DE3706882A1

DE3706882A1 - Numerisch gesteuerte drehmaschine

Info

Publication number: DE3706882A1
Application number: DE19873706882
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Will
Original assignee: Heyligenstaedt & Co KG GmbH
Current assignee: Heyligenstaedt & Co KG GmbH
Priority date: 1987-03-04
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1988-09-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einem auf Längsführungen angeordneten Bettschlitten und einem darauf auf Querführungen ange ordneten Querschlitten, auf dem ein Werkzeugsupport um eine senkrecht zur Ebene der Längsführungen und Quer führungen verlaufende Achse schwenkbar angeordnet ist, welcher eine parallel zur Ebene der Längsführungen und Querführungen ausgerichtete Frässpindel und Werkzeug aufnahmen für feststehende Drehwerkzeuge hat. Eine solche Drehmaschine ist Gegenstand der DE-OS 34 10 276.

Bei der bekannten Drehmaschine ist für die Frässpindel ein eigener Antrieb vorgesehen, welcher koaxial zur Fräs spindel angeordnet ist. Ein weiterer, in der Schrift nicht beschriebener Antrieb dient zum Verdrehen des Werk zeugsupports um seine senkrechte Schwenkachse nach dem Lösen einer üblichen Schwenkarretierung durch ausrück bare Planzahnringe. Zum Wechseln der Werkzeuge hat die Drehmaschine ein auf dem Maschinenbett verfahrbares Werkzeugmagazin und ein weiteres Werkzeugmagazin neben der Drehmaschine.

Die vorbekannte Drehmaschine ist zwar infolge der großen Bewegungsmöglichkeiten für sehr unterschiedliche Bearbei tungsvorgänge einsetzbar. Die Anordnung der beiden An triebe zum einen für das Fräsaggregat und zum anderen für die Verschwenkung des Werkzeugsupports ist jedoch nicht optimal. Insbesondere ist der koaxial zur Fräs spindel angeordnete Motor für den Frässpindelantrieb nachteilig, weil er oftmals nicht zur Verfügung stehen den Platz beansprucht und Ursache für Schwingungen und Vibrationen während der Fräsbearbeitung sein kann.

Es ist zwar durch die DE-PS 20 44 187 auch schon be kannt, einen Antrieb für eine Frässpindel statt koaxial zur Frässpindel quer dazu an einem nicht verschwenkbaren Teil des Querschlittens anzuordnen. Der Antrieb ist dann weniger schwingungsanfällig, jedoch kann das Fräsaggre gat nur in einer bestimmten Winkelstellung des schwenk baren Werkzeugsupportes angetrieben werden, weil nur dann eine getriebliche Verbindung zwischen Antrieb und Frässpindel herstellbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehma schine der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß seine Frässpindel auf möglichst einfache Art in jeder Winkelstellung des Werkzeugsupports antreibbar ist, ohne daß die Gefahr von Schwingungen durch den Frässpindelantrieb besteht und bei der durch den Antrieb eine möglichst geringe Kollisionsgefahr besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Motor zum Verschwenken des Werkzeugsupports um seine senkrechte Schwenkachse koaxial zur Schwenkachse des Werkzeugsupports angeordnet ist und mit einer koaxial zur Schwenkachse ausgerichteten Motorwelle gleichzeitig unabhängig von der Schwenkstellung des Werkzeugsupports durch eine ständige, getriebliche Verbindung einen An trieb für die Frässpindel bildet.

Durch diese Gestaltung wird ein Motor wahlweise entweder zum Antrieb der Frässpindel oder zum Verschwenken des Werkzeugsupports verwendet. Das ist ohne Nutzungsbe schränkung der Drehmaschine möglich, da beide Funktionen nicht gleichzeitig erforderlich sind. Mit der Erfindung läßt sich somit ein Motor einsparen, so daß die erfin dungsgemäße Drehmaschine kostengünstiger herstellbar ist als die bekannten, vergleichbaren Drehmaschinen. Weiterhin schränkt der vertikal oberhalb des Werkzeug supports angeordnete Motor die Kollisionsfreiheit der Drehmaschine nicht ein und ist mit verhältnismäßig ge ringem Aufwand so zu haltern, daß keine Schwingungen in die Werkzeugsysteme gelangen können.

Konstruktiv besonders einfach ist die Drehmaschine, wenn der Motor auf einem auf einem feststehenden Teil des Werkzeugsupports befestigten Motorhalter angeordnet ist und die Frässpindel oder ihre getriebliche Verbindung zur Motorwelle eine Blockiereinrichtung aufweist. Bei einer solchen Ausführungsform braucht man nach dem Lösen der Schwenkarretierung lediglich die Frässpindel zu blockieren, um mittels des Motors eine Schwenkbewegung herbeizuführen. Die hierzu erforderliche Blockierein richtung ist für den Werkzeugwechsel zum Festsetzen der Frässpindel ohnehin erforderlich, so daß die Erfindung mit relativ geringem Aufwand zu verwirklichen ist.

Getrieblich sehr einfach gestaltet sich die Drehmaschi ne, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auf der Motorwelle ein Kegelrad sitzt, welches mit einem Kegelrad kämmt, das auf einer quer zur Schwenkachse verlaufenden Welle sitzt und wenn diese Welle über zwei Zahnräder mit der Frässpindel getrieblich gekoppelt ist.

Der Motorhalter kann sehr unterschiedlich gestaltet sein. Eine sehr kompakte Ausbildung der Drehmaschine entsteht, wenn der Motorhalter den Werkzeugsupport durchdringt. Ein solcher Motorhalter schränkt zwar die Schwenkbarkeit des Werkzeugsupports ein, jedoch ist ein ohne konstruktive Probleme erreichbarer Schwenkwinkel von 270 Grad für die meisten Anwendungsfälle völlig ausreichend.

Statt den Motorhalter durch den Werkzeugsupport hindurch zu führen, kann man ihn gemäß einer weiteren Ausgestal tung auch außenseitig am Werkzeugsupport vorbeiführen.

Eine prinzipiell andere Ausführungsform, die auch ein Verschwenken um 360 Grad erlaubt, besteht darin, daß der Motor mit seinem Gehäuse auf dem Werkzeugsupport befe stigt ist, seine Motorwelle den Werkzeugsupport durch dringt und im feststehenden Teil eine Blockiereinrich tung zum Feststellen der Motorwelle vorgesehen ist.

Besonders einfach läßt sich die Motorwelle mit dem fest stehenden Teil verbinden, so daß sich bei Bestromung des Motors nicht die Motorwelle, sondern das Motorgehäuse dreht, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform die Blockiereinrichtung eine elektromagnetische Zahnkupplung zum Verbinden der Motorwelle mit dem feststehenden Teil ist.

Ein automatischer Werkzeugwechsel ist bei der erfindungs gemäßen Drehmaschine leicht zu bewerkstelligen, wenn koaxial zu dem Motor auf dem Werkzeugsupport ein Rund magazin für Dreh- und Fräswerkzeuge und auf dem Quer schlitten eine Greifeinrichtung für die magazinierten Werkzeuge vorgesehen ist.

Bei der eingangs genannten Drehmaschine nach der DE-OS 36 00 231.3 ist der Werkzeugsupport dadurch in der Höhe veränderbar, daß er mittels eines Vorschubmotors auf einem keilförmigen Sockel verfahren wird. Durch diese Verfahrbarkeit kommt zwangsläufig eine gleichzeitige Bewegung in x-Richtung und y-Richtung zustande. Will man nur eine Bewegung in y-Richtung, also in senkrechter Richtung, erreichen, so muß man den Querschlitten im gleichen Maße entgegengesetzt verschieben, wie sich der Werkzeugsupport durch seine Bewegung auf dem keilför migen Sockel in x-Richtung verschiebt. Die hierzu erfor derlichen Regelungsdaten können auf einfache Weise da durch gewonnen werden, daß zur Überwachung der Position des Werkzeugsupports eine parallel zur Querführung mit einem Lesekopf über einen am Längsschlitten befestigten Maßstab verschiebliche Trägerplatte vorgesehen ist, wel che parallel zur Querführung verschieblich am Querschlit ten befestigt ist und welche mittels einer in senkrech ter Richtung relativ zur Trägerplatte verschieblichen Mitnahmeeinrichtung in Richtung des Querschlittens syn chron mit dem Werkzeugsupport verschieblich ist und daß zur Überwachung der Höhenlage des Werkzeugsupports am Werkzeugsupport ein Lesekopf und auf der Trägerplatte ein weiterer Maßstab vorgesehen sind. Eine solche Träger platte ist auch bei einer Drehmaschine ohne den vorge nannten Motor zum wahlweisen Antrieb der Frässpindel oder zum Verschwenken des Werkzeugsupports vorteilhaft.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zu ihrer weiteren Verdeutlichung sind mehrere davon teil weise stark schematisch in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ge stalteten Drehmaschine,

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht eines Werk zeugsupports der erfindungsgemäßen Drehma schine mit den angrenzenden Bauteilen,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf den Werk zeugsupport.

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer geänderten Ausführungsform des Werk zeugsupports.

Die Fig. 1 zeigt von einer Drehmaschine ein Bett 1 mit einem Längsschlitten 2, welcher Querführungen 3 hat, auf denen ein Querschlitten 4 angeordnet ist. Dieser Quer schlitten 4 hat einen keilförmigen Sockel 5, auf den ein Werkzeugsupport 6 mittels eines Vorschubmotors 7 verfahr bar angeordnet ist. Durch diese Verfahrbarkeit läßt sich der Werkzeugsupport 6 senkrecht zum Bett 1, also in y-Richtung verfahren. Zur weiteren Verdeutlichung der Gesamtanordnung ist in Fig. 1 die Drehmitte mit 8 posi tioniert.

Der dargestellte Werkzeugsupport 6 hat eine Frässpindel 9 und zusätzlich Drehwerkzeuge 10. Er ist um eine senk rechte Schwenkachse 11 mittels eines Motors 12 schwenk bar. Dieser Motor 12 ist senkrecht stehend oberhalb des Werkzeugsupports 6 angeordnet. Seine Motorwelle 13 ver läuft koaxial zur Schwenkachse 11 und greift in den Werk zeugsupport 6 hinein. Wichtig für die Erfindung ist, daß dieser Motor 12 nicht nur zum Verschwenken des Werkzeug supports 6, sondern auch als Antrieb für die Frässpindel 9 dient, was später noch näher erläutert wird.

Um den Motor 12 herum ist auf dem Werkzeugsupport 6 ein Rundmagazin 14 angeordnet, welches sich unabhängig vom Werkzeugsupport zu drehen vermag. Dadurch kann ein an einem auf dem Sockel 5 angebrachten Träger 15 vorge sehener um eine Achse 34 schwenkbarer Doppelgreifer 16, der lediglich höhenverfahrbar sein muß, alle Werkzeuge des Rundmagazins 14 erreichen.

Wenn der Werkzeugsupport 6 sich nur in y-Richtung bewe gen soll, dann muß die Bewegung in x-Richtung durch eine entgegengesetzte Bewegung des Querschlittens 4 ausge glichen werden. Um die erforderlichen Bewegungen erfas sen zu können, ist eine Trägerplatte 17 vorgesehen, wel che auf einer Geradführung 18 des Querschlittens 4 ver schieblich ist. Diese Verschiebung in x-Richtung erfolgt synchron mit der des Werkzeugsupports 6 dadurch, daß dieser über eine Mitnahmeeinrichtung 19 mit der Träger platte 17 verbunden ist. Die Mitnahmeeinrichtung 19 be steht beispielsweise aus einem am Werkzeugsupport 6 be festigten Zapfen 20, der in einer senkrechten Kulissen führung 21 der Trägerplatte 17 angeordnet ist. Zur Über wachung der Bewegungen der Trägerplatte 17 sind auf ihr ein Lesekopf 22 und ein Maßstab 25 angebracht. Der Lese kopf 22 befindet sich einem horizontal angeordneten Maß stab 24 auf dem Längsschlitten 2 gegenüber, während dem Maßstab 25 ein vertikal am Werkzeugsupport 6 angeordne ter Lesekopf 23 zugeordnet ist.

Die Fig. 2 und 3 verdeutlichen, wie der Motor 12 getrieblich mit der Frässpindel 9 verbunden ist und wie die Verschwenkung des Werkzeugsupports erfolgt. Fig. 2 zeigt, daß der Motor 12 auf einem Motorhalter 26 angeord net ist, welcher auf einem feststehenden Teil 27 des Werkzeugsupports 6 befestigt ist und den Werkzeugsupport 6 durchdringt. Auf der Motorwelle 13 sitzt ein Kegelrad 28, welches mit einem auf eine waagerechte Welle 29 dreh baren Kegelrad 30 kämmt. Die Welle 29 treibt, was Fig. 3 zeigt, ein Zahnrad 31 an, das seinerseits mit einem Zahnrad 32 in Eingriff steht, das die Frässpindel 9 an treibt. In Fig. 2 ist schematisch eine Blockiereinrich tung 33 angedeutet, mit der die Frässpindel 9 blockiert werden kann. Ist das geschehen, dann verdreht der Motor 12 den Werkzeugsupport 6, nachdem vorher die Arretierung der Schwenkrichtung, z.B. durch Planzahnringe 35, gelöst wurde.

In Fig. 3 ist weiterhin gezeigt, daß die Frässpindel 9 einen seitlichen Abstand F von der Schwenkachse 11 hat, der genau dem seitlichen Abstand D des Drehwerkzeuges 10 von der Schwenkachse 11 entspricht.

Nicht dargestellt ist, daß der Motor 12 auch von einem außenseitig am Werkzeugsupport 6 vorbeigeführten Motor halter, beispielsweise dem Träger 15 in Fig. 1, gehal ten sein kann.

Eine andere Möglichkeit, den Motor 12 unmittelbar auf den Werkzeugsupport 6 zu montieren, ist in Fig. 4 ge zeigt. Hierbei ist die Motorwelle 13 bis in den fest stehenden Teil 27 geführt. Sie kann dort mittels einer Blockiereinrichtung 33 in Form einer elektromagnetischen Zahnkupplung mit dem feststehenden Teil 27 verbunden werden. Ist diese Zahnkupplung eingerückt, dann wird von dem Motor 12 der Werkzeugsupport verschwenkt; ist sie nicht eingerückt, dann treibt der Motor 12 die Frässpin del 9 an. Voraussetzung für das Verschwenken des Werk zeugsupports ist natürlich, daß seine Planzahnringe zuvor gelöst werden.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen 1 Bett
2 Längsschlitten
3 Querführung
4 Querschlitten
5 keilförmiger Sockel
6 Werkzeugsupport
7 Vorschubmotor
8 Drehmitte
9 Frässpindel
10 Drehwerkzeug
11 Schwenkachse
12 Motor
13 Motorwelle
14 Rundmagazin
15 Träger
16 Doppelgreifer
17 Trägerplatte
18 Geradführung
19 Mitnahmeeinrichtung
20 Zapfen
21 Kulissenführung
22 Lesekopf
23 Lesekopf
24 Maßstab
25 Maßstab
26 Motorhalter
27 feststehender Teil
28 Kegelrad
29 Welle
30 Kegelrad
31 Zahnrad
32 Zahnrad
33 Blockiereinrichtung
34 Achsen
35 Planzahnring

Claims

1. Numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einem auf Längs führungen angeordneten Bettschlitten und einem darauf auf Querführungen angeordneten Querschlitten, auf dem ein Werkzeugsupport mittels eines Motors um eine senk recht zur Ebene der Längsführungen und Querführungen verlaufende Achse schwenkbar angeordnet ist, welcher eine parallel zur Ebene der Längsführungen und Querfüh rungen ausgerichtete Frässpindel und Werkzeugaufnahmen für feststehende Drehwerkzeuge hat, dadurch gekennzeich net, daß der Motor (12) zum Verschwenken des Werkzeug supports (6) um seine senkrechte Schwenkachse (11) koaxial zur Schwenkachse (11) des Werkzeugsupports (6) angeordnet ist und mit einer koaxial zur Schwenkachse (11) ausgerichteten Motorwelle (13) gleichzeitig unab hängig von der Schwenkstellung des Werkzeugsupports (6) durch eine ständige, getriebliche Verbindung einen An trieb für die Frässpindel (9) bildet.

2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (12) auf einem auf einem feststehenden Teil des Werkzeugsupports (6) befestigten Motorhalter (26) angeordnet ist und die Frässpindel (9) oder ihre getriebliche Verbindung zur Motorwelle (13) eine Blockiereinrichtung (33) aufweist.

3. Drehmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Motorwelle (13) ein Kegelrad (28) sitzt, welches mit einem Kegelrad (30) kämmt, das auf einer quer zur Schwenkachse (11) verlaufenden Welle (29) sitzt und daß diese Welle (29) über zwei Zahnräder (31, 32) mit der Frässpindel (9) getrieblich gekoppelt ist.

4. Drehmaschine nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor halter (26) den Werkzeugsupport (6) durchdringt.

5. Drehmaschine nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor halter außenseitig am Werkzeugsupport (6) vorbeigeführt ist.

6. Drehmaschine nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (12) mit seinem Gehäuse auf dem Werkzeugsupport (6) be festigt ist, seine Motorwelle (13) den Werkzeugsupport (6) durchdringt und im feststehenden Teil (27) eine Blockiereinrichtung (33) zum Feststellen der Motorwelle (13) vorgesehen ist.

7. Drehmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung (33) eine elektromagnetische Zahnkupplung zum Verbinden der Motorwelle (13) mit dem feststehenden Teil (27) ist.

8. Drehmaschine nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zu dem Motor (12) auf dem Werkzeugsupport (6) ein Rund magazin (14) für Dreh- und Fräswerkzeuge und auf dem Querschlitten (4) eine Greifeinrichtung (16) für die magazinierten Werkzeuge vorgesehen ist.

9. Drehmaschine nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, bei der der Werkzeugsupport auf einem keilförmig ansteigenden Sockel des Querschlittens ver fahrbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung der Position des Werkzeugsupports (6) eine parallel zur Querführung (3) mit einem Lesekopf (22) über einen am Längsschlitten (2) befestigten Maßstab (24) verschiebliche Trägerplatte (17) vorgesehen ist, welche parallel zur Querführung (3) verschieblich am Querschlitten (4) befestigt ist und welche mittels einer in senkrechter Richtung relativ zur Trägerplatte (17) verschiebliche Mitnahmeeinrichtung (19) in Führungsrich tung des Querschlittens (4) synchron mit dem Werkzeug support (6) verschieblich ist und daß zur Überwachung der Höhenlage des Werkzeugsupports (6) am Werkzeugsup port (6) ein Lesekopf (23) und auf der Trägerplatte (17) ein weiterer Maßstab (25) vorgesehen sind.