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"Werkzeugmaschine mit Werkzeugweohselvorriohtung'1 Die Erfindung betrifft
eine Werkzeugtnasohine, z.B. Bohr- und Präswerk, mit einer an einem entlang einem
Bett verfahrbaren Ständer liegenden Bearbeitungestation, an der verschiedene Werkzeuge
zum DurchfUhren verschiedener Arbeiten aufnehmbar sind und einem am Gestell
festliegenden Werkzeugspeicher und einer Werkzeugweohselvorriahtung zum Überführen
von Werkzeugen zwischen einer Wechselstellung im Werkzeugspeicher und der Werkzeugaufnahmevorriohtung
an der Bearbeitungsstation durch Verschieben entlang einer Mhrung.
Hei
modernen Werkzeuajiascüineii ist es in der Real iiotvreiidil;, die @lerl@zeu@;t
i:i der Verr:zeu@;-üaltez@.ui,an der isearbei-tuu,:istatio@i der Laschine eritgz)recüeiid
eineri vorbe;@@irnate@l programm auszutauschen. Dazu ist es bekannt, aii der 'tearbeituiit;sstelle
selbst einen revolverartig drehbaren I.:eiirfaciivierk"ougnalter anzubriri@eii,
fier durca seine Drehung das erforderliche Wer'.L-zeug an die Bearbeitungsstelle
bringt, an der es aus dem lIehrfaehvierkzeughalter i:i Arbeitsstellung ausgeschoben
uzid dabd. gegebenenfalls mit dem Antrieb verbunden wird. Nach einer anderen bekannten
Anordnung liegt das Werkzeugmagazin ausserhalb der Bearbeitungsstelle und wird zum
Auswechseln des Vderkzeugs an die Bearbeitungsstelle eingefahren, wobei das ausgewählte
Werkzeug in eine entsprechende Wechselstellung im Magazin gebracht und gegen das
in der Werkzeughalterung liegende, beim vorherigen Arbeitsgang benötigte Werkzeug
ausgetauscht wird. Diese bekannten Anordnungen benötigen zwar nur eine einfache
Urisetzvorrichtung zum Austauschen der lierkzeuge zwischen Magazin und Werkzeughalterung,
jedoch muss an der Bearbeitungsstelle der vom Magazin vaenigstenn während des Verkzeugwechsels
benötigte Platz vorgesehen werden, wodurch grössere Kosten entstehen und die Schvririgungsneigung
der Naschine durch die notwendigen grösseren Stützlängen gefördert wird.
Es
ist bereits vorgesclila;el, worden, eine Vorrichtuliü zum Wechselei von YlerkzeuGen
zwische.1 einei:i ausserhalb der BearbeituliGsstelle an der Maschine festliegeilden
Magazin und der VerkzeughalterunG all der liearbeituli@sotelle ztx schaffeil, bei
der das ausgewählte lier:zeug durch die Werkzeugwechselvorrichtun l; aus dem ausserhalb
der Bearbeitungsstation verbleibenden VerkzeuGspeicher entnehmbar und zu der Werkzeugaufnahmevorrichtung
an der Bearbeituzlgsatation überfülirbar ist. Dazu ist es bekannt, die' :lerlczeui;-%vecllselvorrichtung
elitlaiiL; einer am Ständer festlieLenden Fährurig vertikal zwischen der Spindel
und dem Werkzeugspeicher zu verfahren. Bei &laschinen, bei denen die, Bearbeitungsstation,d.h.
die Werkzeugspindel, an einem Support liegt, der auf einem Ständer vertikal verfahrbar
ist, während andererseits der Ständer entlang dem Maschinenbett in Längsrichtung
verfahrbar ist, insbesondere bei sog. Langbettmaschineil ergibt sich dabei eine
Schwierigkeit insoweit, als zur Durchführung des Überführvorgangs in der Regel die
Werkzeugspindel in einer vorbestimmten Lage zur Wechselvorrichtung und zum Magazin
liegen muss. Es muss dabei nicht nur der Support auf die der überfilhrungsstelle
entsprechEnde Höhe vertikal am Ständer verschoben werden, sondern auch der Ständer
selbst auf seinen Führungen entlang dem Bett in den vorgesehenen Abstand von der
Wechselvorrichtung
bezw. dem Magazin gebracht werden. Die Verstellung des bei derartigen Maschinen
in der Regel ausserordentlich schweren Ständers erfordert nicht nur einet erheblichen
Zeitaufwand, sondern ergibt auch einen wesentlichen Verschleiss. Es ist die der
Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, eine Werkzeugvreehselvorrichtung für eint
derartige Maschine so auszubilden, daß ein Werkzeugwechsel in jeder Stellung dec
Ständers entlang den Maschinenbett durchgef ü.hrt werden kann, d.h. daß ein Verfahren
des Ständers entfallen kann. Dies wird bei zwischen dem Werkzeugspeicher uiid der
Spindel entlang einer Führung vorfahrbaren VYerkzeugwechselvorriclituiig gei:iäss
der Erfindung dadurch erreicht, daß diePühruiig für die Werkzeu,wechse7.vorrichtw-:@
au Ständer parallel zur Führung des Ständers aui Werkzeugbett festliegt und am Weil:zeugapeieher
in Führungen in Längsrichtung verschiebbar ist. Bei dieser erfindungsgemässen Anordnung
wird also die Führung vom Ständer bei dessen Verschiebung entlang dem Maschinenbett
ffmitgeschoben11 und erstreckt sich in jedem Fall imiaer zwisohen dem Werkzeugspeicher
und der Bearbeitungsstation.
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Es ist daher ein Werkzeugwechsel in jeder Stellung des Ständers möglich
und die durch das Verschieben
der V'rerkzeugriechselvorrichtung
entlang der Führung notwendigen Zeit ist infolge der wesentlich geringeren zu bewegeziden
1:Iassen wesentlich kürzer als bei Verschieben des Ständers in Wechselstellung,
während ausserdem der Verschleine wesentlich geringer ist. Die verschleissendenFÜhrungsteile
der tierkzeugwechselvorrichtung können wesentlich leichter ausgetauscht werden als
die entsprechenden Führungseinrichtungen für den Ständer. Dabei ist vorzugsweise
die Axiallagerung für die Führung eine am Ständer für den Werkzeugspeicher liegende
Hülsenlagerung. Vorzugsweise ist die werkzeugwechselvorrichtung ein an sich bekannter
Wechselarm, der an einem Schlitten liegt, welcher mittels einer Betätigungsstange
entlang der Plhcungen mit dem Werkzeugwechselarm zwischen dem Werkzeugspeicher und
der Werkzeugaufnahme verschiebbar ist. Die YaaftUbertragung auf die Betätigungsstange
erfolgt dabei von einem am Bett festliegenden Ständer aus, so daß die Abtriebestelle
für die Betätigungsstange, d.h. die Stelle, an der die Stange bei Nichtbetätigung
festliegt, und das Werkzeugmagazin gegeneinander ortsfest liegen.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß bei Bewegung des Ständere und damit ein-
oder Aus schieben dar Führung in der 7aagerung am Werkzeugspeicher die Werkzeugwechselvorriohtung
durch die Betätigungsstange in kon-# stanger Lage zum Speicher gehalten ß-lrd, d.h.
die
der Führung auch gegen den Schlitten der Werkzeugwecrselvorrichtunb verschoben wird.
Es wird dadurch auch bei Verstellung des Ständers entlang dem Weylrzeugbett in jedem
Falle die gleiche AusGarigslage der WerkzeugYiechselvorrichtung zum Werkzeugspeicher
selbsttätig eingehalten. Um einen schnellen 11erkzeugwechsel zu eri.iö-lichen, bann
die Werkzeugweehselvorricntun,# in belzwLiter Weise zwei gegenläufig gerichtete
Schwenkarme aufweisen, deren einer bei Begirui des Wechselvorgangs das neu einzusetzende
Werkzeug aus dem Werkzeug-Speicher aufnimmt, worauf die Wechselvorrichtung entlang
der Führung an die Bearbeitungsstation verschoben wird, der gegenläufig gerichtete
Arm das vorher benutzte Werkzeug aus der Werkzeugwechselvorriehtung aufnimmt, durch
Verschwenken des Arms um 1600 das neue Vlerkzeug in die Werkzeugaufrmhmevorr.ichtung
entlang der Führung zurückfährt und das vorher benutzte Werkzeug in deü Verkzeugspeicher
einsetzt. Dadurch wird ein. sehr schneller rationeller Bewegungsablauf des Werkzeugwechsels
gewährleietet, insbesondere auch deshalb, da die Zei, t, ia welcher die Werkzeugwechselvorrichtung
neue Werkzeug atis dem Werkzeugspeicher aufn-umt und an die Bearbeitungsstelle überführt,
der die WQrkzeugaufnahmevorrichtung tragende Support vertikal. am Ständer in die
Werkzeugwechselstellung verfahren werden kann.
Um komplizierte
Bewegungsabläufe zu vermeiden, karui zur Durcli@ährunder Einset4- und Ausziehbewegurr;
für die Verrczeuje aus der Halterwil; in Speicher wid an der aearbeitu.igostation
der Ilerl,-zeugWeehselarra in bekwaiter leise an einem Schlitten liegen, der eiitla;:b
einer parallel zur Drehachse des Werkzeug<vechselarris und seilecht zur Führung
liegenden Querfü:ntui zuis Ausziehen und Einsetzen der Verkzeu.;e ii: die _-ialterwii;c:a
im Vlerkzeugspeicher u:@-d der ilcrkzeui;zz',zfi@wauie verschiebbar is-c. Dis- Erfi:iduag
trii.-c. im folgendeu anhand der Zeichnungen an einem Ausfüliruiigsbeispiel näher
erläutert. Iii den Zeiciuiwil;eu zeigt s Fi6. 1 eine Vorderansicht einer
Verkzeugmaschine gemäss Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf die in FiG. 1 dargestellte
wobei ein Teil des Ständerkopfes weggebrochen ist, Fig. 3 eine vergrösserte
Teilansicht teilweise in. Draufsicht und teilweise in waagereohtem Schnitt,
Zig,
4 eine Vorderansicht des Werkzeugwechselarmes, Fig. 5 einen Schnitt durch ein Werkzeuggreifergehäuse
entlang Linie 5-5 in Fig. 4, Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht aus Richtung
der Linie 6-6 in Fig. 5 und Fig. 7 bis 21 schematische Schrägansichten der Werkzeugwechselvorrichtung,
Spindel und Magazin, welche die verschiedenen Stellungen der Teile während verschiedener
Abschnitten eines Werkzeugwechsels zeigen.
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Es wird nunmehr insbesondere auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen,
welche eine Werkzeugmaschine gemäss Erfindung zeigen. Die Maschine weist ein Maschinenbett
40 auf, auf welchem gleitbar ein senkrechter Ständer 41 mit einem Unterteil 42 angeordnet
ist. Das Bett 40 ist mit waagerechten Führungsbahnen 43 versehen, in welche komplementäre
nicht
gezeigte Führungsbahnen eingreifen, die am Boden der Säulenbasis 42 angeordnet sind,
um die Säule bei Gleiübeweguiig längs des Bettes 40 zu stützen. Die Bewegung der
Säule längs des Bettes 4o bildet eigne Bewegungsachse der Maschine, die als X-Achse
bezeichnet ist. Die Säule 41 ist mit vertikalen Führungsbahnen 48 zum Ringriff mit
komplementären Führungsbahnen 49 verseheiig die an einem Spindelkopf 5o vorgesehen
sind, um den ßpindelkopf gleitend in einer senkrechten Bewegungsrichtung länge einer
Y-Achse zu stützen. Die senkrechte Bewegung des Spindelkopfes längs der Y-Aohee
in der einen oder anderenRichtung erfolgt durch Betätigung eines Motors 51. Der
Spindelkopf 5o bildet die Arbeitsstation der Werkzeu6naschine und trägt drehbar
eine Arbeitsspindel 55, welche ein Merkzeug 6o zum Drehen mit der Spindel tragen
kann, wobei das Werkzeug fest innerhalb der Spindel mittels einer Spannpatrone bekannter
Art gehalten wird. Die Spindel 55 wird mittels eines geeigneten Motors
62 in bekannter Weise gedreht, um das Werkzeug 6o bei der Maschinenarbeit
zu betätigen.
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Die Spindel 55 trägt ein Werkzeug 6o in
einer
solchen Lage, dass es auf ein WerkstUak W einwirken kann, welches
in bekannter leise auf einem Drehtisch 61 gehalten wird,
der seinerseits
auf einem bewegbaren Schlitten 64 angeordnet ist.
Der
Schlitten 64 ist zur Quer-Gleitbeire[;iuig auf die Säule 41 zu und von ihr weg länLu
einer Z-Achov auf den. Gleitbahüen 66 an L;eordiiet, die auf der Oberfläche eines
sich seitlich erstrec@tel@üeli nilfsbettes e5 ausgebildet sind. Der Schlitten ü4
wird mittels eines Lotors 69 becrogt,* der hui den Aide des Bettes 65 befestigt
is-ü w:d ini batrieb aii,;eschlossen ist, um eine Schraube 6, zu dreien, crelche
ir. Eingriff mit einer Umlaufkugellagergewinüemutter (nicht gezeigt) steht, welche
am :ichli@t@:i@ 64 befest4;t ist. Es ist offensichtlich, daß die Säule 41 , der
:ic_.littcai 64 und der Spindelkopf 5o zur :e@reui.g in. drei L;egenseitig que2
liegenden @3evre@uii@üva_aie@i an`eordnet sind und daß der Umlauftisch 63 u11 seine
se.Arechte Achse bewegt werde:i ,tanxi, wu das@lerkstüc@@ '.r dem VezIczeug 6o zuzuführen,
das von der Umlaufspindel 55 getragen wird. So kann die schwere massive Säule 41
auf dem Bett 4o längo der X-Ae:ise in ihre vollständige rechts liegende Lage bewegt
werden, die sie in Fig. 1 und 2 einnimmt, um die Spindel 55 längs der
Y-Achse einzustellen, während der Spindelkopf 50 vertikal längs der Y
Achse bewegt werden kann, um die Spindel in jeder beliebigen gewünschten
senkrechten Stellung bezüglich des Werkstückes 17
einzustellen,
welches auf dem Tisch 63 getragen ist. Der Schlitten 64 kann seinerseits
in seiner Vorwärtsbewegung auf die Säule 41 zu bewegt werden, um das Werkstück
W zu der genau eingestellten Spindel 55 zu führen, um das WerkstUok dem walaufeiiden
Werkzeug Oo zuzuf Uhren. Die in Fig. 1 tuid 2 gezeigte Maschine ist mit einer
automatisch arbeitenden mechanischen Werkzeugwechselvorriclitung 70 versehen,
die zur waagerechten Bewegung zwischen einem Werkzeugmagazin 71 und der Spindel
55 gehalten wird, unabiiängiC von der horizontalen Entfernung, in welcher die Spindel
55 von dem Werkzeugmagazin 71 angeordnet ist.
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Eine Anzahl. verschiedener Werkzeuge 6o ist in dem Magazin 71 gelagert,
wo sie zur Übertragung auf die Spindel 55 zur Verfügung stehen. Ein Werkzeugweclselarm
75 ist von einem Träger 76 gehalten, der dazu dient, den Werkzeugvieohselarm 75
in seine verschiedenen Bewegungen zur Durchführung seiner Funktion zu transportieren,
ein ausgewähltes Werkzeug 6o aus dem Magazin 71 zu entnehmen und anschliessend
dieses ausgewählte Werkzeug auf die Spindel zu bringen, wo das ausgewählte Werkzeug
in die Spindel 55 eingesetzt wird, um es zur Durchführung eines Arbeitsganges
in Stellung zu bringen. Der Werkzeugwecheelarm 75 arbeitet auch, um
dae bereits in der Spindel 55 angeordnete Werkzeug 6o zu entnehmen und es
zurück zum Magazin 71 zu bringen und es darin zu lagern.
Der
Träger 76 ist zur waagerechten Bewegung längm eines Weges getragen, der parallel
zur X-Achse liegt, zum Zwecke des Transportierens des Armes 75 in eine Zage, in
welcher er an einem Werkzeug 6o angreift, das sich in der Perei tsohaftslage befindet
und danach das Werkzeug zu der entfernt liegenden Spindel 55 transportiert.
In Fig. 1, 2 und 7 ist die Werkzeugwechselvorrichtung 70 in ihrer
Ruhelage ausserhalb der Bewegungsbahn des Spindelkopf es 5o und des Magazins 71
gezeigt. Wenn ein WerkzeuGwechsel ausgeführt werden soll, wird der Träger 76 nach
links bewegt, um den Werkzeugwechselarm 75 aus der geparkten Lage in Eingriff mit
einem Werkzeug zu bringen, das vom Magazin 71 in die Wechselstellung gebracht worden
ist. Der Werkzeugweehselarm 75 ist mit einem Paar identischer Werkzeuggreifer 77
und 78 versehen, die sich in entgegengesetzten Richtungen im Verhältnis zueinander
erstrecken. Die 'Werkzeuggreifer 77 und 78 sind jeder mit im wesentlichen halbkreisförmigen
Oberflächen 79 versehen, um einen Bund 61 aufzunehmen, der an jedem Werkzeug 6o
vorgesehen ist.
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Die Werkzeuggreifer 77 und 78 weisen feste Finger 77A und 78A und
bewegbare Finger 77B und 78B auf, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die bewegbaren
Finger 77B und 78B der Greifer 77 und 78 können betätigt werden, um die Werkzeuge
6o fest innerhalb der halbkteisförmigen Oberfläche 79 derart zu halten, iü e dies
nachstehend beschrieben wird.
In Pig. 7 - 2o ist schematisch ein
Arbeitszyklus der Werkzeugwechselvorrichtunb 7o beim Austauschen eines Werkzeuges
6o in der Spindel 55 gezeigt. Fig. 7 zeigt die Verkzeugaustauschvorrichtung in einer
anfänglicher. Zage, in welcher der Werkzeugwechselarm 75 sich in Ruhestellung befindet
und so gelagert ist, daß er die Drelibevregung des Magazins 71 und auch die Arbeitabeviegung
der Spindel 55 nicht stört. Bei Ansprechen auf ein geeignetes Signal, welches von
einem Speicher kommt, wird das Magazin 71 betätigt,um das nächste gewünschte Werkzeug
in eine Werkzeugbereitschaftetage zu bringen, in der ein Werkzeug wie beispielsweise
das Werkzeug Goa durch den Greifer 77 des Armes 75 erfasst werden kann. Wenn das
gewünschte Werkzeug sich in der Bereitsohaaftslagebefindet, wird ein Signal
empfangen, um die Linksbewegung des Trägers 76' wie dies in
zig. 7 gezeigt ist, zu bewirken, eo daß der Werkzeuggreifer
77
in Eingriff mit dem Bund 81 des Werkzeuges Goa gebracht wird, welches vom
Magazin,71 kommt. Eine Linksbewegung des Trägers 76 bewirkt die Bewegung des Werkzeugweohselarmes
in die in Pig. 8 gezeigte Lage, in welcher der Greifer 77 in Eingriff mit dem Werkzeug
Goa steht, das sich in der Bereitsohaftsstellung mittels des Magazins
71 befindet.
Venia der Greifer 77 in Eingriff mit dem vom
I.Iagaziii 71 dargebotenen Werkzeug Goa gelangt, wird der bevregbare fintier 7713
des Greifers auf den festen Finger 77 zu bewegt, ura das 'üer:izeug Goa in derz
halbkreisförmigen Einschnitt 79 des Greifers zu verriegeln. Der Arm 75 wird daini
nach auswärts bewegt, um das ?@(erkzeug aus seiner Lagerhülse in dem IIabazin 71
zu entnehmen, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Danach wird der Träger 76 nach rechts
bewegt, um den Werkzeubwechselarm 75 in seine Ruhelage zurück zu bewegen, wie dies
in Fig. 1o gezeigt ist, und von dort in die zurückgeZogexie hege, wie dies in Fids
11 gezeigt ist, i i welcher er das Werkzeug Goa zur Übertraf.,uiig zur Spindel
55 bereithält. Der Arbeitszyklus wird durchgeführt, während die Spindel mit dem
vorher ausgewechselten Werkzeug arbeitet und als Ergebnis, wenn ein Werkzeugwechsel
durchgeführt werden soll, wird keine Zeit dadurch verloren, daß zunächst ein Werkzeug
aus dem Magazin ausgewählt und entfernt wird, bevor der Werkzeugwechsel erfolgt.
In Fig. 7 - 11 ist gezeigt, daß der Spindelkopf 50 in einer niedrigeren
Zage liegt, so daß die Spindel 55 sich nicht in einer Werkzeugwechsele tel lung
befindet. Wie in diesen Figuren gezeigt iot, wird die Spindel 55 verwendet,
um das Werkzeug hob anzutreiben, um einen Arbeitsgang am Werkstück f auszuführen,
das vom Drehtisch getragen ist, wie dies in Fig. 1 und 2 bezeigt irt. Zu diesem
#e:itpuriia
befindet sich der 'ilerkzeui,'crecüselarta 75 mit dein in seinen Greifer 77 gehaltenen
Werkzeug Goa in einer Ruhelage, um die Vollendung des Arbeitsganges abzuvarten,
der von der Spindel 55 mit denn '.lurl:zeu@; hob ausgefifhrt wird. Weiht der Arbeitsj@an#;
vollendet ist, wird das jlerkstü.ek durch I3ecre@unt; des Schlittens 6¢ in einer
Richtuni vo.i der Säule 41 cre,; zurUckgezogea, uta-t dadurch das Verkstüeh 1l von
den VerkzeuL; hob weg wid frei zii bewe,#e@i. Der Spiiidelkopf 5o wird ansciliessetid
der Y-Achse i:i eine bestiLmite Zage be@-re`.;t, dic als ;ler_@zet:`@.:ec_isella@c
bezeicluiet ist, so uab der '.#)tuid L:1 des ller:@zeu@;es 6o :;, das in der Sf@:i:iüel
5`;e tragu- ijt, sieh iti y'luchtung de:.t G@c;.@_ er 7L': des ;lecliselar::ces
75 befindet, wie dies in I'iL#. 12 gezeigt ist. Dort lieft die 55 :iu_i ii: der
erforderliche:- ZL'.be für einen @leri_;;ei@`r;ec_=selarbeit: gaii@;, bei crelcl:e::t
das @lel@i@zeu,; hob daftiuo e::tier_it wird usiu daa nouc: ;lertseu`; Goa üaj--i
für aiiaciiliesse_ide Bearbeituii,des `.@@:r_;s tücl:es@l ei:i.:eset;jt cri@d. Der
Träger 76 wird iiuwi -nach rechts (in FiG. 13 gesehen), bewegt, wobei auch der Arm
75 nach rechts bewegt wird, wobei der Vlerkzeuggreifer 7Ü mit dem Bund
öl des Uerlistückes hob in Eingriff steht, das von der Spindel 55 gehalten
ist, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist. Danachwird der bewegbare
Finger
78A des Greifers 7b betätigt, uni das Werkzeug hob in dera halbkreisfUriaif;en Ausschnitt
75 des Greifers 70 festzuhalten. Die Spaxiiipatroüe 61 wird gelöst, und der A---n
75 wird auc;t-r.-Irts von der Säule bieg bevre.t und zie:it dabei das Werkzeug hob
aus der Spindel 55 heraus, wie dies in Fi". 14 gezeigt ist.
Nachdem das Werkzeug
hob aus der Spindel 55 herausgezogen ist, wird der Werkzeugrechselarm 75 um 180o
gegen den Uhrzeigersinn, in Fig. 1, gesehen, gedreht, wie dies durch die
Pfeile in Fig. 14 anGedeutet ist. Bei dieseia Arbeitsgang wird das Werkzeug hob
aus der Fluclitun,; mit der Spindel 55 weg bewegt, während das irerkzeu.; Goa in
Ausrichtung mit der Spindel 55 bewegt wird, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist. Wenn
die Szellungen der tderkzeuge Goa und hob um eine halbe Umdrehung des Werkzeugwechselarmes
75 vertauscht sind, wird letzterer zurückgezogen und setzt das Werkzeug Goa in die
Spindel 55 ein, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist. 'Nenn das Werkzeug Goa nunmehr
in die Spindel 55 eingeführt ist, wird die Spindelspanripatrone 61 betätigt, um
das Werkzeug in der Spindel fest zu
halten, und der Greifer 77
wird betätigt, so daB der bewegbare Finger 77B nach aussen geschwenkt wird, um das
Werkzeug freizugeben. Aus der Zage in Fig. 16 wird der Werkzeugträger 76 in eine
Richtung nach links bewegt, um dadurch den Vterkzeugwechselarm in eine Richtung
nach links zu bewegen und den Greifer 77 von dem Werkzeug Goa zu lösen. Die Linksbewegung
des Trägers wird fortgesetzt, bis der Werkzeugweohselarm 75 sich in Ruhelage befindet,
wie dies in Big. 17 gezeigt ist. In dieser Lage befindet sich der Greifer
77 frei von dem Werkzeug Goa und stört die darauffolgende Arbeit der Spindel 55
nicht. 3o kann, wie in Pig. 18 gezeigt ist, der Spindelkopf 5o betätigt werden,
um die Spindel 55 in Arbeitsstellung am Werkstück W zu bringen. Gleichzeitig damit
wird bewirkt, daß der Werkzeugwechselarm 75 sich nach aussen vom Träger 76 weg bewegt,
so daß der Schaft des Werkzeuges hob drei von der Umfangsfläche des ßpeioherteiles
des Magazins 71 bei der darauffolgenden Linksbewegung des Werkzeugwechselarmes
75 ist. Dabei befindet sich der Werkzeugwechselarm 75 in der Lage,
wie sie in
Fig. 18 gezeigt ist, wobei der Greifer 77 frei von der Spindel
55 ist und in seiner ausgelösten Lage, während der Greifer 78 in der Stellung das
Werkzeug hob frei vom Magazin hält. Wenn sich der Arm 75 in der in Fig. 18
gezeigten Zage befindet,
wird der Träger 76 wieder nach lirH.s
aus selber Hulielage bewegt, so daß der ArLi 75 z'ich aus der Ruhelage in eine Labe
bewegt, in welcher Glas Verkzeug hob, welches von ihm getragen 10t9 iii Fluchtung
mit einer Vorratshülse 83 des I,:L:@;zzi.xis 71 ist. Diese Lage des :9erl.zeubnveciiselarraes
75 ist in Fig. 19 gezeigt. Dort ist aizL;edeutet, c?aß sich das Werkzeug hob nunmehr
in Fluchtur:; mit der Hülse b3 befindet, so daß es in die ülse z:veeks Lagerung
eingesetzt werde. kaiui. wenn das Werkzeug hob sich mit der Vorratshülse 83 in Fluchtung
befindet, wird der Werkzeu@;-weehs elarm 75 einwärts auf das Magazin zum Einführen
des Werkzeuges in die Vorratshülse zu bewegt, wie wie in Fig. 2o gezeibt ist.
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Der bevregbare Finger 78B Prird nunrzerir betätigt, um den Greifer
78 freizugeben, so daß der Greifer von dein Werkzeug hob gelöst werder. kann. Danach
wird der Träger 76 nach rechts bewegt, um den Arm 75 in die Ruhelage zurückzuführen,
die in Fig. 21 gezeigt ist. Wenn der Werkzeugwechselarm 75 in die Ruhelage zurückgebracht
ist, wie in Pig. 21 gezeigt ist, wird der Werkzeugwechselarm 75 um 180° im
Uhrzeigersinn von der Vorderseite der Maschine gesehen, und, wie durch
die Pfeile in Pig. 21 gezeigt ist, in die in Pig. 7 dargestellte Lage gedreht, in
welcher der Greifer 77 sich nach links auf das Magazin 71 zu und der Greifer 78
sich auf die Spindel 55 zu
erstrecl@e_@. Der Verhzeugwechselzyklus
ist nwimehr volle:-det u:_d das Verl:zeug hob ist in der Spindel 55 ;lizrcli das
Verkzeu# Goa ersetzt. Wie bereits eri:üluit ist, stört der tler__zeulwrechselarm
75, wein er sie:: in der in Fig. 7 gezeigten Lage befindet, die Arbeit der Spindel
bei der Dizrchfühiuiig eines gL e@ _lic:a und stZirt aüah nicht die Dreh-42
des @iaga@i@is beim IiistellunUbrijigeii des _:äc-.-isten gei:ürsci=te@: jler::zeuges
in die Werkü:iÜ@@ tellÜll@ .
Das .:aL;azi:: 71 geist einen senkrechten Rai
rzea 86 aui , c er auf einem Unterteil 67 in der ilülie des S:iulc_:bettes
gehalten ist. Eine sich waagerecht ers ;;#eclei_dc Welle 88 liegt fest am seiic#echten
8a@:en 86 und dient dazu, drehbar einen Werkzeugträ,erring 89 zu halten,
der darauf zwecks Drehen iii eitlem Werkzeugauswahlgalg gelagert ist. Der Rirj#
ö9 ist mit einer Anzahl von %Yerkzeugspeicherhülseii 83 für @terj:zeuje 6o versehen,
welche darin gela;ert sind. Eine Drehbewegung des WerkzeubvoryatsrInges t;9 in der
einen oder anderen Drehric__ tung wird mittels eines Motors 9o bewirkt, der eiii
Ritzel 91 antreibt, welches in Eingriff mit einen verhältnismässig grossen Zahnrad
92 ste-i:t, das am Vorratsring 89 befestigt ist. Dei "vrecl; des Werkzeugträberringes
89 ist der,
die Vielzahl voll `'Werkzeugen 6o in Vorrat zu halten
und die gewählten Werkzeuge einzeln in eine Werkzeugberei tsohaftsstellung oder
Bereitschaftsstation 73 zu führen, vro sie für den Werkzeu,-wechselarm 75 zugänglich
sind. Der Motor 9o wird mittels einer Kontrollvorrichtung (nicht gezeigt) gesteuert,
so daß das Magazin 71 zu jeder Zeit gemäss einem Programm gedreht werden kann, um
ein ausgewähltes Werkzeug zur Station 73 zu bringen. Wie bereits erwähnt ist, wird
der Werkzeugwechselmechanismus 70 zur waagerechten Bewegung in einer Richtung
parallel zur Bewegungsrichtung der Säule 41 gehalten, um das aus dem Magazin 71
entnommene Werkzeug zur Spindel 55 zu führen, unabhängig von der Lage der Spindel
längs der X-Achse nach Beendigung eines Arbeitsganges.Bei der Erfindung ist es unnötig,
die Säule längs der X-Achse auf den Führungsbahnen 43 in eine vorher bestimmte Endstellung
zu bewegen, damit das von der Spindel 55 getragene Werkzeug gewechselt werden kwln.
Die einzige Forderung besteht darin, daß der Spindelkopf 50, vrelcher von relativ
geringer Grösse ist, in eine vorbestimmte Zage längs der Y-Achse bewegt werden muss,
um so die Spindel direkt quer vor dem Werkzeuggreifer 78 des Werkzeugweohselmechanismus
in Stellung zu bringen. So wird erfindungsgemäss die Abnutzwi" auf den teuren und
empfindlichen Gleitbahnen 43 insofern
aua ein Mindesti,iass verrin,;ert,
als die :e@ret;uag der Säule nicht notweiidigervreise für einen Wezi;-zeu,#;zveclloelvorgai,.,;
notwendig ist. Der @lerl:zc:u@;-wechselwecllanisnu: sc::altft nicüt nur die Iiotcrcindi"-l:eit
aus, die Säule vor jedem V',lerkzeuLweehs el zu beviegen, sondern verringert auch
die Zeit, die notwendig ist, um ein Werkzeug zwischen den Vagazin und der
Spindel hin und her zu tragen. Dies trifft insaf ern zu, als der Träger 76 des Werkzeugvrechselmect>arlismus
relativ klein und leicht im Verhältnis zu der massiven Säule 41 ist, Eine Bewegung
des verhältnismässig leichten Werkzeugwechselmechanismus beim Transport des Werkzeuges
zu der Spindel 55 kann beträchtlich schneller sein als eine Bewegung der
massiven Säule längs der Führungsbahnen 43 zum Werkzeugwechselmechanismus. Erfindungsgemäss
kann auch die Bet#tigung des Magazins und des Ablesekopfes in einem Werkzeugauslesevor_gang
durchgeführt werden: während die Spindel 55 angetrieben wird, um
auf dem Werkstück W eine Arbeit auszuftihren. go wird der Zeitraum
zun
Wechseln einen Werkzeugen zum Einbringer.
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in die Bereifiaeohafteetellung vollständig in dem
Werkzeugaustausohzyklus
aungesohaltet, wodurch
zusätzliche Zeit beim Durchführen einen
Werkzeug-
wechsels gespart wird.
Der Werkzeugwechselmechanismus
70 weist den Träger 76 auf, der ein Paar Führungshülsen 118 und 119 aufweist, welche
als Gleitträger für den Werkzeugwechselmechanismus dienen. Durch jeder der Führungshülsen
118 und 119 erstrecken sich ausziehbare Führungsstangen 120 und 121. Die rechten
Enden der Stangen 120 und 121, in Fig.l und 3 gesehen, sind in einem Tragarm 122
befestigt, der seinerseits an der Vorderfläche der Säule 41 befestigt ist. Das linke
Ende der Stangen 120 und 121 ist mit Hilfe eines sich nach hinten erstreckenden
Haltearmes 123 an der hinteren Fläche des Magazinträgerrahmens 68 gelagert, wie
am besten in Fig.2 und 3 gezeigt ist. Die Stangen 120 und 121 sind von ausreichender
Starrheit, um den Werkzeugwechselmeehanismus zu stützen, während er darauf auf die
Spindel 55 bewegt wird.Wenn die Säule 41 rechts am Bett 40 liegt, wie in Fig.l gezeigt,
haben sich die Führungsstangen 120 und 121 mit der Säule in geeignete Öffnungen
in den Trägerarmen 123 bewegt und schaffen dadurch eine freie Führung für
den Träger 76 des Werkzeugwechselmechanismus 70. Wenn die Säule nach links
bewegt wirdg in Fig.l und 2 gesehen, bewegen s:ch die Führungsstangen 120
und 121 mit nach linke, und die sich nach links erstreckenden Enden der Stangen
verschieben sich durch die Öffnungen, die in Trägerarmen 123 vorgesehen sind.
Bei weitere; Bewegung der Säule 41 nach links laufen die Enden der Stangen durch
zweekmäsaige Öffnungen
124, die in einem anderen Trägerarm
125 vorgesehen sind, welcher sich ebenfalls von dem Magazinträgerrahmen 68 nach
hinten erstreckt. Bei weitergeführter Linksbewegung der Säule 41 laufen die Stangen
120 und 121 ebenfalls weiter nach links mit ihren freien Enden in Öffnungen, welche
in einem anderen Trägerarm 126 vorgesehen sind, der von einem Ständer 127 am linken
Ende des Bettes 40 gehalten wird. So bewirkt die Bewegung der Säule 41 längs der
X-Achse in der einen oder in der anderen Richtung eine gleiche Bewegung der Stangen
120 und 121, wobei deren freie Enden mittels der Trägerarme 123, 125 und 126 gestützt
in Abhängigkeit von der Lage der Säule 41 werden. Die Stangen 120 und 121 bilden
eine ausdehnbare Führung, welche in Betrieb einen ungehinderten Führungsweg für
den Werkzeugweohselmechanismus 70 zwischen dem Werkzeuglagermagazin und der Spindel
bildet, unabhängig von der seitlichen Lage der Spindel zu der Zeit des Werkzeugwechsels.
Der Träger 76 wird längs den Führungsstangen 120 und 121 durch eine Druckmittelbetätigungsvorrichtung
130 bewegt, die aus einem Zylinder 131 besteht, der von dem aufrechtstehenden Magazinrahmen
86 und dem Ständer 127 auf den Tragarmen 123,125 und 126 getragen wird. Der Zylinder
131 ist auf den Tragarmen 123,125 und 126 in einer Stellung zwischen den Öffnungen
in diesen Tragarmen montiert, durch die die Führungsstangen gleiten. Der Zylinder
131 ist so ausgebildet, dass er einen Kolben 132 gleitbar enthält, der mit einer
Kolbenstange 133 versehen ist.
Wie in Fig.3 gezeigt ist, greift
das sich nach aussen erstreckende Ende der Kolbenstange 133 in eine geeignete mit
Gewinde versehene Öffnung in dem Ende des Trägers 76 ein. So bewirkt die Bewegung
des Kolbens in dem Zylinder 131 eine entsprechende Bewegung des Trägers 76. Der
Träger 76 ist mit einem Z-förmigen Trägerarm 135 versehen, der den Werkzeugwechselarm
75 zur Bewegung mit dem Träger und zur drehenden und axialen Bewegung hält. Dazu
ist ein Schenkel 136 des Armes 135 fest, etwa durch Schweissen an dem Träger 76
befestigt. Der sich auswärts erstreckende Schenkel 137 des Tragsarmes 135 ist ein
kastenartiger Aufbau, der eine waagerechte Querkammer 138 (Fig.6) bildet. Die Bewegung
des Werkzeugwechselarmes 75 auf die Säule zu und von ihr weg beim Einsetzen oder
Abnehmen des Werkzeuges entweder aus dem Magazin 71 oder von der Spindel 55 wird
mittels eines Schlittens 141 durchgeführt, der gleitbar in einer Richtung quer zur
Bewegungsrichtung des Trägers 76 auf den Gleitbahnen 142 und 143 gehalten ist. Die
Gleitbahnen 142 und 143 sind an einer senkrechten Platte 144 befestigt, die ihrerseits
an einer senkrechten Seitenplatte 140 des Schenkels 137 befestigt ist. Die Querbewegung
des Schlittens 141 in der einen oder
anderen Richtung, beispielsweise
von oder zur Säule wird mittels einer Betätigungsvorrichtung 145 erreicht, die einen
Zylinder 146 aufweist, der sich innerhalb der Kammer 138 in einer waagerechten Zage
t=,findet und an der linken Seitenfläch-i der Platte 140 des Schenkels 137 befestigt
ist. Ein gleitbar im Zylinder 146 vorgesehener Kolben 147 hat eine Kolbenstange
138, deren freies Ende an einem sich einwärts erstreckenden Trägerarm 149 über eine
Verbindung 150 (Fig.3 und 6) verbunden ist. teer Trägerarm 149 ist an der Innenfläche
des Schlittens 141 befestigt und so angeordnet, dass er sich einwärts durch eine
geeignete Ausdehnung 151 in dem vorderen Ende der Platte 144 erstrecken kann. So
bewirkt die Erregung der Betätigungsvorrichtung 145 eine Bewegung des Schlittens
141 in die eine oder andere Richtung, was in Abhängigkeit von der Richtung erfolgt,
in der die Kolbenstange 148 bewegt wird. Wie bereits erwähnt ist, muss der Werkzeugwechselarm
75 um 180o gedreht werden, um einen Werkzeugaustausch an der Spindel 55 durchzuführen.
Dazu ist der Werkzeugwechselarm 75 an dem äusseren Ende einer waagerechten Welle
152 mittels einer Mutter 153 befestigt, die auf einen mit Gewinde
versehenen Teil 154 der Welle 152 aufgesohraubt ist.
-
Eine Antriebsverbindung zwischen der Welle 152 und dem Werkzeugwechselarm
75 wird mittels eines Teiles 155 hergestellt, wie dies in Pig.4 gezeigt ist.
Liese
16o tr@@;-L -,lcrl;zeu@;i,eclis@aaz:.i 75 au:; ite11!ir!L-; in P1,-,. 14 in die
S@:c:llut@@; in FL--. 15 um 1b0 0 u:--d auch umgehührt, ciit L_ Wi;-. 21 durc':
Eieile darL;estell-' ist. Die 1)rucki:iittelöetätif;urigsvorric:itu:-i,-; 1Go L;este_it
aus einem Zylinder 161, cler ii. se::@@rec'.ter Iahe aii der oberen Fläche ei::es
Gehäuses 162 bofesti,;t ist, das Lii-u- des SL:ai-@-e__ 151, FiL;. 3 und 6, eiiiüti.ichi_#
ist i-#. den JJh.il 161 ist ein Kolben mit einer Iioli@eataz:@e lu-i gorese:iei@,.:elcüe
sic:: ab%;"-irts unü auucrärt:: vor dei.i u
Zylinder 163 erstreckt.yas
äussere Ende der rolüe_@ ataxige 1064 ist in das oüere Dide ei-ü:es holüei:s 165
eingeschraubt, der in einer 3ohrunG 166 des Gehäuses 162 liegt. Eine im Kolben
165 ausgebildete Zah:istatiL;e 167 greift in ein auf die Welle 152 hufgekeiltes
Ritzel 16b eire. So bewirkt eine Abwärtsbevregurk; des Kolbens 163 eine gleichartige
Bewegung der Zahnstange167, um das Ritzel 168 in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn
zu dre.^.@,iZ, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Beim Dre:1e= des kitzels 168 im Gegenuhrzeigersinn
bewegt sich die Welle 152 entsprechend, und andererseits wird die entsprechende
Drehung des Werkzeubivechselarmes 175 gegen den Uhrzeigersinn bewirkt. Andererseits
verursacht eine der Kolbenstange
1 C.i vo__ vier uiitercG en hake
i:: dem Zylinder, daß sich das Ritzcl 16b ini U:ii#L;(i:-eroiini dresit wid da@iei
de: ;leri@zeuE@rec'iselaria 75 in Ul.rzei--#rersiisi ,-uz üu=: i_ ocii-e DI,2 uaaerec:ite
0o- oder des wird mittels eifies Ailsc@aü@es 156 _ier@;es i;elli:, der an der ßüclzfläcüe
(;es seüu;es 1G> (Fig. 3) befestigt ist.
-
11e:1n der YlerkzeuL--vrec=iüelara 75 sich i:i der rra.aGeruch;,e-i
aac_i r'iä. 3 befindet, licht der Ansc:ila,; 156 an der unteren Fläcae eifies festen
Aiiscalages 157, welcher an der Seite des 2-räjerarnies 159 befestigt ist und sich
au; wärts aus der 1Cami:ier 13L erstreckt. Weiui andererseits der llerkzeuL;vrec_iselarLi
75 gegen deii Uhrin ei.ie 1 üoo Ale rkzeugauswechs e1 s tellung @;edreiLt wird,
daiui wird diese Stelluwig mittels eifies anderen Anschlages 15u hergestellt, der
eueiitall, an, der Rückfläche des Gehäuses lö3 vor gesehei_ ist . Der AnscülaG 158
liegt in der oberen Oberfläche des Anschlags 157 aii, um den Werkzeubwecüselarü
75 iii einer waagerechten S;,ellung zu halten, vrelche um 180o gegenüber der Anfangsstellung
des ',ierlzzeugmecliselarmes versetzt ist.
Der Werkzeugwechaelarm
75 ist mit Werkzeuggreifern 77 und 78 versehen, welche einzeln Werkzeuge
greifen oder frei lassen können. Eine Betätigungsvorrichtung 1E31 für den Greifer
77 bewirkt die Drehbezieguxig, dessen beweglichen Fingers 77ß. In ähnliiier Art
ist eine Druckmittelbetätigungsvorrichtung 1E32 vorgesehen, um den Greifer 78 zu
betätigen und die Drehbewegung des beweglichen Fingers 78b des Greifers 78 zu
bewirken. Die Greifer 77 und 78 sind von gleichartiger Bauweise, unddaher
gilt die Beschreibung des Greifers 78 und seines Betätigungsmechanismus auch für
deii Greif er 77. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, weist der Werkzeugwechselarm 75
ein Gehäuse 183 auf, das eine linke Verlängerung 1E34 und eine rechte Verlängerung
186 aufweist, die den Betätigungsmechanismus der Greifer 77 und 78 aufnehmen. Die
Verlängerung 184 trägt den festen Finger 77A des Greifers 77, während die Verlängerung
186 den sich nach aussen erstreckenden festen Finger 78A des Greifers 78 trägt.
Der bewegbare Finger 78B des Greifers 78 ist auf einen Stift 187 in einem Teil 188
gelagert, der rückwärts vom festen Finger 78A ausgebildet ist.
Die
Drehbevregung des Fingers 78B uti den Stift 187 vlird durch einen sich rückwärts
erstreekendeli Arm 189 bewirkt, der sich eiiiviärts in das von der Verlängerung
186 gebildete Gehäuse erstreckt, vrie in Fie. 4 und 5 gezeigt ist. Auf diese
Weise bewirkt die Abwärtsbewegung des Armes 189 eine Aufwärtsbewegung des Fingers
7£3B um den Stift 1i7 entgegen dem Uhrzeigersinn uiid umgekehrt. Die Bewegung des
Armes wird mit Hilfe eines Gleitblockes 91 ausbefülirt, der in einer Führungsbahn
192 in der Verlängerung 1t36 verschiebbar ist. Der Block 191 ist mit einer
geneigten NockenfUhrungsbahn 193 vorsehen, die gleitbar einett blocken 194 am Ende
eines Stiften 195 aufnimmt.
-
3o bewirkt eine Rechtsbewegung des Blockes 191 aus der Stellung in
Pig. 4 und 5, daß der Arm 189 und der bewegliche Finger 78B sich abwärts bewegt,
um eine Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn des Fingers 78B um den Stift 187 einzuleiten,
so daß der Finger in Offenstellung bewegt wird und umgekehrt. Die Bewegung
den Blockes 191 bewirkt die Bewegung den ]Pingers 78H derart, wie
beschrieben wegen der Tatsache, daß der in der
Nockenftihrungsbahn
eingreifende Nocken 94 gezwungen
ist, sich innerhalb der
Führungsbahn zu bevrecen. Wenn sich so der Block 191 nach rechts bewegt, bewegt
sich die Führungsbahn 193 nach rechts, so daß der entsprechende stationäre Nocken
194 abwärts gedrückt wird und dadurc:i die Bewegung des Armes 189 veranlasst.
Während sich andererseits der Block 191 nach liiilw bewegt, bewegt sich die llockenf
ülrruiigsbalui 193 ilacü rec_: t:@, -so daß der liockeir 194, der der i@u.iin@;sba.@a:
folgt, aufl-r@irts bewegt wird arid den @:oc@@c:= 1=@9 mitnimmt . Die wahlweise
BeweL;ung des bloclzes 191 wird mit Hilfe der Betätigungsvorricütuii,# 1ü2 bewiri:t.
Eine äluiliclit AnordiiunL; ist für de_i berregbare:_ FiirGar 77:d des Greif ers
77 in llerbinduai; mit einer Betätibungsvorric:@.tung 181 vorgesehe.:. Aus
der vorhergehenden Deschreiburig des Ausführungsbeispieles ist es klar, daß eine
verbesserte Werkzeugmaschine geschaffen ist, die einen mechanischen Werkzeugweehaler
und ein VferkzeuLmaGazin aufweist, d.h. die einen Vorrat an Werkzeugen in einem
ilinimum von beanspruchtem Raum trägt, weil die Werkzeugwechselvorrichtung zwischen
dem Magazin und der Spindel arbeitet,
iuiali_iäii@;ig voi_ der
seitlichen Stellung der S@@i:@üel get;e;iiiber de.i I.Ia,;aziii, und die @ler:izeut,yreehsclvorriciitul.;@
huiui ein Verhzeut# in der Spindel rain eines: neuen lIcr;:zeug auder Magazin in
einem I:iilbzilri ai. üeit ersetzen. Das für den folGenden Arbeitogan, ausjewählte
Verbzeug wird zu der Verkzcau-;bereitschaftsstation im läagazin geführt, wd?irend
der voraalgeaende Bearbeitungsgang ausgeiUiirt wird, u.:id der Veritzeug-mecliariisiauu
wird automatisch betüti--t, uni das ausgewählte Werkzeu& für den voraii!;ebwiL--e_ieii
Arbeitsgaus; zu entfernen und dieses 1Jer#zzeu,- bereit zu halten, so daß es gegen
das Merkzeug ausgetauscht werden kann, iielc:ies aimciiliessend veinvendet werden
soll.
-
Der ;IerILzeuG-wecliselmecüaiiismus liegt beim Halten des neuen Werkzeuges
in Bereitschaft so, daß er die Arbeit der Spindel zur Durchführung eines Arbeitsganges
.iic_lt stört. Ausserdem stört die Vorric:itung die Dreiuri,- des L:aGazins 71 nicht,
ic..,rend sie die dort getragenen Werkzeuge entv * UI lai@:# dem Ablesekopf
beviegt. Es lassen sich weitere zweckmässige Abänderungen a-.,-.L der erfindungsgemässen
Vorrichtung durch-C> üir eist ohne s icii dabei von Kern der Erf induzlg zu ei:tf
er iien .