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Dokumentenidentifikation DE3245850C2 17.08.1989
Titel Werkzeugmaschine mit einem oder mehreren auswechselbaren Werkzeugköpfen
Anmelder Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Okubo, Takeshi, Sayama, Saitama, JP;
Kotachi, Hideo, Kodaira, Tokio/Tokyo, JP;
Miyanaka, Masaki, Kawagoe, Saitama, JP
Vertreter Mitscherlich, H., Dipl.-Ing.; Gunschmann, K., Dipl.-Ing.; Körber, W., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Schmidt-Evers, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 10.12.1982
DE-Aktenzeichen 3245850
Offenlegungstag 23.06.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 17.08.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.08.1989
IPC-Hauptklasse B23Q 39/02
Zusammenfassung Werkzeugkopfvorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit auswechselbarem Werkzeugkopf, bei welcher der Werkzeugkopf eine Arbeitseinheit aufweist, deren Vorschubrichtung gegen die Vorrückrichtung des Werkzeugkopfes bzw. der Werkzeugmaschine geneigt sein kann, so daß sich schräge Flächen an einem Werkstück bearbeiten lassen. Der Vorschub der Arbeitseinheit und die Betätigung der Werkzeuge der Arbeitseinheit erfolgen durch Druckölantrieb.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Werkzeugmaschine wird zunächst unter Bezugnahme auf die Fig. 1 einer Zeichnung beschrieben. Die Werkzeugmaschine weist auf einem Sockel A einen Spindelstock C auf, der bezüglich eines vor dem Spindelstock C angeordneten Werkstück- Einspanntisches B vor und zurück verschiebbar ist. Dem Spindelstock C ist eine ihn umgebende Ringschienenführung mit einem Paar oberer und unterer Schienen zugeordnet, von denen die hinteren Schienen D ortsfest und die vorderen Schienen E bewegbar sind, wodurch sie zusammen mit dem Spindelstock C vor- und zurückschiebbar sind. An der Ringschienenführung F sind eine Mehrzahl Werkzeugköpfe angeordnet, von denen ein gewünschter ausgewählt und durch Drehen eines Indextisches I und durch Vorschieben des Spindelstocks C zu einem Werkstück W auf dem Einspanntisch B zwecks Bearbeitung des Werkstücks W gebracht werden kann. Insoweit ist die gattungsgemäße Ausgestaltung auch als firmeninterner Stand der Technik bekannt.

Bei dieser Werkzeugmaschine weist die Werkzeugkopf- Wechselvorrichtung einen Montagerahmen a auf, der an seiner Rückseite mit einer Kupplung b versehen ist, die mit der Abtriebswelle G an der Vorderseite des Spindelstocks C zu verbinden ist. Außerdem weist die Werkzeugmaschine eine Mehrfachspindel- Bearbeitungseinheit d mit einem Getriebekasten c auf, die durch eine über die Kupplung d zugeführte Antriebsenergie antreibbar und längs der Führungsachse des Spindelstocks C verschiebbar ist zwecks Ausführung der Bearbeitung wie eines Bohrvorgangs oder eines anderen Bearbeitungsvorgangs am Werkstück W, dessen Bearbeitungsfläche in einem rechten Winkel zur Führungsachse steht.

Folglich kann durch die jeweilige Auswahl des erforderlichen Werkzeugkopfes jede gewünschte Bearbeitung am Werkstück W vorgenommen werden, wenn dessen Bearbeitungsfläche sich rechtwinklig zur Führungsachse erstreckt. Jedoch ist eine Bearbeitung des Werkstücks W dann nicht möglich, wenn dessen Bearbeitungsfläche von einer mit der Führungsachse der beweglichen Schienen E einen rechten Winkel einschließende Ebene wesentlich abweicht.

Es könnte in diesem Fall erwogen werden, eine Bearbeitungseinheit mit einer zur Führungsachse geneigten Achse und längs dieser Achse beweglich am Montagerahmen a anzuordnen, wobei dieser Achse rechtwinklig zur vorhandenen geneigten Bearbeitungsfläche am Werkstück W auszurichten wäre, jedoch tritt hierbei die Frage auf, wie Antriebsenergie vom Spindelstock C auf die längs ihrer Achse bewegliche Bearbeitungseinheit zu übertragen ist. Dieses Problem stellt sich insbesondere in einem solchen Fall, in dem aufgrund einer komplizierten Werkstückform mehrere Bearbeitungseinheiten mit zueinander unterschiedlichen Achsen am Montagerahmen a anzubringen sind, um gleichzeitig die Bearbeitungen an mehreren, zueinander unterschiedlich geneigten Flächen des Werkstücks W vornehmen zu können. Ein Übertragungsmechanismus zur mechanischen Übertragung der Antriebsenergie ist in einem solchen Fall kompliziert und sehr aufwendig, wodurch auch eine sehr große Bauweise vorgegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß bei Gewährleistung einer einfachen Bauweise eine Oberfläche des Werkstücks bearbeitet werden kann, die von einer sich rechtwinklig zur Führungsachse des Spindelstocks bzw. dessen Verfahrensrichtung erstreckenden Ebene abweicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Bearbeitung der geneigten Oberfläche des Werkstücks aufgrund der gegenüber der Verfahrrichtung des Spindelstocks entsprechend geneigten Anordnung der mindestens einen Bearbeitungseinheit möglich. Dabei wird zum Antrieb der Bearbeitungseinheit auf bewährte Antriebsmittel, nämlich eine Öldruckpumpe und einen Öldruckzylinder, zurückgegriffen, die bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung am Montagerahmen angeordnet sind, wobei die Übertragung der Antriebsenergie von der Abtriebswelle des Spindelstocks zur Öldruckpumpe über die erfindungsgemäße Kupplung erfolgt. Hierdurch ist eine einfache Ausgestaltung kleiner Baugröße gewährleistet, die es auch ermöglicht, bei entsprechender Anordnung mehrerer Bearbeitungseinheiten ein Werkstück mit mehreren zueinander unterschiedlich geneigten Oberflächenabschnitten zu bearbeiten.

Es ist zwar aus DE-Z "Werkstatt und Betrieb", 97 (1964) 12, S. 928 bis 941, DE-Z "Das Industrieblatt", (Mai 1954), S. 183 bis 187 und DE-Z "Technica" (1966), Nr. 22, S. 2071 bis 2075 an sich bekannt, eine Bearbeitungseinheit geneigt anzuordnen, jedoch sind diese bekannten Ausgestaltungen nicht gattungsgemäß, und außerdem unterscheiden sie sich auch wesentlich von den kennzeichnenden Merkmalen der Erfindung. Bei den bekannten Ausgestaltungen sind die Bearbeitungseinheiten stets über Rohr- bzw. Elektroleitungen mit einem Hauptantriebsabschnitt, wie einer Öldruckpumpe bzw. einer Stromquelle verbunden, wobei der Hauptantriebsabschnitt an der Maschinenbasis vorgesehen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspüchen beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Fig. 2 bis 8 der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 2 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Werkzeugmaschine in der Seitenansicht und teilweise im Schnitt;

Fig. 3 die Werkzeugmaschine nach Fig. 2 in der Arbeitsstellung ihrer Werkzeugköpfe;

Fig. 4 einen Werkzeugkopf der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit einer Bearbeitungseinheit in der Draufsicht;

Fig. 5 der Werkzeugkopf ohne die Bearbeitungseinheit in seitlicher Schnittansicht;

Fig. 6 den Werkzeugkopf nach Fig. 5 in der Vorderansicht;

Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform des Werkzeugkopfes in teilweise geschnittener Vorderansicht;

Fig. 8 den Schnitt VIII-VIII in Fig. 7.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist der Schalttisch I ebenfalls drehbar an einem ortsfesten Rahmen H des Sockels A oberhalb der oberen Schiene E der Ringschienenführung F so angebracht, daß durch Drehen des Schalttisches I ein beliebiger Werkzeugkopf bzw. eine von letzterem getragene Bearbeitungseinheit 2, 2&min; aus einer Mehrzahl von auf der Ringschienenführung F angeordneten Werkzeugköpfen ausgewählt werden kann. Die beweglichen Schienen E der Ringschienenführung F sind über entsprechende Zylinder J am Spindelstock C derart angebracht, daß, wenn der Spindelstock C durch einen Betätigungszylinder K vorgeschoben wird, die beweglichen Schienen E zuerst einen vorbestimmten Hub einer relativen Rückbewegung in Relation zum Spindelstock C und dann eine dem Spindelstock C folgende Vorbewegung ausführen.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist eine Bearbeitungseinheit 2 an einer Vorderfläche des mit 1 bezeichneten Montagerahmens der Werkzeugkopf-Wechselvorrichtung derart angebracht, daß ihre Achse gegen die Führungsachse der beweglichen Schienen E geneigt bzw. schräg ist. Außerdem ist die Bearbeitungseinheit 2 eine durch einen Öldruckmotor 3 zu betätigende Einheit, die durch einen Öldruckzylinder 4 in ihrer Axialrichtung verschiebbar ist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Montagerahmen 1 an seinem oberen Abschnitt seiner Vorderfläche mit einer Mehrfachspindel- Bearbeitungseinheit 2 versehen, die mehrere Werkzeuge 2a wie beispielsweise Bohrer oder dgl. aufweist, und er ist an einem unteren Abschnitt seiner Vorderfläche mit einer Einfachspindel-Bearbeitungseinheit 2&min; versehen, die ein einzelnes Werkzeug 2a aufweist. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die Mehrfachspindel- Bearbeitungseinheit 2 so aufgebaut, daß ein Schlitten 5, der auch als Getriebekasten dient und an den der Öldruckmotor 3 angefügt ist, verschiebbar auf einem Paar Führungsstangen 8 gelagert ist, die sich von einem Stützrahmen 7 erstrecken, der über eine Stütze 6 am Montagerahmen 1 angebracht und so ausgelegt ist, daß er durch den am Stützrahmen 7 angebrachten Öldruckzylinder 4 vor und zurück verschiebbar ist.

Die Einfachspindel-Bearbeitungseinheit 2&min; ist so aufgebaut, daß ihr Schlitten 5&min; durch einen Öldruckzylinder 4&min; vor und zurück verschiebbar ist, der an einer Stütze 6&min; angebracht ist, die ebenfalls am Montagerahmen 1 befestigt ist. Eine nicht dargestellte Eingangswelle des Schlittens 5&min; erstreckt sich durch den Zylinder 4&min; hindurch und steht in anpaßbarer Keilnutverbindung mit einer Ausgangswelle eines Öldruckmotors 3&min;, der hinter dem Zylinder 4&min; vorgesehen ist.

In diesem Fall könnte eine Anordnung erwogen werden, bei welcher der Montagerahmen 1 an seiner Rückseite mit einer Ölleitungsverbindung für Ölzufuhr versehen ist, die durch eine Anordnung von Leitungen mit den Öldruckmotoren 3, 3&min; und den Öldruckzylindern 4, 4&min; verbunden ist, und bei welcher der Spindelstock C mit einer daran angebrachten Öldruckpumpe versehen ist, so daß das Drucköl von der Öldruckpumpe durch die Leitungsverbindung hindurch den Öldruckmotoren 3, 3&min; und den Öldruckzylindern 4, 4&min; zugeführt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, daß der Montagerahmen 1, wie deutlich in Fig. 5 gezeigt, mit einer Öldruckpumpe 10 versehen ist, die an seiner Vorderfläche angebracht und so ausgelegt ist, daß sie über eine Kupplung 9 an der Rückseite des Montagerahmens 1 mit der Abtriebswelle G an der Vorderseite des Spindelstocks C zu verbinden ist. Der Montagerahmen 1 ist hohl ausgebildet, und sein innerer Hohlraum wird als Ölbehälter 11 benutzt, so daß die Ölzufuhr zu den Öldruckmotoren 3, 3&min; und den Öldruckzylindern 4, 4&min; durchgeführt werden kann, ohne daß eine Abstandsveränderung zwischen dem Ölbehälter 11 und der Öldruckpumpe entsteht.

Ferner ist der Montagerahmen 1 mit einem Flüssigkeitskühler in Form eines Ölkühlers 12 versehen, in welchen eine Schneidflüssigkeit zur Zuführung zu den Werkzeugen 2a, 2a&min; an den Bearbeitungseinheiten 2, 2&min; als Kühlmittel gekühlt wird, wie deutlich in Fig. 6 gezeigt.

Im weiteren ist der Montagerahmen 1 an seiner Rückseite mit einer Leitungsverbindung 13 für Schneidflüssigkeit versehen, die einer Zuführöffnung L für Schneidflüssigkeit gegenüberliegt, die in der Vorderfläche des Spindelstocks C angebracht ist und mit einem außerhalb gelegenen Schneidflüssigkeitsbehälter verbunden ist. Ein Mantel 12a, der den äußeren Umfangsabschnitt des Ölkühlers 12 bildet, der an dem Montagerahmen 1 angeordnet ist, ist in eine Schneidflüssigkeit- Zuführleitung 14 eingeschaltet, die mit der Leitungsverbindung 13 verbunden ist, so daß durch diese Einrichtung das von den Öldruckmotoren 3, 3&min; und den Öldruckzylindern 4, 4&min; abgegebene Öl zum Ölbehälter 11 zurückgeleitet wird durch einen hohlen Kern 12b, der den inneren Abschnitt des Ölkühlers 12 bildet. Durch die als Kühlmittel dienende Schneidflüssigkeit, die durch den Mantel 12a strömt, wird eine Kühlwirkung auf das Öl im Ölkühler 12 ausgeübt.

Ein eigens hierfür vorgesehenes Kühlgerät mit einem Kühlkreislauf kann somit entfallen.

Die Vorschubgeschwindigkeit und die Rotationsgeschwindigkeit jeder Bearbeitungseinheit 2, 2&min; werden durch eine gesteuerte Ölzufuhr zu den Öldruckzylindern 4, 4&min; und den Öldruckmotoren 3, 3&min; gesteuert. Diese Steuervorgänge werden bewirkt durch eine Ablaufsteuerung nach Maßgabe einer pneumatischen Vorsteuerung mit einem Luftbegrenzungsventils 15, das an jeder der Bearbeitungseinheiten 2, 2&min; vorgesehen ist. Der für dieses Steuersystem verwendete Luftdruck wird durch einen an der Rückseite des Montagerahmens 1 angeordneten Positionierstift 16 eingelassen, der in einem Stummelglied M an der Vorderseite der Antriebseinheit C angebracht ist. Das Stummelglied M ist gewöhnlich so ausgelegt, daß ihm Druckluft zugeführt wird, um es von Fremdstoffen freizuhalten, welche anderenfalls daran haften würden und sich darin festsetzen würden bei seiner Anbringung an den Positionierstift 16.

In den Zeichnungen bezeichnen die Bezugszeichen 17 einen Steuerkasten für die Bearbeitungseinheit, 18 ein Steuerventil für die Rotation des Öldruckmotors, 19 einen Ölfilter und die Bezugszeichen 20, 21 Zahnräder, welche die Kupplung 9 mit der Öldruckpumpe 10 verbinden.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Aus dem in Fig. 2 gezeigten Zustand, in welchem ein bestimmter Werkzeugkopf auf den beweglichen Schienen E gewählt ist, wird der Spindelstock C vorgeschoben, und in der anfänglichen Zeitspanne dieser Vorschubbewegung wird der vorbestimmte Hub einer relativen Rückzugsbewegung der beweglichen Schienen E bewirkt. Hierdurch werden die Abtriebswelle G, die Zuführöffnung L für die Schneidflüssigkeit bzw. das Stummelglied M an der Vorderfläche des Spindelstocks C mit der Kupplung 9, der Leitungsverbindung 13 bzw. dem Positionierstift 16 an der Rückseite des Montagerahmens 1 verbunden, und danach werden durch eine anschließende kontinuierliche Vorschubbewegung des Spindelstocks C der betreffende Werkzeugkopf zusammen mit den beweglichen Schienen E vorgeschoben.

Wenn der bzw. die Werkzeugköpfe zu einer in Fig. 3 gezeigten vorbestimmten Stellung vorgeschoben ist bzw. sind, wird die Öldruckpumpe 10 durch über die Kupplung 9 zugeführte Energie betätigt, und die Öldruckmotoren 3, 3&min; und die Öldruckzylinder 4, 4&min; der entsprechenden Arbeitseinheit 2, 2&min; werden mit Drucköl versorgt, wodurch sie ihre entsprechenden Vorschubbewegungen ausführen, die auf die entsprechenden geneigten Flächen des Werkstücks W auf dem Einspanntisch B gerichtet sind, sowie ihre entsprechenden Rotationsbewegungen. Auf diese Weise lassen sich an den jeweiligen geneigten Flächen vorbestimmte Bearbeitungen vornehmen.

Dabei wird jedes Werkzeug 2a, 2a&min; der Bearbeitungseinheiten 2, 2&min; mit der Schneidflüssigkeit von der Leitungsverbindung 13 über die Schneidflüssigkeits- Zuführleitung 14 versorgt, und gleichzeitig wird wie vorbeschrieben die Kühlung des Öls in dem Ölkühler 12 unter Verwendung dieser Schneidflüssigkeit bewirkt.

Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Öldruckpumpe 10 an der Vorderseite des Montagerahmens 1 angeordnet. Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, kann die Öldruckpumpe 10 aber auch im Ölbehälter 11 angeordnet sein, wodurch der Schwerpunkt der Werkzeugkopf-Wechselvorrichtung zu der Rückseite des Montagerahmens 1 hin verschoben wird, und die Werkzeugkopf-Wechelvorrichtung gut ausbalanciert an der Werkzeugmaschine angebracht werden kann, und wodurch es auch möglich wird, eine zusätzliche Bearbeitungseinheit an der Vorderfläche des Montagerahmens 1 vorzusehen.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung entfällt ein komplizierter Übertragungsmechanismus zur mechanischen Übertragung von Antriebsenergie. Selbst in dem Fall, in welchem mehrere Bearbeitungseinheiten am Montagerahmen vorgesehen sind, reicht es aus, Öldruckleitungen für den Öldruckmotor und den Öldruckzylinder jeder Bearbeitungseinheit anzuordnen, wodurch die Werkzeugmaschine bedeutend vereinfacht wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Werkzeugmaschine mit einem oder mehreren auswechselbaren Werkzeugköpfen mit mindestens je einer Bearbeitungseinheit (2, 2&min;),

    mit einem auf einem Sockel (A) angeordneten Spindelstock (C), der senkrecht zu einem Werkstück-Einspanntisch (B) hin- und herverschiebbar ist,

    mit einer den Spindelstock (C) umgebenden Ringschienenführung (F) bestehend aus einer hinteren ortsfesten Schiene (D) und einer mit dem Spindelstock (C) verschiebbaren vorderen bewegbaren Schiene (E),

    wobei die Werkzeugkopf-Wechselvorrichtung einen Montagerahmen (1) aufweist, der auf der Ringschienenführung (F) verschiebbar angeordnet ist,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß mindestens eine der Bearbeitungseinheiten (2, 2&min;) eine gegenüber der Verfahrrichtung des Spindelstocks (C) geneigte Vorschubrichtung aufweist, daß die Bearbeitungseinheit (2, 2&min;), wie an sich bekannt, als öldruckbetätigte Einheit ausgebildet ist, die durch eine Öldruckpumpe (10) antreibbar und durch einen Öldruckzylinder (4) axial hin- und herverschiebbar ist, und

    daß der Montagerahmen (1) einen Ölbehälter (11) und die Öldruckpumpe (10) aufweist, die über eine Kupplung (9) mit der in Arbeitsstellung gegenüberliegenden Abtriebswelle (G) des Spindelstocks (C) durch eine Relativverschiebung zwischen dem Montagerahmen (1) und der Abtriebswelle (G) so verbindbar ist, daß Öl im Ölbehälter (11) über die Ölpumpe (10) zum Öldruckmotor (3, 3&min;) und zum Öldruckzylinder (4, 4&min;) der Bearbeitungseinheit (2, 2&min;) führbar ist.
  2. 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Montagerahmen (1) ein Ölkühler (12) zum Kühlen des durch die Öldruckpumpe (10) umgewälzten Öls angeordnet ist, der als Kühlmittel eine dem Arbeitswerkzeug (2a,2a&min;) der Bearbeitungseinheit (2, 2&min;) zuzuführende Schneidflüssigkeit verwendet.
  3. 3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkühler (12) einen vom Öl durchströmbaren hohlen Kern (12d) und einen von der Schneidflüssigkeit durchströmbaren Mantel (12a) aufweist.
  4. 4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagerahmen (1) zur Verwendung als Ölbehälter (11) hohl ausgebildet ist.
  5. 5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öldruckpumpe (10) im Ölbehälter (11) angeordnet ist.






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