DE1552326B2 - Werkzeugmaschine mit automatischem werkzeugwechsel - Google Patents
Werkzeugmaschine mit automatischem werkzeugwechselInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel mit einem auf dem
Werkzeugschlitten sitzenden und um eine Achse drehbaren, auswechselbaren Werkzeugmagazin.
Eine Werkzeugmacshine mit manuellem Werkzeugwechsel und um eine Achse drehbarem, auswechselbarem
Magazin ist bekannt (deutsche Patentschrift 676 150).
Bei einer Revolverdrehmaschine ist es ferner bekannt, einen Revolverkopf auswechselbar zu gestalten,
um einen Revolverkopf mit den für einen bestimmten Bearbeitungsablauf erforderlichen Werkzeugen
bestückt und eingerichtet in Reserve zu halten, um bei einer späteren gleichen Serienbearbeitung
sofort auf einen Revolverkopf zurückgreifen zu können (deutsches Gebrauchsmuster 1 918 960).
Die bekannte Austauschbarkeit eines Werkzeugmagazins oder Revolverkopfes beschränkt sich auf
den Austausch zu Beginn einer größeren Serie, so daß die zum Austausch benötigte Rüstzeit auf eine
große Stückzahl umgelegt werden kann. Ferner werden jeweils nur die bei einem bestimmten Werkstück
benötigten Werkzeuge im Magazin bzw. Revolverkopf vorgesehen, bei Übergang auf ein anderes
Werkstück werden einige oder alle Werkzeuge ausgetauscht.
Werkzeugmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel sind im Gegensatz dazu in erster Linie
für die Fertigung von ständig wechselnden Werkstücken oder bestenfalls Kleinserien bestimmt, so
daß der Austausch des gesamten Werkzeugmagazins nach der bekannten Technik nicht in Frage kommt,
weil ja gerade zur Bearbeitung ständig wechselnder Werkstücke eine große Anzahl von Werkzeugen
ständig verfügbar gehalten werden müssen. Man war deshalb bisher bestrebt, das Magazin einer solchen
Werkzeugmaschine so groß wie möglich zu halten,
ίο eben um möglichst viele Werkzeuge unterbringen zu
können.
Weiterhin müssen, wie bei allen Werkzeugmaschinen, durch häufige Benutzung abgenutzte Werkzeuge
ausgewechselt werden, was von Hand geschehen muß und infolgedessen eine beträchtliche Zeit dauert,
während der die Maschine stillsteht und nicht arbeiten kann.
Durch die Erfindung soll deshalb eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art verfügbar gemacht
werden, bei der die Zahl der für die automatische Auswechslung zur Verfügung stehenden Werkzeuge
drastisch zu erhöhen ist.
Grundsätzlich wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß statt durch Wahl eines größeren Magazins das
ganze Magazin ausgewechselt wird, so daß man in einem verhältnismäßig kleinen Magazin auskommt,
was sich auch günstig auf die Größe der gesamten Werkzeugmaschine auswirkt; trotzdem ist man in der
Lage, eine nahezu beliebige Anzahl von Werkzeugen im Wechselprogramm der Maschine vorzusehen.
Konkret wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe also dadurch gelöst, daß ein selbsttätiger
Wechselmechanismus für das Magazin vorgesehen ist, der einen Greifer aufweist, der mit einer Halterung
am Magazin zusammenwirkt. Bei Programmwechsel kann bei einer solchen Maschine ohne nennenswerte
Rüstzeit der vorhandene Werkzeugsatz durch einen dem neuen Programm angepaßten neuen
Werkzeugsatz ersetzt werden, selbstverständlich ist es genauso möglich, bei einer umfangreichen Bearbeitung
zwei oder sogar mehr Werkzeugsätze bereit zu halten und im Zuge der Bearbeitung auszuwechseln.
Wird jedoch längere Zeit mit einem Werkzeugsatz gearbeitet, kann ein zweiter, gleichartiger Werkzeugsatz
zur Verfügung gehalten werden und nach Auftreten der ersten Abnutzungserscheinungen des
einen Werkzeugsatzes diesen ersetzen. Der erste Werkzeugsatz kann dann nachgearbeitet, vor allem
nachgeschliffen werden und steht dann wieder als Reserve zur Verfügung.
Wichtig für das richtige Programm ist es nun, daß daß Werkzeugmagazin genau den vorgesehenen Platz
einnimmt, damit von der Maschinensteuerung auch tatsächlich immer das vorgesehene Werkzeug an die
Wechselstelle gebracht wird. Es gibt bekanntlich eine ganze Reihe von Möglichkeiten, das zu erreichen; als
für die Praxis besonders zweckmäßig hat sich eine Konstruktion erwiesen, bei der das Magazin mit zwei
Paßbohrungen unterschiedlichen Durchmessers und der Magazinträger mit entsprechenden Paßstiften
versehen ist.
Bei den eingangs als bekannt vorausgesetzten Werkzeugmaschinen war die Drehachse des Magazins
horizontal, es sind jedoch Werkzeugmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel bereits vorgeschlagen
worden, bei denen ein Magazin vorgesehen ist, das um eine vertikale Achse dreht (deutsche Patentanmeldungen P 14 77 429.9;
P 15 52 324.7). Bei einer solchen Maschine kann der Wechselmechanismus gemäß einer speziellen
Ausführungsform der Erfindung derart ausgeführt werden, daß neben dem Maschinenbett ein um eine
vertikale Säule drehbarer Greifarm angeordnet ist und das Magazin einen über die nach oben ragenden
Enden der Werkzeuge hervorstehenden Zapfen mit einem Tragflansch aufweist. Gerade wenn es sich um
das Auswechseln eines Werkzeugsatzes mit stumpfen Werkzeugen gegen einen Ersatz-Werkzeugsatz handelt,
kommt es darauf an, den Auswechselvorgang möglichst schnell durchzuführen. Gemäß einer besonders
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
wird das dadurch erreicht, daß der Greifarm mit wenigstens zwei Armen ausgestattet ist und an einem
ebenfalls um eine vertikale Achse drehbaren Schwenkarm gelagert ist.
Wenn es sich ausschließlich darum handelt, beim Umrüsten auf ein anderes Werkstück den Werkzeugsatz
auszuwechseln, wird es häufig genügen, den Wechselmechanismus von Hand zu bedienen. Der
Nachteil besteht dann natürlich darin, daß jeweils an der betreffenden Maschine ausgebildetes Personal
zur Verfügung stehen muß, das durch diesen Werkzeugwechsel noch zusätzlich zeitlich beansprucht
wird. Wenn aber abgenutzte Werkzeuge sofort nach Erkennen der Abnutzung durch frische Werkzeuge
ersetzt werden sollen, dauert die Auswechslung von Hand sicher zu lange, und dann empfiehlt es sich,
den Wechselmechanismus von der Maschinensteuerung aus steuerbar zu machen und von dieser aus zu
steuern.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt
F i g. 1 eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Maschine nach
Die dargestellte Werkzeugmaschine 11 ist eine Doppelsäulenmaschine, die in ^-Richtung auf einem
Maschinenbett 12 verfahrbar ist; der Werkzeugschlitten
13 ist in y-Richtung auf und nieder fahrbar und in z-Richtung auf das Werkstück 14 zu vorschiebbar.
Das Werkstück 14 ist auf einem feststehenden Werkstücktisch 15 gespannt; es führt
allenfalls eine Drehung um seine vertikale Achse aus, wenn eine andere Seite des Werkstückes der
Spindel 16 zur Bearbeitung dargeboten werden soll.
Am in der Zeichnung gesehen linken Ende des Maschinenbettes 12 ist vor demselben ein um eine
vertikale Achse drehbarer Ständer 17 angeordnet, der am unteren Ende mit einem Zahnrad 18 versehen
ist, das mit einer Zahnung an einem hydraulisch betätigten Kolben 19 kämmt. Am oberen Ende
weist der Ständer 17 einen Schwenkarm 20 auf, der an seinem freien Ende einen Greifarm 21 mit zwei
Armen 21 α und 21 b schwenkbar trägt. Der Greifarm 21 hängt an einem Zapfen 22, der ein Zahnrad
23 trägt, das mit der Zahnung eines hydraulisch betätigten Kolbens 24 kämmt.
An den freien Enden weisen die beiden Arme 21a
und 21b je einen Schlitz 25« bzw. 25b auf, in denen ein Zapfen 26 a bzw. 26b liegt, der jeweils mit einem
Tragfiansch 27« bzw. 275 versehen ist, der über die Seitenkanten des Schlittens 26 greift und sich so
daran hält. Der Zapfen 26 sitzt auf einem auswechselbaren Magazin 28 und erstreckt sich so weit aus
dessen Ebene heraus, daß der Tragflansch 27 a bzw. 27 b sicher über die oberen Enden der Werkzeuge 29
hervorsteht.
Die Schlitze 25 α bzw. 25 b sind so gerichtet, daß
sie Teile eines Kreises um die Säule 17 bilden, wenn sie über dem Magazin stehen, das auf dem Spindelschlitten
sitzt, also in der in der Zeichnung dargestellten Stellung bildet der Schlitz 25 α einen Kreis
um den Ständer 17; wird der Greifarm 21 um die Achse 22 um 180° gedreht, so liegt der Schlitz 25 ft
ίο auf dem Kreis um den Ständer 17.
Das Magazin 28 ist mit zwei ungleich großen Paßbohrungen 30 und 31 versehen, und ein Magazinträger 32 auf dem Werkzeugschlitten 13 weist zwei
entsprechende Paßstifte 33 bzw. 34 auf.
Während des normalen Betriebes der Maschine befindet sich die Werkzeugmaschineneinheit etwa in
der strichpunktiert dargestellten Stellung 13' (F i g. 2), je nachdem, an welcher Stelle des Werkstückes 14
die Bearbeitung durchzuführen ist. Der Schwenkarm
20 und der'Greif arm 21 nehmen dabei die ebenfalls in Fig. 2 strichpunktiert dargestellte und mit 20'
bzw. 215' und 21a' bezeichnete Stellung ein.
Soll das Werkzeugmagazin 28 α ausgewechselt werden, so wird die Maschineneinheit 11 in die in der
Zeichnung dargestellte Stellung gebracht, nämlich um die Länge des Schwenkarms 20 vom Ständer 17
entfernt. Es sei darauf hingewiesen, daß das Werkstück 14 ruhig bis an diese Stelle und sogar noch
weiter reichen darf, es ist dann nur die Höhe des Ständers 17 entsprechend größer zu wählen als in
der Zeichnung dargestellt: Die Schlitteneinheit 13 kann in Höhenrichtung ja genügend weit nach oben
wandern.
Sobald die Maschineneinheit 13 in der dargestellten Stellung angekommen ist, wird durch entsprechendes
Beaufschlagen des Kolbens 19 mit Druckmittel der Schwenkarm 20 in die in der Zeichnung
dargestellte Stellung geschwenkt, dabei schiebt sich das freie Ende des Greifarmteils 21 α mit dem Schlitz
25 a über den Zapfen 26 a des Magazins 28 a und unter den Tragflansch 27 α dieses Magazins. Daraufhin
wird die Schlitteneinheit 13 so weit abgesenkt, daß der oberste Teil des Schlittens bzw. des Magazinträgers
32 unter den unteren Enden der Werkzeuge 29 liegt. Daraufhin wird der Kolben 19 erneut
in entgegengesetztem Sinne mit Druckmittel beaufschlagt, so daß der Schwenkarm 20 wieder in die
Stellung 20 (F i g. 2) zurückschwenkt. In dieser Stellung wird der Greif arm 21 durch entsprechendes Beaufschlagen
des Kolbens 24 mit Druckmittel um 180° verdreht; anschließend wird wiederum der Kolben
19 mit Druckmittel beaufschlagt, so daß der Schwenkarm 20 in die in F i g. 2 dargestellte Lage
zurückkehrt, nur daß jetzt der Greif armteil 21 b auf die Maschine 11 zuweist bzw. über die Schlitteneinheit
13 kommt. Die Schlitteneinheit 13 wird dann wieder angehoben, bis das neue Magazin 28 b auf
dem Magazinträger 32 in der vorgesehenen Lage aufsitzt. Da das Magazin 28 b nicht mit Sicherheit in der
vorgesehenen Drehlage relativ zum Magazinträger 32 liegt, wird dieser zweckmäßigerweise während des
Anhebens der Schlitteneinheit 13 langsam gedreht, bis der größere der beiden Paßstifte 33 und 34 in die
zugehörige Bohrung einfällt und sich das Magazin 28 b dann satt auf den Magazinträger 32 auflegen
kann.
Der Schwenkarm 20 wird dann in die Stellung 20' (F i g. 2) zurückgeschwenkt, die Maschineneinheit 11
läuft wieder in die Stellung, in der die Schlitteneinheit 13 die Stellung 13' einnimmt, und der neue
Bearbeitungsgang kann beginnen.
Die Steuerung für die beschriebenen Vorgänge, sowohl eine manuelle Steuerung als auch eine automatische
Steuerung von der Steuerung der Maschine 11 aus dürfte gerade bei der Einfachheit der in Frage
kommenden Bewegungen mit üblichen konstruktiven Mitteln aufzubauen sein, so daß eine Erläuterung an
dieser Stelle überflüssig sein dürfte.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel, mit einem auf dem Werkzeugschlitten
sitzenden und um eine Achse drehbaren, auswechselbaren Werkzeugmagazin, dadurch
gekennzeichnet, daß ein selbsttätiger Wechselmechanismus (17 ... 25) für das Magazin
(28) vorgesehen ist, der einen Greifer (21) aufweist, der mit einer Halterung (26, 27) am Magazin
(28) zusammenwirkt.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (28) mit
zwei Paßbohrungen (30, 31) unterschiedlichen Durchmessers und der Magazinträger (32) mit
entsprechenden Paßstiften (33, 34) versehen ist.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Magazin, das um eine vertikale Achse
dreht, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Maschinenbett ein um eine vertikale Säule (17)
drehbarer Greifarm (21) angeordnet ist und das Magazin (28) einen über die nach oben ragenden
Enden der Werkzeuge (29) hervorstehenden Zapfen (26) mit einem Tragflansch (27) aufweist.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifarm (21) mit
wenigstens zwei Armen (21a, 21 b) ausgestattet ist und an einem ebenfalls um eine vertikale
Achse (17) drehbaren Schwenkarm (20) gelagert ist.
5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Wechselmechanismus (17... 25) von der Maschinensteuerung aus steuerbar ist.
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