DD237808A1

DD237808A1 - Werkzeugwechseleinrichtung

Info

Publication number: DD237808A1
Application number: DD85276843A
Authority: DD
Inventors: Hans Hepke; Horst Schlegel; Guenter Pachnicke
Original assignee: Mikromat Dresden Betrieb
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1986-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechseleinrichtung, bei der ein Werkzeugwechselkopf (3) drehbar und verschiebbar an einem Traeger (1) angeordnet ist und der Traeger (1) ebenfalls verschiebbar ist. Sie findet an Werkzeugmaschinen zum automatischen Werkzeugwechsel Anwendung. Ziel der Erfindung ist es, eine kostenguenstige Konstruktion mit hoher Zuverlaessigkeit und minimierten Bewegungsaufwand zu schaffen. Es ist die Aufgabe zu loesen, die Einrichtung so zu gestalten, dass der Schlitten (2) an dem der Werkzeugwechselkopf (3) befestigt ist keine Antriebseinrichtungen fuer dessen Drehbewegung und zur Betaetigung der Greiferzangen (4; 5) aufweist. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass der Antrieb (16) fuer die Drehung des Werzeugwechselkopfes (3) fest am Traeger (1) befestigt ist und der Schlitten (2) auf Mitnehmerelemente (17) der Welle (15) auffaehrt, wodurch eine loesbare Verbindung mit den Mitnehmersteinen (20) auf der Stirnflaeche der Welle (19) des Werkzeugwechselkopfes (3) hergestellt wird. Weiterhin befinden sich am Schlitten (2) und Werkzeugwechselkopf (3) ein Indexierelement (8) und Gegenindexierelement (9; 10) und am Traeger (1) Betaetigungselemente (11; 12; 13; 14) fuer das Indexierelement (8) und die Greiferzangen (4; 5). Fig. 2

Description

Wesen der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugwechseleinrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel zu schaffen, bei der ein Werkzeugwechselkopf an einem Schlitten drehbar befestigt ist und der Schlitten längs eines bewegbaren Trägers verschiebbar ist, ohne daß der Schlitten Antriebseinrichtungen für die. Drehbewegung des Werkzeugwechselkopfes und zur Betätigung der Greiferzangen aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antrieb für den Werkzeugwechselkopf am Träger an der Stelle der Drehposition des Werkzeugwechselkopfes fest angeordnet ist, die Welle des Antriebes durch den Träger hindurchgehend vor der Innenseite des Schlittens endend auf der Stirnfläche mindestens zwei runde Mitnehmerelemente auf einer Linie parallel zur Führungsbahn des Schlittens aufweist, die Welle des Werkzeugwechselkopfes an der Stirnfläche zum Träger zwei symmetrisch zur Welle des Antriebes und parallel zueinander und zur Führungsbahn des Schlittens angeordnete Mitnehmersteine aufweist, deren Länge mindestens dem Abstand der Mitnehmerelemente zueinander entspricht und deren Parallelabstand etwas größer als der Durchmesser der Mitnehmerelemente ist. Weiterhin ist am Schlitten ein Indexierelement und dazugehörig an zwei sich gegenüberliegenden Greiferzangen am Werkzeugwechselkopf jeweils ein Gegenindexierelement angeordnet. In der Drehposition des Werkzeugwechselkopfes befinden sich am Träger Betätigungselemente für das Indexelement und für eine Greiferzange und am anderen Ende des Trägers ein Betätigungselement für die gegenüberliegende Greiferzange. Eine andere Ausgestaltungsform der Lösung weist einen symmetrisch und parallel zur Führungsbahn des Schlittens auf der Stirnfläche der Welle des Antriebes angeordneten Mitnehmerstein auf und vier auf der Stirnfläche der Welle des Werkzeugwechselkopfes symmetrisch zum Mitnehmerstein angeordnete runde Mitnehmerelemente. Der Parallelabstand der Mitnehmerelemente untereinander in Richtung der Führungsbahn des Schlittens ist etwas größer als die Höhe des Mitnehmersteines und der senkrechte Abstand der Mitnehmerelemente dazu mindestens der Länge des Mitnehmersteines. Zur weiteren Ausgestaltung können die Mitnehmerelemente andere geometrische Formen aufweisen, müssen aber mit den zugehörigen Mitnehmersteinen eine Spielpassung eingehen.

In der beschriebenen Anordnung der einzelnen Elemente ist der Schlitten entlang des Trägers bewegbar, wobei der Werkzeugwechselkopf durch das Indexierelement, welches mit einem Gegenindexierelement verbunden ist, fest arretiert ist. Bewegt sich der Schlitten zur Drehposition auf dem Träger, so umgeben die beiden Mitnehmersteine der Werkzeugwechselkopfwelle die Mitnehmerelemente der Welle des Antriebes. Mit Hilfe der an dieser Stelle am Träger befestigten Betätigungselemente wird die Arretierung zwischen Schlitten und Werkzeugwechselkopf gelöst und es erfolgt die Drehung des Werkzeugwechselkopfes durch Übertragung der Drehbewegung über die Mitnehmerelemente und Mitnehmersteine. Das Öffnen und Schließen der Greiferzangen erfolgt ebenfalls durch ein Betätigungselement an der Wechselposition und am anderen Ende des Trägers für die gegenüberliegende Greiferzange. Nach Beendigung der Drehung des Werkzeugwechselkopfes erfolgt wieder die Arretierung mit dem Schlitten und die anschließende Längsbewegung des Schlittens an das andere Ende des Trägers. Mit dem an diesem Ende am Träger befindlichen Betätigungselement wird die in Wechselstellung gebrachte Greiferzange betätigt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Elemente erfolgt die Drehung des Werkzeugwechselkopfes nur an einer Trägerposition. Alle Greiferzangen des Werkzeugwechselkopfes werden in den Wechselstellungen durch jeweils nur ein unabhängiges Betätigungselement zur Funktion gebracht. Durch das Zusammenwirken des verfahrbaren Trägers, verfahrbaren Schlittens am Träger und des drehbaren Werkzeugwechselkopfes in fester Position bezüglich des Trägers ist durch das Zusammenwirken der genannten Bauteile die Minimierung an Grundbewegungsarten und bewegten Bauteilen möglich.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: Vorderansicht der Einrichtung mit Schlittenstellung außerhalb der Drehposition; Fig. 2: Draufsicht der Fig. 1;

Fig.3: Vorderansicht der Einrichtung mit Schlittenstellung in Drehposition;

Fig.4: Seitenansicht des Schnittes A-A aus Fig. 3;

Fig. 5: Rückseite des Schlittens entsprechend des Schnittes B-B aus Fig.4.

Die aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtliche Vorderansicht und Draufsicht zeigen die Einrichtung mit ihren Hauptbestandteilen. Ein Träger 1 ist als vertikal beweglicher Querträger ausgebildet, an dem ein Schlitten 2 horizontal verfahrbar ist und an diesem ein Werkzeugwechselkopf 3 drehbar angeordnet ist. Der Werkzeugwechselkopf 3 weist zwei diametral angeordnete Greiferzangen 4; 5 und dazugehörig zwei durch den Schlitten geführte Stifte 6; 7 zum Öffnen und Schließen der Greiferzangen 4; 5 auf. Der Schlitten 2 befindet sich gegenüber der Drehposition und der Werkzeugwechselkopf 3 ist durch ein federbelastetes, am Schlitten 2 befestigtes Indexierelement 8, welches in ein in der Nähe der Greiferzange 4 angebrachtes Gegenindexierelement 9 eingreift, gegen Verdrehung arretiert. An der gegenüberliegenden Greiferzange 5 befindet sich ein analoges Gegenindexierelement 10 zur Arretierung in der um 180° gedrehten Lage. Die dargestellte Position ergibt sich bei Ablage und Neuaufnahme von Werkzeugen in das bzw. aus dem Werkzeugmagazin mit der Greiferzange 5. Die Betätigung der Greiferzange 5 erfolgt über den Stift 7 durch das dazu fluchtende am Träger 1 befestigte Betätigungselement 11, welches beispielsweise als Hydraulikkolben ausgeführt ist. Das andere Ende des Trägers 1 zeigt die Drehposition zu der sich der Schlitten 2 bewegt, wenn der Werkzeugwechselkopf 3 zu drehen ist. An der Drehposition des Trägers 1 sind die Betätigungselemente 12; 13; 14 für das Ent-bzw. Verriegeln des Werkzeugkopfes 3 und zum Betätigen der Greiferzange 4 sichtbar. Die Welle 15 des in Fig.4 sichtbaren Antriebes 16 zur Erzeugung der Drehbewegung für den Werkzeugwechselkopf 3 ist an der Stirnfläche mit zwei Mitnehmerelementen 17, in dieser Ausführungsform als Rollenelemente ausgestaltet, versehen. In Fig. 3 befinden sich der Schlitten 2 in Drehposition auf dem Träger !,wobei der Schlitten 2 durch den angedeuteten Antrieb 18 verfahren wird. Eine geschnittene Seitenansicht des

Schlittens 2 auf der Drehposition am Träger 1 wird in Fig.4 sichtbar. Durch den Schnitt der Fig.4 wird in Fig. 5 die Rückseite des Schlittens 2 deutlicher dargestellt. In beiden Figuren wird die Welle 19 des Werkzeugwechselkopfes 3 sichtbar, die auf ihrer Stirnfläche zwei Mitnehmersteine 20 aufweist. Die Mitnehmersteine 20 schließen in der Drehposition die Mitnehmerelemente 17 formschlüssig ein.

Die Werkzeugaufnahme am Werkzeugmagazin erfolgt in der Stellung nach Fig. 1 und Fig. 2 durch die Bewegungen des Schlittens 2 und des Trägers 1. Die Greiferzange 5 wird durch das Betätigungselement 11 mittels des Stiftes 7 geöffnet und geschlossen. Anschließend fährt der Sch litten 2 an das andere Ende des Trägers 1 in Drehposition für den Werkzeugwechselkopf 3, wie in Fig. 3 dargestellt. An dieser Seite des Trägers 1 befindet sich die Werkzeugmaschine, wo der Werkzeugwechsel durchgeführt wird. In der Stellung der Drehposition sind nach Fig.4 und Fig. 5 die Mitnehmersteine 20 formschlüssig an die Mitnehmerelemente 17 geführt, wodurch die Drehbewegung der Welle 15 des Antriebes 16 auf die Welle 19 des Werkzeugwechselkopfes 3 übertragen werden kann. Es erfolgt aber vorher die Entnahme des alten Werkzeuges aus der Werkzeugmaschine, ebenfalls wieder durch die Bewegungen des Schlittens 2 und des Trägers 1. Die Betätigung der Greiferzange 4 wird durch das Betätigungselement 14 und über den Stift 6 durchgeführt. Danach wird durch das Betätigungselement 12 das Indexierelement8 mittels des daran befindlichen Hebels vom Gegenindexierungselement 9 entriegelt und eine Drehbewegung des Werkzeugwechselkopfes 3 um 180° durchgeführt. Durch Zurücknahme des Steuerbefehls vom Betätigungselement 12 rastet das Indexierelement8 in das Gegenindexierelement 10 ein, wobei dieser Vorgang durch das Betätigungselement 13 unterstützt und kontrolliert wird. Der Werkzeugwechselkopf 3 ist nun wieder gegen Verdrehung gesichert und das neue Werkzeug wird, analog wie die Entnahme des alten Werkzeuges, in die Werkzeugmaschine eingesetzt. Die Greiferzange 5 wird dabei durch das Betätigungselement 14 mittels des Stiftes 7 geöffnet und geschlossen. Die Greiferzangen 4; 5 sind in allen Positionen in ihren beiden Stellungen selbsthaltend, so daß von den Betätigungselementen 11; 14 nur Bewegungsimpulse abgegeben werden müssen. Der Schlitten 2 fährt an das andere Ende des Trägers 1 zurück, wo das alte Werkzeug der Greiferzange 4 in das Werkzeugmagazin zurückgesetzt und ein neues aufgenommen wird. Die nachfolgenden Bewegungsabläufe wiederholen sich analog.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Werkzeugwechseleinrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel an Werkzeugmaschinen, bei der an einem verfahrbaren Träger ein daran bewegbarer Schlitten angeordnet ist und sich am Schlitten ein durch einen Antrieb drehbarer Werkzeugwechselkopf mit mehreren Greiferzangen befindet, gekennzeichnet dadurch, daß der Antrieb (16) am Träger (1) an einer Stelle der Drehposition des Werkzeugwechselkopfes (3) fest angeordnet ist, die Welle (15) des Antriebes (16) durch den Träger (1) hindurchgehend vor der Innenseite des Schlittens (2) endend auf der Stirnfläche mindestens zwei runde Mitnehmerelemente (17) auf einer Linie parallel zur Führungsbahn des Schlittens (2) aufweist, die Welle (19) des Werkzeugwechselkopfes (3) an der Stirnfläche zum Träger (1) zwei symmetrisch zur Welle (15) des Antriebes (16) und parallel zueinander und zur Führungsbahn des Schlittens (2) angeordnete Mitnehmersteine (20) aufweist, deren Länge mindestens dem Abstand der Mitnehmerelemente (17) zueinander entspricht und deren Parallelabstand etwas größer als der Durchmesser der Mitnehmerelemente (17) ist, am Schlitten (2) ein Indexierelement (8) und dazugehörig an zwei sich gegenüberliegenden Greiferzangen (4; 5) am Werkzeugwechselkopf (3) jeweils ein GegenindexierelementO; 10) angeordnet ist und am Träger (1) an der Drehposition des Werkzeugwechselkopfes (3) Betätigungselemente (12; 13; 14) für das Indexierelement (8) und für eine Greiferzange (4) und am anderen Ende des Trägers (1) ein Betätigungselement (11 (für die gegenüberliegende Greiferzange (5) angeordnet ist.

2. Werkzeugwechseleinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Mitnehmerstein (20) symmetrisch und parallel zur Führungsbahn des Schlittens (2) auf der Stirnfläche der Welle (15) des Antriebes (16) angeordnet ist und auf der Stirnfläche der Welle (19) des Werkzeugwechselkopfes (3) vier runde Mitnehmerelemente (17) symmetrisch zum Mitnehmerstein (20) angeordnet sind, deren horizontaler Parallelabstand etwas größer als die Höhe des Mitnehmersteines (20) ist und deren vertikaler Parallelabstand mindestens der Länge des Mitnehmersteines (20) entspricht.

3. Werkzeugwechseleinrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Mitnehmerelemente (17) eine andere geometrische Form aufweisen und mit den zugehörigen Mitnehmersteinen (20) eine Spielpassung eingehen.

Hierzu

4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugwechseleinrichtung, bei der ein Werkzeugkopf drehbar und verschiebbar an einem Träger angeordnet ist und der Träger ebenfalls verschiebbar ist. Sie findet an Werkzeugmaschinen Anwendung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die bekannten Lösungsprinzipien zur Erzeugung der Drehbewegung für die Wechselköpfe sind an den Einrichtungen befestigte Motoren oder Kolben, die Zahnstangen bewegen und dadurch die Wechselköpfe drehen. So wird nach DEOS 2819607 der Wechselkopf der Vorrichtung über einen Motor und Zahnräder angetrieben, wobei der Motor fest an der Vorrichtung angeordnet ist und die Längsbewegungen mit durchführt. Die Erfindung nach DE OS 2325 563 bezweckt, einen verbesserten Umkehrantrieb zum Drehen schwenkbarer Werkzeugwechselarme in entgegengesetzte Richtungen dadurch zu schaffen, daß die Drehachse der Werkzeugwechselarme Zahnräder aufweist, an welche mittels Kolbenantrieb bewegte Zahnstangen eingreifen. Die Drehbewegung der Greiferarme erfolgt nach DE OS 2959577 ebenfalls über Kolben, Zahnstangen und eine Übertragung durch Welle und Zahnräder.

Der Nachteil der genannten Lösungen besteht darin, daß die Antriebsvorrichtungen mit den Greiferarmen bzw. Wechselköpfen fest verbunden sind und somit alle Bewegungszyklen mit durchführen. Das erfordert hohen Aufwand für die Programmierung der Bewegungsabläufe, um bei der Erfüllung aller notwendigen Funktionen die Kollisionsfreiheit in allen Bewegungsrichtungen zu gewährleisten. Weiterhin sind die Zuleitungen entsprechend der zurückzulegenden Wege auszuführen und bewegbar an der Wechseleinrichtung zu befestigen. Diese Anforderungen stehen aber in einem unökonomischen Verhältnis zur Häufigkeit der durchgeführten Drehbewegung. Bei den meisten Wechseleinrichtungen ist die Drehbewegung nur in festen Positionen notwendig und nicht an verschiedenen Steilen zu realisieren.

Nach DD PS 82215 ist eine Werkzeugwechseleinrichtung bekannt, bei der an einem teleskopartig verschiebbaren Trägeram vorderen Ende ein Werkzeugwechselkopf montiert ist, welcher an einer Drehachse zwei unabhängig voneinander arbeitende Greiferschieber trägt, wobei ein Arbeitszylinder, der exzentrisch zur Drehachse des Wechselkopfes angeordnet ist, die Ein-und Ausfahrbewegung nur des Schiebers ausführt, welcher in Arbeitsstellung steht. Nachteilig wirkt sich hier ebenfalls aus, daß die· zeitweise Verbindung der Greiferschieber mit dem Arbeitszylinder nur bezüglich der Ein- und Aushubbewegung besteht, während Transportbewegungen zwischen Maschine und Magazin mit dem Arbeitszylinder und ebenfalls allen am Wechsler befindlichen Antrieben realisiertwerden müssen. Es werden hohe Anforderungen an die Energiezufuhrleistungen notwendig. Ein anderer Nachteil aller genannten Lösungen besteht darin, daß jeder Greifer seine eigene Energiezufuhr bzw. Antriebs- oder Energieübertragungseinrichtung benötigt, und so für jeden Greifer und die auszuführenden Bewegungen getrennte Steuerimpulse erforderlich sind. Bei erfolgter Programmierung des Wechselablaufes wird die Zu- und Abfuhr der Werkzeuge somit auch an definierte Greiferzangen gebunden, was zusätzliche Drehbewegungen zur Lageposition bedeuten kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine kostengünstige Konstruktion der Werkzeugwechseleinrichung mit einer hohen Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Minimierung der Wechselbewegungen zu schaffen.