DD287897A5 - Einrichtung zur speicherung und zum automatischen wechsel von werkzeugen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speicherung und zum automatischen Wechsel von Werkzeugen, insbesondere an Waagerecht-Bohr- und Fraesmaschinen, an denen die Werkzeuge zwischen Magazin und Bohrspindel ueber eine in 2 Abschnitte geteilte Schiene zugefuehrt werden, wobei der eine Schienenabschnitt am Staender oder Spindelstock der Maschine, der andere Schienenabschnitt unabhaengig von beiden angebracht ist. Diese Einrichtung wird so weiterentwickelt, dasz der unabhaengig vom Staender und Spindelstock angebrachte Schienenabschnitt an einem Staender senkrecht verschiebbar aufgenommen wird. Das ermoeglicht den Einsatz eines kompakten Werkzeugmagazins, das keine Antriebs-, Steuer- und Fuehrungselemente enthaelt. Damit verbunden ist der Vorteil einerseits auf einfache Weise mit Werkzeugen bestueckte komplette Magazine wechseln und andererseits beim Einsatz von mehreren Magazinen zur Erweiterung der Speicherkapazitaet den Gesamtaufwand klein halten zu koennen.{automatischer Werkzeugwechsel; Waagerecht-Bohr- und Fraesmaschine; geteilte Schiene; Schienenabschnitt, senkrecht verschiebbar; Werkzeugmagazin, kompakt und wechselbar; Speicherkapazitaet, erhoeht}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Werkzeugmaschinen. Die Anwendung der Erfindung ist an Werkzeugmaschinen mit automatischer Werkzeugwechseleinrichtung möglich. Insbesondere ist sie an Waagerecht-, Bohr- und Fräsmaschinen anwendbar, an denen die Werkzeuge zwischen Werkzeugmagazin und Bohrspindel über eine geteilte Schiene transportiert werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Als Voraussetzung für die automatische Versorgung von Werkzeugmaschinen mit Werkzeugen werden an oder in der Nähe der Maschine Werkzeugmagazine untergebracht. Bei Waagerecht-, Bohr- und Fräsmaschinen mit mindestens parallel zur Bohrspindel fahrbarem Ständer besteht dabei das Erfordernis, zur Vermeidung einer Vergrößerung zu bewegender Massen und einer Beeinträchtigung der Arbeitsqualität durch Übertragung von Stößen und Schwingungen auf das Werkzeug, das Werkzeugmagazin oder auch mehrere Werkzeugmagazine unabhängig von dem in Bohrspindelrichtung verfahrbaren Teil der Maschine unterzubringen. In der Absicht, den Bedienbereich der Maschine nicht einzuengen, wird dabei in der Regel die dem Bedienbereich abgewandte Seite des Ständers für die Aufstellung des Werkzeugmagazins gewählt. Bei Ausführung des Maschinenständers in kompakter Kastenform ergibt sich dabei eine große Distanz zwischen Werkzeugmagazin und Bohrspindel, die von der Werkzeugwechseleinrichtung überbrückt werden muß.

Der Stand der Technik wird z. B. von einer Maschine (Bearbeitungszentrum CW800 in Sonderausführung des Werkzeugmaschinenkombinstes „Fritz Heckert" Karl-Marx-Stadt) repräsentiert, die über 2 ortsfest aufgestellte Werkzeugmagazine verfügt, deren Werkzeuge parallel zur Bohrspindelachse ausgerichtet und in einer motorisch anf atriebenen umlaufenden Kette aufgenommen sind. Dabei wird durch eine entsprechende Positioniereinrichtung der entsprechende Speicherplatz in der Kette in die vorgesehene Entnahmeposition gebracht, die von einem Doppelarmgreifer erreicht wird. Nachteilig bei dieser Lösung ist der hohe Aufwand für die Positionierung der Werkzeug-Speicherplätze durch gesteuerte Kettenbewegungen in den Fällen, in denen zur Erhöhung der Speicherkapazität für die gesamte Maschine mehrere Magazine aufgestallt werden. Dieser Nachteil ist darin begründet, daß jedes r er mehrfach an einer Maschine aufgestellten Magazine eigene Einrichtungen für Antrieb, Positionierung und Führung der Werkzeug ketten erfordert. Darüber hinaus ist von Nachteil, daß der Austausch der Werkzeuge im Magazin bei Auftragswechsel oder bei notwendigem Werkzeugersatz direkt an der Maschine und im wesentlichen bei stillgesetzter Maschine erfolgen muß.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den für automatische Werkzeugwechseleinrichtungen mit großen Speicherkapazitäten notwendigen Aufwand zu senken und deren Gebrauchswert zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, für Waagerecht-, Bohr- und Fräsmaschinen eine Werkzeugwechseleinrichtung zu schaffen, deren Magazine einfach aufgebaut sind, d. h. keine Antriebs-, Steuer- und Führungseinrichtungen für umlaufende Magazinteile orfordern. Darüber hinaus sollen die Werkzeuge in den Magazinen unabhängig vom Betriebszustand der Maschine und komplette Magazine an der Maschine austauschbar sein. Die Erfindung muß für Waagerecht-, Bohr- und Fräsmaschinen für große zu überbrückende Distanzen zwischen den Magazinen und der Bohrspindel, d. h. auch für Maschinen mit Kastenständerbauart anwendbar sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Verwendung einer in 2 Abschnitte geteilten Schiene für die Führung eines Werkzeugschlittens zwischen Magazin und Bohrspindel der eine Schienenabschnitt am Ständer oder am Spindelstock der Maschine befestigt ist, der ändere Schienenabschnitt aber auf einem in vertikaler Richtung längs eines Wechslerständers sich verschiebenden Wechslerschlittens angebracht ist.

Das Werkzeugmagazin besteht aus einem Gerüst mit übereinander ortsfest angeordneten Speicherplätzen, in denen die Werkzeuge mit ihren Längsachsen parallel zur Bohrspindelachse liegen. Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind mehrere Werkzeugmagazine in Bohrspindelrichtung hintereinander aufgestellt. Damit der Wechslerschlitten alle Magazine erreichen kann, ist der Wechslerständer auf einem zusätzlichen Support angeordnet, der seinerseits längs eines Wechslerbettes entlang der aufgestellten Magazinreihe verschiebbar ist.

Die Kompaktheit der erfindungsgemäß einzusetzenden einfachen Magazine, die - abgesehen vom einfachen Mechanismus zur Sicherung der Werkzeuge-wederzu bewegende Teile noch Energie-oder Signalleitungen erfordern, ermöglicht zusätzlich ihre Verwendung als Transporteinrichtung für don zwischen der Werkzeug-Aufbereitungswerkstatt und der Maschine erfolgenden Werkzeugtransport. Hierzu werden als weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung die Magazine mit geeigneten Angriffselementen für Spann- und Arretierungseinrichtungen, die am Aufstellort der Magazine angebracht sind, und Lastaufnahmemittel für den Transport versehen.

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Ansicht und Fig. 2 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Einrichtung im Zusammenhang mit einer Waagerecht-, Bohr- und Fräsmaschine. Fig. 3 zeigt die Einrichtung in einer Ausführung mit mehreren Werkzeugmaschinen. In einem Spindelstock 1, der an einem Ständer 2 in vertikaler Richtung verschiebbar angeordnet ist, ist eine Bohrspindel 10 gelagert. Diese Bohrspindel nimmt die für die Zerspanungsarbeit notwendigen Werkzeuge auf und wird in bekannter Weise über einen Elektromotor in Verbindung mit einem Getriebe angetrieben. Auf der dem Spindelstock 1 gegenüberliegenden Seite des Ständers 2 ist- wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt - ein Werkzeugmagazin 6 ortsfest aufgestellt. Dieses Werkzeugmagazin besteht im wesentlichen aus einem Gerüst 7, das übereinander angeordnete Werkzeugplätze 8 enthält, in denen die Werkzeuge aufgenommen und mittels einfacher mechanischer Elemente, die hier nicht dargestellt sind, in ihrer Lage gesichert werden. Zwischen dem Werkzeugmagazin 6 und der Waagerecht-, Bohr- und Fräsmaschine, die im wesentlichen aus Spindelstock 1, Ständer 2, Ständerschlitten 15, Ständerbett 16 und Werkstückträger 13 besteht, ist ortsfest ein Wechslerständer 4 mit einem davon vertikal verschiebbaren Wechslerschlitten 5 aufgestellt. Auf dem Wechslerschlitten 5 sitzt der erste Schienenabschnitt 3 einer in 2 Abschnitten geteilten Schiene. Der zweite Schienenabschnitt 14 ist fest am Ständer 3 der Waagerecht-, Bohr- und Fräsmaschine angebracht. Beide Schienenabschnitte stellen eine Führung für die horizontale Bewegung des Werkzeugschlittens 17 zwischen Werkzeugmagazin 6 und Bohrspindel 10 dar und verfügen deshalb über identische Konturen der an der Führung beteiligten Flächen. Im Werkzeugschlitten 17 ist ein Doppelarmgreifer 18 gelagert, der über eine Schwenkmöglichkeit um eine zur Bohrspindel 10 parallel Achse und eine Aushubmöglichkeit parallel zur Achse der Bohrspindel 10 verfügt.

Werden zur Erhöhung der Speicherkapazität mehrere Werkzeugmagazine 6 aufgestellt-wie in Fig.3 dargestellt-wird der Wechslerständer 4 auf einem Support 11 angebracht, der zum Erreichen aller Werkzeugmagazine auf einem Wechslerbett 12 parallel zur Achse der Bohrspindel 10 verschiebbar ist

Die Wiikungsweise der Einrichtung ist folgende:

Bei Auslösung des Befehls „Werbeugwechsel" durch die CNC-Steuerung der Machine fährt die Maschine mit Spindelstock 1, Ständer 2 und Ständerschlitten 15 in Richtung der Bohrspindel 10 vom Werkstückträger 19 weg in eine nahe dem Fahrwegende gelegene Wechselposition. In dieser Position stehen sich erster und zweiter Schienenabschnitt 3 und 14 fluchtend gegenüber. Durch geeignete Antriebsmittel, die hier nicht näher erläutert sind, wird der Werkzeugschlitten 17 samt einem im Doppelarmgreifer 18 gefaßten Werkzeug über die zwischen erstem und zweitem Schienenabschnitt 3 und 14 bestehende Stoßstelle hinweg längs des zweiten Schienenabschnittes 14 zur Bohrspindel 10 hin verschoben. Unter Zuhilfenahme der installierten Schwenkmöglichkeit wird in der spindelnahen Wechselposition das alte Werkzeug aus der Bohrspindel 10 entnommen und das neue Werkzeug in die Bohrspindel 10 eingesetzt. Der Wechslerschlitten 5 fährt nunmehr längs des zweiten Schienenabschnittes 14 über die Stoßstelle auf den ersten Schienertabschnitt 3, der seine mit dem zweiten Schienenabschnitt 14 fluchtende Lage beibehalten hat, zurück. Am Ende dieser Bewegung wird die Verschiebung des Ständers 2 längs des Ständerbettes 16 zur Fortsetzung der Zerspanungsarbeit eingeleitet.

Während bereits die Maschine mit dem neuen Werkzeug wieder arbeitet, fährt der Wechslerschlitten 5 in vertikaler Richtung einen von der CNC-Steuerung vorgegebenen Werkzeugplatz 8 an, um das alte Werkzeug im Werkzeugmagazin 6 abzulegen. Danach fährt der Werkzeugschlitten 5 einen weiteren Werkzeugplatz 8 an, um ein neues Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin 8

zu entnehmen. Mit diesem neuen Werkzeug fährt nun der Wechslerschlitten 5 in die Position längs des Wechslerständers 4, in der erster und zweiter Schienenabschnitt 3 und 14 die gleiche vertikale Position einnehmen. Damit steht das Werkzeug in der Warteppeitlon für einen erneuten Wechselvorgang bereit.

Die Wirkungsweise der Einrichtung beim Einsatz von mehreren Werkzeugmagazinen β ist prinzipiell gleich, nur muß durch den Support 11 bei der Werkzeugablage bzw. -entnahme am Magazin eine der beiden Magazinpositionen und zum Zwecke des Wechselns der Werkzeuge in der Bohrspindel 10 eine definierte Maschinenposition angefahren werden, in der die Schienenabschnitte 3 und 14 fluchton, wobei sich der Ständer 2 in seiner Wechselposition nahe dem Fahrwegende befindet. Da die Werkzeugmaschine 6 als Bestandteil der erfindungsgemäßen Einrichtung in ihrem Aufbau sehr einfach gestaltet sind, insbesondere keine Antriebs- und Steuerelemente enthalten, sind sie gleichzeitig als - u. U. werkstückgebundene -Transporteinheiten zwischen Werkzeug-Aufbereitungswerkstatt und Maschine einsetzbar. Damit besteht die Möglichkeit, den Zeitaufwand für die Umbestückung der Werkzeugmagazine 6 bei Auftragswechsel oder für die Einschleusung von Ersatzwerkzeugen drastisch zu senkon, indem die mit Werkzeugen bestückten kompletten Magazine an der Maschine gewechselt werden. Als vorteilhafte Ausführung werden dazu die Magazine mit geeigneten Angriffselementen für Spann- und Arretierungseinrichtungen sowie mit geeigneten Lastaufnahrnemitteln ausgestattet.

Von besonderem Vorteil erweist .sich die erfindungsgemäße Lösung für den Fall der Verwendung von mehreren Werkzeugmagazinen 6. Weil.die Magazine auf Antriebs-, Steuer- und Führungselemente, wie sie beispielsweise bei Kettenmagazinen üblich sind, verzichten, wird das sonst entsprechend der Anzahl der Magazine notwendige mehrfache kostenintensive Anordnen dieser Elemente vermieden. Die Funktion dieser alternativ mehrfach einzusetzenden Elemente wird erfindungsgemäß durch die nur einmal benötigte aus Wechslerständer 4 und daran verschiebbaren Wechslerschlitten einschließlich der Antriebs- und Steuerelemente gebildeten Baugruppe übernommen.

In den dargestellten Figuren 1 und 2 wird davon ausgegangen, daß die Ablage bzw. Entnahme der Werkzeuge 9 im Werkzeugmagazin 6 radial zu den Achsen der gespeicherten Werkzeuge 9 erfolgt.

Beim Einsatz eines Werkzeugmagazins 6, bei dem Ablage und Entnahme der Werkzeuge 9 in Richtung der Achsen der gespeicherten Werkzeuge 9 erfolgen, ist in nicht dargestellter Weise der Doppelarmgreifer 18 mit einer geeigneten Axial-Hubeinrichtung auszurüsten, oder der Wechslerständer 4 ist mittels eines Supportes 11 auf einem Wechslerbett 12 parallel zur Bohrspindel 10 verschiebbar anzuordnen.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Speicherung und zum automatischen Wechsel von Werkzeugen t.n Werkzeugmaschinen, insbesondere Waagerecht-, Bohr- und Fräsmaschinen, mit einem längs einer in 2 Abschnitte geteilten Schiene zwischen Werkzeugspeicher und Bohrspindel verfahrbaren Werkzeugschlitten, wobei der eino Schienenabschnitt am Maschinenständer oder am Spindelstock, der andere Schienenabschnitt unabhängig vom Ständer und Spindelstock angebracht ist, gekennzeichnet dadurch, daß der unabhängig von Spindelstock (1) und Maschinenständer (2) angebrachte erste Schienenabschnitt (3) auf einem längs eines Wechslerständers (4) in vertikaler Richtung verschiebbaren Wechslerschlitten (5) angebracht ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Werkzeugmagazin (6) aus einem Gerüst (7) mit einer Reihe senkrecht übereinander angeordneter und innerhalb des Werkzeugmagazins (6) ortunveränderlicher Werkzeugplätze (8) besteht, in denen die Werkzeuge (9) achsparallel zur Bohrspindel (10) aufgenommen werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Werkzeugmagazine (6) in Richtung der Achse der Bohrspindel (10) hintereinander aufgestellt sind und der Wechslerständer (4) auf einem Support (11) angeordnet ist, der zum Zwecke des Erreichens aller Werkzeugmagazine (6) längs eines Wechslerbettes (12) verschiebbar ist.

4. einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Werkzeugmagazin (6) über geeignete AngriVVselemento für Spann- und Arretierungseinrichtungen sowie über Lastaufnahmemittel für den Transport zum Zwecke des Austausches kompletter mit Werkzeugen (9) bestückter Werkzeugmagazine (6) verfügt.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zum Zwecke der Ablage und Entnahme der Werkzeuge (9) im Werkzeugmagazin (6) in axialer Richtung der Doppelarmgreifer (18) über eine geeignete Hubeinrichtung verfügt oder der Wechslerständer (4) mittels eines Supportes (11) auf einem Wechslerbett (12) parallel zur Bohrspindel (10) verschiebbar angeordnet ist.