkraft der Feder 68
nach unten bewegt und löst den Eingriff zwischen der Spannstange 62 und dem Werkzeug T.
In Fi g. 2A ist mit 69 eine Riemenscheibe bezeichnet,
die mit der Arbeitsspindel 70 verbunden ist Die Riemenscheibe 69 wird durch den Spindelantriebsmotor
56 (F i g. 1) über den Antriebsriemen 57 angetrieben.
Gemäß der in Fig.3 gezeigten Ansicht ist das
Werkzeugmagazin 51 der Werkzeugmaschine benachbart zum Spindelaufbau angeordnet Eine Tragwelle 71
des Werkzeugmagazins 51 ist fest mit einer Platte 72 verbunden, die durch eine Schraubenfeder 53 nach oben
gezogen wird. Das Werkzeugmagazin 51 unterliegt somit zusammen mit einem in F i g. 3 mit 7Ί bezeichneten
Werkzeug der durch die Schraubenfeder 53 ausgeübten Zugkraft Infolge der Federkraft der
Schraubenfeder 53 wird das Werkzeug 7Ί mit der Arbeitsspindel 70 in Eingriff gebracht In dieser Stufe
wird der Zugbolzen 8 des Werkzeuges Γι mittels der
Spannstange 62 (F i g. 2A) unter der Wirkung der durch die Feder 68 ausgeübten Federkraft nach oben gezogen.
Damit wird der konische Abschnitt des Werkzeugdorns vom Werkzeug Ti fest in die konische Bohrung der
Arbeitsspindel 70 eingesetzt, wie dies in F i g. 2A gezeigt ist Außerdem wird, wie in F i g. 2A dargestellt, ein in der
Arbeitsspindel 70 vorgesehener Keil 73 mit einem Ausschnitt in Eingriff gebracht, der im Flansch 74 des
Werkzeugdorns des Werkzeuges Ti gebildet ist. Die Drehbewegung des Spindelantriebsmotors 56 (Fig. 1)
wird so über die Arbeitsspindel 70 auf das Werkzeug Ti
übertragen. Wenn die Motoren MX, Λ/Kund MZdurch
ein nicht dargestelltes numerisches Steuergerät gesteuert werden, arbeitet somit das Werkzeug Ti, um bei
einem auf dem Tisch 43 (F i g. 1) befestigten Werkstück eine Dreharbeit oder eine Formarbeit auszuführen.
Es wird nun anhand der Fig. 1 bis 3 der Werkzeugwechselvorgang beschrieben.
Soll das in der Arbeitsspindel 70 eingespannte Werkzeug gegen ein im Werkzeugmagazin gelagerstes
Werkzeug ausgewechselt werden, dann wird durch Betätigen des Motors MZ(Fig. 1) das Spindelgehäuse
48 zunächst nach oben bewegt. Das Spindelgehäuse 48 wird zusammen mit dem Werkzeugmagazin, der
Tragwelle 71 und der Platte 72 nach oben bewegt, bis die Platte 72 gegen einen am Rahmen 45 befestigten
Anschlag 75 stößt. Danach wird nur das Spindelgehäuse 48 mittels des Motors MZ weiter nach oben bewegt.
Bevor der am Spindelgehäuse 48 fest angebrachte Arm 76 jedoch gegen einen Anschlag 78 einer Stange 77
stößt, läuft die Rolle 60 (Fig. 2A) auf die senkrechte Nockenfläche des Nocken 54 (Fig. 2A), so daß das
Lösen des Eingriffs zwischen dem Werkzeug und der Spannstange 62 (F i g. 2A) vervollständigt wird. Nachdem
der Arm 76 gegen den Anschlag 78 gestoßen ist, verursacht eine weitere Aufwärtsbewegung des Spindelgehäuses
48 über den Anschlag des Armes 76 und den Anschlag 78 der Stange 77 eine Aufwärtsbewegung
der Stange 77 und der Stange 79. Die Aufwärtsbewegung der Stange 79 kann eine Drehung des Werkzeugmagazins
51 um einen Winkelbetrag verursachen, so daß das nächste Werkzeug im Werkzeugmagazin 51
unterhalb der Arbeitsspindel 70 positioniert wird. Danach kann durch Umkehren der Drehrichtung des
Motors MZ das Spindelgehäuse 48 nach unten bewegt werden, bis das nächste Werkzeug fest in die Snindel
eingesetzt ist. Ist ein fester Eingriff zwischen Arbeitsspindel 70 und Werkzeug hergestellt, dann ist der
Werkzeugwechselvorgang beendet und es kann mit dem Bearbeitungsvorgang durch das nächste Werkzeug
begonnen werden.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Spannen und Lösen von einen konischen Schaft aufweisenden Werkzeugen bzw.
Werkzeughaltern an Bohr-, Fräs- und dergleichen Werkzeugmaschinen, in deren Arbeitsspindel zentrisch eine mit dem Schaft kuppelbare Spannstange
axial verschiebbar angeordnet ist, die in Spannstellung durch Federdruck und in Lösestellung durch
eine dem Federdruck entgegenwirkende Löseeinrichtung verschiebbar ist, wobei die Arbeitsspindel
Ober das Spindelgehäuse durch eine parallel zur Arbeitsspindel angeordnete Vorschubspindel relativ
zu einem Werkzeugmagazin bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Spannstange (62) in Lösestellung durch
einem am Arbeitsspindelgehäuse (48) schwenkbar gelagerten Doppelnebel (55) erfolgt, dessen einer
Arm mit dem hinteren Ende der Spannstange (62) gelenkig verbunden ist und dessen anderer Arm mit
einem am Gehäuse (45) der Vorschubspindel (49) angeordneten Nocken (54) zusammenwirkt
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelhebel (55) als Winkelhebel
ausgebildet und im Scheitelbereich des durch ihn gebildeten Winkels schwenkbar gelagert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Nocken (54)
zusammenwirkende Arm des Doppelhebels (55) mit einer drehbar gelagerten Rolle (60) besetzt ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Rolle (60) abgekehrte
Ende des Doppelhebels (55) als Gabel (55-1) ausgebildet ist, welche vo.-stehende Stifte (64)
aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
gelenkige Verbindung zwischen dem Doppelhebel (55) und dem hinteren Ende der Spannstange (62)
durch die Stifte (64) an der Gabel (55-1) und die vorstehenden Enden dieser Stifte aufnehmende
Einschnitte (65) eines am hinteren Ende der Spannstange (62) angebrachten Gehäuses (63)
gebildet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (63) an dem Ende der
Spannstange (62) drehbar (Kugellager 67) gelagert ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung durch den
Nocken (54) so ausgebildet ist, daß bei einem kontinuierlichen Entfernen des Arbeitsspindelgehäuses (48) vom Werkzeugmagazin (51) die Spannstange (62) durch den Doppelhebel in der Lösestellung gehalten wird.
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