DE1602811C3 - Werkzeugwechselvorrichtung für Werkzeugmaschinen mit Werkzeugmagazinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugwechselvorrichtung für Werkzeugmaschinen mit Werkzeugmagazinen, vorzugsweise Drehmaschinen, bestehend aus zwei um eine gemeinsame Schwenkachse bewegbaren Armen, die Klauen zum Erfassen der Werkzeuge aufweisen.

Bei einer bekannten Werkzeugmaschine, die mit einem trommelartigen Werkzeugmagazin versehen ist, ■ besteht die Werkzeugwechselvorrichtung aus einem U-förmigen Bügel, an dessen Schenkeln jeweils eine Klaue angebracht ist, von denen zum Zwecke des Werkzeugwechsels ein dem Werkzeugmagazin zu entnehmendes und das für den vorherigen Bearbeitungsvorgang eingespannte Werkzeug ergriffen werden. Dabei wird die betreffende Lage des im Werkzeugmagazin befindlichen Werkzeugs als Werkzeugwechselstation und die Lage des eingespannten Werkzeugs als Arbeitsstation bezeichnet. Nach dem Ergreifen der beiden Werkzeuge wird der U-förmige Bügel um seine Längsachse um 180° gedreht, so daß die beiden Werkzeuge jeweils auf einer Halbkreisbahn bewegt werden, wodurch das vorher in der Arbeitsstation befindliche Werkzeug in die Werkzeugwechselstation überführt wird, während das vorher in der Werkzeugwechselstation befindliche Werkzeug in die Arbeitsstation gelangt. Die Herausnahme der beiden Werkzeuge aus ihren Halterungen vor dem Werkzeugwechsel geht dabei so vor sich, daß der U-förmige Bügel in Richtung seiner Längsachse eine Hubbewegung ausführt, wobei die beiden Werkzeuge aus ihren Halterungen in der jeweiligen Station herausgezogen werden. Diese Hubbewegung erfolgt dann nach der 180°-Drehung des U-förmigen Bügels in umgekehrter Richtung, wobei die beiden Werkzeuge in die betreffenden Halterungen eingesetzt werden. Nach vollzogenem Werkzeugwechsel wird der U-förmige Bügel seitlich weggeklappt, damit er während des Bearbeitungsvorganges diesen nicht stören kann. Für den Werkzeugwechsel wird er dann wieder vorgeklappt.
Diese Art des Werkzeugwechsels setzt voraus, daß sich der U-förmige Bügel mit seiner Lagerung und seinem Antrieb beim Werkzeugwechsel zwischen dem aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmenden Werkzeug und dem aus der Arbeitsstation zu entfernenden Werkzeug befindet. Handelt es sich nun um eine Werkzeugmaschine, bei welcher die zur Bearbeitung eingespannten Werkzeuge auf einer beweglichen Führung, insbesondere einem Schlitten, gelagert sind, so wird hierdurch der Bewegungsspielraum der betreffenden Führung eingeschränkt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, daß die beschriebene Lage der Werkzeug- ι ■ · wechselvorrichtung eine Behinderung eines Bearbeitungsvorganges mit sich bringen kann, was auch daraus hervorgeht, daß die bekannte Werkzeugwechselvorrichtung so gestaltet ist, daß sie nach erfolgtem Werkzeugwechsel seitlich weggeklappt werden kann.

Aus den beiden französischen Patentschriften 14 61 992, sowie 14 99 296 sind jeweils Werkzeugwechselvorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die Arme in starrer gegenseitiger Verbindung entweder um 90° oder um 180° zueinander versetzt sind. Dadurch müssen die Werkzeuge jeweils beim Werkzeugwechsel auf einer Halbkreisbahn bewegt werden, woraus sich unwirtschaftlich lange Rüstzeiten ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugwechselvorrichtung der eingangs genannten Art mit geringem Konstruktionsaufwand so weiterzubilden, daß die Rüstzeiten in wirtschaftlicher Weise verkürzt werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden Arme sowohl um die Schwenkachse relativ zueinander verdrehbar als auch längs der letzteren mit einem den gegenseitigen Vorbeilauf der

Werkzeuge gestattenden Hub relativ zueinander verschieblich sind.

Aufgrund dieser mit geringem Konstruktionsaufwand durchführbaren Maßnahmen besteht die Möglichkeit je zwei Werkzeuge gleichzeitig auf kurzem Wege, vorteilhafterweise jedoch auf einer Viertelkreisbahn, während des Wechselvorgangs zu bewegen. Dadurch werden die Rüstzeiten in wirtschaftlicher Weise verkürzt.

Um die gegenläufige Schwenkbewegung der Arme zu ermöglichen, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Schwenkachse aus einer Säule und einer diese umgebenden Hohlwelle aufgebaut ist und die Säule den einen Arm und die Hohlwelle den anderen Arm sowie jeweils ein Stirnrad trägt, wobei die Stirnräder Bestandteil eines diese mit entgegengesetztem Drehsinn antreibenden Getriebes sind.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe einen Malteserkreuzantrieb enthält, dessen Treiber mittels einer Kontaktsteuerung eine hin- und hergehende Drehbewegung um etwa 180° ausführt und dabei das Malteserkreuz jeweils um 90° dreht, zwischen dessen Achse und die Stirnräder Getrieberäder geschaltet sind, die auf dem Wege zu einem Stirnrad ein Getrieberad zusätzlich aufweisen. Das Übersetzungsverhältnis von 1:1 ist dabei aufrechterhalten. Aufgrund dieser Ausbildung ist bei der Erfindung möglich, mit einer Verschwenkung der Arme jeweils um nur 90° auszukommen.

Es ist natürlich auch möglich, mittels einer entsprechenden Untersetzung die Arme eine Drehbewegung um einen noch kleineren Winkel als 90° Ausführen zu lassen, wie man natürlich auch durch eine Übersetzung die Arme jeweils einen größeren Winkel überstreichen lassen kann. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß mit kleiner werdendem Winkel auch die betreffende Rüstzeit entsprechend abnimmt. Hierbei ist allerdings noch zu beachten, daß der Verschwenkungswinkel der Arme auch von der jeweiligen Werkzeugmaschine abhängt, bei der es auf die Lage der Werkzeuge in der Werkzeugwechselstation und in der Arbeitsstation ankommt, da diese Werkzeuge zum Werkzeugwechsel von den Klauen der Werkzeugwechselvorrichtung erfaßt werden müssen.

Um die obenerwähnte Axialbewegung der Arme mit unterschiedlichem Hub durchzuführen, ist bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Hohlwelle auf der Säule zwar verdrehbar, aber axial unverrückbar befestigt ist und die Säule sowie die Lagerung des von der Säule geschwenkten Armes jeweils mit einem eigenen axial wirkenden Kolbenantrieb versehen sind.

Hierdurch wird erreicht, daß durch eine Axialbewegung der Säule die Arme diese in gleicher Weise mitmachen und dabei die Abnahme bzw. Ablage der betreffenden Werkzeuge durchführen, während durch einen zusätzlichen Hub der Hubvorrichtung für die Lagerung des von der Säule geschwenkten Armes letzterer eine zusätzliche Axialbewegung durchführt, wodurch der Vorbeilauf der Arme ermöglicht wird.

Nachstehend sei ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugwechselvorrichtung erläutert, bei dem eine Drehmaschine zugrundegelegt ist. Es zeigen:

F i g. 1 die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung mit der Drehmaschine in Seitenansicht;

Fig.2 die Werkzeugwechselvorrichtung mit der gleichen Drehmaschine in Blickrichtung auf deren Drehachse (die schräg liegenden Teile der Fig.2 erscheinen in der F i g. 1 herausgebrochen und um 30° nach vorn gekippt);

In Fig.3 —7 ist die Werkzeugwechselvorrichtung im wesentlichen allein dargestellt, wobei die Fig.3 die Werkzeugwechselvorrichtung in Draufsicht in Zusammenarbeit mit dem Werkzeugwechselmagazin und die Fig.4 die Werkzeugwechselvorrichtung im Schnitt zeigt.

Fig.5 —7 zeigen Einzelteile der Werkzeugwechselvorrichtung.

Die in F i g. 1 dargestellte Drehmaschine weist ein Bett 1 für die Lagerung und Verschiebung des Längsschlittens 2 und des Reitstockes 3 auf. Auf dem Längsschlitten 2 ist der Querschlitten 4 angebracht, der entlang der Querschlittenführung 5 verschiebbar ist. Der Querschlitten 4 ist mit Haltemitteln zur Halterung der Werkzeuge in der Arbeitsstation versehen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem in eine entsprechende Ausnehmung am Werkzeug passenden T-Stück 6 bestehen, das zwecks Festspannens des Werkzeuges rückziehbar ist. Auf die Funktion dieses T-Stückes wird in der Beschreibung zu Fig.3 näher eingegangen. Um die Werkzeuge in der Arbeitsstation in einer definierten Lage einzuspannen, besitzen diese ein Führungslager, das mit einem Gegenlager am Querschlitten 4 zusammenpaßt. Dieses Gegenlager besteht bei der dargestellten Drehmaschine aus zwei vorspringenden Prismen 7, die in entsprechenden Nuten in jedem Werkzeug passen und bei der Zurückziehung des T-Stückes 6 ein eingespanntes Werkzeug in eine definierte Lage bringen. Diese Art der Einspannung wird in der Beschreibung zu F i g. 3 näher erläutert. In der F i g. 1 ist unter anderem noch das Spannfutter 8 zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstückes, hier also eines Drehteiles, dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist jedoch ein Drehteil nicht gezeichnet.

Oberhalb des Bettes 1 der Drehmaschine ist das Werkzeugmagazin 9 angebracht, das von einer parallel zu dem Bett der Drehmaschine liegenden Schlittenbahn 10 getragen wird. Auf dieser Schlittenbahn ist das Werkzeugmagazin als gerader Schlitten verschiebbar. Bei dieser Verschiebung gleitet also das Werkzeugmagazin 9 an dem Längsschlitten 2 mit dem Querschlitten 4 vorbei. Das Werkzeugmagazin 9 trägt eine Reihe von Werkzeugen 11 und 20, z.B. Drehstähle, Spiralbohrer und dgl. Unter Werkzeug wird in diesem Zusammenhang eine Einheit verstanden, bestehend aus dem eigentlichen Schneidwerkzeug und einem Werkzeughalter mit den Ausnehmungen für dessen jeweiligen Sitz am Werkzeugmagazin 9 oder am Querschlitten 4. Bei der Verschiebung des Werkzeugmagazins 9 werden also diese Werkzeuge 11, 20 an den Längsschlitten 2 und Querschlitten 4 vorbeigeführt. Die Schlittenbahn 10 des Werkzeugmagazins 9 ruht auf zwei nach oben gerichteten Holmen 12 und 13, die am Bett 1 der Drehmaschine auf deren nicht dargestellter Rückseite befestigt sind. Auf diese Weise besteht eine starre Verbindung zwischen Schlittenbahn 10 und Bett 1, so daß bei der Verschiebung des Magazins 9 die von ihm gespeicherten Werkzeuge 11 stets in definierter Lage an dem Längsschlitten 2 und Querschlitten 4 vorübergeführt werden.

An den Längsschlitten 2 ist die Werkzeugwechselvorrichtung 14 angebracht, die im wesentlichen aus zwei Armen 15 und 16 besteht, an deren Enden jeweils eine Klaue 17 bzw. 18 angebracht ist, mit der die Werkzeuge

gefaßt und von Station zu Station geführt werden. Die Klaue 17 bzw. 18 paßt in ein entsprechend geformtes Griffstück an jedem Werkzeug, auf das in der Beschreibung zu Fig.3 näher eingegangen wird. Die beiden Arme 15 und 16 der Werkzeugwechselvorrich- r> tung 14 sind drehbar auf der Schwenksäule 19 gelagert, um die Überführung der Werkzeuge von Station zu Station vornehmen zu können, worauf im einzelnen in der Beschreibung zu F i g. 3 eingegangen wird.

Ein Werkzeugwechsel spielt sich folgendermaßen ab: Zunächst wird das Werkzeugmagazin 9 derart verschoben, daß das gewünschte, von ihm getragene Werkzeug, im Ausführungsbeispiel das Werkzeug 20, in eine Position gelangt, in welcher es von der Klaue 17 am Arm 15 der Werkzeugwechselvorrichtung 14 ergriffen werden kann. Diese Position wird durch die jeweilige Stellung des Längsschlittens bestimmt, an dem, wie oben erwähnt, die Werkzeugwechselvorrichtung 14 angebracht ist. Um nun die Überführung eines Werkzeuges von dem Werkzeugmagazin 9 zum Querschlitten 4 vornehmen zu können, wird der Querschlitten nach oben in Richtung auf das Werkzeugmagazin 9 verschoben. Es ist dies die Werkzeugwechselstation, in der das betreffende Werkzeug auf dem Werkzeugmagazin 9 dem Querschlitten 4 gegenübersteht. Sodann wird das Werkzeug 20 von dem Werkzeugmagazin 9 in einer Weise gelöst, auf die in der Beschreibung zu Fig.3 näher eingegangen wird. Abgesehen von diesem Lösen des Werkzeugs 20 und seinem späteren Einspannen am Querschlitten 4 spielt sich die Werkzeugüberführung so ab. daß das von der Klaue 17 gehaltene Werkzeug 20 infolge einer Vierteldrehung des Armes 15 um die Schwenksäule 19 herumgeschwenkt wird, bis es eine Position einnimmt, in der es auf dem Querschlitten 4 festgespannt werden kann. Die obenerwähnte Verschiebung des Querschlittens 4 in Richtung auf das Werkzeugmagazin 9 erfolgt daher bis zu einer entsprechend definierten Lage. Zur Ablage des betreffenden Werkzeuges auf dem Querschlitten 4 wird dann die Klaue 17 gelöst, woraufhin der Querschlitten 4 mit dem auf ihm festgespannten Werkzeug in die Arbeitsstation gefahren werden kann, in der es die Bearbeitung eines in dem Futter 8 eingespannten Werkstückes vornimmt.

War nun bereits ein Werkzeug auf dem Querschlitten 4 festgespannt, was abgesehen von dem Beginn eines Arbeitsprozesses in der Regel der Fall ist, so wird dieses Werkzeug gleichzeitig mit der vorstehend beschriebenen Überführung vom Werkzeugmagazin 9 zum Querschlitten 4 in umgekehrter Richtung transportiert. Diesen Transport eines Werkzeuges, hier des Werkzeuges 98 übernimmt der Arm 16 mit der an ihm befestigten Klaue 18. Dieser Arm 16 führt die gleiche Vierteldrehung aus, wie vorstehend beschrieben der Arm 15, jedoch mit umgekehrter Drehrichtung, so daß mit der vorstehend beschriebenen Verschiebung des Querschlittens 4 in die Werkzeugwechselstation ein auf ihm festgespanntes Werkzeug von dem Arm 16 mit seiner Klaue 18 gefaßt werden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel faßt also die Klaue 18 das Werkzeug 98, das dann nach Lösung seiner Festspannung auf dem Querschlitten 4 mittels des Armes 16 zu dem Werkzeugmagazin 9 transportiert wird, wobei wie gesagt der Arm 16 eine Vierteldrehung wie der Arm 15 ausführt, allerdings mit entgegengesetztem Drehsinn. Das Fassen der Klaue 18 und die Bewegung des Armes .16 erfolgen immer gleichzeitig mit dem Fassen der Klaue 17 und der Bewegung des Armes 15. Sollte sich beispielsweise zu Beginn eines Arbeitsprozesses kein Werkzeug auf dem Querschlitten 4 befinden, so führt der Arm 16 dennoch seine Bewegung aus, die in diesem Falle allerdings leer verläuft. Damit sich nun die beiden Arme 15 und 16 bei ihrer gegenläufigen, gleichzeitig stattfindenden Drehung nicht stören, findet diese Drehung in verschiedenenen Ebenen statt, worauf insbesondere in der Beschreibung zu den F i g. 3 und 4 näher eingegangen wird.

Bei dieser Anordnung des Werkzeugmagazins 9 und der Werkzeugwechselvorrichtung 14 auf dem Längsschlitten 2 wird jeweils nach Beendigung eines Bearbeitungsvorganges das Werkzeugmagazin 9 mit dem für den nächsten Arbeitsvorgang vorgesehenen Werkzeug in die Werkzeugwechselstation verschoben, die von der betroffenden Stellung des Längsschlittens 2 gegeben ist. Während der Verschiebung des Werkzeugmagazins 9 wird gleichzeitig der Querschlitten 4 in der oben beschriebenen Weise in Richtung auf das Werkzeugmagazin gefahren, so daß für die Bewegung des Querschlittens 4 keine in die Gesamtarbeitszeit eingehende Rüstzeit entfällt. Haben das Werkzeugmagazin 9 und der Querschlitten 4 des Werkzeugwechsel- / station erreicht, so wird auf kurzem Wege, nämlich mittels der gleichzeitig ausgeführten Vierteldrehungen der Arme 15 und 16, der Werkzeugwechsel vollzogen. Nach dem Werkzeugwechsel wird dann der Querschlitten 4 wieder in die Arbeitsstation für die nächste Bearbeitung gefahren. Zweckmäßig kann man während der sich anschließenden Bearbeitungszeit das Werkzeugmagazin 9 in seine Grundstellung verschieben, beispielsweise nach links in seine Endlage, aus der es wieder herauszufahren ist, wenn das nächste Werkzeug vom Programm aufgerufen wird. Die für den Werkzeugwechsel erforderliche Rüstzeit setzt sich dann insgesamt aus folgenden Zeiten zusammen:

Verschieben des Werkzeugmagazins 9 aus der Grundstellung in die Werkzeugwechselstation, Werkzeugwechsel durch jeweilige Vierteldrehung der Arme 15 und 16, Rückschieben des Querschlittens 4 aus der Werkzeugwechselstation in die Arbeitsstation. Eine durch das Hochschieben des Querschlittens 4 entstehende Zeit fällt also hierbei als Rüstzeit nicht an. Wesentlich ist dabei, daß für den eigentlichen Werkzeugwechsel in der Werkzeugwechselstation, d.h. das Verschwenken '■ der Arme 15 und 16, nur ein relativ kleiner Bewegungsspielraum benötigt wird, da somit die betreffenden Bewegungen infolge der sich dabei abspielenden nicht ganz einfachen Vorgänge seitlich besonders ins Gewicht fallen würden. Ermöglicht wird die günstige Bewegung der Arme 15 und 16 dadurch, daß die Werkzeuge 11 und 20 von dem Werkzeugmagazin 9 in einer Lage aufgenommen werden, in der sie rechtwinklig zu ihrer Lage auf dem Querschlitten in der Werkzeugwechselstation stehen. Durch das Vorbeiführen des Werkzeugmagazins an den Längsschlitten 2 in der Werkzeugwechselstation entlang der geraden Schlittenbahn 10 ergibt sich in bezug auf die grundsätzliche Konstruktion der zugrunde liegenden Drehmaschine eine raumsparende Anordnung die mit ihren zusammenwirkenden Bewegungsabläufen zu einer besonders zeitsparenden und einfachen Methode des Werkzeugwechsels führt. Besonders zu beachten ist dabei noch, daß die Werkzeugwechselvorrichtung selbst in keiner Weise dem Bearbeitungsvorgang hinderlich im Wege steht.

Aus der F i g. 2, welche die in der F i g. 1 dargestellte Drehmaschine in Blickrichtung auf die Drehachse zeigt,

st ersichtlich, wie die Vierteldrehung der beiden Arme 15 und 16 der Werkzeugwechselvorrichtung 14 in zwei voneinander abgesetzten Ebenen folgt. Der Längsschlitten 2 steht mit der an ihm befestigten Werkzeugwechselvorrichtung 14 und mit dem nach oben gefahrenen Querschlitten 4 in der Werkzeugwechselstation, wobei der Arm 15 dem vom Werkzeugmagazin 9 getragenen Werkzeug 20 und der Arm 16 dem vom Querschlitten 4 getragenen Werkzeug 98 gegenüberstehen. Durch Senken des Armes 15 in Richtung auf das Magazin 9 kann dann die Klaue 17 an dem Arm 15 das Griffstück an dem Werkzeug 20 ergreifen und letzteres durch Abheben des Armes 15 in Richtung von dem Magazin 9 weg das Werkzeug 20 von letzterem lösen. Durch eine entsprechende Bewegung des Armes 16 wird das Herausnehmen des auf dem Querschlitten 4 festgespannten Werkzeuges 98 durchgeführt. In der in der F i g. 2 gezeichneten Lage können nun die Arme 16 und 17 gegeneinander um eine Vierteldrehung verdreht werden, wobei sie sich wegen der Drehung in den verschiedenen Ebenen gegenseitig nicht stören. Danach erfolgt dann die Absenkung der Arme 15 und 16 in Richtung auf den Querschlitten 4 bzw. auf das Werkzeugmagazin 9, wobei dann das jeweilige Werkzeug dem Werkzeugmagazin 9 bzw. der Spannstelle auf den Querschlitten 4 zugeführt wird.

In der Fig.2 ist noch eine besondere Vorrichtung dargestellt, die zur Automatisierung des Verschiebevorganges des Werkzeugmagazins 9 dient. Es ist dies ein Lesekopf 21, der über einen Tragarm 22 an dem Längsschlitten 2 befestigt ist. Der Lesekopf 21 dient zur Identifizierung von an den Werkzeugen angebrachten individuellen Kodezeichen. Diese Kodezeichen können in bekannter Weise aus einer bestimmten individuellen Nockenkombination pro Werkzeug oder einer entsprechenden magnetischen Markierung am Werkzeug bestehen. Diese Kodezeichen werden von dem Lesekopf 21 gelesen, beispielsweise indem von den Nocken Kontakte betätigt werden, die an den Lesekopf 21 angebracht sind, oder dadurch, daß der Lesekopf direkt die magnetische Markierung aufnimmt. Dieses vom Lesekopf gelesene individuelle Kodezeichen wird dann von einer nicht dargestellten elektrischen Auswerteinrichtung erkannt, wovon ein Signal abgeleitet wird, das das Magazin 9 in der erreichten Lage festhält. Wenn also die Werkzeuge 11 bzw. 20 mit ihrem individuellen Kodezeichen an dem Lesekopf durch Verschieben des Werkzeugmagazins 9 vorüberfahren, so überträgt der Lesekopf 21 die jeweils ermittelten Kodezeichen zu der elektrischen Auswerteinrichtung, die dann beim Feststellen eines zu einem gewünschten Werkzeug gehörenden Kodezeichens ein Signal abgibt, mit dem das Werkzeugmagazin 9 stillgesetzt wird Diese letzteren Vorgänge sind bekannt. Das Zusammenwirken von Antrieb des Werkzeugmagazins und elektrischer Auswerteinrichtung läßt sich in besonders vorteilhafter Weise so ausgestalten, daß das Werkzeugmagazin mit seinen in ihm gespeicherten Werkzeugen zunächst im Eilgang an dem Lesekopf 21 vorbeigeführt wird, bis es bei Identifizierung eines gewünschten Werkzeugs auf einen Schleichgang umschaltet, mit dem dann das Werkzeugmagazin definiert in die Werkzeugwechselstation gebracht wird. Diese Hinführung in die definierte Lage der Werkzeugwechselstation läßt sich beispielsweise dadurch herbeiführen, daß das Werkzeugmagazin 9 und der Lesekopf 21 mit einer Kontaktbetätigungseinrichtung (siehe Fig.4) versehen sind, die dann, wenn das Magazin 9 definiert die Werkzeugwechselstation erreicht hat, schaltet und damit das Werkzeugmagazin 9 stillsetzt. Es ist aber auch möglich, das Herbeiführen der definierten Lage des Werkzeugmagazins durch irgendeine Rasterung in mechanischer Weise herbeizuführen.

Anhand der F i g. 3 sei nunmehr beschrieben; wie die Werkzeuge von Werkzeugmagazin, von den Armen der Werkzeugwechselvorrichtung und dem Querschlitten gehalten werden.

ίο In der Fig.3 ist das Werkzeugmagazin 9 in einer Position dargestellt, in der sich das Werkzeug 23 in der Werkzeugwechselstation befindet. Der Arm 15 der Werkzeugwechselvorrichtung hat sich auf das Werkzeug 23 eingestellt, wobei in das Griffstück des Werkzeuges 23, dessen Formgebung das entsprechende Griffstück 24 des benachbarten Werkzeuges 25 deutlich zeigt, die an dem Arm 15 befestigte Klaue eingefahren ist. Letztere ist schwalbenschwanzförmig ausgebildet und besteht aus den beiden Backen 17a und 176, die durch einen besonderen Mechanismus gespreizt werden können, womit das Werkzeug sicher gefaßt wird.

Dieser Mechanismus enthält einen z. B. pneumatisch betätigten Kolben 26, der gegen eine Feder 27 anläuft, die den Kolben in seine untere Lage drückt. Die Preßluft für den Kolben 26 wird über den Kanal 28 von einer pneumatischen Steuerung zugeleitet. Letztere ist nicht dargestellt, da sie auf bekannte Weise ausgeführt werden kann und mit der Erfindung nichts zu tun hat. Im Ruhezustand dieses Mechanismus wird der Kolben 26 durch die Feder 27 nach unten gedrückt, wobei dieser über die beiden an ihren Enden in Achsen gelagerten Spreizstücke 29 und 30 die Backen 17a und 176 zusammenzieht. In dieser Lage lassen sie sich in das Griffstück 24 ohne weiteres einführen. Zwecks Festspannens an dem Arm 15 wird dann die Preßluft über den Kanal 28 zugeleitet und preßt den Kolben 26 nach oben, wobei dieser über die beiden Spreizstücke 29 und 30 die beiden Backen 17a und 176 nach außen drückt, die sich damit in dem Griffstück 24 des Werkzeugs 23 verkeilen. Mittels des Armes 15 kann dann das Werkzeug 23 von dem Werkzeugmagazin 9 abgehoben werden.

Die auf dem Werkzeugmagazin 9 abgelagerten Werkzeuge sind auf diesem lösbar festgespannt. Die Werkzeuge besitzen zu diesem Zweck eine Ausnehmung 31, in die Haltemittel passen, wie sie auch in der Arbeitsstation vorgesehen sind. Diese Haltemittel bestehen aus einem in die Ausnehmung 31 passenden T-Stück 32, das in einem Kolben 33 endet, der durch eine Feder 34 in Richtung auf das Werkzeug gedrückt wird. Kann der Kolben 33 der Feder 34 nachgeben, so nimmt das T-Stück 32 eine Lage ein, in welcher das betreffende Werkzeug lose auf dem Werkzeugmagazin 9 ruht. Wird jedoch durch die bereits erwähnte nicht dargestellte pneumatische Einrichtung der Kolben 33 entgegengesetzt zur Spannung der Feder 34 gedrückt, so zieht das T-Stück 32 das betreffende Werkzeug in Richtung auf die Ausnahmestücke 35 und 36, die sich dabei die Keilnuten 37 und 38 an dem Werkzeug drücken und damit dem Werkzeug eine definierte Lage im auf dem Magazin 9 festgespannten Zustand geben.

Das Festspannen eines Werkzeugs in der Arbeitsstation auf dem Querschlitten 4 erfolgt in ähnlicher Weise. An dem Querschlitten 4 ist ein Spannmechanismus vorgesehen, der ein dem T-Stück 32 entsprechendes T-Stück 6 enthält, das zwecks Lockerung des Werkzeugs 39 in Richtung auf dieses verschoben wird, dagegen zwecks Verspannung des Werkzeugs von

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diesem weggezogen wird. Es werden also für die Halterung der Werkzeuge sowohl am Werkzeugmagazin als auch in der Arbeitsstation gleichartige Haltemittel verwendet. Der Mechanismus zum Festspannen eines Werkzeugs in der Arbeitsstation enthält weiterhin einen Kolben 40, der ebenfalls von der nicht dargestellten pneumatischen Einrichtung hin- und hergeschoben wird, wozu über die Kanäle 41 und 42 die Preßluft zu- bzw. abgeleitet wird. Zur Festspannung des Werkzeugs 39 wird der Kolben 40 in Richtung auf dem Arm 16 gedruckt, wobei er über die beweglich an ihm befestigte Lasche 43 die beiden Spannstücke 44 und 45 ausrichtet. Das Spannstück 44 ist mit seiner einen Seite drehbar auf der festen Achse 46 gelagert, so daß sich die Ausrichtung der beiden Spannstücke 45 und 44 in einem Hochschieben des Hebels 47 äußert. Der Hebel 47 ist auf seiner dem Spannstück 45 abgewandten Seite drehbar auf der Achse 48 gelagert, so daß mit der Ausrichtung der beiden Spannstücke 44 und 45 und der dadurch verursachten Drehung des Hebels 47 um die Achse 48 das Verbindungsstück 49 hochgezogen wird. An letzteren hängt jeweils über Achslagerungen das T-Stück 6, so daß bei einer Bewegung des Kolbens 40 in Richtung auf den Arm 16 das T-Stück 6 das Werkzeug 39 anzieht. Dieses legt sich dabei mit seinen Keilnuten 50 und 51 gegen die Prismen 7, womit das Werkzeug 39 eine definierte Lage im festgespannten Zustand auf dem Querschlitten 4 erhält.

Um nun das Werkzeug 39 von dem Querschlitten 4 abheben zu können, ist der Arm 16 mit dem gleichen Spannmechanismus versehen wie der Arm 15, so daß auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen werden kann. Mit den Backen 18a und t8b wird das Werkzeug 39 erfaßt, woraufhin es sich nach Lösen des T-Stückes 6 von dem Querschlitten abheben läßt. Für diese Abhebevorgänge sowohl von dem Werkzeugmagazin 9 als auch von dem Querschlitten 4 sind Bewegungen der Arme 15 und 16 erforderlich, die sich in Richtung der Achse 19 aus der Zeichenebene heraus erstrecken. Auf diese Bewegungsvorgänge und die. Vierteldrehung der Arme 15 und 16 wird nachstehend anhand der F i g. 4 und 7 näher eingegangen.

Die die beiden Arme 16 und 17 tragende Schwenksäule 19 ist in ihrer in der F i g. 4 dargestellten Ruhelage in ihrer axialen Richtung so weit ausgefahren, daß sich sowohl der Querschlitten 4 (in der Fig.4 nicht dargestellt) als auch das Werkzeugmagazin 9 ungehindert hinter den Armen 15 und 16 bewegen können. Befinden sich Längsschlitten (in F i g. 4 nicht dargestellt) mit dem Querschlitten und Werkzeugmagazin 9 in der Wechselstation, so wird die Schwenksäule 19 axial in Richtung auf das Werkzeugmagazin 9 bzw. den Querschlitten zu bewegt, so daß die Klauen der Arme 15 und 16, also die in der Fig.3 dargestellten Backen 17a und 17b bzw. 18a und 18* in die Griffstücke der sich im Werkzeugmagazin 9 und auf dem Querschlitten befindlichen Werkzeuge einfahren können. Nach Entspannen der Werkzeuge, die sich in der anhand der F i g. 3 beschriebenen Weise abspielt, und ihr Ergreifen durch die Klauen wird die Schwenksäule 19 in entgegengestzter Richtung ausgefahren, wonach dann die Arme 15 und 16 jeweils in entgegengesetztem Drehsinn eine Vierteldrehung ausführen. Um diese Axialbewegung der Schwenksäule 19 durchzuführen, ist der Kolben 52 vorgesehen. Über die Kanäle 53 und 54 wirkt auf ihn von der pneumatischen Steuereinrichtung herkommend Preßluft ein, die ihn in an sich bekannter Weise entweder in der einen oder der anderen axialen Richtung treibt. In der Fig.4 ist diejenige Lage des Kolbens 52 dargestellt, in der die Verdrehung der Arme 15 und 16 stattfindet. In der strichpunktiert gezeichneten Lage des Kolbens 52 sind die Klauen der Arme 15 und 16 in die sich am Werkzeugmagazin 9 bzw. auf dem Querschlitten befindlichen Werkzeuge eingefahren.

Die gegenläufige Drehbewegung der beiden Arme 15 und 16 wird dadurch ermöglicht, daß der Arm 16 von der Schwenksäule 19 selbst gedreht wird, während der Arm

15 auf der Hohlwelle 55 befestigt ist, die jedoch die axiale Bewegung der Schwenksäule 19 mitmacht da sie auf Wälzlagern 56 und 57 ruht, die fest auf der Schwenksäule 19 sitzen.

Die beiden Arme 15 und 16 müssen die gleichen Tiefstlagen erreichen können, nämlich dann, wenn sie in die am Werkzeugmagazin 9 bzw. am Querschlitten festgespannten Werkzeuge einfahren, wobei je nach Ausgangsposition der Arme 15 und 16 jeder von ihnen ein Werkzeug sowohl am Werkzeugmagazin als auch am Querschlitten erfassen kann. Hieraus folgt zwangsläufig, daß die beiden Arme 15 und 16 bei ihrer gegenläufigen Drehbewegung gegeneinander axial verschoben werden müssen, damit sie bei ihrer Drehbewegung nicht aneinander anstoßen. Zu der Axialbewegung der Schwenksäule 19 ist also eine zusätzliche Axialbewegung erforderlich, die von dem Arm 16 ausgeführt werden kann. Der Arm 16 sitzt auf einem gegenüber der Schwenksäule 19 axial verschiebbaren Zylinder 58, der an seinen Enden durch jeweils einen Flansch 59 und 60 abgeschlossen ist, so daß innerhalb des Zylinders 58 ein abgeschlossener Raum vorhanden ist. Dieser Raum wird durch einen kolbenartig wirkenden Bund 61 der Schwenksäule 19 unterteilt. Beiderseits dieses Bundes 61 enden Kanäle 62 und 63 für Preßluft. Strömt beispielsweise Preßluft aus dem Kanal 63, so entsteht in dem rechts neben dem Bund 61 befindlichen Raum innerhalb des Zylinders 58 ein Überdruck, dereine Relativbewegung zwischen dem kolbenartig wirkenden Bund 61 und dem Zylinder 58 hervorruft, die sich in diesem Falle in einer axialen Verschiebung des Zylinders 58 nach rechts auswirkt. Eine Verschiebung des Armes 16 in umgekehrter Richtung erfolgt dann, wenn Preßluft aus dem Kanal 62 ausströmt. In der Fig.4 ist eine Stellung des Armes 16 gezeigt, in welcher die beiden Arme 16 und 17 gegeneinander verschwenkt werden können. Um dann das an dem Arm 16 befindliche Werkzeug abzusetzen bzw. in ein solches einzufahren, ist der Arm 16 in der beschriebenen Weise axial nach rechts zu verschieben, wozu also Preßluft aus dem Kanal 63 gelassen wird. Die Preßluftzuführung erfolgt über einen am Ende der Schwenksäule 19 befindlichen Kopf 64, wo entsprechende Anschlüsse vorzusehen sind. Hierauf braucht in diesem Zusammenhang nicht näher eingegangen zu werden, da dies in bekannter Weise ausgeführt werden kann und auch mit der Erfindung nichts zu tun hat.

Die Mitnahme des Armes 16 von der Schwenksäule 19 erfolgt über den Mitnehmer 65, der auf der Schwenksäule 19 sitzt und gegen Verdrehung durch die Paßfeder 66 gesichert ist. Eine weitere Paßfeder 67, die in eine entsprechende Nut in dem Mitnehmer 65 eingreift, sorgt dafür, daß auch bei axialer Verschiebung des Zylinders 58 dessen Mitnahme durch den Mitnehmer 65 gesichert ist.

Für die gegenläufige Drehbewegung der Arme 15 und

16 ist ein Getriebe vorgesehen, zu dessen Erläuterung nunmehr auch auf die F i g. 5 bis 7 zurückgegriffen sei.

Fig.7 zeigt den die Drehbewegung verursachenden

Antriebsmotor 68, der über die beiden Stirnräder 69 und 70 eine Schnecke 71 antreibt. In diese Schnecke 71 greift das Schneckenrad 72 (Fig.4) ein, von dem der Antrieb eines unvollständigen Malteserkreuzes abgeleitet wird. Letzteres ist in der Fig.6 dargestellt. Mit dem Schneckenrad 72 ist der Treiber 73 des Malteserkreuzes fest verbunden, der durch entsprechende Steuerung des Motors 68 die beiden in der Fig.6 dargestellten Endlagen einnehmen kann, zwischen denen er sich unter Eingriff in die Nut 74 des unvollständigen Malteserkreuzes 75 bewegt. Das unvollständige Malteserkreuz 75 nimmt dabei die in der Fig.6 ebenfalls dargestellten Endlagen ein, zwischen denen es durch Eingriff des halbkreisförmigen Segmentes 76 in die entsprechenden Ausnehmungen 77 und 78 festgehalten wird. Wie aus der Fig.6 ohne weiteres hervorgeht, führt dabei das unvollständige Malteserkreuz 75 jeweils eine Drehung um 90° aus, die für die Vierteldrehung der beiden Arme 15 und 16 ausgenützt wird.

Das unvollständige Malteserkreuz 75 sitzt zusammen mit dem Stirnrad 79 fest auf der Achse 80, so daß also die Vierteldrehung des Malteserkreuzes 75 von dem Stirnrad 79 mitgemacht werden. Das Stirnrad 79 treibt ein Stirnrad 81 an, das auf einer Achse mit den beiden Stirnrädern 83 und 84 sitzt. Von hier ab erfolgt nun die Verzweigung der Drehrichtung. Dies geschieht dadurch, daß das Stirnrad 83 direkt in eine entsprechende Verzahnung 85 der Hohlwelle 55 eingreift, während in den von dem Stirnrad 84 ausgehenden Antrieb der Schwenksäule 19 das Zwischenrad 86 eingeschaltet ist. Dieses Zwischenrad 86 greift sowohl in das Stirnrad 84 als auch in das auf der Schwenksäule 19 festgekeilte Stirnrad 87 ein, so daß also durch den Antriebsumweg über das Zwischenrad 86 eine Drehrichtungsumkehr gegenüber der Hohlwelle 55 erfolgt. In der F i g. 4 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit das Getriebe auseinandergezogen dargestellt, wobei die beiden Stirnräder 83 und 85 als nicht miteinander kämmend gezeichnet sind, was jedoch nicht der Wirklichkeit entspricht. Die tatsächliche Lage der Stirnräder geht aus der Fig.5 hervor. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß ausgehend von dem Stirnrad 79 auf der Achse 80 das Stirnrad 81 auf der Achse 82 angetrieben wird, von wo nunmehr die auf der gleichen Achse sitzenden Stirnräder 83 und 84 die Verzahnung 85 auf der Hohlwelle 55 direkt und das Stirnrad 87 auf dem Umweg über das Zwischenrad 86 angetrieben werden.

Damit nun bei der Bewegung der Schwenksäule 19 in axialer Richtung die einzelnen Getriebeteile diese Bewegung mitmachen können, sind die Stirnräder 86 und 83/84 verschiebbar, aber gegen Verdrehung gesichert, auf ihren Achsen gelagert. Die axiale Mitnahme dieser Stirnräder erfolgt durch eine in der F i g. 4 im Schnitt gezeichnete Gabel mit den Zinken 88, 89 und 90, die in entsprechenden Nuten der betreffenden Stirnräder eingreifen, so daß bei einer axialen Vei Schiebung des Stirnrades 87 mit der Schwenksäule 19 diese Bewegung über die Gabelzinken 88,89 und 90 auf die Stirnräder 86 und 83/84 übertragen wird. Auf diese Weise bleiben die Stirnräder auch bei einer axialen Verschiebung der Schwenksäule 19 ständig im Eingriff.

Bei einer Vierteldrehung des unvollständigen Malteserkreuzes 75 ergibt sich somit ebenfalls eine Vierteldrehung sowohl des Stirnrades 87 und damit der Schwenksäule 19 als auch der Verzahnung 85 und damit der Hohlwelle 55, wobei jedoch die Hohlwelle 55 und die Schwenksäule 19 aufgrund der Wirkung des Zwischenrades 86 gegenläufige Drehbewegungen ausführen. Auf diese Weise ist es möglich, nach dem Herausfahren der Schwenksäule 19 in die in der Fig.4 dargestellte Lage und der zusätzlichen axialen Verschiebung des Armes 16 die von den beiden Armen 15 und 16 gehaltenen Werkzeuge so zu verschwenken, daß das vorher vom Werkzeugmagazin 9 gehaltene Werkzeug nunmehr vor dem Querschlitten steht bzw. umgekehrt. Nach dieser gegenläufigen Verschwenkung der beiden Arme 15 und 16 mit den von ihnen gehaltenen Werkzeugen findet dann die gegenläufige axiale Bewegung der Schwenksäule 19 statt, bei der die Werkzeuge im Werkzeugmagazin bzw. auf dem Querschlitten abgelagert werden.

Da die Steuerung der pneumatischen Einrichtung vorzugsweise elektrisch erfolgt, sind noch Endschalter vorgesehen, die das Erreichen der jeweiligen Endlage signalisieren. So dient der Endschalter 91 in Verbindung mit dem Schaltnocken 92 am Zylinder 58 dazu anzuzeigen, daß der Zylinder 58 und mit ihm der Arm 16 die äußerste Lage erreicht hat, in der die gegenläufige Verdrehung der Arme 15 und 16 stattfinden kann, ohne daß sich die beiden Arme gegenseitig stören. Der Endschalter 93 dient in Verbindung mit dem Schaltnokken 94 an der Hohlwelle 55 dazu, zu signalisieren, daß die Schwenksäule 19 die ausgefahrene Endlage erreicht hat. Mittels des Endschalters 95 wird angezeigt, daß ein Werkzeug auf dem Querschlitten abgelegt ist und schließlich ist in der F i g. 4 noch die Kontaktanordnung 96 in Verbindung mit dem Malteserkreuzantrieb dargestellt, die bei Erreichen der jeweiligen Endlage des Malteserkreuzantriebs den Antriebsmotor 68 entsprechend schaltet. In Verbindung mit dem Werkzeugmagazin 9 sind zwei weitere Endkontakte 97 und 99 in F i g. 1 gezeichnet, mit denen die Endlagen des Werkzeugmagazins 9 signalisiert werden können.

Die Steuerung der erfindungsgemäßen Werkzeugwechselvorrichtung erfolgt zweckmäßig durch das die betreffende Werkzeugmaschine steuernde Programm, wobei die vorstehend erwähnten Nocken und die von ihnen betätigten Kontakte mit verwendet werden können. Solche Programmsteuerungen, die elektrisch und hydraulisch bzw. pneumatisch und auch kombiniert erfolgen können, sind bekannt, so daß in diesem Zusammenhang hierauf nicht eingegangen zu werden braucht, zumal sich die Erfindung nicht auf derartige Steuerungen bezieht.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Werkzeugwechselvorrichtung für Werkzeugmaschinen mit Werkzeugmagazinen, vorzugsweise Drehmaschinen, bestehend aus zwei um eine gemeinsame Schwenkachse bewegbaren Armen, die Klauen zum Erfassen der Werkzeuge aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme (15,16) sowohl um die Schwenkachse (19,55) relativ zueinander verdrehbar als auch längs der letzteren mit einem den gegenseitigen Vorbeilauf der Werkzeuge (11, 20, 23, 39) gestattenden Hub relativ zueinander verschieblich sind.

2. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse aus einer Säule (19) und einer diese umgebenden Hohlwelle (55) aufgebaut ist und die Säule (19) den einen Arm (16) und die Hohlwelle (55) den anderen Arm (15) sowie jeweils ein Stirnrad (87, 85) trägt, wobei die Stirnräder Bestandteil eines diese mit entgegengesetzten Drehsinn antreibenden Getriebe sind.

3. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe einen Malteserkreuzantrieb (73, 75, 76) enthält, dessen Treiber (73) mittels einer Kontaksteuerung eine hin- und hergehende Drehbewegung um etwa 180° ausführt und dabei das Malteserkreuz (75) jeweils um 90° dreht, zwischen dessen Achse (80) und die Stirnräder (85, 87) Getrieberäder (79, 81, 83, 84,86) geschaltet sind, die auf dem Wege zu dem einen Stirnrad (87) ein Getrieberad (86) zusätzlich aufweist.

4. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (55) auf der Säule (19) zwar verdrehbar, aber axial unverrückbar befestigt ist und die Säule (19) sowie die Lagerung des von der Säule geschwenkten Armes (16) jeweils mit einem eigenen axial wirkenden Kolbenantrieb versehen sind.

5. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenantrieb für den von der Säule (19) verschwenkten Arm (16) aus einem auf der Säule befestigten Kolben (61) und einem auf den Kolben passenden und dicht entlang der Säule gleitenden Zylinder (58) besteht, an dem der von der Säule verschwenkte Arm (16) befestigt ist, wobei die Säule beiderseits des Kolbens Kanäle (62,63) für die Zufuhr eines Druckmittels aufweist.

6. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Säule (19) ein sich außen längs des Zylinders (58) erstreckender Mitnehmer (65) vorgesehen ist, der mittels einer gleitenden Paßfeder (67) in den Zylinder (58) eingreift und dessen Mitnahme bei Drehung der Säule (19) bewirkt.