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Werkzeugmaschine mit auswechselbarem Werkzeugkopf
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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit auswechse lbarem
Werkzeugkopf.
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Bisher ist eine Werkzeugmaschine dieser Art vorgeschlagen worden,
bei welcher auf einem Maschinensockel eine Bearbeitungeinheit, mehrere Werkzeugköpfe
an deren Umkreis und ein Indextisch an ihrer Oberseite zum Wählen irgendeines der
Werkzeugköpfe angeordnet sind, und welche so betrieben wird, daß ein gewünschter
Werkzeugkopf derart gewählt wird, daß er vor der Vorderseite der Bearbeitungseinheit
angeordnet ist und dann mit dieser zusammen vorwärts geschoben wird, und daß dem
davor angeordneten Werkstück ein Bearbeitungsvorgang erteilt wird. Siehe US-PS 4
126 572. Bei einer Werkzeugmaschine dieser Art ist es wünschenswert, daß die Werkzeugköpfe
an der Werkzeugmaschine auswechselbar sein sollten mit anderen zusätzlichen Werkzeugköpfen,
die außerhalb der Werkzeugmaschine gelagert sind, bereit, einem Werkstück einen
unterschiedlichen Bearbeitungsvorgang zu erteilen. Um diesen Wunsch zu erfüllen,
ist bereits eine Lageranordnung vorgeschlagen worden, bei welcher die Werkzeugmaschine
des geschilderten Aufbaus auf ihrer seitlichen Außenseite mit einem Lagerbereich
versehen ist, der sich dieser entlang erstreckt, und mehrere Werkzeugköpfe darin
gelagert werden, so daß die Werkzeugköpfe auf der Lagerbereichsseite und die Werkzeugköpfe
auf der Werkzeugmaschinenseite gegeneinander ausgewechselt werden können über einen
Zwischenträger, der zwischen die Werk-
zeugmaschine und den Lagerbereich
zwischengeschaltet ist.
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Siehe US-Patentanmeldung Serial No. 95,556, eingereicht am 10. November
1979. Eine Anordnung dieser Art ist aber nicht immer günstig, da ein vergleichsweise
großer weiter Raum auf der seitlichen Seite der Werkzeugmaschine benötigt wird,
um den Lagerbereich vorzusehen oder zu installieren, und folglich die Werkzeugmaschine
als Ganzes vergleichsweise breit wird.
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Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, welche
die Nachteile nicht aufweist; eine Werkzeugmaschine, bei welcher auf einem Maschinensockel
eine Bearbeitungseinheit, mehrere Werkzeugköpfe an dem Umkreis der Bearbeitungseinheit
und ein Indextisch an ihrer Oberseite zum Wählen der Werkzeugköpfe angeordnet sind,
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Werkzeugmaschine eine
Tragbasis vorgesehen ist und auf dieser eine Lagereinrichtung angeordnet ist, die
eine zentrale Auflage, mehrere Werkzeugköpfe an dem Umkreis der zentralen Auflage
und einen Indextisch an ihrer Oberseite zum Wählen irgendeines der Werkzeugköpfe
umfaßt, und daß außerhalb der Werkzeugmaschine eine Auswechseleinrichtung vorgesehen
ist, die sich zwischen der Werkzeugmaschine und der Lagereinrichtung erstreckt,
um ein Auswechseln der Werkzeugköpfe an der Werkzeugmaschinenseite gegen die Werkzeugköpfe
auf der Lagereinrichtungsseite zu bewirken.
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Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Werkzeugmaschine,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine von Fig.1, Fig. 3 eine Draufsicht
auf eine andere Ausführungsform der Werkzeugmaschine,
Fig. 4 eine
Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, und Fig. 5 eine Schnittansicht
entlang der Linie V-V in Fig. 4.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Werkzeugmaschine A, die so aufgebaut
ist, daß auf einem Maschinensockel 1 eine Bearbeitungseinheit 2, mehrere Werkzeugköpfe
3 an dem Umkreis der Bearbeitungseinheit 2 und ein Indextisch 4 an ihrer Oberseite
zum Auswählen irgendeines gewünschten Werkzeugkopfes 3 vorgesehen sind. Zum Betrieb
wird die Stellung des gewünschten Werkzeugkopfes 3 so gewählt, daß er vor der Vorderseite
der Bearbeitunseinheit 2 angeordnet ist und dann mit dieser zusammen vorwärts verschoben
wird, und ein Werkstück 5 vor der Bearbeitungseinheit 2 wird durch den gewählten
Werkzeugkopf 3 bearbeitet.
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Mehr im einzelnen ist die Bearbeitungseinheit 2 so angeordnet, daß
sie vorwärts und rückwärts verschiebbar ist mittels eines Zuführtisches 6 an ihrer
unteren Seite, und ein Paar oberer und unterer ringförmiger Schienen 7, 7, die je
eine vordere bewegliche Schiene 7a und eine hintere feststehende Schiene 7b umfassen,
sind an dem Umkreis der Bearbeitungseinheit 2 bei ihrer zurückgezogenen Stellung
vorgesehen; die Werkzeugköpfe 3 sind an dem Umkreis der Schienen angeordnet und
daran in hängendem Zustand gelagert und zur Verschiebung entlang derselben eingerichtet.
Die Anzahl der auf den Umfang der Bearbeitungseinheit angeordneten Werkzeugköpfe
3 kann z.B. 4 Köpfe umfassen, wie dargestellt.
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Die beschriebene Werkzeugmaschine unterscheidet sich in Aufbau und
Betrieb nicht besonders von der in US-PS 4 216 572 offenbarten und wird daher nicht
weiter beschrieben.
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Erfindungsgemäß ist eine Lagereinrichtung B oberhalb der Werkzeugmaschine
A vorgesehen. Mehr im einzelnen ist eine Tragbasis 8 in Gestalt eines Rahmen oberhalb
der Werkzeugmaschine A vorgesehen, und auf der Tragbasis 8 sind eine zentrale kreisförmige
Auflage 9, mehrere Werkzeugköpfe 10 auf ihrem Umkreis und ein Indextisch 11 auf
ihrer Oberseite zum Wählen irgendeines gewünschten Werkzeugkopfes 10 angeordnet,
und durch diese Glieder wird die Lagereinrichtung B gebildet.
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Mehr im einzelnen ist ein Paar oberer und unterer ringo förmiger Schienen
12, 12 kreisförmig an dem Umkreis der Auflage 9 vorgesehen, und die Werkzeugköpfe
10 sind an dem Umkreis der Schienen angeordnet und daran in hängendem Zustand gelagert
und so ausgelegt, daß sie entlang der Schienen bewegbar sind. In diesem Fall kann
erwartet werden, daß die Auflage 9 rundherum beispielsweise 5 Werkzeugköpfe aufweist,
und 4 Werkzeugköpfe sind daran angeordnet, aber ein Werkzeugkopf ist vorher entfernt
worden, so daß ein freier Raum 13 zum Auswechseln vorhanden ist. Der Indextisch
11 gleicht in Aufbau und Betrieb im wesentlichen dem Indextisch 4 der Werkzeugmaschine
A und besitzt 5 Indexarme 11a, die den 5 Werkzeugköpfen 10 entsprechen; jeder Arm
11a und jeder entsprechende Werkzeugkopf 10 stehen miteinander über einen Stift
und eine Stiftrille in Eingriff. Ferner ist die obere Fläche des Indextisches 11
als Maltheserkreuzrad 11b ausgebildet, und ein Maltheserkreuzstift 11c, der so ausgelegt
ist, daß er über ein Reduziergetriebe 11e durch einen Motor 11d angetrieben wird,
steht in Eingriff mit dem Maltheserkreuzrad 11b, und zusätzlich ist ein Anschlagstift
lif vorgesehen.
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Zusätzlich ist an der Außenseite der Werkzeugmaschine, beispielsweise
an ihrer Rückseite, eine Auswechseleinrichtung C angeordnet, welche sich zwischen
der Werkzeugma-
schine A und der Lagereinrichtung B erstreckt, um
ein Auswechseln eines beliebigen gewünschten Werkzeugkopfes 3 der Werkzeugmaschine
A gegen einen beliebigen gewünschten Werkzeugkopf 10 der Lagereinrichtung zu bewirken.
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In dem dargestellten Beispiel umfaßt die Auswechseleinrichtung C einen
Hubtisch 14, welcher aufwärts und abwärts bewegbar ist zwischen seiner abgesenkten
Stellung, die der Werkzeugmaschine A gegenüberliegt und seiner angehobenen Stellung,
die der Lagereinrichtung B gegenüberliegt; die Auswechseleinrichtung C umfaßt ferner
einen Stütztisch 15, welcher sich zu einer Indexstellung für den Werkzeugkopf hin
erstreckt, der an der Rückseite des Umkreises der Werkzeugmaschine A positioniert
ist, und dient dazu, den Werkzeugkopf bei der Indexstellung von unten zu stützen;
der Stütztisch 15 ist aufwärts und abwärts beweglich an dem Hubtisch 14 vorgesehen,
um einen Hub von Aufwärts- und Abwärtsverschiebungen zu erhalten, der erforderlich
ist, um den Werkzeugkopf an der Werkzeugmaschine A und der Lagereinrichtung B anzubringen
bzw. von diesen abzunehmen.
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Mehr im einzelnen ist der Hubtisch 14 bei seinen Halteabschnitten
14a, 14a auf seinen beiden Seiten so gelagert, daß er aufwärts und abwärts verschiebbar
ist entlang jeweiliger Führungsschienen 17, 17, die an entsprechenden vertikalen
Stützen 16, 16 auf seinen beiden Seiten vorgesehen sind, und ist so ausgelegt, daß
er über eine Kette 19 mittels einer Antriebsquelle 18 wie z.B. einem Elektromotor
aufwärts und abwärts verschoben werden kann. Der Stütztisch 15 ist auf dem Hubtisch
14 so angeordnet, daß er über einen Parallelgliedmechanismus 21 mittels eines Hubzylinders
20 aufwärts und abwärts verschiebbar ist, und außerdem ist ein Hakenglied 22, welches
mit der Bodenfläche des Werkzeugkopfes bei der Indexstellung in Eingriff zu bringen
ist, so an dem Stütztisch 15 vorgesehen, daß es beweglich ist zum Vor-
rücken
und Zurückziehen durch einen Schiebezylinder 23.
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Falls der Werkzeugkopf 3 bei der Indexstellung an der Werkzeugmaschine
A, der von dieser abgenommen werden soll, wird er einmal angehoben, um ihn durch
eine Aufwärtsbewegung des Stütztisches 15 von den ringförmigen Schienen 7 zu lösen,
und danach wird der Werkzeugkopf 3 durch eine Rückziehbewegung des Hakengliedes
22 zu der Rückseite der Schienen 7 herausgezogen. Falls der Werkzeugkopf 3 an die
Werkzeugmaschine -A angefügt werden soll, wird er durch eine Vorrückbewegung des
Hakengliedes 22 vorwärts verschoben, und danach wird er abgesenkt, so daß er durch
eine Abwärtsbewegung des Stütztisches 15 mit den Schienen 7 in Eingriff gebracht
wird. Dies ist auf ähnliche Art anwendbar auf den Werkzeugkopf 10, der in eine Indexstellung
auf der Lagereinrichtung B gebracht ist. Das Bezugszeichen 15a bezeichnet eine Reihe
von Aufnahmerollen, die auf jeder Seite des Stütztisches 15 vorgesehen sind, um
den Werkzeugkopf auf seinen beiden Seiten von unten zu stützen.
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Die geschilderte Anordnung arbeitet folgendermaßen: Damit ein beliebiger
gewünschter Werkzeugkopf 3 auf der Seite der Werkzeugmaschine A gegen einen beliebigen
gewünschten Werkzeugkopf 10 auf der Seite der Lagereinrichtung B ausgewechselt werden
kann, wird der gewählte Werkzeugkopf 3 an der Werkzeugmaschine A ausgewählt und
in die Indexstellung an der Rückseite der Werkzeugmaschine A gedreht; unterdessen
wird in der Lagereinrichtung B der freie Raum 13 zum Auswechseln so gewählt, daß
er in die Indexstellung auf der Rückseite der Lagereinrichtung gedreht wird, und
in diesem Zustand wird die Auswechseleinrichtung C folgendermaßen betätigt: Der
Hubtisch 14 wird in seine abgesenkte Stellung verschoben, und der genannte gewünschte
Werkzeugkopf wird durch der Stütztisch 15 herausgezogen; dann wird der Hubtisch
14 in seine angehobene Stellung verschoben, und der darauf
gelagerte
Kopf wird zu dem freien Raum 13 hin nach vorn geschoben, um ihn auf der Seite der
Lagereinrichtung B anzubringen. Als nächstes wird auf der Seite der Lagereinrichtung
B ein vorbestimmter Werkzeugkopf 10 wahlweise in die Indexstellung auf der Rückseite
der Lagereinrichtung gedreht, und danach wird die Auswechseleinrichtung C wieder
folgendermaßen betätigt: Der Hubtisch 14 wird in seine angehobene Stellung verschoben,
und der ausgewählte Kopf wird dadurch herausgenommen, und dann wird der Hubtisch
14 in seine abgesenkte Stellung verschoben, und der genannte Werkzeugkopf 3 wird
von dort vorwärtsgeschoben, um an die Werkzeugmaschine A angefügt zu werden. Falls
erforderlich, wird dieserAuswechselvorgang wiederholt, und es kann jede gewünschte
Auswechslung ausgeführt werden.
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Wenn jedoch bei dem geschilderten Ausführungsbeispiel ein gewünschter
Kopf 3, 10 in einer Einheit, welche die Werkzeugmaschine A und die Lagereinrichtung
B umfaßt, ausgewechselt werden soll gegen gewünschte andere Werkzeugköpfe, die außerhalb
der Einheit gelagert sind, wird die Auswechseleinrichtung C zu einem Hindernis.
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Zu diesem Zweck wird eine in den Fig. 3 bis 5 gezeigte Ausführungsform
vorgesehen. In diesem Beispiel ist der Stütztisch 15 so angeordnet, daß er, wenn
der Hubtisch 14 in seiner abgesenkten Stellung ist, verschiebbar ist, um vorzurücken
und zurückzurücken zwischen seiner durch ausgezogene Linien in Fig. 3 gezeigten
vorgerückten Stellung, die der genannten Indexposition gegenüberliegt, und seiner
durch gestrichelte Linien in der gleichen Figur gezeigten zurückgezogenen Stellung
auf der Außenseite, d.h. auf der hinteren Außenseite der Auswechseleinrichtung C,
und folglich kann ein Auswechselvorgang zwischen einem der Werkzeugköpfe 3, 10 in
der Einheit und einem gewünschten anderen Werkzeugkopf, der auf der Außenseite der
Einheit gelagert ist, leicht durchgeführt
werden, ohne durch die
Auswechseleinrichtung C behindert zu werden, indem der Stütztisch in seine zurückgezogene
Stellung verschoben wird.
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Wie deutlich in den Fig. 4 und 5 gezeigt, ist mehr im einzelnen ein
Verschiebetisch 24 auf dem Hubtisch 14 über Schienen 24a, 24a und Schienenlager
14b, 14b vorgesehen, um vorwärts und rückwärts verschiebbar zu sein, und oberhalb
des Verschiebetisches 24 ist ein Hubtisch 25 vorgesehen, welcher über einen Hubzylinder
20 und einen Parallelgliedmechanismus 21 aufwärts und abwärts verschiebbar ist,
und der Stütztisch 15 ist auf dem Hubtisch 25 über Führungsrollen 15b und Führungsrillen
25a so gelagert, daß er vorwärts und rückwärts verschiebbar ist. Ferner ist der
Stütztisch 15 mit einer ersten Zahnstange 26 versehen, die sich in dessen Vorrück-
und Rückzugsrichtung erstreckt, und ein Ritzel 28, das mit einer Antriebsquelle
27 wie zaB. einem auf dem Verschiebetisch 24 vorgesehenen Elektromotor oder dgl.
verbunden ist, steht in Eingriff mit der ersten Zahilstange 26, und eine zweite
Zahnstange 29 ist fest an dem Halteabschnitt 14a angeordnet und steht in Eingriff
mit dem Ritzel 28 entgegengesetzt zu der ersten Zahnstange 26.
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Ferner ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel anstelle des Hakengliedes
22 in dem vorher geschilderten ersten Ausführungsbeispiel ein Klemmglied 30, welches
darauf eingerichtet ist, daß es mit einer Seitenfläche eines unteren Abschnittes
des Werkzeugkopfes in Eingriff gebracht wird, auf dem Stütztisch 15 vorgesehen;
das Klemmglied 30 ist so eingerichtet, daß es, um es mit dem Werkzeugkopf in und
außer Eingriff zu bringen, über einen Verbindungsmechanismus 31 betätigt wird, der
zwischen dem Stütztisch 15 und dem Verschiebetisch 24 vorgesehen ist entsprechend
der Aufwärts- und Abwärtsbewevung des Stütztisches 15, die durch Aufwärts- und Abwärtsbewegung
des Hubtisches 25 verursacht wird, und ein Kontaktier-
glied des
Verbindungsmechanismus 31 auf der Seite des Verschiebetisches 24 steht in Gleitkontakt
mit einer Führungsstange 32, welche auf dem Verschiebetisch 24 so vorgesehen ist,
daß sie sich in dessen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung längs erstreckt.
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Mehr im einzelnen umfaßt der Verbindungsmechanismus 31 ein erstes
Verbindungsglied 33, welches mit seinem einen Endabschnitt schwenkbar an den Stütztisch
15 angefügt ist und mit seinem anderen Endabschnitt in Schwenk- und Gleitkontakt
mit der Führungsstange 32 steht, so daß, wenn dem ersten Verbindungsglied 33 durch
Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Stütztisches 15 eine Schwenkbewegung erteilt wird,
ein Schwenkarm 35, welcher mit dem Klemmglied 30 in Kontakt zu bringen ist, eine
Schwenkbewegung über ein zweites Verbindungsglied 34 erhalten kann.
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Auf diese Weise wird, wenn der Stütztisch 15 in seiner angehobenen
Stellung ist, wie durch ausgezogene Linien in Fig. 5 gezeigt, das Klemmglied 30
geschlossen, damit es mit dem Werkzeugkopf in Eingriff gebracht wird, und wird selbst
bei Vorrück- und Rückzugsbewegungen des Stütztisches 15 aufgrund einer Gleitbewegung
des ersten Verbindungsgliedes 33 entlang der Führungsstange 32 in diesem Zustand
gehalten. Wenn der Stütztisch 15 in seiner abgesenkten Stellung ist, wie durch gestrichelte
Linien in der gleichen Figur gezeigt, wird der Arm 35 gegen den Uhrzeigersinn gedreht,
um von dem Klemmglied 30 loszukommen, und folglich wird das Klemmglied 30 durch
eine Feder 30a geöffnet.
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Die geschilderte Ausführungsform arbeitet folgendermaßen: Anbringungs-
und Abnahmevorgänge eines der Werkzeugköpfe 3, 10 an und von der Werkzeugmaschine
A bzw. an und von der Lagereinrichtung B werden durch Aufwärts- und Abwärtsbewegung
des Hubtisches 25 durchgeführt, und kleine Vorrück- und Rückzugsbewegungen des Stütztisches
15, die
durch das Ritzel 28 über die erste Zahnstange 26 verursacht
sind. In einem normalen Fall kann durch diese Anbringungs- und Abnahmevorgänge und
Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Hubtisches 14 ein Auswechseln der Werkzeugköpfe
3, 10 in der Einheit, welche die Werkzeugmaschine A und die Lagereinrichtung B umfaßt,
durchgeführt werden.
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Wenn ein gewünschter Werkzeugkopf in der Einheit gegen einen gewünschten
anderen Werkzeugkopf ausgetauscht werden soll, der außerhalb der Einheit gelagert
ist, wird der gewählte zu ersetzende Kopf in der Einheit herausgenommen und auf
dem Stütztisch 15 gelagert, und dann wird der Hubtisch 14 in seine abgesenkte Stellung
abwärts bewegt und das Ritzel 28 wird gedreht, und dadurch wird der Verschiebetisch
24 durch den Eingriff zwischen dem Ritzel 28 und der zweiten Zahnstange 29 nach
hinten verschoben, und gleichzeitig wird dem Stütztisch 15, welcher bei der ersten
Zahnstange 26 mit dem Ritzel 28 in Eingriff steht, eine relative Rückwärtsbewegung
bezüglich des Verschiebetisches 24 erteilt Folglich erhält der Stütztisch 15 eine
Verschiebung mit doppelter Geschwindigkeit und wird daher rasch aus der vorgerückten
Stellung in die zurückgezogene Stellung auf der Rückseite der Auswechseleinheit
C zurückgezogen. Bei dieser Rückziehbewegung wird der Hubtisch 25 in seiner angehobenen
Stellung gehalten, und dadurch wird der Werkzeugkopf auf dem Stütztisch 15 durch
das Klemmglied 30 fixiert In seiner zurückgezogenen Stellung wird der Hubtisch 25
abgesenkt, so daß der Werkzeugkopf aus der Fixierung durch das Klemmglied 30 gelöst
wird, und in diesem Stadium wird das Auswechseln des Werkzeugkopfes gegen einen
anderen Werkzeugkopf, der außerhalb gelagert ist, durchgeführt.
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Erfindungsgemäß wird also die geschilderte Werkzeugmaschine mit mehreren
Werkzeugköpfen und die Lagereinrichtung mit mehreren Werkzeugköpfen geschaffen,
und außerdem ist die Auswechseleinrichtung vorgesehen, die sich vertikal zwischen
der Werkzeugmaschine und der Lagereinrichtung erstreckt, so daß ein Auswechseln
eines gewünschten Werkzeugkopfes der Werkzeugmaschine gegen einen gewünschten Werkzeugkopf
der Lagereinrichtung mittels der Auswechseleinrichtung durchgeführt werden kann.
Fraglich wird der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung belegte Raum kleiner als
der durch die früher vorgeschlagene Werkzeugmaschine belegte Raum, die einen Lagerbereich
aufweist, der sich entlang derselben erstreckt, die ganze Vorrichtung kann in einen
Raum vergleichsweise geringer Breite angebracht werden, und ihre Anbringung kann
erleichtert werden.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Werkzeugmaschineneinheit
so angeordnet, daß ihr Stütztisch zur Außenseite der Einheit hin verschiebbar ist,
und dementsprechend kann ein Austausch eines gewünschten Werkzeugkopfes in der Einheit
gegen einen gewünschten Werkzeugkopf, der außerhalb der Einheit gelagert ist, durchgeführt
werden.