DE2058005A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit einem Arbeitstisch zur Aufnahme eines Werkstücks und einem Werkzeughalter, bei der eine geradlinige Relativbewegung zur Zustellung zwischen Werkstück und Werkzeuge ermöglicht ist.

Bei Werkzeugmaschinen sind bisher ausnahmslos Schlitten zur Führung der Werkstücke und / oder der Werkzeuge zur Bewegung relativ zueinander längs geradliniger Führungsbahnen verwendet worden. Ein genaues Schleifen und Nachbearbeiten der Führungsbahnen ist ebenso notwendig wie ein Härten der Schlitten. Trotz der Härtung ist der Verschleiß unvermeidbar, und zwar besonders bei schweren Werkzeugmaschinen, weshalb ein Einstellen bzw. Nachstellen oder Auswechseln verschiedener Teile von Zeit zu Zeit notwendig ist.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Vermeidung der Nachteile bekannter Werkzeugmaschinen zugrunde. Diese Aufgabe ist für eine Werkzeugmaschine mit Relativbewegung zwischen Arbeitstisch für das Werkstück und Werkzeughalter zur Zustellung ge-

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mäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Arbeitstisch um eine erste Achse und der Werkzeughalter um eine zweite von der ersten Achse einen gewissen Abstand aufweisende Achse drehbar gelagert ist, daß Einrichtungen zum Drehen oder Schwenken von Arbeitstisch und Werkzeughalter um ihre jeweiligen Achsen und weitere Einrichtungen für die Relativbewegung von Arbeitstisch und Werkzeughalter zueinander und voneinander vorgesehen sind.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine beruht die k Änderung der relativen Lage von Arbeitstisch und Werkzeughalter nicht auf einer Gleitbewegung sondern auf einer Drehbewegung. Durch Verwendung von Gleitlagern geringer Reibung an den Drehachsen wird die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine offensichtlich einem weitaus geringeren Verschleiß unterliegen als eine Werkzeugmaschine bekannter Bauart. Darüberhinaus ist die zur Herstellung, Bearbeitung und Härtung von Schlitten und dglο notwendige Arbeit vermieden.

Bei den meisten praktischen Anwendungsfällen wird die erste und zweite Achse parallel angeordnet sein, aber das ist nicht unbedingt erforderlich, und nichtparallele Achsen können von Nutzen sein, wenn Werkstücke mit komplizierter Form bear-" beitet werden müssen.

Die Vorrichtungen zur Drehung des Arbeitstisches und des Werkzeughalters werden vorzugsweise in einer Weise gekoppelt, daß sich Arbeitstisch und Werkzeughalter gleichzeitig um ihre jeweiligen Achsen drehen, und zwar um den gleichen Winkelbetrag und im gleichen Drehsinn.

Wenn Arbeitstisch und Werkzeughalter zwischen einzelnen Bearbeitungsgängen um den gleichen Winkelbetrag bewegt werden, wird der Eingriffswinkel des Werkzeugs in ein Werkstück bei dessen Bearbeitung immer der gleiche sein. Die Koppelung stellt

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automatisch sicher, daß das notwendige Winkelverhältnis erhalten "bleibt. Es können jedoch für den Arbeitstisch und den Werkzeughalter getrennte Einstell- bzw. Antriebsvorrichtungen verwendet werden, wobei letztere zur Drehung der entsprechenden Teile um die erforderlichen Winkelbeträge eine geeignete Steuerung besitzen Müssen« Wenn bei der Bearbeitung eines Werkstückes unterschiedliche Angriffswinkel zwischen Werkzeug und Werkstück erwünscht sind - beispielsweise bei der Ausführung nichtparalleler Bohrungen -, sind getrennte Antriebs- bzwo Einstellvorrichtungen von Vorteil, die in einer Weise gesteuert werden können, daß bei der Bearbeitung unterschiedliche Angriffswinkel möglich sind.

Eine zur Drehung des Arbeitstisches und des Werkzeughalters geeignete Vorrichtung umfaßt eine Verbindungsstange, die parallel zu einer Linie verläuft, die die beiden Achsen verbindet und senkrecht zu ihnen angeordnet ist, wobei die Verbindungsstange in einem ersten Punkt am Arbeitstisch oder einem sich damit bewegenden Teil, und in einem zweiten Punkt am Werkzeughalter oder einem sich damit bewegenden Teil drehbar angelenkt ist, wobei der erste und zweite Punkt zusammen mit sich auf der gleichen JJbene befindlichen Punkten der ersten und zweiten Achse die vier Ecken eines Parallelogramms bilden, und außerdem eine Vorrichtung zur Bewegung der Verbindungsstange in Längsrichtung.

Es wird vorzugsweise eine Vorrichtung zur Längsbewegung des Werkzeughalters während der Drehbewegung jenes Werkzeughalters vorgesehen, um den Abstand zwischen der Spitze bzw. Schneide, des in dem Werkzeughalter aufgenommenen Werkzeuges einerseits, und dem nächstliegenden Punkt der senkrecht zur Achse des Werkzeughalters angeordneten Fläche eines auf dem Werktisch montierten Werkstückes zur genannten Schneide bzw. Spitze andererseits, konstant zu halten.

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Diese Maßnahme wird sicherstellen, daß unabhängig von der relativen Winkelstellung des Arbeitstisches und des Werkzeughalters bei einer gegebenen Längsbewegung des Werkzeuges in ein Werkstück dieses immer bis zu einer konstanten Tiefe bearbeitet wird. Sie stellt auch sicher, daß sich die ergebende Schnittfläche, wenn beispielsweise das Werkstück mit einem Fräser bearbeitet wird, während der Arbeitstisch und der Werkzeughalter gleichzeitig gedreht werden, eine ebene Fläche bildet.

Zur seitlichen Verstellung des Werkstückes gegenüber dem W Werkzeug in einer horizontalen Ebene werden bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine die Achsen, um die sich der Arbeitstisch und der Werkzeughalter drehen, normalerweise vertikal angeordnet sein. Die Werkzeugbewegung zum und vom Werkstück wird natürlich von der für diese Relativbewegung vorgesehene Vorrichtung ausgeführt, wobei es sich normalerweise um eine Vorrichtung zur Bewegung des Werkstückes in Längsrichtung zum und vom Werkstück handelt. Eine relative vertikale Verstellung des Werkzeughalters und des Werkstückes kann dadurch bewirkt werden, daß eines dieser Teile vertikal verschoben wird.

In anderen Fällen können zur relativen vertikalen Verstellung der beiden Teile die Achsen, um die sich der Arbeitstisch und der Werkzeughalter drehen, horizontal angeordnet sein, wobei die horizontale seitliche Verstellung durch Schlitten bewirkt werden kann.

Vorzugsweise können jedoch noch eine Vorrichtung, mit der der Arbeitstisch zur Ausführung einer weiteren Drehbewegung um eine die erste Achse schneidende dritte Achse geschwenkt werden kann, und eine Vorrichtung mit der der Werkzeughalter zur Durchführung einer weiteren Drehbewegung um eine die zweite Achse schneidende vierte Achse geschwenkt werden kann, vorgesehen sein.

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Es ist also erwünscht, daß einerseits die erste und zweite Achse parallel verlaufen und andererseits die dritte und vierte Achse ebenfalls parallel verlaufen, wobei letztere senkrecht zur ersten und zweiten Achse angeordnet sind.

Es kann also sowohl die relative vertikale als auch die relative seitliche horizontale Bewegung durch schwenkbare Anordnung der Vorrichtungen anstatt durch gleitende Anordnung der Vorrichtungen bewirkt werden.

Die Einstellvorrichtungen zur Bewegung um die dritte und vierte Achse können den Vorrichtungen zur Einstellung der Bewegung um die erste und zweite Achse gleich sein.

Die Erfindung ist nicht auf eine Werkzeugmaschine mit nur einem einzigen Werkzeughalter begrenzt. Bei einer weiteren Ausführung der Werkzeugmaschine nach der Erfindung sind mehr als ein Werkzeughalter vorgesehen, wobei die Werkzeughalter in einem bestimmten Abstand um einen gemeinsamen Arbeitstisch angeordnet sind und jeder Werkzeughalter um eine Achse drehbar montiert ist, die parallel zur Achse des Arbeitstisches und in einem bestimmten Abstand von ihr angeordnet ist. Es sind auch Vorrichtungen zur Drehung des Arbeitstisches und der Werkzeughalter um ihre entsprechenden Achsen vorhanden. Die umgekehrte Anordnung, wobei mehrere Arbeitstische um einen einzigen Werkzeughalter angeordnet sind, ist ebenfalls möglich.

Auch hier können die schwenkbaren Vorrichtungen gekoppelt werden, und zweckmäßigerweise wird jeder Werkzeughalter mit dem Arbeitstisch verbunden, und zwar durch ein Teil, das in einem ersten Punkt am Arbeitstisch und in einem zweiten Punkt am Werkzeughalter drehbar gelagert ist, wobei die beiden Punkte zusammen mit auf der gleichen Ebene liegenden Punkten der Achse des Arbeitstisches und der Achse des Werkzeughalters die

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vier Ecken eines Parallelogramms bilden. Es sind außerdem Vorrichtungen zur Längsbewegung eines der genannten Teile vorgesehen_o

Die Bewegung eines einzigen Teiles hat also eine Drehung sämtlicher Werkzeughalter und des Arbeitstisches zur Folge, so daß an einem einzigen Werkstück gleichzeitig eine Anzahl von Arbeitsgängen durchgeführt werden kann oder daß eine Anzahl von Werkstücken gleichzeitig bearbeitet werden kann.

Die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung;

Fig» 2 ein perspektivisch gezeichnetes Prinzipschema;

Fig» 3 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine nach Fig.3;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine nach Fig. in Richtung des Pfeiles V;

Fig. 6 einen Teilschnitt in Richtung der Pfeile VI-VI in Fig. 3;

Fig. 7 eine Draufsicht des Prinzipschemas einer zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;

Flg. 8 einen Teilschnitt längs der Linie VIII-VIII in

Fig. 7.

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Fig. 1 zeigt einen Arbeitstisch 1 mit einer horizontalen Fläche, .der schwenkbar auf einer ersten vertikalen Achse A gelagert ist. Ein Werkstück 2 kann auf den Tisch gebracht und in jeder beliebigen Art und Weise, beispielsweise durch Spannvorrichtungen, gehalten werden. Ein Werkzeughalter 3 mit einem

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Werkzeug, beispielsweise einem rotierenden Bohrer 4, ist schwenkbar um eine zweite vertikale Achse B, die in einem bestimmten Abstand von Achse A angeordnet ist, montiert. In der Lage des Arbeitstisches und des Werkzeughalters, die in vollen Linien gezeichnet ist, wird durch einen Längsvorschub des rotierenden Bohrers eine Bohrung 5 in das Werkstück gebohrt. Nachdem das Werkzeug zurückgeschoben worden ist, wird der Arbeitstisch gegen den Uhrzeigersinn um Achse A und um den Betrag des Winkels 0 geschwenkt und ebenso wird der Werkzeughalter gegen den Uhrzeigersinn um die Achse B und um den Betrag des Winkels 0 geschwenkt, wonach die Teile die Lage einnehmen werden, die durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Der Längsvorschub des rotierenden Bohrers 4 wird nun eine weitere Bohrung in das Werkstück bohren. Offensichtlich werden die Achsen der Bohrungen 4 und 6 parallel verlaufen und einen bestimmten Abstand voneinander haben. Es ist also die relative Drehung der beiden Teile um gleiche Winkelbeträge und im gleichen Sinn gleichbedeutend mit einer seitlichen, geradlinigen, relativen Gleitbewegung zwischen Arbeitstisch und Werkzeughalter.

Fig. 1 läßt erkennen, daß sich in der Lage, die durch gestrichelte Linien gekennzeichnet ist, die Spitze des Werkzeuges 4 in geringerem Abstand von der Oberfläche des Werkstückes befindet als es in der durch volle Linien gekennzeichneten Lage der Fall ist. Würde also das Werkzeug in jeder Lage um den gleichen Betrag vorgeschoben, wäre Bohrung 6 tiefer als Bohrung 5· Werkzeugmaschinen werden oft so eingestellt, daß bei jeder Bearbeitungslage ein bestimmter Vorschubweg des Werkzeuges gegeben ist. Es ist daher von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße

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Werkzeugmaschine die gleiche Möglichkeit bietet. Das kann dadurch ermöglicht werden, daß der Werkzeughalter dreiteilig ausgeführt wird, bestehend aus einem ersten Teil mit dem Werkzeug, das in Längsrichtung relativ zu einem zweiten Teil beweglich ist, wobei dieses in Längsrichtung relativ zu einem Außenteil beweglich ist, welches schwenkbar um die Achse B gelagert ist. Der dem Arbeitsgang dienende normale Vorschub wird dadurch bewikrt, daß das erste Teil relativ zum zweiten Teil bewegt wird, und zwar um einen Wegbetrag, der gemäß den Erfordernissen eingestellt werden kann» Das zweite Teil besitzt einen verjüngten Abschnitt 7, der mit einer profilierten Schablone 8 in Berührung steht und gegen diese vorgespannt ist. Beim Gleiten des verjüngten Abschnittes über die Schablone 8 bewegt sich das zweite Teil in Längsrichtung in dem Außenteil. Nach Fig. 1 bewegt sich der zweite Teil, bei der Drehung von der durch ausgezogene Linien gekennzeichneten Lage in die durch gestrichelte Linien gekennzeichnete Lage, in dem Außenteil rückwärts, und zwar um den Abstand zwischen Punkt 9 und 10, der gleich dem Abstand ist, um den sich die Werkzeugspitze in Richtung auf das Werkstück bewegen würde, wenn beide Teile sich nur um die Achsen A bzw. B. drehten. Es wird daher ein gleichgroßer Vorschubweg des Werkzeuges,■bezogen auf das zweite Teil des Werkzeughalters, sowohl bei der durch ausgezogene Linien gekennzeichneten Lage als auch bei der durch gestrichelte Linien gekennzeichneten Lage zur Folge haben, daß die Bohrungen 5 und 6 gleich tief sind. Die profilierte Schablone 8 kann leicht in einer Weise geformt werden, daß sich der erforderliche Bewegungsablauf ergibt; und es kann auch die Schablone ausgewechselt werden, so daß nötigenfalls unterschiedliche Bewegungsabläufe erzielt werden können.

Offensichtlich können getrennte Einstell- bzw. Antriebsvorrichtungen zum Schwenken des Arbeitstisches 1 und des Werkzeughalters 3 um die entsprechenden Achsen verwendet werden. Die

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Einstell- bzw. Antriebsvorrichtungen können gekoppelt werden, um damit zu gewährleisten, daß sich beide Teile um den gleichen Winkelbetrag drehen; und ein einfaches Koppelsystem mit einer einzigen Einstell- bzw. Antriebsvorrichtung wird in Fig. 1 gezeigt. Es umfaßt die Hebel 11 und 12, die einerseits mit dem Arbeitstisch bzw. Werkzeughalter starr verbunden sind und andererseits durch eine Verbindungsstange 13 beweglich miteinander verbunden sind, wobei letztere mittels einer vertikalen Achse C in einem ersten Punkt an Hebel 11 angelenkt ist und mittels einer vertikalen Achse D in einem zweiten Punkt an Hebel 12 angelenkt ist. Die Verbindungsstange 13 liegt parallel zu einer Linie, welche die Achse A und B verbindet und quer zu ihnen verläuft; die Abstände A-C und B-D werden gleich gemacht. Die Punkte ABCD bilden daher die Eckpunkte eines Parallelogramms; jede Längsbewegung der 'Verbindungsstange 13 wird infolgedessen eine Drehung des Arbeitstisches und des Werkzeughalters um gleiche Winkelbeträge bewirken, und zwar im gleichen Drehsinn um die Achse A bzw. B. Die Bewegung der Verbindungsstange kann entweder mit der Hand, durch hydraulische oder pneumatische Vorrichtungen oder durch einen Elektromotor erfolgen.

Die in Fig. 1 dargestellte Werkzeugmaschine bewirkt eine relative Bewegung ausschließlich in einer horizontalen Ebene. Das erfindungsgemäße Prinzip kann jedoch für relative Bewegungen sowohl in der horizontalen wie auch in der vertikalen Ebene verwendet werden. Bei der Betrachtung von Fig_o 2 läßt sich ein Arbeitstisch 20 und ein Werkzeughalter 21 erkennen. Der Arbeitstisch 20 ist kippbar um eine horizontale Achse E-F in einem Gestell 22 gelagert, das seinerseits schwenkbar um eine vertikale Achse G-H gelagert ist. Der Werkzeughalter 21 ist kippbar um eine horizontale Achse I-K in einem Gestell 23 gelagert, das seinerseits schwenkbar um eine vertikale Achse L-M gelagert ist. Die Hebel 24 und 25 sind mit dem Gestell 22

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bzw» 23 fest verbunden, und eine Verbindungsstange 26 ist in den Punkten 27 und 28 mittels vertikaler Achsen an die Hebel 24 und 25 angelenkt. Eine Längsbewegung der Verbindungsstange bewirkt eine Schwenkung der Gestelle 22 und 23 und damit des Arbeitstischs und des Werkzeughalters um die Achse G-H bzw. L-M und auf diese Weise eine relative, seitliche, horizontale Bewegung des Arbeitstisches und des Werkzeughalters.

Die Hebel 29 und 30 sind drehfest mit dem Arbeitstisch fc bzw. mit dem Werkzeughalter verbunden; eine Verbindungsstange 31 ist in den Punkten 32 und 33 an die Hebel 29 und 30 über Universal- oder Kugelgelenke angelenkt. Eine Längsbewegung der Verbindungsstange 31 wird den Arbeitstisch und den Werkzeughalter um die horizontale Achse E-F bzw. I-K kippen, wodurch eine relative, vertikale Bewegung des Arbeitstisches und des Werkzeughalters bewirkt wird.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen eine praktische Ausführungsmöglichkeit der Werkzeugmaschine, bei der das Prinzip nach Fig. zur Anwendung kommt. Die Werkzeugmaschine umfaßt u. a. ein Bett 41, an dessen einem Ende ein Sockel 42 mit einem Lager angebracht ist. Eine erste vertikale Achse 44 ist drehbar im " Lager 43 angeordnet und wird außerdem von einem oberen Lager 45 gestützt, so daß die Mittellinie der Achse 44 mit Sicherheit in vertikaler Lage gehalten wird. Das obere Ende der Achse 44 trägt einen ersten Gabelkopf 46 mit parallelen Schenkeln 47 und 48. Eine dritte Achse 49 verläuft durch die fluchtend angeordneten Bohrungen 50 und 51 der Schenkel 47 und 48. Ein insgesamt mit 52 bezeichneter Arbeitstisch hat zwei seitliche Platten 53 und 54, die mittels des Lagers 55 bzw. 56 auf eine Achse 49 angeordnet sind. Die seitlichen Platten des Arbeitstisches überragen teilweise das Bett auf beiden Seiten. Außerdem hat der Arbeitstisch eine Endplatte 57 und eine der Aufnahme des Werkstückes 59 dienende Fläche 58. Die Unterseite der

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• Aufnahmeflache ist von der Oberseite des Bettes 41 in einem gewissen-Abstand angeordnet. Zur Aufspannung des Werkstückes auf dem Arbeitstisch sind geeignete Spannvorrichtungen oder andere Einrichtungen vorgesehen.

Am entgegengesetzten Ende der Werkzeugmaschine trägt das Bett 41 einen Sockel 60 mit einem Lager 61_o Eine zweite vertikale Achse 62 ist drehbar in Lager 61 gelagert und wird außerdem durch das obere Lager 63 gestützt, so daß die Mittellinie der zweiten Achse 62 mit Sicherheit in der vertikalen Lage gehalten wird. Das obere Ende der zweiten Achse 62 trägt einen zweiten Gabelkopf 64 mit den parallelen Sehenkeln 65 und 66. Die eine vierte Achse bildenden Zapfen 67 und 68 auf beiden Seiten des Außenteiles 69 werden vom Lager 70 bzw. 71 der fluchtenden Bohrungen der Schenkel 65 und 66 aufgenommen.

Das Außenteil 69 bildet ein Teil des insgesamt mit 72 bezeichneten Werkzeughalters." Ein erstes Teil 73 des Werkzeughalters ist in einem zweiten Teil 74 des Werkzeughalters zur Durchführung einer gleitenden Längsbewegung gelagert» Das erste Teil kann relativ zum zweiten Teil bewegt' werden, und zwar mittels einer Zahnstange 75 des ersten Teiles, die in ein Zahnrad 76 des zweiten Teiles eingreift, wobei das Zahnrad durch ein Handrad 77 betätigt werden kann. Das erste Teil 73 besitzt die Lager 78 und 79» welche die rotierende Spindel 80 mit dem Spannfutter 81 aufnehmen, in das ein Werkzeug 82 gespannt werden kann. Das entgegengesetzte Ende der Spindel ist über eine flexible Kupplung 83 mit einem elektrischen Motor 84 verbunden, der an das erste Teil 73 angeflanscht ist und sich mit diesem bewegt.

Das zweite Teil 74 des Werkzeughalters ist zur Durchführung einer Längsbewegung in einer Bohrung 85 des Außenteils 69 gleitend gelagert. Das dem Werkzeug entgegengesetzte Ende des zwei-

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ten Teiles 74 hat einen verjüngten Abschnitt 86, der gegen eine profilierte Schablone bzw. gegen ein profiliertes Formstück gedrückt wird, ein Teil, das fest mit dem Maschinenbett 41 verbunden ist. Eine Druckfeder 88, die zwischen dem Außenteil und dem Flansch 89 des zweiten Teiles 74 wirkt, spannt den verjüngten Abschnitt 86 gegen das Formstück 87 vor.

Auf der einen Seite des Bettes befindet sich eine erste Verbindungsstange 90, die mittels der vertikalen Achsen 91 und 92 drehbar mit einem Ende der Achse 49 bzw. mit einem Teil verbunden ist, das seinerseits an dem Gabelkopf 64 fest angebracht ist. Die vier Punkte, in denen eine horizontale Ebene die Mittellinien der Wellen 44 und 62 sowie die vertikalen Drehachsen 91 und 92 schneidet, bilden die Ecken eines Parallelogrammeso Das eine Ende der Verbindungsstange 90 hat einen drehbaren Kopf 94 mit einem Innengewinde, das mit einer Gewindespindel 95 zusammenwirkt. Die Gewindespindel 95 ist in einem an dem Bett 41 drehbar montierten Kopf 96 gelagert und kann durch ein Handrad 97 gedreht werden. Die Köpfe 94 und stellen sich entsprechend aufeinander ein.

Auf der entgegengesetzten Seite des Bettes befindet sich eine zweite Verbindungsstange 98, die durch die Kugelgelenke 99 und 100 an einen mit dem Arbeitstisch 52 fest verbundenen Teil 101 bzw. an einem Arm 102 des Außenteiles 69 angelenkt ist„ Die Kugelgelenke 99 und 100 gestatten Bewegungen sowohl um die vertikale als auch um die horizontale Achse. Die vier Punkte, in denen eine horizontale Ebene die Mittellinien der Achsen 44 und 62 sowie die vertikalen Drehachsen der Kugelgelenke 99 und 100 schneidet, bilden die vier Ecken eines Parallelogrammes. Die vier Punkte, in denen eine vertikale Ebene die Mittellinien der Achse 49, der Zapfen 67 und 68 sowie die horizontalen Drehachsen der Kugelgelenke 99 und 100 schneidet, bilden die Ecken eines weiteren Parallelogrammes.

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Das eine Ende der VerMndungsstange 98 hat einen drehbaren Kopf 103 mit einem Innengewinde, das mit einer Gewindespindel 104 zusammenwirkt. Die Gewindespindel 104 ist in einem Kopf tO5 drehbar gelagert, der drehbar an einen Arm 106 des Gabelkopfes 64 montiert ist, und kann durch ein Handrad 107 betätigt werden. Die Köpfe 103 und 105 stellen sich entsprechend aufeinander ein.

Die Bedienungsweise der Werkzeugmaschine ist leicht zu erkennen. Die Einstellung der Gewindespindel 95 mit Hilfe des Handrades 97 bewirkt eine Längsbewegung der Verbindungsstange 90 und damit eine Schwenkbewegung der Gabelköpfe 46 und 64 um die Mittellinien der vertikalen Achsen 44 und 62. Der Arbeitstisch und der Werkzeughalter werden also um die gleichen Winkelbeträge und im gleichen Drehsinn schwenken, wie das bereits anhand der Figuren 1 und 2 erläutert worden ist. Ein Verklemmen der Gewindespindel 95 wird dadurch vermieden, daß sich die Köpfe 94 und 96 aufeinander einstellen. Die Verbindungsstange 98 und der dazugehörige Einstellmechanismus werden sich natürlich gleichzeitig mit dem Arbeitstisch und dem Werkzeughalter bewegen, was durch die Kugelgelenke 99 und 100 und durch die parallele Anordnung der Verbindungsstange 98 zur Mittellinie der Werkzeugmaschine ermöglicht wird.

Die Einstellung der Gewindespindel 104 durch das Handrad 107 bewirkt eine Bewegung der Verbindungsstange 98 in Längsrichtung und damit ein Kippen des Werktisches um Achse 49 sowie ein Kippen des Außenteiles 69 des Werkzeughalters um die Zapfen 67 und 68. Arbeitstisch und Werkzeughalter werden also um gleiche Winkelbeträge und im gleichen Drehsinn in einer vertikalen Ebene kippen, was bereits anhand von Fig. 2 erläutert worden ist.

Bei jeder Einstellung wird der verjüngte Abschnitt 86 des zweiten Teiles des Werkzeughalters zwangsläufig aufgrund der

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Feder 88 der Schablone 87 folgen, so daß die Werkzeugspitze in einem konstanten Abstand vom Werkstück gehalten wird, und zwar bei jeder Bewegungskombination von Arbeitstisch und Werkzeughalter. Die Bewegung des Werkzeuges zum und vom Werkstück erfolgt durch Handrad 77, und der Motor 84 dreht das Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstückes.

Während eine Handbetätigung der Werkzeugmaschine mittels Handräder beschrieben worden ist, gilt es als selbstverständlieh, daß die Werkzeugmaschine automatisiert werden kann, und daß man zum Antrieb der verschiedenen Teile hydraulische, pneumatische oder elektrische Kraft einsetzen kann.

Fig. 7 und 8 zeigen das Schema einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine. Diese umfaßt einen Arbeitstisch 120 mit einer in den Lagern 121 und 122 aufgenommenen Welle zur drehbaren Bewegung um eine vertikale Achse 122 a. Die drei Werkzeughalter 123, 124 und 125, die in etwa die Form nach Fig„ 3 bis 6 haben können, sind jeweils um die vertikalen Achsen 126 bis 128 schwenkbar gelagert. An den Werkzeughaltern sind entsprechende Hebel 129 bis 131 angebracht,, Der Arbeitstisch hat drei in radialer Richtung hervorspringende Teile 132 bis 134. Eine Verbindungsstange 135 ist mittels der vertikalen Drehachsen 138 und 139 mit dem Hebel 129 bzw. dem Teil 132 drehbar verbunden. Gleiche Verbindungsstangen 136 und 137 sind in gleicher Weise mittels der vertikalen Drehachsen 140 und 141 mit dem Hebel 130 und dem Teil 133 drehbar verbunden, und mittels der Drehachsen 142 und 143 an den Hebel 131 und das Teil 134 drehbar angelenkt. Die Schnittpunkte der Achsen 122 a, 126, 138 und 139 mit einer horizontalen Ebene bilden vier Ecken eines ersten Parallelogramms; und die Ecken eines zweiten und dritten Parallelogramms werden durch die Schnittpunkte mit der genannten Ebene der Achsen 122 a, 127, 140 und 141 sowie der Achsen 122 a, 128, 142 und 143 gebildet. Es sind folgende Einstellvorrichtungen vorhanden: Eine Gewindespindel 144, die durch

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ein Handrad 145 betätigbar ist und in einem Kopf 146 gelagert ist, der sich mit einem Kopf 147 der Verbindungsstange 135 selbsttätig einstellt. Es läßt sich ohne weiteres erkennen, daß eine Längsbewegung der Verbindungsstange 135 den Arbeitstisch um die Achse 122 a drehen wird, wobei alle drei Werkzeughalter die Achsen 12-6 bis 128 gedreht werden, und zwar um den gleichen Winkelbetrag und in gleichem Drehsinn. Der Arbeitstisch hat eine aufsetzbare Drehplatte 148, die in einer beliebigen Anzahl von Winkelstellungen relativ zur Grundplatte mittels eines Stiftes 149 eingerastet werden kann, wobei letzterer in Löcher 150 der Grundplatte eingreift.

Diese Ausführungsform kann zur gleichzeitigen Durchführung dreier Bearbeitungsgänge an einem einzigen Werkstück angewendet werden oder zur gleichzeitigen Bearbeitung von drei einzelnen Werkstücken«, Die drehbare Platte ermöglicht es, den Werktisch mit weiteren Werkstücken zu versehen, während ein Satz von Werkstücken auf der genannten Platte bearbeitet werden. Nach der Bearbeitung kann die Platte durch eine einzige Drehung in eine andere Winkel- bzw. Teilstellung die neuen Werkstücke in ihre Bearbeitungslage bringen und die bearbeiteten Teile in eine Lage bewegen, in der sie von dem Werktisch entfernt werden können. In anderen Fällen kann die Teilvorrichtung zur Änderung des Winkels zwischen Werkstück und Werkzeughalter verwendet werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Arbeitstisch einen Spindelstock tragen, der relativ zum Arbeitstisch gedreht werden kann, und zwar um eine Achse, die senkrecht zur Achse des Werkzeuges steht. In diesem Fall wird das Werkstück feststehen, anstatt zu rotieren, und offensichtlich kann die Werkzeugmaschine dann in einer ähnlichen Weise wie eine Drehmaschine arbeiten. In diesem Fall wird nur eine Drehbewegung des Werktisches und des Werkzeughalters um vertikale Achsen notwendig sein.

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Claims (21)

Patentansprüche .

1.i Werkzeugmaschine mit einem Arbeitstisch zur Aufnahme

nes Werkstücks und einem Werkzeughalter, bei der eine geradlinige Relativbewegung zur Zustellung zwischen Werkstück und Werkzeuge ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Arbeitstisch (1) um eine erste Achse (A) und der Werkzeughalter (3) um eine zweite von der ersten Achse einen gewissen Abstand aufweisende Achse (B) drehbar gelagert/ist, daß Einrichtungen zum Drehen oder Schwenken von Arbeitstisch und Werkzeughalter um ihre jeweiligen Achsen und weitere Einrichtungen für die Relativbewegung von Arbeitstisch und Werkzeughalter zueinander und voneinander vorgesehen sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die erste Achse (A) und die zweite Achse (B) parallel zueinander verlaufen.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet , daß die Vorrichtung zur Drehung des Arbeitstisches (1) und des Werkzeughalters (3) derart an diese angekoppelt ist, daß sich Arbeitstisch und Werkzeughalter gleichzeitig um ihre jeweiligen Achsen (A, B) drehen, und zwar um den gleichen Winkelbetrag und im gleichen Drehsinn.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Drehen des Arbeitstisches (1) und des Werkzeughalters (3) eine Verbindungsstange (13) umfaßt, die parallel zu einer Linie verläuft, die die beiden Achsen (A, B) verbindet und senkrecht zu ihnen angeordnet ist

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sowie in einem ersten Punt (C) an dem Arbeitstisch oder an einem sich damit bewegenden Teil (11) einerseits und in einem zweiten Punkt (D) an dem Werkzeughalter oder an einem sich damit bewegenden Teil (12) andererseits drehbar angelenkt ist, wobei der erste und zweite Punkt zusammen mit in der gleichen Ebene liegenden Punkten der ersten und zweiten Achse die vier Ecken eines Parallelogramms bilden, und daß eine Einrichtung zur Längsbewegung der Verbindungsstange vorgesehen ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Längsbewegung des Werkzeughalters (3) während dessen Schwenkbewegung mit konstantem Abstand zwischen der Werkzeugspitze eines im Werkzeughalter aufgenommenen Werkzeugs einerseits und einem der genannten Spitze am nächsten liegenden Punkt der senkrecht zur Achse des Werkzeughalters ausgerichteten Fläche eines vom Arbeitstisch (1) aufgenommenen Werkstücks andererseits vorgesehen ist»

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen zweiteiligen Werkzeughalter (72), der ein erstes, der Werkzeugaufnahme dienendes Teil (73) umfaßt, daß in Längsrichtung relativ zu einem zweiten Teil (74) beweglich ist, und an einem Ende des zweiten Teiles hervorspringt und dessen zweites Teil zur Längsbewegung in einem mit der Drehvorrichtung (77) verbundenen Außenteil (69) angeordnet ist und mit dem anderen Ende (86) gegen eine profilierte fest mit dem Maschinenbett (41) verbundene Schablone (87) drückt, die bewirkt, daß der zweite Teil des Werkzeughalters in Längsrichtung in dem Außenteil während der Drehbewegung des Werkzeughalters bewegt wird.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Motor (84) am ersten Teil (73) des Werkzeughalters zur Drehbewegung einer in ihm gelagerten Spindel (80) vorgesehen ist.

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8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 Ms 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Arbeitstisch (52) um eine dritte die erste Achse (44) schneidende Achse (49), und der Werkzeughalter (72) um eine vierte die zweite Achse (62) schneidende Achse (67, 68) drehbar gelagert ist und Vorrichtungen zur Drehung des Arbeitstisches und des Werkzeughalters um die dritte bzw. vierte Achse vorgesehen sind.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die erste Achse (44) und zweite Achse (62)

" sowie die dritte Achse (49) und vierte Achse (67, 68) parallel zueinander verlaufen, und die dritte und vierte Achse senkrecht zur ersten und zweiten Achse angeordnet sind.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Drehung des Arbeitstisches (52) und des Werkzeughalters (72) um die dritte und vierte Achse (49; 67, 68) derart gekoppelt sind, daß sich Arbeitstisch und Werkzeughalter gleichzeitig um die dritte bzw. vierte Achse drehen, und zwar um gleiche Winkelbeträge und im gleichen Drehsinn.

11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Drehung des Arbeitstisches (52) und des Werkzeughalters (72) um die dritte und vierte Achse (49; 67, 68) einezweite Verbindungsstange (98) umfaßt, die parallel zu einer Linie verläuft, die die dritte und vierte Achse verbindet und senkrecht zu ihnen angeordnet ist, sowie in einem dritten Punkt (99, 101) am Arbeitstisch oder einem damit verbundenen Teil angelenkt ist und in einem vierten Punkt (100, 102) am Werkzeughalter oder einem damit verbundenen Teil angelenkt ist, wobei der dritte und vierte Punkt zusammen mib auf einer Ebene liegenden Punkten der dritten und vierten Achse die vier Ecken eines weiteren Parallelogramms bilden, und daß eine Vorrichtung (103, 104, 105, 106, 107) zur Längsbewegung der zweiten Verbindungsstange vorgesehen ist.

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12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zur Längsbewegung des Werkzeughalters (72) in der Lage ist, Längsbewegungen bei jeder Kombination von Drehbewegungen des Werkzeughalters um die zweite und vierte Achse durchzuführen. >.·

13. Werkzagmaschine nach Anspruch 12, soweit dieser mit Anspruch 6 verknüpft ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (87) derart geformt ist, daß dadurch die erwünschte Längsbewegung des Werkzeughalters (72) bei jeder Kombination seiner Schwenkbewegung um die zweite und vierte Achse durchgeführt wird.

14. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwenkachse (44) und mit Abstand von dieser die zweite Schwenkachse (62) vertikal im Maschinenbett gelagert ist, daß am oberen Ende der ersten Achse ein erster Gabelkopf (46) befestigt ist, auf dem der Arbeitstisch (52) um eine horizontale die erste Achse schneidende dritte Achse (49) gelagert ist, daß am oberen Ende der zweiten Achse (62) ein zweiter Gabelkopf (64) fest angebracht ist, auf dem der Werkzeughalter (72) um eine horizontale die zweite Achse (62) schneidende vierte Achse (67» 68) kipp- bzw. schwenkbar gälagert ist; daß die erste Verbindungsstange (90) in einem ersten Punkt über ein vertikal angeordnetes Drehgelenk (91) mit dem ersten Gabelkopf (64) und in einem zweiten Punkt über ein zweites vertikal angeordnetes Drehgelenk (92) mit dem zweiten Gabelkopf (64) verbunden ist, wobei der erste und zweite Punkt zusammen mit auf der gleichen Ebene liegenden Punkten der ersten und zweiten Achse die vier Ecken eines ersten Parallelogramms bilden; daß die zweite Verbindungsstange (98) in einen dritten Punkt über ein Kugelgelenk (99) mit dem Arbeitstisch (52) verbunden ist und in einem vierten Punkt über ein Kugelgelenk (100) mit dem Werkzeughalter (69, 72) verbunden ist, wobei der dritte

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und vierte Punkt zusammen mit auf der gleichen Ebene liegenden Punkten der ersten und zweiten Achse die vier Ecken eines zweiten Parallelogrammes bilden, und der dritte und vierte Punkt zusammen mit auf der gleichen Ebene liegenden Punkten der dritten und vierten Achse die vier Ecken eines dritten Parallelogramms bilden, wobei der Abstand zwischen dem Schnittpunkt der ersten u. dritten Achse und dem Schnittpunkt der zweiten und vierten Achse gleich ist dem Abstand zwischen dem ersten und zweiten Punkt ebenfalls gleich ist dem Abstand zwischen dem dritten und vierten Punkt; und daß Vorrichtungen (94 - 97) zur Längsbewegung der ersten Verbindungsstange sowie Vorrichtungen (103 - 107) zur Längsbewegung der zweiten Verbindungsstange vorgesehen sind.

15. Werkzeugmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (72) zweiteilig ausgebildet ist und ein der Werkzeugaufnahme dienendes erstes Teil

(73) umfaßt, das in Längsrichtung relativ zu einem zweiten Teil

(74) beweglich ist und aus einem Ende des zweiten Teiles herausragt,· daß das zweite Teil des Werkzeughalters zur Bewegung in Längsrichtung in einem Außenteil (69) montiert ist, welches seinerseits an dem zweiten Gabelkopf (64) angebracht ist; daß das andere Ende des zweiten Teiles des Werkzeughalters gegen eine Schablone (87) drückt, die mit dem Maschinenbett (41) fest verbunden ist und bewirkt, daß das zweite Teil des Werkzeughalters in dem Außenteil in Längsrichtung bewegt wird, und zwar bei jeder Kombination von Drehbewegungen des Werkzeughalters um die dritte und vierte Achse.

16. Werkzeugmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Teil (70) des Werkzeughalters (69, 72) die Schablone (87) berührt und gegen diese durch eine Druckfeder (88) vorgespannt ist, die zwischen dem Aussenteil (69) und einem Flansch (89) des genannten zweiten Teiles wirksam ist.

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17. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 Ms 8 mit mehr als einem Werkzeughalter, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalter (123, 124, 125) in einem bestimmten Abstand um einen gemeinsamen Arbeitstisch (120) angeordnet sind und jeder Werkzeughalter um eine Achse (126, 127, 128) schwenkbar ist, die zur Achse des Arbeitstisches parallel verläuft und in einem bestimmten Abstand von ihr angeordnet® ist; und daß Vorrichtungen (129 - 135) zur Drehung des Arbeitstisches und der Werkzeughalter um ihre jeweiligen Achsen vorgesehen sind.

18. Werkzeugmaschine nach Anspruch 16, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Vorrichtungen zur Drehung des Arbeitstisches (120) und der Werkzeughalter (123, 124, 125) gekoppelt sind, so daß bei Drehung des Arbeitstisches um einen bestimmten Winkelbetrag und in einem bestimmten Drehsinn alle Werkzeughalter um den gleichen Winkelbetrag und im gleichen Drehsinn bewegt werden.

19. Werkzeugmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkzeughalter mit dem Arbeitstisch (120) verbunden ist, und zwar durch ein Teil (129, 130, 131), das in einem ersten Punkt am Arbeitstisch und in einem zweiten Punkt am Werkzeughalter drehbar sngelenkt ist, wobei die beiden Punkte zusammen mit auf der gleichen Ebene liegenden Punkten der Achse des Arbeitstisches und des Werkzeughalters die vier Ecken eines Parallelogramms bilden; und daß eine Einrichtung (135) zur Längsbewegung eines der genannten Teile vorgesehen ist,

20. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Längsbewegung jedes Werkzeughalters (123, 124, 125) während deren Schwenkbewegungen vorgesehen sind, um dadurch den Abstand zwischen der Spitze eines in einem Werkzeughalter aufgenommenen Werkzeuges einerseits und der dieser Spitze am näch-

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sten gelegene Punkt der senkrecht zur Achse des Werkzeughalters angeordneten Fläche eines Werkstückes andererseits, das auf den Arbeitstisch (120) gespannt ist, konstant zu halten.

21. Werkzeugmaschine nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitstisch (120) eine aufgesetzte Drehplatte (148) besitzt, die relativ zu einer Grundplatte gedreht werden kann, daß eine Rasteinrichtung (149, 150) vorgesehen ist, mit der sich die Drehplatte in eine beliebig gewählte Winkelstellung aus einer bestimmten Zahl möglicher WinkelStellungen zur Grundplatte einrasten läßt.

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