Konstruktion des Werkzeugwechslers

Allgemeines zu Werkzeugwechslern

Da ich aktuell noch auf einige Teile aus der Fertigung warten muss, habe ich mir die letzten 3 Wochen mal detailliertere Gedanken zur Umsetzung des Werkzeugwechsler gemacht. Er soll später dazu dienen, das händische Eingreifen zum Umspannen des Fräsers entfallen zu lassen. Folgende Formen der Werkzeugwechsler findet man in Werkzeugmaschinen.

  • Rundtisch als Revolver / Linearmagazin
    • einfacher Aufbau
    • für kleine Kapazitäten
    • Linearmagazin nimmt hohen Platzbedarf in Anspruch
  • Kettensystem
    • hohe Kapazitäten möglich (Bis zu 180 Plätze)
    • geringer Platzbedarf
    • komplexer Aufbau (Kettenlagerung, Kettenspannung)
  • Magazinsystem (ähnlich eines Lagersystems)
    • sehr hohe Kapazitäten möglich
    • je nach Aufbau geringer Platzbedarf nötig
    • sehr komplexer Aufbau durch hohen Automatisierungsgrad

Die aktuelle Konstruktion meines Wechslers

Aus Platz- und Kapazitätsgründen habe ich mich für einen Rundtisch entschieden. Nach meiner bisherigen Kalkulation, benötige ich in einem großen Fräs-Arbeitsgang, 5-6 verschiedene Fräser. Zusätzlich habe ich noch Reserve für Bohrer und Gewindeschneider gelassen. Deshalb habe ich 12 Plätze für ISO30 Aufnahmen vorgesehen. Die ISO Werkzeugaufnahmen werden in ABS-Haltern eingesetzt und gehalten. 

Werkzeugwechsler mit 12 Plätzen für ISO30 Aufnahmen

Der Wechsler ist linear fahrbar ausgestaltet, um ihn nur im Falle des Werkzeugtausches in den Arbeitsraum zu fahren. Dies vermeidet das Verschmutzen der eingelagerten Werkzeuge durch Späne und Kühlmittel. Das Verschieben des Wechslers geschieht über einen Pneumatikzylinder mit 160mm Hub. Der Antrieb des Tisches erfolgt durch einem Stepperservo (Ein Schrittmotor mit Encoder und Sinus-Kommutierung). Der Motor ist an ein Schneckengetriebe angeflanscht, welches die Drehzahl im Verhältnis 40:1 herabsetzt. Damit sind theoretisch  23 U/min des Rundtisches möglich. Um die Trägheit des Tisches zu minimieren, habe ich Teile der Tischplatte ausgeschnitten. Diese Stellen werden zur Festigkeit des Teils nicht benötigt. Die Achse des Rundtisches ist am unteren Ende in einem Gleitlager axial und radial geführt. Dieses Lager entlastet die Kugellager im Getriebe und sorgt für einen stabileren Halt beim Kippen des Tisches. 

Im folgenden Bild kann man den ausgefahren Werkzeugwechsler erkennen. Zur räumlichen Trennung werde ich noch eine Tür aus Plexiglas oder Kunststoff anfertigen, die vor dem Wechselvorgang auffährt.

Aktuelle Konstruktion des Werkzeugwechslers in der Maschine

Aktuell prüfe ich noch die Platzverhältnisse der einzelnen Plätze für verschiedene Werkzeughalter, wie Messerköpfe, Bohrfutter-Aufnahmen und Ähnlichem. Sollte die Bearbeitung der Lohnfertigungsteile von der Y-Achse noch weitere Zeit in Anspruch, so ist der Plan, den Werkzeugwechsler bis Ende des Jahres betriebsbereit zu haben.

Weitere Informationen zum Bau folgen.

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