DD238755B1 - Drehmaschine - Google Patents

Description

Es sind auch Lösungen mit nur einem Werkzeugträger und einem 180°-Doppelgreifer bekannt. Eine derartige Ausführung ist in der DE-OS 1627034; B 23 Q 3/155 beschrieben. Der Werkzeugträger ist dabei polygonförmig ausgebildet und schwenkbar auf einen Querschlitten gelagert, der auf einem in Richtung der Arbeitsspindel verschiebbaren Längsschlitten gelagert ist. Ein zweiter Längsschlitten nimmt in einem Querschlitten einen 180°-Doppelgreifer auf, dessen Werkzeugwechselgreifer je nach Stellung der Längs- und Querschlitten den Werkzeugaufnahmen im Werkzeugträger oder den Speicherplätzen eines Werkzeugspeichers zugeordnet sind. Bei dieser Ausführung weist jede genutzte Polygonseite des Werkzeugträgers nur eine Werkzeugaufnahme auf. Diese Einschränkung ist bedingt durch die Zugriffsmöglichkeiten des 180°-Doppelgreifers. Diese Art Doppelgreifer stellt sich als ein Schwenkkopf mit zwei um 180° versetzt angeordneten Schwenkarmen dar, wobei an den Enden der Schwenkarme die Werkzeugwechselgreifer angeordnet sind. Der Schwenkkopf ist auf dem Längsschlitten montiert, so daß eine Bewegung seiner Schwenkachse zwischen Werkzeugspeicher und Werkzeugaufnahme möglich ist. Eine weitere Bewegungsmöglichkeit des Schwenkkopfes dient zum Ein- und Ausführen der Werkzeuge aus ihren Halterungen im Werkzeugspeicher und der Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine. Dazu ist es bekannt, den Längsschlitten des Schwenkkopfes entsprechend zu bewegen oder diese Bewegung dem Werkzeugträger zu übertragen. Zur Handhabung sind die Werkzeuge rn einem Werkzeughalter befestigt, der einen Spannschaft, beispielsweise einen Steilkegel aufweist. An diesem Spannschaft befindet sich ein Handhabungselement, in welches der Werkzeugwechselgreifer eingreift. Die Achse des Spannschaftes schneidet dabei die Mitteiebene des Handhabungselementes in einem Punkt, der als Griffzentrum betrachtet -werden kann. Denkt man sich in die Greiferzange des Werkzeugwechselgreifers ein äquivalentes Griffzentrum hinein, dann ist der Werkzeughalter dann erfaßt, wenn beide Griffzentren zusammen geführt sind. Mit den bekannten Werkzeugwechselvorrichtungen der geschilderten Art, läßt sich der Werkzeugwechsel in einer bestimmten Zeiteinheit durchführen. Diese Zeiteinheit vergrößert sich jedoch beachtlich, wenn mit einem 180°-Doppelgreiferzwei parallel zueinander angeordnete Werkzeugaufnahmen im Werkzeughalter bedient werden sollen oder wenn eine Werkzeugaufnahme auszwei Speicherebenen heraus versorgt wird. Der größere Zeitaufwand ist dadurch bedingt, daß die Werkzeugwechselgreifer nur von einer ausgewählten Richtung aus über die Handhabungselemente geführt werden können, um die Griffzentren zur Deckung zu bringen. Zur Beschickung von zwei Werkzeugaufnahmen ist es daher erforderlich, die Schwenkachse des Schwenkkopfes um den vollen Betrag des Abstandes zwischen den Werkzeugaufnahmen zu verschieben, wozu noch der Betrag zu addieren ist, der sich aus der Entfernung des Griffzentrums der Werkzeugwechselgreifer zu deren Greiferenden ergibt. Eine als vorteilhaft zu betrachtende Doppelanordnung von zwei Werkzeugaufnahmen an einer Polygonseite des Werkzeugträgers ist bei der bekannten Lösung aus diesen Gründen nicht erreichbar. Als weiterer Nachteil erweist sich die Lagerung der zwei Längsschlitten auf getrennt angeordneten und untereinander in ihren Querschnittsformen unterschiedlicher Führungsbahnen. Die Technologie zur Herstellung dieser Längsführungen ist kompliziert, der Kostenaufwand beachtlich. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstandes vom bekannten Stand derTechnik wird noch auf die DD-PS 237807; B 23 Q3/157 und auf die Literatur „Handbuch Fertigungstechnik" Band 3/1 Spanen, Carl-Hanser-Verlag, München, 1979, Seite 229, Bild 159, verwiesen.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung wird angstrebt, das zum Werkzeugwechsel notwendige Zeitregime durch Verkürzung der Greiferwege und Verminderung notwendiger Schwenkbewegungen des Werkzeughalters zu optimieren und die Herstellungskosten für die Längsführungen der Längsschlitten zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehmaschine mit zwei an Längsführungen am Maschinengestell in Richtung der Arbeitsspindel verschiebbar gelagerten Längsschlitten, von denen jeder eine Querführung aufweist und in dieser einen verschiebbaren Querschlitten aufnimmt, wobei auf den ersten Querschlitten ein in mehrere Stellungen schwenkbarer, polygonförmiger Werkzeugträger mit Werkzeugaufnahmen gelagert ist und der zweite Querschlitten einen Schwenkkopf mit zwei Schwenkarmen aufnimmt, an deren Enden sich Werkzeugwechselgreifer befinden, die einerseits den Werkzeugaufnahmen des Werkzeugträgers und andererseits den Speicherplätzen eines Werkzeugspeichers zugeordnet sind, wobei die Werkzeugwechselgreifer paarweise an den Schwenkarmen mit punktsymmetrisch zu den Schwenkachsen liegenden Griffzentren angeordnet sind, erfinderisch derart weiterzuentwickeln, daß in einer Schwenkstellung des Werkzeugträgers mehrere Werkzeugaufnahmen mit Werkzeughaltern eingriffsbereit zur Verfügung stehen, der Zugriff der Werkzeugwechselgreifer für alle Werkzeughalter einer Polygonseite des Werkzeugträgers von entgegengesetzten Richtungen aus auf kürzestem Wege ermöglicht ist und Lage sowie Form der Längsführungen für die Längsschlitten eine gemeinsame Bearbeitung beider Längsführungen gestatten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Längsschlitten in einer Fluchtlinie auf den Längsführungen angeordnet und mindestens einer Polygonseite des Werkzeugträgers zwei Werkzeugaufnahmen mit untereinander parallelem Achsverlauf zugeordnet sind und daß der Abstand zwischen den Griffzentren eines Greiferpaares kleiner ist als der Achsabstand zwischen den Werkzeugaufnahmen im Werkzeugträger. Besonders kurze Wegstrecken ergeben sich für den Werkzeugwechsel nach einem Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung, nach dem die Fluchtlinie der Achse jedes Speicherplatzes in dessen Übergabestellung in der Mitte zwischen den Achsen der Werkzeugaufnahmen verläuft und deren Achsabstand zweimal dem Abstand der Griffzentren eines Greiferpaares plus zweimal einem Abhubweg entspricht, der erforderlich ist, um einen Greifer von einem in der Werkzeugaufnahme befindlichen Werkzeughalter quer zu dessen Achsrichtung in der gemeinsamen Achsebene beider Werkzeugaufnahmen zu entfernen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht der Drehmaschine,

Fig. 2: verschiedene Stellungen des Schwenkkopfes mit seinen Werkzeugwechselgreifern in der Zuordnung zu den Werkzeugaufnahmen und den Speicherplätzen während des Bewegungsablaufes beim Werkzeugwechsel.

Die perspektivische Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt den Grundaufbau der erfindungsgemäßen Drehmaschine in übersichtlicher Weise, wobei auf nichtzur Erfindung gehörende Einzelheiten verzichtetwurde. Am Maschinengestell 1 ist überder Arbeitsspindel 2 eine Längsführung 3 angeordnet, die sich in Richtung der Arbeitsspindel 2 erstreckt und ihr gegenüber nach hinten versetzt ist. Diese auf ihre gesamte Länge durchgängig die gleiche Querschnittsform aufweisende Längsführung 3 ist Aufnahme- und Gleitelement für zwei Längsschlitten 4; 5 von denen jeder eine Querführung 6; 7 aufweist. In der Querführung 6 des Längsschlittens4 ist ein Querschlitten 8 verstellbar gelagert. DieQuerführung 7 im Längsschlitten 5 nimmt einen Querschlitten 9 verschiebbar auf. Auf dem Querschlitten 8 befindet sich ein polygonförmiger Werkzeugträger 10, der in zwei seiner Polygonseiten 11; 12 Werkzeugaufnahmen 13; 14; 15 in sich trägt. Dabei ist die Werkzeugaufnahme 13 der Polygonseite 11 zugeordnet und die Werkzeugaufnahmen 14; 15 befinden sich in der Polygonseite 12. Die Achsen der Werkzeugaufnahmen 14; 15 weisen untereinander einen parallelen Achsverlauf auf. Die Werkzeugaufnahmen 13; 14; 15 dienen zur Aufnahme von Werkzeughaltern 16; 17; 18, wobei jeder Werkzeughalter ein Handhabungselement 19 aufweist. Der Werkzeugträger 10 ist auf dem Querschlitten 8 in verschiedene Stellungen taktweise drehbar in Richtung A gelagert. Auf dem Querschlitten 9 ist auf einem winkelig gestalteten Halter ein Schwenkkopf 20 gelagert, der zwei Schwenkarme 21 aufweist, die sich um 180° gegeneinander versetzt radial senkrecht zur Schwenkachse des Schwenkkopfes 20 erstrecken. Am Ende jedes Schwenkarmes 21 sind paarweise Werkzeugwechselgreifer 22; 23 und 24; 15 angeordnet. Die Werkzeugwechselgreifer 22; 23; 24; 25 umschließen in geschlossenem Zustand ein Griffzentrum 26; 27; 28; 29. Jedes dieser Griffzentren kann mit einem Griffzentrum W₁; W₂ am Handhabungselement 19 der Werkzeughalter in Übereinstimmung gebracht werden.

Die Griffzentren 26; 29 von den Werkzeugwechselgreifern 22; 25 und die Griffzentren 27; 28 der Werkzeugwechselgreifer 23; 24 liegen sich, bezogen auf die Schwenkachse des Schwenkkopfes 20, punktsymmetrisch gegenüber. Am Ende der Längsführung 3 befindet sich ein Werkzeugspeicher 30 mit Speicherplätzen 31. Durch Drehen des Werkzeugspeichers 30 werden die in den Speicherplätzen 31 befindlichen Werkzeughalter in Position zum Werkzeugwechsel gebracht. Während des Werkzeugwechsels verläuft die Fluchtlinie der Achse jedes Speicherplatzes 31 in dessen Übergabestellung in der Mitte zwischen den Achsen der Werkzeugaufnahmen 14; 15 im Werkzeugträger 10. Der Achsabstand b der Werkzeugaufnahmen 14; 15 beträgt zweimal den Abstand a, wie er zwischen zwei Griffzentren 26; 27 oder 28; 29 eines Greiferpaares 22; 23 oder 24; 25 besteht, plus zweimal einem Abhubweg h, der erforderlich ist, um einen Greifer von einem in der Werkzeugaufnahme 14 oder 15 befindlichen Werkzeughalter 17 oder 18 quer zu dessen Achsrichtung in der gemeinsamen Achsebene beider Werkzeugaufnahmen 14; 15 zu entfernen.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Drehmaschine zur Durchführung des Werkzeugwechsels ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Zum Verständnis ist wichtig, daß der Schwenkkopf 20 um seine Schwenkachse taktweise jeweils um 180° schwenkbar angetrieben ist. Diese Bewegung ist durch die Drehrichtung A gekennzeichnet. Weiterhin ist die Schwenkachse linear innerhalb der Bewegungskoordinaten χ; ζ mit Hilfe des Querschlittens 9 und des Längsschlittens 5 bewegbar, so daß die ausgezeichneten Stellungen I bis X erreicht werden. Der Querschlitten 8 ist auf dem Längsschlitten 4 in Werkzeugwechselposition verfahren, in welcher, wie oben beschrieben, die Fluchtlinie der Achse eines Speicherplatzes 31 in der Mitte zwischen den Achsen der Werkzeugaufnahmen 14; 15 verläuft.

Die Werkzeugwechselaufgabe des gezeigten Beispieles besteht darin, aus der Werkzeugaufnahme 14 des Werkzeugträgers 10 einen Werkzeughalter 17 zu entfernen und in den leeren Speicherplatz 31 des Werkzeugspeichers 30 zurückzuführen, sowie einen Werkzeughalter 18 aus dem Werkzeugspeicher 30 zu entnehmen und in die Werkzeugaufnahme 15 einzuführen. Der Werkzeughalter 17 befindet sich noch in der Werkzeugaufnahme 14. In der Stellung I des Schwenkkopfes 20 ist das Griffzentrum 26 des Werkzeugwechselgreifers 22 mit dem Griffzentrum W₁ des Werkzeughalters 17 zur Deckung gebracht. Es erfolgt ein Schließen des Greifermechanismus.

Damit ist der Werkzeughalter 17 ergriffen. Der Schwenkkopf 20 wird nun aus Stellung I in die Stellung Il um den Weg Zi verfahren, wodurch der Werkzeughalter 17 vollständig aus der Werkzeugaufnahme 14 entfernt wird. Aus der Stellung Il gelangt der Schwenkkopf 20 in die Stellung III, wobei der Weg h, zurückgelegt wird. In der Stellung III erfolgt eine Drehung des Schwenkkopfes 20 um 180°, so daß das Griffzentrum 26 punktsymmetrisch der vorherigen Stellung gegenüberliegt. Durch eine weitere Verschiebung um den Weg Z₂ gelangt der Schwenkkopf 20 in Stellung IV.

Wenn diese erreicht ist, befindet sich der Spannschaft des Werkzeughalters 17 in dem Speicherplatz 31. Nun wird das Handhabungselement 19 freigegeben. Durch eine Bewegung um den Betrag h, gelangt der Schwenkkopf 20 in die Stellung V. Jetzt erfolgt das Weitertakten des Werkzeugspeichers 30, so daß der Speicherplatz, der mit dem Werkzeughalter 18 besetzt ist, in Entnahmestellung gelangt. Während dieser Zeit durchfährt der Schwenkkopf 20 den Weg h_1# wodurch er in Stellung Il zurückgelangt und verschiebt sich dann um die Wege hi; x; h₂ nach Stellung Vl. Damit gelang das Griffzentrum 27 in Bereitschaftsstellung. Zur Entnahme des Werkzeughalters 18 erfolgt eine Verschiebung des Schwenkkopfes 20 um den Weg Z₂ in Stellung VII und von dort aus um den Weg h₂ in Stellung VIII. In dieser Stellung stimmt das Griffzentrum 27 des Werkzeugwechselgreifers 23 mit dem Griffzentrum W₂ des Werkzeughalters 18 überein. Nach dem Schließen des Greifers erfolgt eine Bewegung des Schwenkkopfes 20 um den Weg Z₂ in Stellung IX. Damit ist der Werkzeughalter 18 aus dem Speicherplatz entfernt. In Stellung IX wird der Schwenkkopf 20 um 180° gedreht, worauf er sich um den Weg h₂ wieder nach Stellung Vl bewegt. Durch eine Bewegung um den Weg Z₁ gelangt der Schwenkkopf 20 in Stellung X, wobei der Werkzeughalter 18 in die Werkzeugaufnahme 15 eingeschoben wird.

Der technisch-ökonomische Effekt der Erfindung liegt vor allem in der Einsparung von Verfahrwegen begründet, wobei der Bewegungsablauf vielfältig gestaltbar ist. Aus der Gesamtkonzeption läßt sich erkennen, daß die vom Schwenkkopf durchfahrenen Strecken in x-Richtung stets kleiner sind als der Abstand b zwischen den Werkzeugaufnahmen 14; 15. Gegenüber dem bekannten Stand verringern sich die notwendigen zu durchfahrenden Wegstrecken mindestens um den Abstand a zwischen den Griffzentren eines Greiferpaares. Bei gleicher Dimensionierung der Abstände a und b ist die gleichzeitige Entnahme von zwei Werkzeughaltern möglich, bei deren Auswechseln eine Schwenkbewegung des Schwenkkopfes eingespart wird. Die Zuordnung einer einzigen Längsführung zu den zwei fluchtend darauf angeordneten Längsschlitten der Drehmaschine ermöglicht eine günstige Herstellungstechnologie für die Längsführung und gegebenenfalls auch Verschiebungen des Werkzeugträgers in z-Richtung über den konzipierten Weg des Längsvorschubes hinaus.

Claims (2)

1. Drehmaschine, mit zwei auf Längsführungen am Maschinengestell in Richtung der Arbeitsspindel verschiebbar gelagerten Längsschlitten, von denen jeder eine Querführung aufweist und in dieser einen verschiebbaren Querschlitten aufnimmt, wobei auf den ersten Querschlitten ein in mehrere Stellungen schwenkbarer, polygonförmiger Werkzeugträger mit Werkzeugaufnahmen gelagert ist und der zweite Querschlitten einen Schwenkkopf mit zwei Schwenkarmen aufnimmt, an deren Enden sich Werkzeugwechselgreifer befinden, die einerseits den Werkzeugaufnahmen des Werkzeugträgers und andererseits den Speicherplätzen eines Werkzeugspeichers zugeordnet sind, wobei die Werkzeugwechselgreifer paarweise an den Schwenkarmen angeordnet sind, so daß die Griffzentren von zwei sich, bezogen auf die Schwenkachse des Schwenkkopfes, diametral gegenüberliegenden Werkzeugwechselgreifern punktsymmetrisch zur Schwenkachse liegen, gekennzeichnet dadurch, daß die Längsschlitten (4; 5) in einer Fluchtlinie auf den Längsführungen (5) angeordnet und mindestens einer Polygonseite (12) des Werkzeugträgers (10) zwei Werkzeugaufnahmen (14; 15) mit untereinander parallelem Achsverlauf zugeordnetsind und daß der Abstand (a) zwischen den Griffzentren (26; 27) (28; 29) eines Greiferpaares (22; 23) (24; 25) kleiner ist als der Achsabstand (b) zwischen den Werkzeugaufnahmen (14; 15) im Werkzeugträger (10).

2. Drehmaschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fluchtlinie der Achse jedes Speicherplatzes (31) in der Mitte zwischen den Achsen der Werkzeugaufnahmen (14; 15) verläuft und der Achsabstand (b) zweimal dem Achsabstand (a) der Griffzentren (26; 27) des Greiferpaares (22; 23) plus einem Abhubweg (h), bestehend aus den Abhubwegen (h^ plus (h₂), entspricht.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine mit zwei auf Längsführungen am Maschinengestell in Richtung der Arbeitsspindel verschiebbar gelagerten Längsschlitten, von denen jeder eine Querführung aufweist und in dieser einen verschiebbaren Querschlitten aufnimmt, wobei auf den ersten Querschlitten ein in mehrere Stellungen schwenkbarer, polygonförmiger Werkzeugträger mit Werkzeugaufnahmen gelagert ist und der zweite Querschlitten einen Schwenkkopf mit zwei Schwenkarmen aufnimmt, an deren Enden sich Werkzeugwechselgreifer befinden, die einerseits den Werkzeugaufnahmen des Werkzeugträgers und andererseits den Speicherplätzen eines Werkzeugspeichers zugeordnet sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

An automatisierten Werkzeugmaschinen, Fertigungszellen und Taktstraßen, bei denen der Werkzeugwechsel selbsttätig mit Hilfe von Manipulatoren vorgenommen wird, besteht ein wesentliches Anliegen darin, die Werkzeugwechselzeiten so kurz als mögiichzu bemessen. Das Zeitregime für den Werkzeugwechsel, gerechnet von der Bearbeitungsendstellung eines Werkzeuges bis zur Bearbeitungsanfangsstellung des nachfolgenden Werkzeuges, ist von mehreren Einflußgrößen abhängig. Dabei bildet die räumliche Zuordnung der Werkzeugwechseleinrichtung zu den Werkzeugaufnahmen im Werkzeugträger und zu den Speicherplätzen des Werkzeugspeichers die Grunddisposition für die Länge der zum Werkzeugwechsel notwendigen Verfahrwege. Lage und Anordnung der Werkzeugaufnahmen selbst, sowie Form und Zugriffsmöglichkeit der Werkzeugwechselgreifer haben wesentlichen Einfluß auf die Ablaufgeschwindigkeit des Werkzeugwechsels. Die schnellste Möglichkeit, ein Nachfolgewerkzeug zum Einsatz zu bringen, besteht zweifellos darin, dieses Werkzeug in einer zweiten Werkzeugaufnahme bereitzustellen. Eine Lösung dieser Art ist durch die DE-OS 1602829; B 23 Q 3/155 bekannt. Dabei sind am Maschinengestell einer Drehmaschine zwei Längsschlitten auf zwei Längsführungen in Richtung der Arbeitsspindel verschiebbar gelagert. Jeder Längsschlitten trägt einen Querschlitten, auf dem sich der eigentliche Werkzeugträger mit je einer Werkzeugaufnahme befindet. Die Werkzeuge in den Werkzeugträgern gelangen nacheinander oder gleichzeitig zum Schnitt. Der Werkzeugwechsel erfolgt durch zwei 180°-Doppelgreifer, die ortsfest am Maschinengestell im Bereich eines Werkzeugspeichers angeordnet sind. Zur Vornahme des Werkzeugwechsels müssen beide Längsschlitten der Werkzeugträger in die Schwenkebene der 180°-Doppelgreifer verfahren. Der Vorteil, der durch die Bereitstellung eines zweiten Werkzeuges gegeben ist, wird durch die langen Verfahrwege wieder kompensiert. Dies geschieht vor allem dann, wenn die Werkzeuge gleichzeitig zum Schnitt gelangen und deshalb auch gleichzeitig zu wechseln sind oder wenn die Bearbeitungszeit kürzer bemessen ist, als die Zeit für den Werkzeugwechsel. Die Gesamtkonzeption dieser Lösung läßt dazu einen hohen konstruktiven Aufwand erkennen, der insbesondere durch die Ooppetanordnung der Werkzeugträger mit Längs- und Querschlitten, der zu ihrer Lagerung erforderlichen Führungen und den zwei notwendigen 180°-Doppelgreifern gekennzeichnet ist, wobei die Zuordnung eines besonderen Antriebes für jede der bewegten Baugruppen einen weiteren Kostenaufwand bedingt.