DE3320874C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere zum aufeinanderfolgenden Bearbeiten von Werkstücken mit verschiedenen Werkzeugen, mit einem Magazin, in dem die Werkzeuge angeordnet und in Haltern gehalten sind, die während der Arbeit der ihnen zugeordneten Werkzeuge am Werkzeug bleiben, wobei der Halter einen an der Maschine befestigten Arm und zwei am Arm befestigte Halteteile aufweist, von denen einer vom Arm lösbar ist und die Halteteile einen ringförmigen Flansch des Werkzeugs unverlierbar umgreifen, wobei die beiden Halteteile schwenkbar miteinander verbunden sind.

Eine derartige Werkzeugmaschine ist aus der US-PS 35 90 470 bekannt.

Die bekannte Werkzeugmaschine weist drei Arme auf, deren Schwenkachsen tangential zu einem Kreis um die Spindelachse verlaufen. Jeweils einer der Arme kann so verschwenkt sein, daß das in einem Halter am Ende des Armes gehaltene Werkzeug in einer Aufnahme der Spindel sitzt, während die beiden anderen Arme in einer radialen Richtung von der Spindelachse weggeschwenkt sind. Die Halter am Ende der Arme sind als zwei gegeneinander verschwenkbare Backen ausgebildet, von denen eine starr am freien Ende des Armes angeordnet ist. Die Backen weisen an ihren aneinander grenzenden Flächen eine jeweils halbzylindrische Ausnehmung auf, die zusammen eine Durchgangsbohrung durch die Backen bilden und drei, gegeneinander um 120° versetzte Rollen tragen, so daß ein zwischen den Backen gehaltenes Werkzeug im Halter drehbar ist. Die Außenkontur der Backen ist quaderförmig und verhältnismäßig globig. Der Umriß der den Halter bildenden Backen ist wesentlich größer als der radiale Umriß des Werkzeuges.

Die bekannte Werkzeugmaschine hat zum einen den Nachteil, daß aufgrund der Unförmigkeit der Halter nicht mehrere Halter eng benachbart angeordnet werden können, zumal das Maß der Annäherung dieser Halter zueinander durch die großen Außenabmessungen der Halter begrenzt ist. Zum anderen hat die bekannte Werkzeugmaschine den Nachteil, daß das Austauschen von Werkzeugen in den Haltern relativ umständlich ist, weil das Werkzeug bis zum Schließen der Backen mit einer Hand festgehalten werden muß, während mit der anderen Hand die Backen geschlossen und zusätzlich gegeneinander gesichert werden müssen.

Eine weitere Werkzeugmaschine ist in der nicht-vorveröffentlichten DE-OS 32 33 934 beschrieben.

Ferner ist aus der DE-AS 25 25 212 noch eine Werkzeugaufnahme für einen Arm eines Werkzeugwechslers eines Bearbeitungszentrums bekannt. Die bekannte Aufnahme umfaßt eine verhältnismäßig dicke Platte mit einer etwa halbkreisförmigen Ausnehmung, wobei in die halbkreisförmige Zylinderwand eine Ringnut eingearbeitet ist. Die Ringnut verläuft über einen Kreisbogen von etwas weniger als 180°. Die Ringnut weist Nutflanken auf, deren Abstand formschlüssig an einen Mitnehmerbund der Werkzeuge angepaßt ist. Bei der bekannten Werkzeugaufnahme ist der Werkzeugwechsler so konzipiert, daß ein Arm, der an seinem freien Ende mit der zuvor geschilderten Aufnahme versehen ist, um eine vertikale Achse rotiert, so daß die Werkzeuge infolge der Fliehkräfte aus der Ringnut herausfliegen würden.

Um dies zu verhindern, sind im Abstand vor der Ringnut Sperrklinken angeordnet, die in zugehörige Ausnehmungen der Werkzeuge greifen und diese halten. Werden die Werkzeuge mit ihrem Kegel in die Spindelaufnahme der Werkzeugmaschine eingeführt, werden nach dem Einführen der Werkzeuge die Sperrklinken gelöst, und die Aufnahme muß von dem Mitnehmerbund der Werkzeuge weggefahren werden, weil sie infolge der formschüssigen Anpassung der Ringnut nicht an dem Mitnehmerbund verbleiben kann.

Die bekannte Aufnahme hat damit zum einen den Nachteil, daß sie nicht während der Arbeit der Werkzeuge an diesen verbleiben kann, was die Werkzeugwechselzeiten erhöht. Außerdem ist ein manuelles Auswechseln von Werkzeugen schwierig, weil eine sichere Halterung der Werkzeuge in der Aufnahme erste durch das maschinelle Betätigen der Sperrklinken gewährleistet werden kann, so daß jedesmal die Werkzeugmaschine betätigt werden muß, um die Werkzeuge sicher in der Aufnahme zu halten. Vor allem aber ist auch diese bekannte Aufnahme sehr sperrig, weil eine umlaufende Ringnut als axiale Halterung für Werkzeuge voraussetzt, daß die Ringnut ihrererseits in einen Haltekörper eingebracht ist, was jenseits der Ringnut gewisse Abmessungen, beispielsweise eines plattenförmigen Halteteils, voraussetzt. Es ist also auch bei diesen bekannten Aufnahmen nicht möglich, Werkzeughalter dicht nebeneinander anzuordnen, beispielsweise auf einem Kreis um eine Spindel einer Werkzeugmaschine herum.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß das Auswechseln von Werkzeugen erleichtert wird, gleichzeitig aber die Abmessungen der verwendeten Halter so gering gehalten sind, daß mehrere mit Werkzeugen bestückte Halter dicht nebeneinander angeordnet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste Halteteil zwei parallel zueinander im Abstand angeordnete Platten aufweist, deren lichter Abstand geringfügig größer ist als die Höhe des ringförmigen Flansches des Werkzeuges.

Die Erfindung hat damit den Vorteil, daß zumindest dann, wenn das zweite Halteteil an den Arm herangeklappt ist, bei geeigneter Ausführung das Werkzeug bereits gegen Herausfallen geschützt ist, zumindest wenn man nicht unvorsichtigerweise gegen das Werkzeug stößt. Es kann daher die abschließende feste Verbindung des zweiten Halteteils mit dem Arm, beispielsweise durch einen Knebelverschluß oder eine Flügelschraube, einfach erfolgen und der Werkzeugwechsel kann insgesamt auch einhändig vorgenommen werden.

Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, daß die im Abstand angeordneten Platten den ringförmigen Flansch des Werkzeugs an der Ober- und Unterseite erfassen, so daß die seitlichen Abmessungen des bestückten Halters durch die Außenabmessungen des Flansches und nicht durch den Halter selbst bestimmt sind. Der Platzbedarf für mehrere Halter ist daher minimal und es läßt sich eine maximale Anzahl von Werkzeughaltern auf einen bestimmten Umfang, beispielsweise eines karussellartigen Magazins anordnen. Dies ist von wirtschaftlich besonderer Wichtigkeit, weil die Anzahl der verfügbaren Werkzeuge auf gedrängtem Magazinraum ein wesentliches Kriterium für den Benutzer einer solchen Werkzeugmaschine ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umgreift das erste Halteteil den ringförmigen Flansch des Werkzeugs auf einem Winkel von etwa 180°. Der Vorteil liegt hierbei darin, daß das Werkzeug nach dem Einsetzen lediglich in das erste Halteteil bereits gegen Herausfallen zumindest bei vorsichtiger Handhabung geschützt ist, also bevor das zweite Halteteil geschlossen wird. Dadurch kann das Auswechseln des Werkzeugs weiter vereinfacht werden.

Es versteht sich, daß auch das zweite Halteteil, das mit dem ersten Halteteil schwenkbar verbunden ist, in ähnlicher Weise aus zwei im Abstand angeordneten Platten gebildet sein kann, wobei das zweite Halteteil lediglich die Funktion hat, das Herausfallen des Werkzeuges auf dem ersten Halteteil zu verhindern.

In Werkzeugmaschinen der eingangs geschilderten Art werden mitunter auch sogenannte Mehrspindelköpfe verwendet, die eine einzige Antriebswelle aufweisen, die mit der Spindel des Werkzeugs zu verbinden ist, und die mehrere Arbeitsspindeln aufweisen, beispielsweise eine Anzahl von parallel zueinander angeordneten Bohrern. Diese Mehrspindelköpfe weisen ein Gehäuse auf, in dem ein geeignetes Getriebe zum Antrieb der Mehrzahl von Spindeln vorgesehen ist. Das Gehäuse der Mehrspindelköpfe muß in einer genau definierten Stellung relativ zum Spindelkopf der Maschine angeordnet sein.

Um mit dem oben beschriebenen Halter auch derartige Mehrspindelköpfe halten zu können, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß in einem der Halteteile, vorzugsweise im ersten Halteteil, in Höhe des ringförmigen Flansches des einzuspannenden Werkzeugs eine Aussparung vorgesehen ist. Diese Aussparung kann vorzugsweise an der dem Arm abgewandten Seite des ersten Halteteils vorgesehen sein, und die Aussparung kann insbesondere durch den Zwischenraum zwischen zwei Distanzstücken zwischen den obengenannten Platten gebildet sein.

Diese geschilderte Aussparung dient dazu, bei einem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehenen Mehrspindelkopf ein Zentrierstück des Mehrspindelkopfes aufzunehmen, das nach dem Einsetzen des Mehrspindelkopfes in den Halter durch die Aussparung hindurchragt. Dieses Zentrierstück bewirkt zumindest annähernd die richtige Orientierung des Gehäuses des Mehrspindelkopfes, der wie oben erklärt in einer genau definierten Drehstellung in der Maschine angeordnet sein muß. Um den Mehrspindelkopf hinsichtlich der Drehstellung des Gehäuses hochgenau einzurichten, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß an der nach außen weisenden Stirnflächen des erwähnten, durch die Aussparung hindurchragenden Zentrierstücks ein mit einem drehfest angeordneten Gegenstück am Spindelstock zusammenwirkender Anschlag befestigt ist. Dieser Anschlag kann insbesondere die Form einer Gabel haben, die zwischen sich das als runden Bolzen ausgebildete Gegenstück aufnimmt, wodurch die Drehstellung des Gehäuses des Mehrspindelkopfes auf Bruchteile eines Grads genau definiert werden kann. Dadurch, daß das Gegenstück erst nach dem Einsetzen des Mehrspindelkopfes in den Halter am Mehrspindelkopf befestigt wird, läßt sich der allseits geschlossene erfindungsgemäße Halter auch für den geschilderten Mehrspindelkopf verwenden, der zusätzlich zu der Verbindung seiner Antriebswelle mit der Spindel der Maschine eine drehfeste Verbindung des Gehäuses mit dem Spindelstock der Maschine benötigt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Halters, teilweise abgebrochen,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Halters, ebenfalls teilweise abgebrochen,

Fig. 3 eine Seitenansicht, in der ein im geschnitten dargestellten Halter angeordneter Mehrspindelkopf mit der Spindel einer Werkzeugmaschine in Antriebsverbindung ist,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den im Halter gehaltenen Mehrspindelkopf,

Fig. 5 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils V in Fig. 3,

Fig. 6 eine Schemazeichnung.

In den Fig. 1 und 2 weist ein Halter 1 einen abgebrochen dargestellten Arm 2 auf, der durch zwei parallel zueinander angeordnete Bleche gebildet ist. Der Arm 2 ragt nach oben und ist mit einer Werkzeugmaschine verbunden, die in der eingangs genannten DE-OS 32 33 934 beschrieben ist. Zum Wechsel des Werkzeugs führt der Arm 2 dabei eine Parallelverschiebung aus, durch die er ein im Halter gehaltenes Werkzeug aus einer Magazinstellung, die auf einem um die Spindelachse des Werkzeugs verlaufenden Kreisbogen liegt, in die Arbeitsstellung in der axialen Verlängerung der Spindel bringt, und durch eine Längsbewegung zwischen Spindel und Werkzeug wird dann das Werkzeug gespannt. Bei der eingangs genannten Maschine sind zwölf Werkzeughalter vorgesehen, die maximal insgesamt zwölf Werkzeuge in der Magazinstellung halten können.

Am Arm 2 ist ein erstes Halteteil 6 starr befestigt, das zwei parallel im Abstand übereinander angeordnete Metallplatten 7 und 8 genau gleicher Form aufweist, deren Abstand durch Abstandsbolzen 9, 10 und 11 gesichert ist. Das Halteteil 6 ist in nicht näher gezeigter Weise mit dem Arm 2 verschraubt. Wie die Draufsicht der Fig. 2 zeigt, hat das erste Halteteil 6 im wesentlichen die Form eines "C". Im Bereich des Abstandsbolzens 10 ist ein zweites Halteteil 12 am ersten Halteteil 6 um die Achse des Bolzens 10 schwenkbar gelagert. Das zweite Halteteil 12 weist zwei im Abstand voneinander, und zwar oberhalb der Metallplatte 7 und unterhalb der Metallplatte 8, angeordnete Metallplatten 14 und 15 auf, und im Bereich von deren freiem Ende ist ein Blechstreifen 17 eingeschweißt, der einerseits den Abstand zwischen den Metallplatten 14 und 15 im Bereich von deren freiem Ende sichert und andererseits an seinem in Fig. 2 rechten Endbereich einen nach außen offenen Schlitz 20 aufweist, der das Festklemmen des Blechstreifens 17 an der in Fig. 2 dem Betrachter zugewandten Seite des Arms 2 mittels einer Mutter 22 ermöglicht, die auf einen schwenkbar gelagerten Gewindebolzen 24 aufgeschraubt ist, so daß nach dem Lockern der Mutter 22 der Gewindebolzen in Fig. 2 nach rechts geschwenkt werden kann und damit den Blechstreifen 17 freigibt. Die Metallplatten 14 und 15 sind in der Draufsicht der Fig. 1 bogenförmig und somit an die Außenkontur des einzuspannenden Teils eines Werkzeugs angepaßt.

In den Halter nach Fig. 1 und 2 können die üblichen Werkzeuge eingespannt werden. Fig. 3 bis 5 zeigen, daß in den Halter 1 auch ein Mehrspindelkopf 30 eingespannt werden kann. Dieser Mehrspindelkopf 30 ist nur in seinem oberen Teil gezeigt, die Mehrzahl von an seiner Unterseite herausragenden, einzelne Bohrer tragenden Spindeln ist nicht gezeigt. Der Mehrspindelkopf 30 weist ein Gehäuse 32 auf, das während der Arbeit der Werkzeugmaschine drehfest sein muß. Hierzu ist oberhalb des Gehäuses 32 ein mit dem Gehäuse drehfester, im wesentlichen kreisringförmiger Flansch 34 vorgesehen, der wie auch bei den einfachen Werkzeugen zur Aufnahme zwischen den Platten 7 und 8 des Halters 1 vorgesehen ist. Dieser Flansch 34 trägt auf seiner in den Fig. 3 und 4 nach links weisenden Seite ein Zentrierstück 36, das durch den Zwischenraum 37 zwischen den beiden Distanzbolzen 9 und 10 hindurchragt. Die Länge des Zentrierstücks 36 ist so bemessen, daß bei aufgeklapptem zweiten Halteteil 12 der Flansch 34 des Mehrspindelkopfes 30 in den Halter 1 eingesetzt werden kann, wobei das Zentrierstück 36 zwischen den beiden Distanzstücken 9 und 10 hindurchgeführt wird. Die Stirnfläche 38 des Zentrierstücks 36 ragt dabei über die dem Arm 2 abgewandte Seite des ersten Halteteils 6 hinaus. An dieser Stirnfläche 38 ist ein Anschlag 40 mittels einer Schraube 42 unbeweglich befestigt, der zwei nach oben ragende Gabelzinken 44 trägt, die zwischen sich einen Zwischenraum einschließen, in den passend ein runder Bolzen 46 eingreift, der am drehfesten Spindelstock 48, der die rotierend angetriebene Spindel lagert, befestigt ist.

Wenn der Mehrspindelkopf 30 aus der oben erläuterten Magazinstellung durch den Halter 1 in den Bereich unterhalb des Spindelstocks 48 bewegt wird und dann angehoben wird, damit der Kegel 52, der an seinem oberen Ende einen zum Ergreifen durch eine Greifvorrichtung bestimmten Knopf 54 trägt, in die Spindel eingeführt wird, um in dieser gespannt zu werden, so bewirkt der Bolzen 46, der zwischen die Gabelzinken 44 eingreift, die genaue Ausrichtung des Gehäuses 32. Eine derartige Ausrichtung ist deswegen möglich, weil der Flansch 34 im Halter 1 mit Spiel gehalten ist.

Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, umschließt das erste Halteteil 6 den Flansch 34 auf einem Winkel von etwas mehr als 180°.

In der Fig. 6 ist schematisch die Bestückung des Magazins der eingangs beschriebenen Maschine, die mit den erfindungsgemäßen Haltern ausgerüstet ist, an einem Beispiel gezeigt, bei dem vier Mehrspindelköpfe 30 im Magazin enthalten sind und drei einfache Werkzeuge, beispielsweise Fräser 60. Die Maschine verfügt über die Möglichkeit, insgesamt zwölf Halter 1 zu montieren, und in diesen Haltern können maximal zwölf Werkzeuge 60 gehalten sein. Die Mehrspindelköpfe 30 ragen jedoch so weit über die Halter hinaus, daß an denjenigen Plätzen des Magazins, die den Mehrspindelköpfen unmittelbar benachbart sind, der Raum für einen Halter 1 zu eng wird, an diesen Stellen müssen daher die Halter entfernt werden. Diese Stellen, an denen an sich Halter montiert sein können, wegen des Vorhandenseins der Mehrspindelköpfe 30 jedoch im beschriebenen Bestückungsbeispiel nicht montiert sind, sind in Fig. 6 mit dem Bezugszeichen 65 bezeichnet. Die Maschine kann somit beispielsweise zwölf einfache Werkzeuge 60 im Magazin enthalten oder sechs Mehrspindelköpfe 30 oder, wie im Beispiel der Fig. 6, vier Mehrspindelköpfe 30 und drei einfache Werkzeuge 60.

In der schematischen Darstellung der Fig. 6 ist noch die Lage der insgesamt zwölf Bolzen 46, die am Spindelkopf 48 angeordnet sind, gezeigt. In Fig. 3 und 5 ist der einfacheren Darstellung wegen jeweils nur ein Bolzen 46 gezeigt, und zwar derjenige, der mit dem gerade in die Spindel eingespannten Mehrspindelkopf 30 zusammenwirkt. Da jedoch bei der Maschine die Möglichkeit bestehen soll, in jeden der zwölf Halter einen Mehrspindelkopf einzusetzen, sind auch insgesamt zwölf Bolzen 46 vorgesehen. Der Anschlag 40 mit seinen Gabelzinken 44 ist in Umfangsrichtung gesehen so schmal, daß dieser Anschlag nicht mit anderen Bolzen kollidieren kann, die dem in Fig. 3 und 5 eingezeichneten Bolzen 46 benachbart sind.

Claims (9)

1. Werkzeugmaschine, insbesondere zum aufeinanderfolgenden Bearbeiten von Werkstücken mit verschiedenen Werkzeugen (60), mit einem Magazin, in dem die Werkzeuge (60) angeordnet und in Haltern (1) gehalten sind, die während der Arbeit der ihnen zugeordneten Werkzeuge (60) am Werkzeug (60) bleiben, wobei der Halter (1) einen an der Maschine befestigten Arm (2) und zwei am Arm (2) befestigte Halteteile (6, 12) aufweist, von denen einer vom Arm (2) lösbar ist, und die Halteteile (6, 12) einen ringförmigen Flansch (34) des Werkzeugs (60) unverlierbar umgreifen, wobei die beiden Halteteile (6, 12) schwenkbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Halteteil (6) zwei parallel zueinander im Abstand angeordnete Platten (7, 8) aufweist, deren lichter Abstand geringfügig größer ist als die Höhe des ringförmigen Flansches (34) des Werkzeugs.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Arm (2) fest verbundene erste Halteteil (6) den ringförmigen Flansch (34) des Werkzeugs (60) auf einem Winkel von etwa 180° umgreift.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse der Halteteile (6, 12) im wesentlichen parallel zur Achse des Werkzeugs (60) verläuft.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Halteteil (6) in der Draufsicht etwa C-förmig geformt ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Halteteile (6, 12) in Höhe des ringförmigen Flansches des einzuspannenden Werkzeugs eine Aussparung (37) vorgesehen ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (37) an der dem Arm (2) abgewandten Seite vorgesehen ist.

7. Werkzeugmaschine nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (37) durch den Zwischenraum zwischen zwei Distanzstücken (9, 10) zwischen den Platten (7, 8) gebildet ist.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mehrspindelkopf (30) vorgesehen ist, der in den Halter derart einsetzbar ist, daß ein Zentrierstück (36) des Mehrspindelkopfes (30) durch die Aussparung (37) hindurchragt.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der nach außen weisenden Stirnfläche (38) des durch die Aussparung (37) hindurchragenden Zentrierstücks (36) ein mit einem drehfest angeordneten Gegenstück (46) am Spindelstock zusammenwirkender Anschlag (44) befestigbar ist.