DE2163499A1

DE2163499A1 - Werkzeugmaschine mit automatischer werkzeug-wechselvorrichtung

Info

Publication number: DE2163499A1
Application number: DE2163499A
Authority: DE
Inventors: Fred George Burg
Original assignee: Houdaille Industries Inc
Current assignee: Houdaille Industries Inc
Priority date: 1971-07-13
Filing date: 1971-12-21
Publication date: 1973-01-25
Also published as: IT946406B; FR2145455B1; GB1380075A; FR2145455A1; US3760490A

Description

PATENTANWAI/F 8OOO M ÜNCHKN 9O

TKLMOl 444· β·

A - 281

BESCHREIBUNG zu der Patentanmeldung

Houdaille Industries, Inc.

One MAT Plaza Buffalo, New York^14203

betreffend

Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeug-Wechael-

vorriohtung

Die Erfindung betrifft eine Werkaugmaschine mit einer an einem Maschinenkopf axial verschiebbar angebrächten Antriebespindel, an welcher Werkzeuge ansetzbar sind sowie mit einer automatischen Vorrichtung zum Wechseln der Werkzeuge.

Es sind schon die verschiedenartigsten Werkzeugwechselvorrichtungen für die Schneidwerkzeuge solcher Werkzeugmaschinen bekannt und vorgesehlagen worden. Sie besitzen alle noch gewisse prinzipielle Nachteile und Unzulänglichkeiten. Bei einigen dieser bekannten Maschinen können keine großen Werkstücke bearbeitet werden. Bei anderen wiederum ist es nicht möglich, die Werkzeuge in unmittelbarer Nähe der Werkstücke auszuwechseln. Bei anderen ist es nötig, den Werkstücktisch abzusenken bzw. zurückzufahren, wieder andere erfordern ein Zurückfahren des Maschinenkopfes, an welchem das Schneidwerkzeug gelagert ist. Bei manchen ist eine speziell kodierte Einrichtung der Maschine nötig, so daß diese bekannten Maschinen sehr komplex und aufwendig werden. Es sind auch schon Maschinen dieser Art mit Greifarmen bekannt, bei denen an entgegengesetzten Enden dieses Armes Werkzeuge gehalten sind und dl« um l8o° geschwenkt werden können. Hierbei muß jedoch das eine Ende des Greifarmes so lange warten.

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bis der Punktionsablauf des anderen Endes des Schwenkarmes abgeschlossen ist. Die Wechselzelten bei dieser bekannten Maschine sind daher relativ groß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung zu schaffen, bei welcher all diese Nachteile vermieden sind und die vor allem einen schnellen Werkzeugwechsel ermöglicht, auch bei großen Werkstücken und in unmittelbarer Mähe des Werkstückes. Des weiteren soll bei einer erfindungsgemäßen Maschine die Spindel ohne zusätzlicher Bremsvorrichtung arretierbar sein und das Axialversehie-

ohne
ben der Spindel soll/der Gefahr eines Kippens oder Verkantens bzw. Verspannen möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Werkzeugmaschine nach dem Hauptanspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Maschine ergeben sich aus den Unteransprüehen und der nachfolgenden Beschreibung.

Bei einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine können die verschiedenartigsten Werkzeuge sehr schnell gewechselt werden und zwar bleibt der überführungsarm, der gerade ein Werkzeug an die Spindel geliefert hat, in seiner Abgabestellung auch bei der anschließenden Werkstückbearbeitung. In gleicher Weise bleibt der UberfUhrungsarm in seiner anderen Schwenkstellung, in welcher er in das Magazin eingreift, und zwar nicht nur während der überführung eines Werkzeuges in das Magazin oder aus dem Magazin, sondern auch während der Indexbewegung des Magazines. Wenn der eine Arm ein Werkzeug greift, kann der andere Arm ein

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Werkzeug einsetzen und die Einstell- und werden hierdurch stark herabgesetzt» "Ein Absenken #es-Werkstücktisches beim Werkzeugwechsel ist M«ht «rfiorderlich, ebenso wenig eine Veränderung der Stellung €©» Maschinenkopfes und es ist auch keine speziell Maschineneinrichtung nötig. Auch dl« wird verhindert, die auftritt, wenn ein zwei. Werkzeuge gleichzeitig ergreifen kann-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand Zeichnungen an eitlem ftusführungsbeispiel naher

Fig. 1 zeigt die Gesamtansicht einer mit einer erfindungsgemäBen automatisehen vorrichtung

Figuren 2 bis 9 zeigen teilweise im Schnitt länge mit römischen Ziffern bezeichneten Schnittlinien Einzelheiten dieser Maschine und der erfindungsgemäße'n Wee&asl« vorrichtung.

Die Werkzeugmaschine 10 nach Fig. 1 umfaßt einen Rahmen 11, auf welchem in bekannter Welse ein WerkstücktlBCh abgestützt ist. Der Rahmen 11 besitzt zwei vertikal« Bahnen 1>, längs welcher ein Maschinenkopf 1% ve,r«chie!bba.r und einstellbar gelagert 1st. Der Maschinenkopr 14 umfaßt eine Guß- oder Schweißkonstruktion., an welcher verschiedene Teile befestigt sind, die jeweils durch Abdeckungen 15, 16 und 17 verschlosseTi sind. An ilen Abdeckungen 15 und 17 können Fenster lS und 19 vorgesehen sein. Die Werkzeugmaschine 10 wird normalerweise über eine numerische Steuerung automatisch gesteuert und/osäer

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durch, eine Handsteuerung Jö* Verschletiene bezüglich dieser ansonsten bekannten automatischen Steering werden nachfolgen näher erläutert*

Der Masehlnenkopf 14 unterstützt eine Hohlwelle 20, In welcher die Antriebespinde1 21 gelagert ist» Hechts neben dem Kopf 14 Ist ein Werkzeug-Speicher-Magazin 22 drehbar gelagert» links vom Kopf 14 ein zweites Werkzexig-Spelcher-Magazin 25· Zwei Werkzeug- Über führungsarme 24 und 25 sind an der Vorderseite des Kopfes I4 befestigt» jeder dieser Arme weist einen Greifer 26 bzw. 27 auf. Die Greifer sind hydraulisch betätigt. Zwischen dem Kopf 14 und den Armen 24 und 25 wirken jeweils Hydraulikmotor© 28 und 29. Jeder dieser Motore 28 und 29 besteht aus einem Zylinder 30 bzw. 31, der am Kopf 14 über Lager 52 und 33 schwenkbar gelagert ist* Die Betätigungsstangen 3^ und 35 sind etwa in der Mitte zwischen den Enden der Arme 24 und 25 schwenkbar an diesen befestigt.

Jedes in der Maschine zu verwendende Werkzeug ist an P einem Zwischenstück 36 befestigt, an welchem die Greifer 26 und 27 angreifen können.

Die Motore 28 und 29 werden normalerweise gleichzeitig betätigt und zwar wird der eine zurückgezogen, während der andere ausfährt. Bei der dargestellten Anordnung kann Jeder dieser Motore eine etwa 90° Schwenkbewegung dem zugeordneten überfUhrungsarm 24 bzw. 25 erteilen. Die überführungsarme sind am Maschinenkopf 14 schwenkbar gelagert und können zwischen einer ersten unteren Stellung, wie sie für den Arm 25 in Figur 2 gezeigt ist, und einer zweiten oberen Stellung, wie sie für den Arm 24 In Fig. 2 gezeigt ist, bewegt werden. Die Schwenkver-

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bindung der Arme 25 bzw. 24 mit dem Kopf 14 erfolgt über die Lager 37 und 38, wobei die Greifer 26 bzw. 27 Jeweils an den freien Enden der Arme 24 und 25 angebracht sind. Jeder Arm 24 bzw. 25 besitzt eine Abschnitt, der im. wesentlichen vertikal und ebenso im wesentlichen horizontal angeordnet werden kann* wie dies für die beiden Arme Jeweils gezeigt ist. Jeder Arm 24 bzw. 25 kann ein- und ausgefahren werden, während der andere Arm in der zurückgezogenen Stellung gehalten wird. Auf diese Weise ist es möglich, acht verschiedene Möglichkeiten des Werkzeugwechsels auszuführen.

Die hydraulisch betätigten areifer 26 und 27 halten die Werkzeuge über ihre Zwischenstücke 36 koaxial mit der Spindel 21 und sie sind so auegebildet, daß sie diese Zwischenstücke 36 sowohl ergreifen als auch wieder freigeben können.

Im Betrieb werden beide Schwenklager 37 und 38 in einer Richtung angetrieben und betätigt, beispielsweise im Oegenuhrzeigersinne, so daß das eine Werkzeug beispielsweise in das Magazin 22 zurückgebracht wird und ein anderes Werkzeug aus dem Magazin 23 in die in Fig. 2 dargestellt Stellung gebracht wird. Die Arme 24 und 25 werden also gleichzeitig bewegt. Die Hohlwelle 20 wird dann nach unten abgesenkt und das Zwischenstück 36 wird daran befestigt, woraufhin der Greifer 27 freigegeben wird. Der Greifer 27 schwingt dann genügend weit nach außen aus der Bewegungsbahn heraus, so daß die Hohlwelle 20 daran vorbeibewegt werden kann ohne daß der Arm 25 zurückgezogen werden muß. Es kann nun die Verschiebung des Werkstückes und die Bearbeitung durchgeführt werden. Wenn der Schneidvorgang abgeschlossen ist, wird über die Hohlwelle 20 das Werkzeug in vertikaler Richtung wieder in die gezeigte Stellung zurückgezogen, so daß der Greifer 27 erneut das Zwischenstück 36 ergreifen kann. Danach wird die Verbindung zwischen der

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Spindel 21 und dem Zwischenstück 36 gelöst und die Spindel kann wieder in die gezeigte Stellung zurückgeführt werden.

In der Zwischenzeit hat ohne einer weiteren Koordination der Arm 24 sein Werkzeug in. das Magazin 22 gebracht, woraufhin der Greifer 26 freigegeben wird. Auch hier wird der Greifer genügend bewegt, so daß das Magazin 22 sich drehen kann, selbst wenn es in allen seinen Stationen mit Werkzeugen besetzt ist» um auf diese Weise das nächste nötige Werkzeug in Fluohtung mit dem Greifer 20 zu bringen« der dann in Aktion treten kann und so das nächste Werkzeug ergreifen kann. Wenn diese voneinander unabhängigen Bewegungen der Arme 24 und 25 beide abgeschlossen sind/ werden die Motore 28 und 29 erneut betätigt, so daß der Arm 25 angehoben und dafür der Arn 24 abgesenkt wird. Nachdem der Aufbau symmetrisch ist, wird der oben beschriebene Vorgang an gegenüberliegende Selten des Kopfes 14 wiederholt.

Gemäß Pig. 3 ist am Maschinenkopf 14 ein hohler Stutzen 39 befestigt, an dessem frejei End· ein Plansch 40 angeschraubt ist. Dieser Stutzen 39 unterstützt das Magazin 22 drehbar über zwei Kugellager. Das Magazin 22 besitzt einen Zahnkranz 41, der mit dem Ritzel eines auf dem Plansch 40 befestigten Hydraulikmotors 42 kämmt. Der Plansch 40 unterstützt ferner noch eine Betätigungsvorrichtung 43 mit einem hin- und herverschiebbaren Stift 44, der in eines der vielen mit Einsätzen versehenen Löcher 45 des Magazines 22 einschiebbar ist. Für jede Stellung, in welcher in dem Magazin 22 ein Werkzeug gespeichert werden kann, 1st ein solches Loch 45 vorgesehen und dadurch ist es möglich, ein ausgewähltes Werkzeug genau ausgerichtet auf die Achse des Stutzens 39 in eine Stellung

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zu bringen, in welcher der Greifer 2© angreifen kann. Ein zusätzlich noch vorgesehener Sehalter 46_r der Teil des Steuersystems 1st, zeigt an, ob der Stift 44 zurückgezogen oder ausgeschobeEt ist. Am Flansch 4ö unü ü&v Ab* deekung 48 sind noch weitere Steuereinrlohtungen 47 angeordnet, die ebenfalls Teil des Steuersystems sind maä durchweiche angezeigt wird, welche Magazinstellting: gerade eingenommen wird, um mit dem Greifer 26 zusammenzuarbeitenv Obwohl die elektrischen und hydraulischen Leitungen des Steuersystems der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind, werden diese durch den hohlen Stutzen j59 i& des liniere? des Kopfes 14 geführt, der genügend Platz für die verschiedenartigsten Steuereinrichtungen besitzt. Auf dem Plansch 40 können über eine weitere Unterstützung 51 noch weitere Steuereinrichtungen 49 und. 50 befestigt sein.

Gemäß-Fig. 4 umfaßt das Magazin 22 eine runde Scheibe, die drehbar um äne horizontale Achse angeordnet ist. Diese Drehachse verläuft durch die Achse der Spindel 21 und das Magazin 23 ist um die gleiche horizontale Achse verdrehbar» Das Magazin 22 besitzt mehrere Umfangstaschen 52, die -radial offen sind und in welche jeweils mehrere Werkzeuge abgelegt werden können* Die Zwischenstücke 36 passen jeweils in diese Taschen 52. Jede Tasche 52 Ist mit einem nachgiebig vorgespannten Sperrmechanismus 53 versehen, der einen gekrümmten Hebel 54 aufweist, dessen Ende 55 schwenkbar gelagert ist und dessen freies Ende 56 nach außen über den Scheibenrand hinausragt. Dieser Hebel 54 ist durch eine Feder 57 und einen Stößel 58 nachgiebig vorgespannt. Das Ende 56 besitzt Endflächen 56a und 56b, durch welche die Tasche 52 teilweise geschlossen wird und an welchen die Zwischenstücke 36 in der Speieherstellung und beim Überführen angreifen. Wenn ein Werkzeugzwischenstück in die Tasche 52 einge-

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setzt wird, greift es an der Fläche 56a an und drückt diese nachgiebig nach außen bis das Zwischenstück 36 in die Tasche 52 eingeführt ist, woraufhin der Hebel 54 wieder in seine Änfangsstellung zurückkehrt.

Bei der überführung eines Werkzeuges in oder aus dem Magazin 22 erzeugt der Motor 28, durch den der Arm 24 bewegt wird, diejenige Kraft, durch welche ein Zwischenstück 36 den Sperrmechanismus 53 Überwunden wird. Die Feder 57 ist genügend stark um auch noch die schwerste Zwischenstück-Werkzeug-Kombination zu halten, die bei einer erfindungsgemäßen Maschine Anwendung finden soll.

An der Spindel 21 ist mindestens ein Antriebsnocken 59 angebracht, der exzentrisch zur Drehachse der Spindel 21 angeordnet ist und der in einem entsprechenden. Schlitz des Zwischenstückes 36 eingreift« Um die richtige Ausrichtung beim Werkzeugwechsel zu erleichtern, sind in den Taschen 52 noch Winkellage-Bestimmungsteile vorgesehen, im gezeigten AusfUhrungsbeispiel radial vorstehende Stifte 60, die fest mit der Scheibe verbunden sind und welche in entsprechende Ausnehmungen im Zwischenstück 36 eingreifen.

Beim Einrichten der Maschine 10 muß zunächst die geeignete Auswahl der Werkzeuge getroffen werden, die in den Taschen 52 untergebracht werden sollen, in Bezug auf die Steuereinrichtung* 57 entsprechend numeriert sind, so daß ein gewünschtes Programm durchgeführt werden kann. Wenn jedoch ein Werkzeug brioht oder ersetzt werden muß, ist es im allgemeinen ungünstig, die Arme 24 und 25 zum Einspeichern und Entladen der Magazine 22 und 23 zu verwenden. Um auch ein

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Eingeben und Herausnehmen von Werkzeugen aus dem Magazin 22 per Hand zu ermöglichen, ist noch ein Auslösearm 61 schwenkbar am Kopf 14 befestigt, der durch einen Hebel 62 betätigbar 1st. Dieser Auslösearm 61 steht unter Federvorspannung, so daß er normalerweise die in Fig. 4 gezeigte Stellung einnimmt, in welcher er die verschiedenen Hebel 54 freigibt. An jedem Hebel 54 ist jedoch nooh ein Vorsprung 6> angebracht, an welchem der Arm 61 angreifton kann, wenn der Hebel 62 betätigt wird. Auf diese Weise kann von Hand die Feder 57 zusammengedruckt werden und damit ein Werkzeug aus einer solchen Tasche herausgenommen oder eingesetzt werden. Der Auslösearm 61 ist nahe der Vorderseite der Maschine angebracht, so daß er von Hand leicht zugänglich ist. per Arm 61 und der Hebel 62 sind axial im Abstand voneinander auf einer Stange 64 angebracht, die gemäß Fig. 2 am Maschinenkopf 14 befestigt ist.

Das Magazin 23 ist spiegelbildlich zum Magazin 22 aufgebaut. Ein Teil davon zeigt Fig. 5. Auch hier 1st wieder ein zweiter Werkzeugauslösearm 6l und ein Hebel 62 vorgesehen, über welche die- VorsprUnge 6j betätigt worden können. Auch dieser Arm und dieser Hebel sind wieder auf einer zweiten Welle 64 angebracht, die auf der linken Seite des Kopfes 14 befestigt ist.

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Die Greifer 26 und 27 sind einander ähnlich und sie sind Jeweils spiegelbildlich zueinander geformt. Die hydraulische Betätigung dieser Greifer 26 und 27 erfolgt über eine Hydraulikleitung 65# die zur Drehkupplung 57 führt und von dort über eine Leitung 66 zum Greifer. Der'Arm 25 ist über zwei Lager 67 schwenkbar ge läget, die Ihrerseits am Kopf 14 befestigt sind. Im Arm 25 ist eine Welle 68 angeordnet, die in den Lagern 67 gelagert ist. Die Welle 68 besitzt einen einstückig damit ausgebildeten Ansatz 69, der den drehbaren Teil der Kupplung 37 bildet. Die Kupplung 37 umfaßt ferner noch einen feststehenden zylindrischen Abschnitt 71» der am Kopf 14 befestigt ist. Die Leitung 65 ist über ein Anschlußstück mit der Einlaßöffnung Im feststehenden Kupplungeteil 71 verbunden während der drehbare Abschnitt 69 eine Umfangsnut 72 aufweist, die mit einem Anschlußstück für die Leitung 66 verbunden ist. Beide Enden der Leitung 66 sind also gegenüber dem Arm 25 feststehend angebracht und können daher zusammen mit diesem um die gleiche Achse geschwenkt werden.

Die Leitung 66 führt in ein Gehäuse 73, in welchem die Bewegungsteile 74 nämlioh der hydraulische Motor nach Pig. 7 angebracht sind. Der äußere Teil des Gehäuses dient als Zylinder, in welchem ein länglicher Kolben 75 angebracht ist. Die Druckflüssigkeit wird von der linken Seite aus dem Betätigungsmotor 74 zugeführt, so daß der Kolben 75 nach rechts verschoben wird und dabei die Feder 76, die in dem Kolben angeordnet ist, zusammendrückt. Die Grenze des Bewegungsweges wird beispielsweise bestimmt durch den Anschlag des Kolbens 75 am Ende der Zylinderbohrung.

Im Gehäuse 73 sind zwei zusammenwirkende Greiffinger 77 78 schwenkbar gelagert. Die Finger 77 und 78 sind an ihrem einen Ende jeweils über Wellen 79 und 80 am Gehäuse 73 ge

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lagert. Zwei Zahnräder* 8l und 82, die miteinander kämmen, sind mit den Wellen 79 und 80 verkeilt. Der Kolben 75 trägt mehrere Zähne 83, die eine Zahnstange bilden. Die ZMhne des Zahnrades 8l ragen durch einen Schlitz im Gehäuse 73 hindurch und stehen mit der Zahnstange 83 in Antriebsverbindung. Der Kolben weist eine geeignete Aussparung auf, , so daß die Zähne des Zahnrades 82 nur mit dem Zahnrad 81 in Eingriff stehen. Der hydraulische Motor wirkt damit direkt nur auf den einen Finger 77 und zwar über die Zahnstange 83 während das Zahnrad 8l das 82 antreibt.

Der Hydraulikdruck spannt nicht nur die feder J6 vor, sondern hält auch die gekreuzten Finger 77 und 78 in der Greifstellung. Bei Abbau des Druckes kehrt der Kolben 75 durch die Feder 76 wieder zurück und hierdurch werden die Finger 77 und 78 in die Freigabestellung vorgespannt. Die zusammenwirkenden Finger 77 und 78 besitzen jeweils einen gekrümmten Werkzeuggreifabschnitt an den den Wellen 79 und 80 abgewandten Enden'und sie überkreuzen sich etwa in ihrem Mittelabschnitt. Wenn der Greifer 27 freigegeben wird, bewegt sich der Finger 27 im Gegenuhrzeigersinne und der Finger 78 im Uhrzeigersinne und es wird genügend Platz geschaffen für die Hohlwelle 20, ebenso innerhalb des Magazines 23.

Bei der Werkstückbearbeitung sind die Greifer 2.6 und 27 in der abgesenkten und offenen Stellung, wie dies in Fig.

4 gezeigt wird. Sie werden dann in die geschlossene bzw. Wakzeuggreif- oder Haltestellung gebracht, wie dies in Fig.

5 und 7 dargestellt ist, wobei der Arm 27 immer noch in seiner abgesenkten Stellung bleibt. Nach dem Zurückziehen der Hohlwelle und während der Bewegung des Armes 25 in seine zweite obere Stellung bleiben die Greifer 26 und 27

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geschlossen, nämlich In der Haltestellung. Wenn das Werkzeug in das Magazin zurückgebracht ist, werden die Pinger 77 und 78 in die Freigabestellung oder Offenstellung gebracht und zwar dann» wenn der Arm 24 oder 25 nahe dem entsprechenden Magazin ist. Nach der Verdrehung des Magazines zum Ausrichten des nächsten zu ergreifenden Werkzeuges mit dem Greifer wird der beschriebene Ablauf umgekehrt, so daß ein Werkzeug im Magazin ergriffen und gehalten wird, diese Halterung beibehalten wird, wenn der überführungsarm in seine untere Stellung abgesenkt wird und erst dann freigegeben wird, nachdem das Zwischenstück eines Werkzeuges in der Spindel 21 eingesetzt ist.

Nach Fig. 8 ist an der Welle 79 noch ein Lagerabschnitt 84 ausgebildet, der in einem Lager 85 des Geh&uses 73 angeordnet ist. Das andere Ende der Welle 79 und die Enden der Welle 80 sind in ähnlicher Weise unterstützt. Im Lagerabschnitt 84 ist ein Entlüftungsschlitz 86 ausgebildet, der Jeweils mit einer von zwei Luftleitungen 87 (die zweite Leitung ist nicht sichtbar, da sie um weniger als l80° von der dargestellten Leitung winkelversetzt ist) zur Fluchtung gebracht werden kann, die radial durch das Lager 85 sich erstrecken. Der Schlitz 86 ist so ausgebildet, daß er die beiden Leitungen 87 entlüftet, ausgenommen am Ende der Bewegungswege, wenn die eine oder beide Leitungen 87 blockiert sind, so daß sich ein Druck aufbauen kann, der gemessen und gefühlt wird, um auf diese Weise anzuzeigen, daß die Finger 77 und 78 in der vorbestimmten Stellung nach Fig. sich befinden. Diese Anordnung verbindet damit die Greifer mit den Steuersystem.

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Nach Pig. 1 ist am Rahmen 11 ein Motor 88 angebracht, durch welchen der Maschinenkcjf 14 nach oben und unten versohoben werden kann. Der Kopf 14 trägt seinerseits zwei Zusatzmotore 89 und 90, nach Fig. 9 einen größeren Antriebsmotor 89 für die Spindel 21 und einen kleineren Motor 90 zum Hin- und Herverschieben der Hohlwelle 20.

Am Kopf 14 ist eine FUhrungsbohrung 91 ausgebildet, in welcher die Hohlwelle 20 vertikal parallel zum Bewegungsweg des Kopfes 14 geführt ist. Der Kopf 14 trägt ferner innere vertikale Führungsbahnen 92, die mit zwei Rollen 93 der Hohlwelle zusammenwirken und durch welche die Hohlwelle 20 an einer WinkelVerdrehung um die Drehachse der Spindel 21 gehindert wird.

Die Hohlwelle 20 unterstützt drehbar die Spindel 21 und zwar derart, daß sich die Hohlwelle und die Spindel zusammen vertikal bewegen können. Eine vertikale Bewegung der Hohlwelle 20 bewirkt daher eine gleichgroße Vertikalbewegung der Spindel 21.

Der Motor 19 treibt 19 über das Antriebsrad 94, den Riemen 95 und das Rad 96, das koaxial zur Welle 21 angeordnet ist,, eine Gewindespindel 97» die mit.einer Mutter 98 zusammenwirkt, die am oberen Ende der Hohlwelle 20 befestigt ist. Der Motor 90 ist umsteuerbar und die Gewindespindel 97 ist axial unverschiebbar, über die Mutter 98 kann damit die gesamte Hohlwellenanordnung vertikal hin- und herverschoben werden. Diese Verschiebungskräfte werden dabei konzentrisch zum Werkzeug aufgebracht, so daß bei einer Zustellung des

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Werkzeuges die Hohlwelle nicht verspannt wird oder kippt innerhalb der Toleranzen, die zu ihrer Führung und Unterstützung nötig sind.

Am oberen Ende der Gewindespindel 27 ist eine Bremse 99 vorgesehen, die von bekannter Konstruktion ist und zwischen der Spindel 97 und dem Kopf 14 wirkt. Zusätzlich ist an der Gewindespindel 97 noch eine Anzeige 100 bekannter Konstruktion angebracht, durch welche dem Steuersystem ein Signal zugeführt wird, das der tatsächlichen Verdrehung der Spindel 97 entspricht. Auf der Abtriebswelle des Motors 90 ist noch eine Scheibe 101 befestigt, durch - welche ein weiteres SteuerfUhlelement angetrieben ist, das im Steuerkreis des Motors 90 liegt.

Die Regelung der vertikalen Axialbewegung der Hohlwelle 20 erfolgt über eine Nooken- und Schalteranordnung, die Teil des Steuersystems ist. Zu diesem Zweck sind mehrere Schalter 102 am Kopf 14 angebracht, deren Betätigungsteile an einem Punkt nahe dem oberen Ende der zurückgezogenen Hohlwelle 20 ine Innere hineinragen, weiterhin mehk rere zusätzliche Schalter 103 darunter nahe dem oberen Ende der ausgefahrenen Hohlwelle 20. Fünf Nocken 104a bis 104e sind am oberen Ende der Hohlwelle 20 angebracht, wie dies die Figuren 2, 3 und 9 zeigen. Die Steuereinrichtung zur vertikalen Einstellung der Hohlwelle 20 spricht sowohl auf die Anzeigeeinrichtung 100 als auch auf den Mechanismus an, der duroh den Motor 88 angetrieben wird, so daß bei Verwendung eines relativ groben und billigen Antriebes in Verbindung mit dem Kopfantriebsmotor 88 automatisch eine gewisse Kompensation über die vom Anzeigeteil 100 erhaltenen Signale durchgeführt wird.

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Durch den Nocken lQ4c wird ein Steuerkreis geschlossen, über welchen die Hohlwelle 20 langsam von der vollständig zurückgezogenen Stellung naoh Fig. 9 in eine teilweise ausgefahrene Stellung verschoben wird, in welcher die Hohlwelle mit dem Werkzeugansatz gemäß Pig. 2 zusammenpaßt, über den Nocken 104b wird angzeigt, daß die Hohlwelle 20 die Werkzeugwechselstellung erreicht hat. Der Nocken 104a 1st sicherheitshalber noch vorgesehen, so daß dann, wenn der Nocken 104b die Bewegung der Hohlwelle in der Werkzeugweohselstellung nicht unterbricht, eine geringfügige zusätzliche Bewegung den Nocken 104a in eine Stellung bringt, in welcher dieser den gleichen Zweck erfüllt. Es sind 5 Schalter 102 und zwei Schalter 103 vorgesehen.

Der Motor 89 ist normalerweise kontinuierlich angetrieben und es ist am Kopf 14 befestigt. Seine Abtriebswelle ist über zwei Kupplungen 104 und 105 mit einem Getriebe 106 verbunden. Die Spindel 21 trägt ein Zahnrad 107 an ihrem oberen Ende und zwar innerhalb des oberen Endes der Hohlwelle 20 und das Getriebe IO6 ist mit diesem Zahnrad antriebsmäßig verbunden und treibt damit die Spindel an.

Da» Getriebe IO6 besitzt eine Eingangswelle I08, auf welcher ein Zahnrad 109 angeordnet ist. Dieses Zahnrad 109 kämmt mit einem Zahnrad 110, das"auf einer Welle 111 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 110 steht seinerseits in Antriebsverbindung mit einem Zahnrad 112, das sich zusammen mit einer Welle II3 dreht. Die Zahnräder 109, HO und bilden einen ersten Getriebezweig, der mit dem Motor 89 in Verbindung/steht und dessen Zahnräder alle normalerweise kontinuierlich umlaufen. Das Spindelzahnrad 107 wird über

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ein Zahnrad 114 angetrieben, mit welchem es kömmt und das im oberen Teil der Hohlwelle 20 exzentrisch zur Drehachse der Spindel angeordnet ist. Das Zahnrad 114 besitzt eine Innenverzahnung und arbeitet damit mit einer Längsverzahnung einer Welle 115 zusammen. Am oberen Ende der Welle 115 ist ein Zahnrad 116 befestigt, das mit einem Zahnrad 117 kämmt, das seinerseits auf der Welle 113 drehbar ist. Das Zahnrad 117 steht mit einem Zahnrad 118 in Eingriff, das sich zusammen mit der Welle 111 dreht. Das Zahnrad 114 besitzt die halbe Anzahl von Zähnen wie das Zahnrad 107, wenn zwei Portsätze 59 vorgesehen sind. Über einen Anzeiger 119 am oberen Ende der'Welle 115 zeigt damit für Jede Umdrehung das Vorhandensein eines dieser VorsprUnge an, die diametral gegenüberliegend in einer vorbestimmten Stellung sich Jeweils befinden. Wenn nur ein Vorsprung 59 verwendet wird, besitzen die Zahnräder 107 und 114 die gleiche Zahnzahl. Die Zahnräder 114, Il6, 117 und bilden einen zweiten Getriebaweig im Getriebe 106, der in Reihe mit dem Spindelzahnrad 107 kontinuierlich in Eingriff steht.

Das Getriebe 106 umfaßt noch Kupplungen, durch welche wahlweise der erste Getriebezweig mit dem zweiten Getriebezweig gekuppelt werden kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei voneinander unabhängige Kupplungen vorgesehen. Bei der Einschaltung der einen Kupplung wird eine erste Antriebsgeschwindigkeit eingestellt, beim Einschalten der zweiten Kupplung eine zweite Antriebsgeschwindigkeit. Beim Einschalten beider Kupplungen gleichzeitig wird das Getriebe verriegelt und damit auch die Spindelstellung gegen Verdrehen gesichert. Die erste Kupp-

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lung besteht aus dem Drehteil 120, das mit dem Zahnrad 110 fest verbunden ist und mit welchem der Antriebsteil 121 zusammenwirkt, der mit der Welle 111 verkeilt ist. Wenn keine der Kupplungen eingeschaltet ist, drehen sich die Wellen 108 und 113 und wenn die Kupplung 120, 121 eingeschaltet ist, dreht sich auch die Welle 111. Nachdem darauf das Zahnrad 118 befestigt ist, wird somit der zweite Getriebezweig wirksam. Dies ist die geringere Antriebsgeschwindigkeit. Die zweite Kupplung umfaßt einen Abschnitt 122, der mit der normalerweise umlaufenden Welle 11} verkeilt ist. Dieser Abschnitt der Kupplung dreht sich damit ebenfalle kontinuierlich« Der andere Abschnitt 123 dieser zweiten Kupplung ist mit dem Zahnrad 117 des zweiten Zweiges verbunden. Wenn die zweite Kupplung 122, 123 eingeschaltet und wirksam 1st, wird die Antriebskraft vom Zahnrad 112 über die Welle 113, die Kupplung 122, 123 und das Zahnrad 117 auf den zweiten Getriebezweig aufgebracht. Hierdurch wird die höhere Antriebsdrehzahl erreicht, über das Zahnrad 117 wird auch das Zahnrad 118 angetrieben und damit auch die Welle 111. Solange die Kupplung 120, 121 ausgeschaltet ist, ist eine Relativbewegung zwischen .den Abschnitten 121 und 120 möglich. Wenn Jedoch die Kupplung 120, 121 eingeschaltet let, wird das Zahnrad 117 durch das Zahnrad 118 angetrieben und mit diesem auch der Abschnitt 123 der zweiten Kupplung, während der Kupplungsabschnitt 122 kontinuierlich angetrieben wird und zwar mit einer anderen Geschwindigkeit über die Welle 113. Beim Einschalten beider Kupplungen wird damit also das Getriebe verriegelt und damit die Spindel 21 abgebremst.

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Die Wellen 108, 111, 113 und 115 sind Über ihre Enden in Lagern am Kopf l4 gelagert. Zusätzlich tragen die Wellen 111 und 113 noch Anschlüsse 124 und 125» über welohe die Kraft zur Betätigung der Kupplungen übertragen wird.

Die Hohlwelle 20 kann in Jeder Stellung festgelegt werden. Zu diesem Zweck ist gemäß Pig. 3 nahe dem unteren Ende dieser' Hohlwelle 20 ein geschlitzter Peststellring 126 vorgesehen, der die Hohlwelle 20 umgibt und der eine nach unten gerichtete konische Fläche 127 aufweist, die mit einer nach oben gerichteten ebenfalls konischen Flache 128 eines Ringes 129 zusammenwirkt. An dem Ring 129 ißt ein zylindrischer Kolben 130 befestigt. Durch ein über dem Einlaß Ij)I zugeführtes Druckmittel kann der Kolben 13O nach oben bewegt werden und auf diese Weis© über den Ring 129 der geschlitzte Feststellring 126 zusammengedruckt werden. Bei Wegnahme des Druckes wird der Kolben 130 durch mehrere Federn 132 wieder nach unten bewegt.

Patentansprüche

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Claims

PATENTANWALT 8OOO MÜNCHEN

AUKB7ILD8 TELETOH 44

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Patent ans prüche

Werkzeugmaschine tntt einer an einem Maschinenkopf axial verschiebbar angebrachten Antriebsspindel, an welcher Werkzeuge ansetzbar sind, gekennzeichnet d u r c h zwei im Abstand voneinander am Maschinenkopf (l4) angebrachte Werkzeugmagazine (22, 23)« die um eine gemeinsame senkrecht zur Drehachse der Antriebsspindel (21) angeordnete Achse verdrehbar sind und in welchen jeweils mehrere Werkzeuge (26) speicherbar sind, sowie zwei im Abstand voneinander am Masohinenkopf (14) angebrachte Werkzeug-UberfUhrungsarme (24, 25) mit Or«ifern (26, 27), durch welche in der einen Schwenkstellung des zu-. gehörigen Uberführungsarmes ein Werkzeug (56) koaxial zur Drehachse der Antriebsspindel (21) haltbar und in der anderen Schwenkstellung des zugeordneten überftihrungsarmes (24) ein Werkzeug (56) aus dem zugehörigen Magazin greifbar ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch g ekennzeichnet, daß die Achse der Antriebsspindel (21) vertikal und die gemeinsame Drehachse der Magazine (22, 25) horizontal angeordnet ist.

5· Maschine.nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Achse der Spindel (21) und die Drehachse der. Magazine. (22, 25) in einer gemeinsamen Vertikalebene liegen.

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4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Magazine eine runde Scheibe (22) mit am Umfang ausgebildeten radial nach außen offenen Taschen (52) umfaßt und in jeder dieser Taschen ein nachgiebig vorgespannter Sperrmechanismus (23) zum Halten der Werkzeuge (36) vorgeahen ist, der jeweils durch die Kraft des zugeordneten Überführungearmes (24, 25) bei der überführung eines Werkzeuges (36) in die entsprechende Tasche(52)auslenkbar ist.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch g ek e η η zeichnet, daß in Jeder Tasche (52) ein Lagebestimmungsteil (60) zur Winkelausrichtung jedes Werkzeuges in Bezug auf aeine Drehachse angeordnet ist.

6. Maschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Lagebestimmungßtell ein radial nach Innen abstehender Stift (60) ist.

7. Maschine nach Anspruch 4 oder 5# dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrmechanismus (53) einen nachgiebig vorgespannten Schwenkhebel (54) umfaßt, der am einen Ende schwenkbar am Magazin (22) gelagert ist und dessen freies Ende Anschlagund SohließflKchen (56a, 56b) aufweist, durch welche die Tasche (52) teilweise verschließbar ist und an weichen während der Speicherung das Werkzeug (36) anliegt bzw. bei der Werkzeugübertragung das Werkzeug angreift.

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8. Maschine nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hebel (54) einen Portsatz (63) aufweist, der über den Umfang der Magazinscheibe (22) hinausragt, und am Maschinenkopf (1.4) ein Lösearm (61) angebracht ist, der aus einer Freistellung in eine Lösestellung verschwenkbar ist, in welcher er an einem der Fortsätze (63) angreift, so daß der zugehörige Hebel entgegen seiner Vorspannkraft sum leiohteren Eines tzen eines Werkzeuges von Hand verschwenkbar ist.

9· Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7» gekennzeichnet durch einen Werkzeuglösearm (6l, 62) am Masohinenkopf (14), der mit jedem der Sperrmeohanismen (53) au dessen Lösen zusammenwirkt.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Magazine (24, 25) auf Stutzen (39), di® am Masohinenkopf (14) befestigt sind und die am freien Ende Flansche (40) tragen, drehbar gelagert sind und Zahnkränze (41) tragen, die mit einem am Flansch (40) befestigten Motor (42) antriebsmäßig verbunden sind.

11. Maschine nach Anspruch 10, g e k e η η ζ e i c hnet durch eine am Flansch (40) angebrachte Betätigungsvorrichtung (43) mit einem hin- und herverachiebbaren Stift (44) sowie mehrere im Magazin (22) ausgebildete, mit diesem Stift (44) zusammenwirkende Löcher (45), durch welche jeweils die Lage eines bestimmten Werkzeuges (36) der Werkzeuge bestimmt wird, das durch die öreifer.(26, 27) ergriffen werden soll.

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12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11* dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (21) von einer Hohlwelle (20) aufgenommen ist, die zur axialen Verschiebung der Spindel verschiebbar am Maschinenkopf (14) befestigt ist und die Nocken- und Schalteinrichtungen (102, 103, 104a bis 104e) trägt, welche auf die axiale Stellung dieser Hohlwelle (20) ansprechen und Teile der Steuereinrichtung zur axialen Verschiebung dieser Hohlwelle bilden.

IJ. Maschine nach Anspruch 12, d a d u r c h gekennzeiohrtet, daß der Maschinenkopf (14) an einem Rahmen (11, 13) parallel zur Axialverschiebung dieser Hohlwelle (20) vertikal verschiebbar unterstützt ißt.

14. Maschine nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung sowohl auf die Axialstellung der Hohlwelle (20) als auch In Kombination damit auf die Vertikalstellung des Maeehinenkopfes (14) anspricht und in Abhängigkeit davon die Hohlwellenbewegung gesteuert ist.

15· Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d adurch ge ken.η ze'1 0 h η e t, daß Jeder der Uberführungsarme (24, 25) schwenkbar am Maschinenkopf (14) gelagert ist (Lager 37, 38), und ein Abschnitt dieser Arme Jeweils in der ersten Schwenkstellung im wesentlichen vertikal und in der anderen Schwenkstellung horizontal ausgerichtet ist.

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16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder Überführungsarm (24, 25) an einem Ende am Maschinenkopf (14) schwenkbar gelagert ist und an seinen entgegengesetzten Enden Greifer (26) 27) trägt und jeder Arm durch einen zwischen dem Maschinenkopf (14) und diesem Arm wirkenden Hydraulikmotor (28, 29) verschwenkbar ist.

17. Maschine nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Motor (28, 29) einen am Masohinenkopf (14) schwenkbar gelagerten Zylinder (30, 31) und eine mit dem Arm etwa in der Mitte zwischen dessen Enden angreifende Stange (34, 35) umfaßt.

18. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d adurch gekennzeiohne t, daß die Greifer (26, 27) hydraulisch betätigbar sind und vom Masehinenkopf (14) eine Hydraulikleitung über eine Drehkupplung (36, 37)* die konzentrisch mit dem Schwenklager des Armes ist, zu den Greifern an den verschwenkbaren Armen führt.

19. Maschine nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenklager und die Drehkupplung jeweils miteinander verbundene feststehende und drehbare Abschnitte umfassen.

20. M&sohine nach einem der Ansprüche 1 bis 19* d adurch, g e k e η η ζ e i eh η e t, daß jeder

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Greifer (26, 27) jeweils aus zwei zusammenwirkenden Fingern (77, 78) besteht, von denen jeder einen Werkzeuggreifabschnitt aufweist, die verschwenkbar an den Armen angebracht sind und die durch eine Betätigungsvorrichtung (75* 76) in die jeweilige Werkzeug-Qrelf- bzw. Freigabestellung verachwenkbar sind.

21. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (77* 78) schwenkbar in einem Gehäuseteil (73) der Arme gelagert sind.

22. Maschine naoh Anspruoh 21, dadurch g ek e η η ζ e 1 c h n-e t, daß die Finger (77* 78) sich im Bereich zwischen ihren Lager- und Oreifabschnitten Uberkreuzen.

23· Mae chine naoh Anspruch 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Finger (77* 78) miteinander kämmende Zahnräder (81, 82) aufweist und der Antrieb (75* 76) direkt auf nur einen der Finger (77) wirkt (Zahnstange 83).

24. Maschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus (75) 76) unmittelbar über eine Verzahnung (83) auf die Zähne (81) des einen Fingers (77) wirkt,

25. Maschinen naoh einem der Ansprüche 20 bis 24, d adurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus einen hydraulischen Kolben (75) und eine daraufwirkende Vorspannfeder (76) umfaßt.

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durch welch letztere die Finger (77, 78) in die eine Schwenketeilung vorgespannt sind.

26. Maschine nach einem der Ansprüche 20 bis 25« dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwenklager eines Fingers (77) eine Welle(79) mit einem Lagerabschnitt (84) umfaßt, der in einem Lager (85) des Gehäuses gelagert 1st und in diesem Gehäuse (73) mindestens eine Luftleitung (87) radial durch dieses Lager geführt ist und dieser Lagerabschnitt (84) einen Entlüftungsabschnitt (86) aufweist, der wahlweise mit der Luftleitung in Verbindung bringbar ist, wenn die Welle eine vorbestimmte Winkelstellung einnimmt und wodurch die tatsächliche Winkelstellung der Greiffeder bestimmt wird.

27. Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g β k e η η ζ e i c hn e t, daß die Antriebsspindel (21) über einen am Maschinenkopf (14) befestigten Motor (89) und ein zwischengeschaltetes Getriebe (106) mit Kupplungen angetrieben ist.

28. Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (IO6) eine mit einer Längsverzahnung versehene Welle (115) mit einem darauf axial verschiebbaren Zahnrad (114) umfaßt, das exzentrisch zur Drehachse der Spindel (21) angeordnet ist.

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29. Maschine nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch einen am Maschinenkopf (14) befestigten Antriebsmotor (90) für die Hohlwelle (20), eine Gewindespindelverbindung (97, 98), die einerseits koaxial und nicht verdrehbar an der Hohlwelle (20) befestigt ist und die andererseits über

- einen Antrieb (94, 96, 95) mit dem Motor (90) antriebsmSßig verbunden ist, derart, daß die Verstellkraft auf die Hohlwelle (20) konzentrisch zum Werkzeug aufgebracht wird.

30. Maschine nach Anaprüoh 29, gekennzeichnet durch eine mit dem verdrehbaren Teil der Gewindespindelverbindung zusammenwirkende Bremse (99).

Jl. Maschine nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem drehbaren Teil der Gewindespindelverbindung eine Anzeigeeinrichtung (100) verbunden ist, über welche Stellungssignale der Steuereinrichtung zugeführt werden.

32. Maschine nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinenkopf (14) Führungen (92, 93) für die Hohlwelle (20) ausgebildet sind, über welche die Hohlwelle an einer WinkelVerdrehung um die Drehachse der Spindel gehindert ist.

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Maschine nach einem der Ansprüche 27 biß 32, dadurch ge ken η ζ eic h η e t, daß das Getriebe (106) zwei Oetriebeabschnitte (109, 110, 112; 114, 116, 117» 118)· und zwei Kupplungen (120, 121} 122, 123) umfaßt, so daß bei Betätigung der einen Kupplung die Spindel mit einer ersten Drehzahl, bei Betätigung der anderen Kupplung mit einer zweiten Drehzahl angetrieben wird während bei_w.Betätigung der beiden Kupplungen die Spindel blockiert wird.

34. Maschine nach einem der Ansprüche 27 bis 33* gekennzeichnet, durch eine Winkelstellunge-Anzeigeeinrichtung (119) für die Spindel, die mit dem Antriebszahnrad der Spindel antriebsmäßig verbunden ist.

35. Maschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeloh η e t durch eine am Maschinenkopf (14) angebrachte Klemmvorrichtung (126 bis 130) zum Feststellen der Hohlwelle (20).

36. Maschine nach Anspruch 35, _c ,d a „d, u r α h gekennzeichne t, daß die Klemmvorrichtung einen die Hohlwelle (20) umgebenden geschlitzten

. . Ring (126) und einen äußeren Druckring (129) umfaßt und an mindestens einer der zusammenwirkenden Flächen dieser beiden Ringe eine Konusfläche ausgebildet ist und der Druokring verschiebbar ist.

37. Maschine nach Anspruch 35 oder 3&* d adurch gekennzeichnet, daß am Druckring (129) ein ringförmiger Kolben (130) ausgebildet, ist, der in einem entsprechend geformten Ringzylinder im Maschinenkopf (14) geführt ist,

38. Maschine nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Maschinenkopf (14) und mindestens einem der Ringe (126, 129) eine Rückstellvorrichtung (132) wirksam ist.

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