CH627679A5

CH627679A5 - Werkzeugwechseleinrichtung an einer werkzeugmaschine.

Info

Publication number: CH627679A5
Application number: CH235578A
Authority: CH
Inventors: Richard G Jeske
Original assignee: Kearney & Trecker Corp
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1978-03-03
Publication date: 1982-01-29
Also published as: US4126233A; FR2382309B1; AU508598B2; NL7802406A; AU3368878A; JPS58169931U; CA1064688A; GB1586912A; FR2382309A1; JPS53112585A; DE2808796C2; DE2808796A1; BE864482A

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechselvorrichtung mit einem Gehäuse und einem bewegbaren Werkzeugüberführungsarm, der im Gehäuse gelagert ist und dazu dient, Werkzeuge zu einem Werkzeugträger hin und davon weg zu bewegen, welcher Werkzeugträger wenigstens eine Werkzeuggreifeinrichtung mit einer festen und einer bewegbaren Klaue aufweist, welche bewegbare Klaue zwischen einer Schliessstellung, bei welcher ein Werkzeug zwischen ihr und der festen Klaue gehalten ist, und einer Offenstellung, bei welcher das Werkzeug freigegeben ist, bewegbar ist.

Bisher mussten Werkzeugüberführungsarme an Werkzeugwechselvorrichtungen für Werkzeugmaschinen durch eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Kolben-Zylinder-Ein-richtung während derjenigen Zeit geschlossen gehalten werden, während welcher das Werkzeug von dem Werkzeugmagazin zur Werkzeugmaschinenspindel bewegt wurde — öder umgekehrt - oder sie mussten durch Federklemmen in ihrer Stellung arretiert werden. Ein Ausführungsbeispiel für den zuerst genannten Fall ist in der US-PS 3 760 958 beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel für den zuletzt genannten Fall ist in der US-PS 3 840 981 beschrieben.

Die hydraulisch oder pneumatisch betätigten Klemmen sind jedoch verhältnismässig teuer und sie sind von einem richtigen Arbeiten des Druckmittelsystems und dessen Bauteilen abhängig. Die Federklemmen sind hinsichtlich der Klemmkraft, die sie erzeugen können, verhältnismässig begrenzt, welche Klemmkraft nach längerer Einsatzdauer abnimmt.

Demgemäss besteht der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung darin, eine Werkzeugwechselvorrichtung zu schaffen, die einfacher und billiger als die bekannten Vorrichtungen mit pneumatisch oder hydraulisch betätigten Klemmen ist, die in der Lage ist, einen konstanten Klemmdruck zu liefern, der sich bei längerem Gebrauch nicht wesentlich verringert, und die zuverlässiger ist als jede der obengenannten Art von bekannten Klemmvorrichtungen.

Die erfindungsgemässe Werkzeugwechselvorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Klemmarm, der mit der bewegbaren Klaue verbunden ist und dazu dient, diese zwischen der Offen- und der Schliessstellung zu bewegen, durch ein erstes Widerlager an dem Werkzeugspindelkopf, welches dann am Klemmarm anliegt und ihn derart verschiebt, dass die bewegbare Klaue in ihre Offenstellung zum Freigeben eines Werkzeuges bewegt wird, wenn der Werkzeugüberführungsarm ein Werkzeug in die Werkzeugspindel hineinbewegt, und durch ein zweites Widerlager an dem Werkzeugspindelkopf, welches dann am Klemmarm anliegt und ihn darart verschiebt, dass die bewegbare Klaue in ihre Schliessstellung zum Halten eines Werkzeuges bewegt wird, wenn der Werkzeugüberführungsarm gegen ein in der Werkzeugspindel vorhandenes Werkzeug bewegt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Teiles einer Werkzeugmaschine mit horizontaler Spindel, bei welcher eine bevorzugte Ausführung von der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 eine seitliche Ansicht eines Teiles des Spindelkopfes der in der Fig. 1 gezeigten Werkzeugmaschine,

Fig. 3 eine Vorderansicht des Spindelkopfes der Fig. 2, Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Teil des Spindelkopfes gemäss Fig. 2 und 3 mit daneben angeordnetem Werkzeugüberführungsarm, wobei gerade ein Werkzeug in die Spindel eingesetzt worden ist,

Fig. 5 eine Vorderansicht eines Teils des Spindelkopfes und des Werkzeugüberführungsarmes, wobei sich die bewegliche Werkzeughalteklaue vor der Spindel und in ihrer vollständig geschlossenen Stellung befindet,

Fig. 6 eine Vorderansicht eines Teils des Spindelkopfes und des Werkzeugüberführungsarmes, wobei sich die bewegliche Werkzeughalteklaue neben der Spindel in ihrer vollständig geöffneten Stellung befindet,

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Fig. 7 eine Vorderansicht eines Teiles des Spindelkopfes und des Werkzeugüberführungsarmes, wobei der Werkzeugüberführungsarm gegenüber der in Fig. 6 dargestellten Stellung um 180° gedreht ist und wobei die bewegliche Werkzeughalteklaue sich rieben der Spindel in ihrer vollständig geöffneten Stellung befindet,

Fig. 8 eine Vorderansicht eines Teiles des Spindelkopfes und des Werkzeugüberführungsarmes ähnlich Fig. 7, wobei sich jedoch die bewegliche Werkzeughalteklaue vor der Spindel in ihrer vollständig geschlossenen Stellung befindet,

Fig. 9a bis 9r eine Folge von schematischen Teilaufsichten des Werkzeugmagazins, der Spindel und der Werkzeugüberführungseinrichtung, wobei das Werkzeugüberführungsgehäuse und der Werkzeugüberführungsarm in einer Folge in Stellungen dargestellt sind, wie sie erforderlich sind, um bin neues Werkzeug in die Spindel zu überführen, das zuvor in der Spindel gewesene Werkzeug zum Magazin zurückzuführen und um das nächste zur Spindel zu überführende Werkzeug aufzunehmen,

Fig. 10 eine auseinandergezogene, schaubildliche Ansicht des Werkzeugüberführungsarmes, wobei dessen verschiedene Teile und ihre Zuordnung zueinander dargestellt sind, und

Fig. 11 einen Schnitt durch den Werkzeugüberführungsarm entlang der Linie II—II der Fig. 5.

Gemäss Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bei einer Werkzeugmaschine 10 mit waagrechter Spindel 18 gezeigt. Die Werkzeugmaschine weist einen Ständer 12 auf, der an einem nichtdargestellten Bett entlang einer waagrechten Z-Achse verschiebbar ist. Der Ständer 12 trägt zwei senkrechte Führungen 14, mit welchen ein eine Spindel 18 tragender Spindelkopf 16 entlang einer senkrechten Y-Achse rechtwinklig zur Z-Achse verschiebbar verbunden ist. Die Spindel 18 ist um die Z-Achse drehbar und weist die üblichen Mittel auf, die zur Aufnahme eines ein Werkzeug 22 haltenden Werkzeughalters 20 und zum Einspannen des Werkzeughalters 20 in die Spindel 18 notwendig sind.

Die Spindel 18 ist von einem Elektromotor und einem Getriebezug (nichtdargestellt) angetrieben, der in dem Spindelkopf 16 angeordnet ist. Mittels eines in der Spindel 18 eingespannten Werkzeuges 22 wird ein Werkstück 136 (Fig. 9a) bearbeitet, welches an einem nichtdargestellten Werkstücktisch angeordnet ist, der auf dem Bett entlang einer waagrechten X-Achse rechtwinklig zur Z-Achse und zur Y-Achse verschiebbar ist.

Ein übliches Werkzeugmagazin 24 mit einer Mehrzahl von Behältern 26 zur Aufnahme von Werkzeuge 30 tragenden Werkzeughaltern 28 ist an einem Rahmenteil 32 an der Seite des Ständers 12 in einer solchen Stellung angeordnet, dass Werkzeughalter 28 mittels einer Werkzeugüberführungseinrichtung 31, die ebenfalls an dem Rahmenteil 32 angeordnet ist, zur Spindel 18 und von dieser weg überführt werden können.

Die Behälter 26 werden durch übliche Mittel an einer Werkzeugüberführungsstation 34 vorbeibewegt, an welcher mittels der Werkzeugüberführungseinrichtung 31 Werkzeughalter 28 entweder aus den Behältern 26 herausgezogen oder in diese eingesetzt werden. Nichtdargestellte übliche Steuermittel sind vorgesehen, um irgendeinen gewünschten Behälter 26 gegenüber der Werkzeugüberführungsstation 34 anzuordnen.

Die Werkzeugüberführungseinrichtung 31 weist ein Gehäuse 36 und einen Werkzeugüberführungsarm 38 auf, der mit einer Welle 39 (Fig. 9d) verbunden ist, die im Gehäuse 36 um eine Schwenkachse 40 (Fig. 4) drehbar angeordnet ist. Der Werkzeugüberführungsarm 38 ist zwischen einer in Fig. 9a dargestellten zurückgezogenen Stellung und einer in Fig. 9d dargestellten vorgeschobenen Stellung axial bewegbar. Das Werkzeugüberführungsgehäuse 36 ist mit dem Rahmen 32

bewegbar verbunden derart, dass es zwischen der Werkzeugüberführungsstation 34 und der Spindel 18 bewegbar ist, wie es in Fig. 9a-9r dargestellt ist. Gemäss Fig. 9a ist das Werkzeugüberführungsgehäuse 36 mit einem Tragarm 42 starr verbunden. Der Tragarm ist in einem Halteteil 44 verschiebbar angeordnet derart, dass er zwischen einer in Fig. 9a dargestellten mittleren Stellung, einer in Fig. 9c dargestellten zurückgeschobenen Stellung und einer in Fig. 9j dargestellten zurückgezogenen Stellung verschiebbar ist. Der Arm 42 wird zwischen seiner mittleren Stellung, seiner vorgeschobenen Stellung und seiner zurückgezogenen Stellung durch eine übliche kraftbetätigte Einrichtung bewegt, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, deren Ausführung für den Fachmann jedoch offensichtlich ist. Der Werkzeugüberführungsarm 38 wird durch eine nichtdargestellte kraftbetätigte Einrichtung gedreht und zwischen seiner vorgeschobenen und seiner zurückgezogenen Stellung bewegt. Die Ausführung einer solchen Einrichtung ist für den Fachmann ebenfalls offensichtlich.

Der Halteteil 44 ist zwischen einer in Fig. 9a dargestellten ersten Stellung, in welcher das Gehäuse 36 und der Werk-zeugüberführungsarm 38 neben dem Werkzeugmagazin 24 angeordnet sind, und einer in Fig. 9b dargestellten zweiten Stellung verschwenkbar, in welcher das Gehäuse 36 und der Werkzeugüberführungsarm 38 neben der Spindel 18 angeordnet sind. Beim Verschwenken aus seiner ersten Stellung zu seiner zweiten Stellung, - oder umgekehrt — dreht sich der Halteteil 44 durch einen Winkel von 90°. Der Halteteil wird zwischen seinen beiden Stellungen mittels einer kraftbetätigten Einrichtung verschwenkt, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, deren Ausführung für den Fachmann jedoch offensichtlich ist.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Bewegungen des Tragarmes 42 und des Halteteiles 44 kann der Werkzeugüberführungsarm 38 mittels einer nichtdargestellten kraftbetätigten Einrichtung um seine Schwenkachse 40 durch einen Winkel von 180° verschwenkt werden, wie es in den Fig. 9d und 9e dargestellt ist, um die Lage von zwei Paaren von Werkzeughalterklemmen 46 und 48 an gegenüberliegenden Enden des Werkzeugüberführungsarmes 38 auszutauschen.

Der Werkzeugüberführungsarm 38 ist in der auseinandergezogenen schaubildlichen Ansicht der Fig. 10, der Aufsicht der Fig. 4 und den Vorderansichten der Fig. 5 bis 8 am besten dargestellt. Gemäss den Fig. 10 und 5 weist der Werkzeugüberführungsarm 38 einen Armteil 50 auf, der eine mittlere Nabe 52 enthält, die eine mittlere Bohrung 54 (Fig. 10) zur Aufnahme einer Drehwelle 39 besitzt und mittels einer Mutter 56 mit dieser verbunden ist. Der Armteil 50 ist auf diese Weise mit der Drehwelle 39 starr verbunden und dreht sich mit ihr durch einen Bogen von 180° und verschiebt sich mit ihr zwischen der vorgeschobenen und der zurückgezogenen Stellung derselben. Das Aussenende der Bohrung 54 ist bei 58 angefasst (Fig. 10).

Die einander entgegengesetzt angeordneten unteren Enden des Armteiles 50 sind bei 60a und 60b derart gestaltet, dass ortsfeste Klauen gebildet sind, die einen genormten Standard-Werkzeughalter 62 (Fig. 4) aufnehmen können, der einen genuteten Flansch 64 besitzt. Rollen 66a und 66b (Fig. 10), die in radialer Richtung gesehen gegen ihren Umgang hin zusammenlaufend ausgebildet und derart geformt sind, dass sie in die Nut im Werkzeughalterflansch 64 eingreifen können, sind mittels eines Bolzens 67a in einem Schlitz 68a bzw. 68b in der Klauenfläche 60a bzw. 60b in einer solchen Stellung drehbar angeordnet, dass sie in den Werkzeughalterflansch 54 eingreifen können.

Verhältnismässig dünne Stegteile 70a und 70b stehen vom unteren Abschnitt des Armteiles 50 ab und sind mit diesem einstückig ausgebildet, beispielsweise dadurch, dass sie ein Teil eines gemeinsamen Stahlgussstückes oder eines bearbeiteten

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Stahlstückes sind. Führungskeile 72a und 72b sind mittels Schraubenbolzen mit den Aussenenden der Stegteile 70a und 70b in einer solchen Stellung verbunden, dass sie in die üblichen Keilnuten der Werkzeughalter 62 eingreifen können, in welchen auch die Spindelantriebskeile 74 (Fig. 3) eingreifen. Die Führungskeile 72a und 72b gewährleisten einen einwandfreien Eingriff der Werkzeughalter 62 in die Spindelantriebskeile 74, wenn die Werkzeughalter 62 in der Spindel 18 eingesetzt sind.

Die Stegteile 70a und 70b weisen jeweils ein Loch 76a bzw. 76b für Aufnahme eines Schwenkbolzens 78a bzw. 78b auf. Die Schwenkbolzen erstrecken sich weiter durch ein Loch 80a bzw. 80b, das in einem beweglichen Klauenteil 82a bzw. 82b ausgebildet ist derart, dass die beweglichen Klauenteile 82a und 82b an dem jeweiligen ortsfesten Klauenteil 60a bzw. 60b angelenkt sind. Die beweglichen Klauenteile 82a und 82b sind bei 84a bzw. 84b derart gebogen ausgebildet, dass sie mit dem Werkzeughalterflansch 64 zusammenpassen, und sie tragen eine sich gegen ihren Umfang verjüngende Rolle 86a bzw. 86b, die mittels eines Schwenkbolzens 87a bzw. 87b in einem Schlitz 88a bzw. 88b derart drehbar angeordnet ist, dass sie in die Nut im Werkzeughalterflansch 64 eingreifen kann.

Die beiden beweglichen Klauenteile 82a und 82b sind zwischen einer offenen Stellung, die auf der rechten Seite der Fig. 6 und 7 wiedergegeben ist, und einer geschlossenen Stellung verschwenkbar, die auf der rechten Seite der Fig. 5 und 8 wiedergegeben ist. In der offenen Stellung der beweglichen Klauen 82a und 82b kann ein Werkzeughalterflansch 64 zwischen den ortsfesten Klauen 60a und 60b und den beweglichen Klauen 82a und 82b eingesetzt oder aus dieser Stellung herausbewegt werden, jedoch ist in der geschlossenen Stellung der beweglichen Klauen 82a und 82b ein sich dazwischen befindender Werkzeughalterflansch 64 in seiner Stellung festgeklemmt, wobei die Rollen 66a, 66b und 86a, 86b in die Nut des Werkzeughalterflansches 64 eingreifen und sich gegen deren Ränder legen, um den Werkzeughalter zwischen den ortsfesten Klauen 60a, 60b und den beweglichen Klauen 82a und 82b festzuklemmen.

Die beweglichen Klauen 82a und 82b werden mittels Klemmarmen 90a und 90b zwischen ihrer offenen und geschlossenen Stellung bewegt, die an Betätigungsarmen 92a und 92b angelenkt sind, die sich von dem oberen Teil der beweglichen Klauen 82a und 82b her nach innen erstrecken und in einem Schlitz 94 in dem oberen mittleren Abschnitt des Überführungsarmteiles 50 gleiten. Jeder Klemmarm 90a bzw. 90b ist mittels eines Schwenkbolzens 96a bzw. 96b mit seinem zugehörigen Betätigungsann 92a bzw. 92b verbunden, welcher Schwenkbolzen durch ein Loch 98a bzw. 98b und auch durch ein Loch 100a bzw. 100b ragt. Jeder Klemmarm 90a bzw. 90b weist einen Schlitz 102a bzw. 102b auf für Gleitsitz an dem Betätigungsarm 92a bzw. 92b. Am unteren Ende jedes Klemmarmes 90a bzw. 90b verläuft ein Führungsbolzen 104a bzw. 104b durch ein Loch 106a bzw, 106b und greift in einen bogenförmigen Führungsschlitz 108a bzw. 108b im Stegteil 70a bzw. 70b ein.

Verriegungseinrichtungen 110a und 110b sind im unteren Bereich der Hinterseite der Klemmarme 90a und 90b angebracht, um eine kleine Haltekraft anzulegen, um dazu beizutragen, die beweglichen Klauen 82a und 82b in ihrer geschlossenen Stellung zu halten. Die Verriegelungseinrichtungen 110a und 110b stellen jedoch keinen wesentlichen Teil der Erfindung dar, und sie können fortgelassen werden, falls dies gewünscht wird, wenn das Verhältnis zwischen den Schwenkachsen der Schwenkbolzen 78a, 78b, 96a, 96b und 104a und 104b derart gewählt ist, dass in der geschlossenen Stellung eine Ei-genverriegelungswirkung gegenüber Öffnungskräften geschaffen ist, die an die beweglichen Klauen 82a und 82b angelegt werden, wie es nachstehend erläutert ist.

Die Ausführung der Verriegelungseinrichtung 110b ist in Fig. 11 dargestellt. Die Ausführung umfasst einen Gewindestöpsel 112b, der in ein Gewindeloch im Klemmarm 90b eingeschraubt ist und ein hohles Ende aufweist, in welchem eine Feder 113b aufgenommen ist, die an einer Kugel 116b anliegt, die sich in eine Vertiefung 118b im Stegteil 70b setzt. Der Stöpsel 112b ist an seinem Aussenende für Einstellzwecke geschlitzt und er kann in der gewünschten Stellung durch eine Mutter 114b gesichert werden. Die andere Verriegelungseinrichtung 110a ist identisch zur Einrichtung 110b.

Das Oberende jedes Klemmarmes 90a, 90b ist mit doppelter Abschrägung bearbeitet und weist einen ersten schräg verlaufenden Flächenabschnitt 120a bzw. 120b (Fig. 10) und einen zweiten schräg verlaufenden Flächenabschnitt 122a bzw. 122b auf. Die schräg verlaufenden Flächenabschnitte schneiden sich in einer Kante 124a bzw. 124b. Die Kanten sind so angeordnet, dass sie mit einem kegelförmigen Widerlager 126 (Fig. 4) für das Aufheben der Klemmwirkung zusammenwirken, wie es nachstehend beschrieben ist.

Aus den Fig. 2 bis 5 ist ersichtlich, dass das kegelförmige Widerlager 126 mit einem Lagerarm 128 verbunden ist, der mit der Nase des Spindelkopfes 16 verbolzt ist, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, so dass das Widerlager 126 sich geringfügig über die Nase der Spindel 18 hinaus erstreckt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn der Werkzeugüberführungsarm 38 einen Werkzeughalter 130 in die Spindel 18 einsetzt, wird er zuerst vor der Spindel 18 derart ausgerichtet, dass der Werkzeughalter 130 mit der Spindel 18 koaxial ausgerichtet ist, wonach der Werkzeugüberführungsarm 38 in Richtung gegen die Spindel 18 parallel zur Achse 129 des kegelförmigen Widerlagers 126 bewegt wird, um den Werkzeughalter 130 in die Spindel 18 einzusetzen. Nahe dem Ende der Einwärtsbewegung des Werkzeugführungsarmes 38 trifft das kegelförmige Widerlager 126 auf die Kante 124b auf, die durch die schrägen Flächenabschnitte 120b und 122b am Oberende des Klemmarmes 90b gebildet ist. Wenn der Werkzeugüberführungsarm 38 seine Einwärtsbewegung parallel zur Achse 129 des kegelförmigen Widerlagers 126 fortsetzt, legt sich das kegelförmige Widerlager 126 entlang der Kante 124b gegen den Klemmarm 90b und bewegt diesen in Richtung gegen seine offene Stellung. Nachdem der Werkzeugüberführungsarm 38 seine innerste Stellung erreicht hat, in welcher der Werkzeughalter 130 vollständig in die Spindel 18 eingesetzt ist, wird der Werkzeugüberführungsarm 38 seitlich von der Spindel 18 wegbewegt (gemäss Fig. 4 nach links), und zwar quer zur Achse 129 des kegelförmigen Widerlagers 126, wodurch bewirkt wird, dass das kegelförmige Widerlager 126 sich gegen die Schrägfläche 120b legt und den Klemmarm 90b in seine vollständig offene Stellung drückt, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Fig. 5 zeigt die Stellung des Werkzeugüberführungsarmes 38, wenn der Klemmarm 90b zuerst auf das Widerlager 126 trifft, um die Öffnungsbewegung des Klemmarmes 90b einzuleiten, und Fig. 6 zeigt die Stellung des Werkzeugüberführungsarmes 38, wenn der Klemmarm 90b sich in seiner vollständig offenen Stellung befindet, so dass die bewegliche Klaue 82b vollständig geöffnet ist.

Ein weiteres kegelförmiges Widerlager 127 (Fig. 1) ist an der Werkzeugüberführungsstation 34 des Werkzeugmagazins 24 angeordnet, um die Werkzeughalterklauen zu öffnen, wenn Werkzeuge in Werkzeugbehälter 26 eingesetzt werden.

Der oben beschriebene Vorgang zum Aufheben der Klemmwirkung ist selbsteinsetzend in dem Sinn, dass die Öffnungsbewegung des Klemmarmes 90b durch die Bewegungen des Werkzeugüberführungsarmes 38 in Richtung gegen die Spindel 18 und quer zu dieser hervorgerufen wird. Ein ähnlicher selbsteinsetzender Vorgang zum Hervorrufen der Klemmwirkung wird eingeleitet, wenn der Werkzeugüberführungsarm 38 über 180° gedreht und die offene Klemme seitwärts in s

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Richtung gegen die Spindel 18 bewegt wird, um mit dem in der Spindel 18 angeordneten Werkzeughalter für dessen Herausziehen in Eingriff zu treten. Wie in Fig. 7 dargestellt, liegt eine Seitenfläche 132 des Klemmarmes 90a an einem zylindrischen Widerlager 134 im unteren Bereich des Spindelkopfes 16 an (in Fig. 2 in Seitenansicht dargestellt), welches sich gegen den Klemmarm 90a legt und diesen aus seiner in Fig. 7 wiedergegebenen offenen Stellung in seine in Fig. 8 wiedergegebene geschlossene Stellung bewegt, wenn der Überführungsarm 38 sich der Spindel 18 seitlich quer zur Achse 137 des zylindrischen Widerlagers 134 nähert.

Ein weiteres zylindrisches Widerlager 135 (Fig. 1) ist an der Werkzeugüberführungsstation 34 des Werkzeugmagazins 24 angeordnet, um einen ähnlichen selbsteinsetzenden Klemmvorgang hervorzurufen, wenn Werkzeughalter aus dem Werkzeugmagazin 24 herausgenommen werden.

Fig. 9a bis 9r zeigen die Bewegungen des Werkzeugüberführungsarmes 38, des Werkzeugüberführungsgehäuses 36 und des Werkzeugüberführungshalteteiles 44 während des Vorganges der Überführung eines neuen Werkzeuges in die Spindel 18 und der Rückführung des zuvor in der Spindel 18 angeordneten Werkzeugs zu der entsprechenden Lagerstelle im Magazin 24. Der Vorgang beginnt mit einer relativen Stellung der Teile, wie sie in Fig. 9a wiedergegeben ist. Ein ein Werkzeug 22 tragender Werkzeughalter 20 ist in der Spindel 18 festgeklemmt. Ein anderer ein Werkzeug 30 tragender Werkzeughalter 28 ist in einem Ende des Werkzeugüberführungsarmes 38 festgeklemmt, dessen anderes Ende leer ist. Das Werkzeugüberführungsgehäuse 36 befindet sich neben dem Werkzeugmagazin 24, wobei sein Tragarm 42 sich in seiner mittleren Stellung befindet. Die verschiedenen Bewegungen, die sich bei dem Vorgang des Werkzeugüberführung ergeben, werden nachstehend in der Reihenfolge ihre Auftretens beschrieben.

1. Die Spindel 18 wird in die in Fig. 9 wiedergegebene Werkzeugüberführungsstellung bewegt, und ihre Drehung wird in einer vorbestimmten Winkelstellung angehalten, derart, dass die Keilnuten des Werkzeughalters 20 sich in der richtigen Winkelausrichtung mit Bezug auf die Ausrichtungskeile 72a und 72b des Werkzeugüberführungsarmes 38 befinden. Dies wird durch nichtdargestellte übliche Steuermittel ausgeführt.

2. Der Werkzeugüberführungshalteteil 44 wird durch 90° in Richtung gegen die Spindel 18 gedreht, um den Werkzeugüberführungsarm 38 neben der Spindel 18 anzuordnen, wie es in Fig. 9b wiedergegeben ist.

3. Der Werkzeuggehäusetragarm 42 wird in seine in Fig. 9c wiedergegebene vorgeschobene Stellung bewegt, um den Werkzeugüberführungsarm 38 seitwärts quer über die Nase der Spindel 18 zu bewegen, um den Werkzeughalter 20 in dem offenen Ende des Werkzeugüberführungsarmes 38 mittels des zuvor beschriebenen selbsteinsetzenden Klemmvorganges festzuklemmen.

4. Der Werkzeugüberführungsarm 38 wird in seine in Fig. 9d wiedergegebene vorgeschobene Stellung bewegt, um den Werkzeughalter 20 aus der Spindel 18 herauszuziehen.

5. Der Werkzeugüberführungsarm 38 wird durch 180° gedreht, um die Stellungen der Werkzeughalter 20 und 28 auszuwechseln, wie es in Fig. 9e dargestellt ist.

6. Der Werkzeugüberführungsarm 38 wird in seine zurückgezogene Stellung bewegt, um den Werkzeughalter 28 in die Spindel 18 einzusetzen, wie es in Fig. 9f dargestellt ist. Am Ende dieser Bewegung wird der selbsteinsetzende Vorgang zum Aufheben der Klemmwirkung eingeleitet, wie es oben beschrieben worden ist.

7. Der Werkzeughalter 28 wird in der Spindel 18 mittels der Klemmeinrichtung der Spindel 18 festgeklemmt, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

8. Der Werkzeuggehäusetragarm 42 wird in seine in Fig. 9h wiedergegebene mittlere Stellung zurückbewegt, um den Werkzeugüberführungsarm 38 seitwärts über die Nase der Spindel 18 zu bewegen, um den im Schritt 6. eingeleiteten selbsteinsetzenden Vorgang zum Aufheben der Klemmwirkung zu vervollständigen.

9. Der Halteteil 44 wird durch 90° in Richtung gegen das Werkzeugmagazin 24 gedreht, und der Werkzeugüberführungsarm 38 wird in seine vorgeschobene Stellung bewegt, wie es in Fig. 9i dargestellt ist.

10. Der Werkzeuggehäusetragarm 42 wird in seine zurückgezogene Stellung bewegt, um den Werkzeughalter 20 mit einem Werkzeughalterbehälter 26 auszurichten, wie es in Fig. 9j dargestellt ist. Während diese Bewegung stattfindet, wird die Spindel 18 gedreht und in Richtung gegen das Werkstück 136 bewegt, um einen Bearbeitungsvorgang an diesem auszuführen.

11. Der Werkzeugüberführungsarm 38 wird in seine zurückgezogene Stellung bewegt, um den Werkzeughalter 20 in den Werkzeughalterbehälter 26 einzusetzen, wie es in Fig. 9k wiedergegeben ist. Am Ende dieser Bewegung wird der zuvor beschriebene selbsteinsetzende Vorgang zum Aufheben der Klemmwirkung eingeleitet.

12. Der Werkzeuggehäusetragteil 42 wird in seine vorgeschobene Stellung bewegt, wie sei in Fig. 91 dargestellt ist, um den Werkzeugüberführungsarm 38 über den Behälter 26 zu bewegen, um den im Schritt 11. eingeleiteten selbsteinsetzenden Vorgang zum Aufheben der Klemmwirkung zu vervollständigen.

13. Der Werkzeugüberführungsarm 38 wird durch 180° gedreht, um die Stellung der Werkzeughalterklemmen 46 und 48 auszutauschen. Gleichzeitig werden die Werkzeugbehälter •26 fortgeschaltet, Um das nächste Werkzeug 138 (Fig. 9m) in die Eingabestellung zu bringen.

24. Der Werkzeuggehäusetragarm 42 wird in seine zurückgezogene Stellung bewegt, um den Werkzeugüberführungsarm 38 seitwärts über den Behälter 26 zu bewegen, um den neuen Werkzeughalter 139 festzuklemmen, wie es in Fig. 9n dargestellt ist. Während dieser Bewegung ergibt sich der zuvor selbsteinsetzende Klemmvorgang.

15. Der Werkzeugüberführungsarm 38 wird in seine vorgeschobene Stellung bewegt, um den Werkzeughalter 139 aus dem Behälter 26 herauszuziehen, wie es in Fig. 9o dargestellt ist.

16. Der Werkzeuggehäusetragarm 42 wird in seine vorgeschobene Stellung bewegt, wie sie in Fig. 9p dargestellt ist, und die Werkzeugbehälter 26 werden fortgeschaltet, um den Behälter 26 in die Eingabestellung zu bringen, welcher dem Werkzeug 30 entspricht.

17. Der Werkzeuggehäusetragarm 42 wird in seine mittlere Stellung bewegt, wie es in Fig. 9q dargestellt ist, und zwar in Vorbereitung des nächsten Werkzeugüberführungsvorganges. Wenn der Bearbeitungsvorgang, welcher während der vorhergehenden Schritte 10. bis 17. ausgeführt wird, noch nicht beendet ist, wird der Werkzeugüberführungsvorgang angehalten, bis der Bearbeitungsvorgang beendet ist.

18. Am Ende des Bearbeitungsvorganges wird die Spindel 18 in die in Fig. 9r wiedergegebene Stellung bewegt, und dies ist der erste Schritt des nächsten Werkzeugüberführungsvorganges. Danach werden die Schritte 1. bis 17. wiederholt.

Ein weiteres wichtiges Merkmal besteht darin, dass die Achsen der Schwenkbolzen 78a, 78b, 96a, 96b und 104a, 104b derart angeordnet sind, dass in der geschlossenen Stellung der beweglichen Klauen 82a und 82b eine Selbstverriegelungswirkung hervorgerufen wird, um zu verhindern, dass an die Klauen 82a und 82b angelegte Kräfte diese Klauen öffnen, ohne jedoch zu verhindern, dass die Klauen durch die Klemm-arme 90a und 90b geöffnet werden. Dies wird dadurch erhalten, dass die Schwenkbolzen 78a, 78b, 96a, 96b und 104a, 104b, wie in Fig. 5 dargestellt, derart angeordnet werden, dass

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eine Linie 140, gezogen in einer Ebene parallel zur Mittelebene des Werkzeugüberführungsarmes 38 zwischen der Achse des Schwenkbolzens 96b und der Achse des Schwenkbolzens 104b, rechtwinklig zu einer Linie 142 verläuft, die in der gleichen Ebene zwischen der Achse des Schwenkbolzens 78b und der Achse des Schwenkbolzens 104b gezogen ist, wenn der Klemmarm 90b und die bewegliche Klaue 82b sich in ihrer geschlossenen Stellung befinden, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Zufolge dieser rechtwinkligen Konfiguration der Linien 140

und 142 haben an die bewegliche Klaue 82b angelegte Öffnungskräfte das Bestreben, die Klaue 82b in der geschlossenen Stellung zu sichern, und nicht das Bestreben, die Klaue 82b zu öffnen. Jedoch wird die bewegliche Klaue 82b ohne Schwie-s rigkeit durch Öffnungskräfte geöffnet, die an den Klemmarmen 90b angelegt werden.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

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7 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Werkzeugwechselvorrichtung an einer Werkzeugmaschine, mit einem Gehäuse (36) und einem bewegbaren Werkzeugüberführungsarm (38), der im Gehäuse (36) gelagert ist und dazu dient, Werkzeuge zwischen dem Werkzeugmagazin (24) und der Werkzeugspindel (18) zu bewegen, welcher Werkzeugüberführungsarm wenigstens eine Werkzeuggreifeinrichtung mit einer festen (60a, 60b) und einer bewegbaren Klaue (82a, 82b) aufweist, welche bewegbare Klaue (82a, 82b) zwischen einer Schliessstellung, bei welcher ein Werkzeug zwischen ihr und der festen Klaue (60a, 60b) gehalten ist, und einer Offenstellung bei welcher das Werkzeug freigegeben ist, bewegbar ist, gekennzeichnet durch einen Klemmarm (90a, 90b), der mit der bewegbaren Klaue (82a, 82b) verbunden ist und dazu dient, diese zwischen der Offen- und der Schliessstellung zu bewegen, durch ein erstes Widerlager (134) an dem Werkzeugspindelkopf (16), welches dann am Klemmarm (90a, 90b) anliegt und ihn derart verschiebt, dass die bewegbare Klaue (82a, 82b) in ihre Offenstellung zum Freigeben eines Werkzeuges bewegt wird, wenn der Werkzeugüberführungsarm (38) ein Werkzeug in die Werkzeugspindel (18) hineinbewegt, und durch ein zweites Widerlager (126) an dem Werkzeugspindelkopf (16), welches dann am Klemmarm (90a, 90b) anliegt und ihn derart verschiebt, dass die bewegbare Klaue (82a, 82b) in ihre Schliessstellung zum Halten eines Werkzeuges bewegt wird, wenn der Werkzeugüberführungsarm (38) gegen ein in der Werkzeugspindel (18) vorhandenes Werkzeug bewegt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vom Klemmarm (90a, 90b) betätigte Verriegelungseinrichtung (110a, 110b) für die bewegbare Klaue (82a, 82b), welche Verriegelungseinrichtung (110a, 1101) die bewegbare Klaue (82a, 82b) in ihrer Schliessstellung verriegelt und dann freigibt, wenn der Klemmarm (90a, 90b) die bewegbare Klaue (82a, 82b) gegen ihre Offenstellung bewegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Widerlager (126) kegelförmig ist, dass eine Anordnung vorhanden ist, die dazu dient, den Werkzeugüberführungsarm (38) derart parallel zur Mittelachse (129) des kegelförmigen Widerlagers (126) zu bewegen, dass sich dieses . gegen den Klemmarm (90a, 90b) legt, um das öffnen einzuleiten, und dass eine weitere Anordnung (42) vorhanden ist, die dazu dient, den Klemmarm (90a, 90b) darauf quer zur Mittelachse (129) des kegelförmigen Widerlagers (126) zu bewegen, um das öffnen zu vervollständigen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberes Ende des Klemmarmes (90a, 90b) schräge Flächenabschnitte (120a, 120b; 122a, 122b) aufweist, die zum Anliegen am kegelförmigen Widerlager (126) bestimmt sind, um ein öffnen des Klemmarmes (90a, 90b) zu bewirken, wenn er parallel zur Mittelachse (129) und quer zur Mittelachse (129) des kegelförmigen Widerlagers (126) bewegt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Widerlager (134) zylindrisch ist, dass eine dritte Anordnung (39) vorhanden ist, die dazu dient, den Werkzeugüberführungsarm (38) quer zur Mittelachse (137) des zylindrischen Widerlagers (134) zu bewegen, derart, dass sich das zylindrische Widerlager (134) am Klemmarm (90a, 90b) anlegt, um diesen von seiner Offenstellung in seine Schliessstellung zu bewegen.