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DE2812200A1 - Werkzeugmaschine mit mindestens einem werkzeugmagazin - Google Patents

Werkzeugmaschine mit mindestens einem werkzeugmagazin

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DE2812200A1
DE2812200A1 DE19782812200 DE2812200A DE2812200A1 DE 2812200 A1 DE2812200 A1 DE 2812200A1 DE 19782812200 DE19782812200 DE 19782812200 DE 2812200 A DE2812200 A DE 2812200A DE 2812200 A1 DE2812200 A1 DE 2812200A1
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machine tool
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Thyssen Industrie AG
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Description

• 3° Essen, den 16„3O1978 Rh/Un PZ 3115
Patentanmeldung
"Werkzeugmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin" Anmelder: Thyssen Industrie AG, 4300 Essen
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin, das mehrere etwa halbkreisförmige Werkzeugaufnahmen aufweist«,
Bekannt sind Werkzeugmaschinen, deren Magazine scheibenförmig ausgebildet und um ihre Achse drehbar, ansonsten aber feststehend sind. Bei diesen Werkzeugmaschinen sind für den Transport der Werkzeuge aus dem Magazin in die Arbeitsspindel eine Serviereinrichtung und eine Werkzeug-Wechselvorrichtung erforderlich.
Bekannt sind weiter Werkzeugmaschinen, die auf eine Serviereinrichtung verzichten. Hier erfolgt der Werkzeugwechsel vom Magazin in die Arbeitsspindel und umgekehrt direkt durch eine Werkzeug-Wechselvorrichtung.
Bei beiden Werkzeugmaschinen ist nachteilig, daß für den Werkzeug-WechselVorgang zum eigentlichen Werkzeugmagazin eine aufwendige Werkzeug-Wechselvorrichtung erforderlich ist. Das bedeutet erheblichen Aufwand an Bau- und Funktionselementen und den dafür erforderlichen elektrischen und hydraulischen Steuerorganen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß das Werkzeugmagazin außer seiner ihm eigentlich zugedachten Aufgabe, Werkzeuge zu speichern, auch geeignet ist, das Zubringen
2612200
■k
und Wechseln der Werkzeuge mit geringstem Steuerungs- und Zeitaufwand zu übernehmen. Gleichwohl soll das Einführen und Entnehmen der Werkzeuge in die Werkzeugaufnahmen des Magazins bzw, daraus heraus auf einfachste Weise und ohne großen Kraftaufwand, d.h. von Hand möglich sein, wobei die Verriegelung der Werkzeuge im Magazin positiv, d.h. selbsthemmend erfolgen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkzeugmagazin in zwei Ebenen verfahrbar und in einerVEbene drehbar ist und daß jede Werkzeugaufnahme ein Sperrglied aufweist, das gegen den Druck einer Feder drehbar iste Die Betätigung dieses Sperrgliedes erfolgt beim Schließen kraft- und beim Öffnen formschlüssig währenddes Werkzeugwechselvor-. ganges durch die Eigenbewegung des Magazins im Zusammenwirken mit einem Auflaufnocken an der vorderen Stirnseite der Arbeitsspindel. Durch das formschlüssige Offnen erfolgt der Wechselvorgang mit absoluter Sicherheit, ohne daß dafür ein zusätzlicher Aufwand an elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Schalt- und Steuergeräten erforderlich wäre» Beim Be- und Entladen des Werkzeugmagazins erfolgt das Drehen des Sperrgliedes auf einfachste Weise von Hand,ohne daß hierbei große Kräfte aufgebracht werden müssen und/oder Hilfswerkzeuge erforderlich sind.
Zum Ver- und Entriegeln des Werkzeuges in der Werkzeugaufnahme ist das Sperrglied mit mindestens einem Sperrnocken und einem Schwenknocken versehen, die beide um etwa 90 gegeneinander versetzt sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bilden die einander zugekehrten Flächen des Sperrnockens und des Schwenknockens den Freiraum, der für das Be- und Entladen der jeweiligen
909840/0050
2Ü2200 - /-
Werkzeugaufnahme erforderlich iste
Um das Sperrglied von Hand verdrehen zu können, ζβΒβ beim Beladen der einzelnen Speicherstellen des Werkzeugmagazines, weist das Sperrglied erfindungsgemäß einen Bedienungsnocken auf«,
Damit das Sperrglied auch in Sperrstellung sicher gehalten wird, wird es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch in dieser Stellung unter Vorspannung der Feder gehalten, daf3 das Sperrglied mit einer Fläche senkrecht zur Schwenkebene unter dieser Vorspannung der Feder gegen einen Anschlag anliegt. In dieser Stellung liegt der Sperrnocken vor einem Bund an der Werkzeugaufnahme«
Erfindungsgemäß wird die Feder von einem Federstab gebildet, dessen eines Ende in dem Sperrglied und dessen anderes Ende in dem Werkzeugmagazin befestigt ist. Für die automatische Betätigung des Sperrgliedes während des Werkzeugwechselvorganges schlägt die Erfindung vor, daß die Arbeitsspindel mindestens einen Auflaufnocken aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben» Es zeigen:
Fig. 1 die Werkzeugmaschine in der Ansicht von vorn
Fig. 2 die Werkzeugmaschine in der Seitenansicht gemäß Pfeilrichtung II in Fig. 1
Fig. 3 die Ansicht der Werkzeugmaschine von oben gemäß Pfeilrichtung III in Fig. 1
Fig. 4 eine Einzelheit des Werkzeugmagazins, nämlich eine Speicherstelle bei IV in Fig. 1
Fig. 5 eine Ansicht auf die Speicherstelle gemäß Pfeilrichtung V in Fig. 4
Fig. 6 die teilweise Seitenansicht der Speicherstelle
gemäß Pfeilrichtung VI in Figo 5 909840/00 5 0
Fig. 7 eine Ansicht auf die vordere Stirnseite
der Arbeitsspindel,
Fig. 8 eine teilweise Draufsicht auf die Arbeitsspindel mit eingefahrenem Magazin gemäß
Pfeilrichtung VIII in Fig. 7, Fig. 9 eine Seitenansicht auf die Arbeitsspindel
teilweise im Schnitt, gemäß Pfeilrichtung
IX in Fig. 8,
Fig. 10 die Arbeitswege des Magazins während des
WechselVorganges, zu Beginn und am Ende
eines Bearbeitungsvorganges.
Die Werkzeugmaschine gemäß Fig. 1 bis 3 besteht im wesentlichen aus dem Maschinenbett 1, dem Arbeitstisch 2, der in bekannter Weise in Längsrichtung des Tisches (x-Richtung) verfahrbar ist, dem Maschinenständer 3, der in bekannter Weise auf dem Maschinenbett 1 in Richtung auf den Arbeitstisch 2 zu (z-Achse) verfahrbar ist, dem Spindelstock 4, der in ebenfalls bekannter Weise in senkrechter Richtung an dem Maschinenständer 3 verfahrbar ist. Der Arbeitstisch 2 ist außerdem um seine eigene Achse horizontal drehbar. Seitlich des Maschinenständers 3 ist das Werkzeugmagazin so angeordnet, daß die Achse, um die die Magazinscheibe 6 drehbar ist, parallel zur Arbeitsspindel 7 im Spindelstock 4 verläuft. Die Erfindung erschöpft sich nicht in der Anordnung eines Werkzeugmagazines 5 neben dem Maschinenständer 3. Wie in Fig. 1 und 3 gestrichelt dargestellt, kann auch auf der gegenüberliegenden Seite des Maschinenständers 3 ein weiteres von dem vorgenannten unabhängig einsetzbares Werkzeugmagazin 5a angeordnet sein. Das Werkzeugmagazin 5 ist parallel zur Arbeitsspindel 7 (z-Richtung) und parallel zur Bewegungsrichtung des Arbeitstisches 2 (x-Richtung) verfahrbar und um seine eigene Achse drehbar.
909840/0050 " 7 "
Auf dem Umfang der Magazinscheibe 6 sind mehrere Speicherstellen 8 angeordnet zur Aufnahme der Werkzeugaufnahmen 9 mit den Werkzeugen 10. Die Ansicht auf eine Werkzeugaufnahme in einer Speicherstelle ist in Fig. 4 im Ausschnitt dargestellt. Auf einer Seite jeder Speicherstelle ist ein Sperrglied 11 angeordnet. Das Sperrglied 11 hat auf seiner einen Seite einen Zapfen 12 mit dem es in einer radialen Bohrung in der Magazinscheibe 6 des Werkzeugmagazines 5 drehbar gelagert ist. Das Sperrglied 11 hat außerdem zentrisch zum Zapfen 12 eine Bohrung, in die ein Ende eines als Feder 13 ausgebildeten Federstabes eingreift. Die Feder 13 ist mit dem Sperrglied 11 über Schrauben 14 fest verbunden. Das andere, aus dem Zapfen 12 des Sperrgliedes 11 herausragende freie Ende der Feder 13 ist über weitere Schrauben mit der Magazinscheibe 6 des Werkzeugmagazines 5 fest verbunden. Das Sperrglied 11 hat einen Sperrnocken 16, einen Schwenknocken 17 und einen Bedienungsnocken 18. In der Sperrstellung des Sperrgliedes 11 liegt der Sperrnocken 16 an einem Bund 19 der Werkzeugaufnahme 9 an und verhindert das Entnehmen der Werkzeugaufnahme 9 aus der Speicherstelle 8 (siehe Fig. und 6). Fig. 7 zeigt die Anordnung von zwei Auflaufnocken an der Stirnseite der Arbeitsspindel 7 oberhalb und unterhalb des Werkzeuges 10. Je ein Auflaufnocken ist einem Werkzeugmagazin 5 bzw. 5a zugeordnet. Die Auflaufnocken 20 haben beidseitig Anlaufschrägen 21.
Nachstehend wird der Werkzeug-Wechselvorgang beschrieben: Es wird davon ausgegangen, daß ein Werkzeug 10a sich in der Arbeitsspindel 7 befindet, die für den WechselVorgang in eine definierte Umfangslage gebracht wurde, in welcher der oder die beiden Anlaufnocken 20 horizontal verlaufen, d.h. parallel zu einer Linie, auf der das Werkzeugmagazin 5 an die Arbeitsspindel 7 herangefahren wird. Die dem Werkzeug 10a in dieser Stellung und auf der vorbeschriebenen Linie gegenüberliegende
909840/0050 ft
- ο —
Speicherstelle 8 ist eine Leerstelle. Aus ihr wurde das Werkzeug 10a entnommen und in sie wird es auch nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges wieder eingesetzt werden. Der Maschinenständer 3 und der Spindelstock 4 sind in den Achsen y und ζ in die Werkzeugwechselstellung gefahren worden. Zum Werkzeugwechsel wird das Werkzeugmagazin 5 in der x-Achse in an sich bekannter Weise, z.B. über eine Kurbelschleife, elektromotorisch in Richtung auf die Arbeitsspindel 7 zu gefahren, bis die Achse des Werkzeuges 10 in der Speicherstelle 8 mit der Achse der Arbeitsspindel 7 übereinstimmt. Im letzten Teil des Weges, den das Werkzeugmagazin 5 mit der Werkzeugaufnahme 9 und dem Werkzeug 10 hierbei zurücklegt, läuft der Schwenknocken 17 des Sperrgliedes 11 auf die Anlaufschräge 21 des Auflaufnockens 20 auf und das Sperrglied 11 wird rechtzeitig soweit um seine Achse gedreht, daß der Sperrnocken 16 den Bund 19 der Werkzeugaufnahme freigibt. Der Bund 19 weist eine umlaufende Nut 22 auf, in die ein entsprechend ausgebildeter Vorsprung 23 in der Speicherstelle 8 eingreift und die Werkzeugaufnahme axial und radial in Verbindung mit dem Sperrglied 11 hält. Die Nut 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel deswegen trapezförmig gewählt worden, weil sie so der VDI-Richtlinie 2814 entspricht und somit jedes Werkzeug nach dieser Norm in dem Werkzeugmagazin 5 gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Die Werkzeugaufnahme y und uie Speicherstelle 8 können aber auch in jeder anderen Weise ausgebildet werden, sie müssen lediglich einander angepaßt sein.
Nach dem Lösevorgang in der Arbeitsspindel 7 wird das Werkzeugmagazin 5 mit der Werkzeugaufnahme 9 und dem Werkzeug 10 in der z-Achse in Richtung von der Arbeitsspindel 7
909840/0050 - 9 -
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weg in an sich bekannter Weise - z.B. wiederum mittels einer Kurbelschleife - gefahren. Dabei bleibt zunächst der Sperrnocken 16 unter Einwirkung der Kraft der gespannten Feder 13 in Kontakt mit dem Auflaufnocken 20, das Sperrglied 11 dreht sich dabei soweit um seine Achse, bis seine Anlagefläche 24 an einem Anschlag 25 in der Magazinscheibe 6 anliegt. In dieser Stellung liegt der Sperrnocken vor dem Bund 19 der Werkzeugaufnahme 9 und verriegelt so die Werkzeugaufnahme 9 mit dem Werkzeug 10 in der Speicherstelle 8 (siehe Fig. 6). Die Verriegelung ist also erreicht unmittelbar nachdem der Verschiebevorgang des Werkzeugmagazines 5 eingeleitet wurde. Eine sichere und formschlüssige Halterung in der Speicherstelle 8 ist also immer gewährleistet.
Wenn die Werkzeugaufnahme die Arbeitsspindel in ihrer ganzen Länge verlassen hat, wird das Werkzeugmagazin soweit gedreht, bis das für den nächsten Bearbeitungsvorgang bestimmte Werkzeug 10 vor der Arbeitsspindel 7 sich befindet. Dieser Drehvorgang erfolgt ebenfalls in an sich bekannter Weise und wird deswegen hier nicht näher beschrieben.
Danach wird das Werkzeugmagazin 5 in Richtung auf die Arbeitsspindel 7 zu verschoben und das neue Werkzeug 10 in die Arbeitsspindel 7 eingeführt. Dabei dreht der Schwenknocken nach Berührung mit dem Auflaufnocken 20 das Sperrglied 11 soweit, bis der Sperrnocken 16 den Bund 19 der Werkzeugaufnahme 9 freigibt. Das Werkzeug 10 wird in der Arbeitsspindel gespannt und das Werkzeugmagazin 5 fährt rechtwinklig zur Achse der Arbeitsspindel 7 in seine Ausgangsstellung zurück. Der Freigang des Sperrgliedes 11 für den Bund 19 der Werkzeugaufnahme 9 wird dabei so lange aufrecht erhalten, bis der Schwenknocken 17 die Anlaufschräge 21
- 10 -
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- yo -
des Auflaufnockens erreicht hat. Von diesem Punkt an wird das Sperrglied 11 soweit unter der Einwirkung der gespannten Feder 13 zurückgedreht, bis die Anlagefläche 24 des Sperrgliedes 11 an dem Anschlag 25 in der Magazinscheibe 6 anliegt. Die Anlaufschräge 21 beginnt erst dann, wenn durch die dann einsetzende Rückdrehung des Sperrgliedes 11 eine Kollision des Sperrnockens 16 mit dem Bund 19 der Werkzeugauf nähme 9 ausgeschlossen ist. Die Bewegungsabläufe des Werkzeugmagazines 5 während des gesamten Wechselvorganges sind in Fig. 10 in einer Draufsicht schematisch dargestellt.
Fig. 11 zeigt in der gleichen Darstellung die Bewegungsabläufe des Werkzeugmagazines 5 beim Einsetzen des ersten Werkzeuges 10 eines Bearbeitungsprogrammes und Fig. 12 die Bewegungsabläufe, die zum Entnehmen und Ablegen des letzten Werkzeuges 10 nach Beendigung eines Bearbeitungsprograimnes erforderlich sind. Der Ausgangspunkt ist jeweils mit A bezeichnet.
909840/0050
Leerseite

Claims (7)

  1. Essen, den 16.3.1978 Rh/Un PZ 3115
    Patentansprüche
    . 1.j Werkzeugmaschine mit mindestens einem Werkzeugmagazin, das mehrere etwa halbkreisförmige Speicherstellen zum Speichern von Werkzeugaufnahmen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (5) in zwei Ebenen verfahrbar und in einer dritten Ebene drehbar ist und daß jede Werkzeugaufnahme (9) ein Sperrglied (11) aufweist, das gegen den Druck einer Feder (13) drehbar ist.
  2. 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (11) mindestens einen Sperrnocken (16) und einen Schwenknocken (17) aufweist, die um etwa 90 gegeneinander versetzt sind.
  3. 3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Flächen des Sperrnockens (16) und des Schwenknockens (17) den freien Raum für einen Bund (19) an der Werkzeugaufnahme (9) beim Werkzeugwechsel bilden.
  4. 4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (11) einen Bedienungsnocken (18) für die Handbetätigung aufweist.
  5. 5. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (11) in Sperrstellung mit einer Fläche (24) senkrecht zur Schwenkebene unter Federkraft gegen einen Anschlag (25) anliegt und der Sperrnocken (16) vor dem Bund (19) an der Werkzeugaufnahme (9) liegt.
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  6. 6. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (13) von einem Federstab gebildet ist, dessen eines Ende in dem Sperrglied (11) und dessen anderes Ende in dem Werkzeugmagazin (5) befestigt ist.
  7. 7. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspindel (7) der Werkzeugmaschine an ihrer vorderen Stirnseite mindestens einen Auflaufnocken (20) mit AnIaufschrägen (21) für die automatische Betätigung des Sperrgliedes (11) mittels des Schwenknockens (17) aufweist.
    909840/0050
DE19782812200 1978-03-20 1978-03-20 Werkzeugmaschine mit mindestens einem werkzeugmagazin Granted DE2812200A1 (de)

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GB (1) GB2016309B (de)
IT (1) IT1111587B (de)

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