DE1652673A1

DE1652673A1 - Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen

Info

Publication number: DE1652673A1
Application number: DE19681652673
Authority: DE
Inventors: Trebble Maurice William
Original assignee: Glacier Metal Co Ltd
Current assignee: Federal Mogul Engineering Ltd
Priority date: 1967-02-04
Filing date: 1968-01-29
Publication date: 1971-11-18
Also published as: US3520050A; FR1556441A; GB1215926A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen, insbesondere für Werkzeugmaschinen, die nach einem bestimmten Arbeitsprogramm gesteuert werden.

Bei der Herstellung von komplizierten Werkstücken kann man eine Folge von Zerspanungsvorgängen mit Hilfe einer Werkzeugmaschine nach einem vorherbestimmten Programm ausführen, das auf einem Band oder einem anderen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet ist. In diesem Programm werden nacheinander mehrere Werkzeuge verwendet. Bisher mußten diese Werkzeuge von Hand ausgewechselt oder mußte ein Magazin verwendet werden, aus dem das jeweils benötigte Werkzeug ausgewählt wird} dieses Werkzeug wird dann in die Spindel der Maschine eingesetzt. Das manuelle Einsetzen

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der Werkzeuge für jeden Arbeitsvorgang stört natürlich den sonst automatisch ablaufenden Betrieb der Werkzeugmaschine. Ferner sind die bisher vorgeschlagenen Anordnungen zur Entnahme ausgewählter Werkzeuge aus einem Magazin kompliziert.

Die Erfindung schafft zum Auswechseln von Werk-. zeugen in einer Werkzeugmaschine eine Vorrichtung, die mehrere Arme besitzt, die zum Tragen je eines Werkzeuges dienen, und eine Bewegungseinrichtung zum wahlweisen Bewegen der Arme zwischen einer Ruhestellung, in der die Werkzeuge von den Armen getragen werden, und einer Stellung, in der ein ausgewähltes Werkzeug einer Halterung der Werkzeugmaschine präsentiert wird.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 in einer Seitenansicht die Vorrichtung und Teile einer ihr zugeordneten Werkzeugmaschine,

Pig. 2 in einer ähnlichen Darstellung wie Pig. 1 die Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen in einer anderen Phase ihres Arbeitsspiels,

Pig. 3 ebenfalls in einer der Pig. 1 ähnlichen Darstellung die Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen in einer weiteren Phase ihres Arbeitsspiels und

Pig. 4 in einer Stirnansicht einen Teil der Vorrichtung.

Die mit der Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen versehene Werkzeugmaschine besitzt eine Spindel 10 und ein Spannfutter 11, das eine kegelstumpfförmige Vertie-

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fung 12 für die Aufnahme eines dazu komplementären Schafts eines Werkzeuges 14 besitzt. Am schmaleren Ende der Vertiefung ist eine Spannzange 15 vorgesehen, die an einem Knopf 16 angreifen kann, der an dem von dem Arbeitsende des Werkzeuges entfernten Ende des Schaftes 13 vorgesehen ist.

Zum Auswechseln eines Werkzeuges muß die Spindel" 10 in einer vorherbestimmten Stellung angehalten werden, weil die Spindel über eine nicht gezeigte Klauenkupplung angetrieben wird. Wenn man die Spindel In einer vorherbestimmten Stellung zum Stehen bringt, kann die Klauenkupplung leicht wiedereingerückt werden. Es ist daher eine nicht gezeigte Einrichtung zum Anhalten der Spindel in einer vorherbestimmten Stellung vorgesehen. Die Punktion der Spannzange 15 wird mit einer Zugstange 17 gesteuert, auf die eine Feder 17A einwirkt, die trachtet, die Backen der Spannzange 15 zu schließen. An dem von der Spannzange 15 entfernten Ende der Zugstange 17 greift ein hydraulischer Kolbentrieb 18 an, mit dessen Kolben eine Kolbenstange verbunden ist, die sich aus dem Zylinder heraus erstreckt. Der Kolbentrieb 18 kann die Backen der Spannzange 15 gegen die Kraft der auf die Zugstange wirkenden Feder öffnen. Die Werkzeuge sind von üblicher Form und haben vorzugsweise eine Ringnut 20, in die ein entsprechender Tragarm 21 eingreifen kann.

Die Spindel 10 bildet einen Teil des Spindelstocks 1OA der Werkzeugmaschine. Der Spindelstock ist teilweise von einer halbkreisförmigen Anordnung von Tragarmen 21 (Fig. 4) umgeben, die auf einem Wagen oder Schlitten 22 montiert sind. Die Tragarme 21 aiiid mit je einem Zahnrad

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starr verbunden und tragen je eine Klemmvorrichtung 24» die imstande ist» an dem zugeordneten Werkzeug an dessen Hingnut 20 und im Bereich derselben anzugreifen. Das Zahnrad 25 kämmt mit einem zweiten Zahnrad 25 und dieses mit einem Ritzel 26» das seinerseits mit einer Zahnstange 27 kämmt. JiBde Zahnstange^ 27 iat mit einer Kolbenstange 28 eines weiteren Kolbentriebes 29 starr verbunden. Bei einer Druckmittelbeaufschlagung des Kolbentriebes 29 bewegt sich die Zahnstange 27 geradlinig, so daß der zugeordnete Tragarm 21 aus der Ruhestellung (Pig* 1), in der das entsprechende Werkzeug unwirksam ist» in eine der Spindel 10 benachbarte Stellung verschwenkt wird. In dieser Stellung igt die Klemmvorrichtung 24 geöffne-ty iSS greift die Spindel 10 an dem Werkzeug an. Natürlich ist für jedes Werkzeug ein Tragarm 21 und eine Klemmvorrichtung 24 vorgesehen und wird die Betätigung der einem Tragarm 21 zugeordneten Zahnstange 27 über den Kolbentrieb 29 von einem nicht gezeigten Programmband gesteuert, das den Ablauf der Arbeitsvorgänge der Werkzeugmaschine bestimmt.

Der Sohlitten 22 für die Tragarme 21 ist mit Hilfe eines weiteren hydraulischen Kolbentriebes 30 aus einer Rückzugstellung in eine ausgefahrene Stellung bewegbar.

Die Klemmvorrichtungen besitzen je zwei Backen 31, die von einer Nocke Φ& oder einer anderen Vorrichtung derart betätigt werden, daß sie sich öffnen, knapp ehe das ihnen zugeordnete Werkzeug der Spindel 10 der Werkzeugmaschine präsentiert wird. Man kann die Anordnung auch so treffen, daß die Freigabe des Werkzeuges erst nach seinem Einsetzen in die Spindel erfolgt.

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Wenn das Programmband oder ein anderes Steuermittel anzeigt, daß für die weitere Bearbeitung eines Werkstückes ein Werkzeugwechsel erforderlich ist, wird folgende Arbeitsvorgangsfolge durchgeführt;

Die nicht gezeigte Auswertevorrichtung für das Programmband gibt ein Signal ab, das bewirkt, daß die Spindel der Maschine in einer vorherbestimmten Drehstellung angehalten wird. Ein weiteres Signal bewirkt eine Betätigung einer Vorrichtung, welche das nicht gezeigte Werkstück von der Spindel 10 zurückzieht. Bin drittes Signal veranlaßt, daß der Kolbentrieb 30 den Schlitten 22 der Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen in seine ausgefahrene Stellung bewegt. Wenn sich der Schlitten 22 in seiner ausgefahrenen Stellung befindet, wird der Tragarm 21 für das in der Maschinenspindel angeordnete Werkzeug im Kreisbogen aus seiner Ruhestellung in eine Stellung bewegt, in der die Klemmvorrichtung 24 mit dem Werkzeug 14 fluchtet. Diese Bewegung wird mit Hilfe des zugeordneten Kolbentriebes 29, der Zahnstange 27 und der Zahnräder 23, 25 und 26 bewirkt. Während dieser Bewegung werden die Backen 31 der Klemmvorrichtung geöffnet. Jetzt erfassen die Backen des Tragarms das Werkzeug 14 an seiner Hingnut 20 und wird die Zugstange 17 von dem ihr zugeordneten Kolbentrieb 18 gegen ihre federbelastung derart betätigt, daß die Spannzange 15 geöffnet und durch direkte mechanische Wirkung der Angriff der verjüngten Vertiefung 12 der Spindel 10 an dem komplementären verjüngten Schaft des Werkzeuges gelockert wird. Der Schlitten 22 der Vorrichtung zum Auswechseln der Werkzeuge bewegt sich dann vorwärts, so daß die Backen der

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Spannzange 15 den Knopf 16 am Ende des Werkzeuges vollständig freigeben. Das Jetzt von der Spindel 10 freigegebene Werkzeug kann nun mit dem Tragarm in seine Ruhestellung zurückgeschwenkt werdeni wobei der Schlitten 22 in seiner ganz ausgefahrenen Stellung bleibt.

Unter der Steuerung durch das Programmband wird dann der Kolbentrieb 29 betätigt, der dem als nächstes benötigten Werkzeug zugeordnet ist, so daß der zugeordnete !Tragarm 2Idas nächste Werkzeug 14 im Halbkreis in die verjüngte Vertiefung 12 der Spindel bewegt. Danach wird der Schlitten 22 zurückgezogen, so daß der Knopf 16 des Werkzeuges der Spannzange 15 präsentiert wird. Darauf wird die Zugstange 17 von dem ihr zugeordneten Zylinder 18 freigegeben, so daß sie unter der Wirkung ihrer Federbelastung zurückgezogen wird und die Backen der Spannzange 15 den Knopf 16 einspannen. Nach dem Einspannen des Knopfes 16 des Werkzeuges durch die Spannzange 15 werden die Backen 31 der Klemmvorrichtung 24 auf dem Tragarm 21 geöffnet und stellt der zugeordnete Kolbentrieb 29 den Tragarm in seine Ruhestellung zurück. Das Werkzeug dieses Armes ist inzwischen in der Spindel 10 fest eingespannt.

Danach wird die ganze Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen mit Hilfe des Kolbentriebes 30 in die Rückzugsstellung bewegt und das Werkstück wieder an das neue Werkzeug angestellt, das in der Spindel eingespannt ist.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Werkzeuge nacheinander entsprechend einem vorherbestimmten Programm verwendet. Die Vorrichtung kann ohne weiteres auf ein anderes Programm umgestellt werden. Bei

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bestimmten Arbeiten, die beispielsweise Versuchscharakter haben können, kann man die Werkzeuge einzeln auswählen, anetatt nach einem vorherbestimmten Programm vorzugehen. Die Vorrichtung ist somit sehr anpassungsfähig und vielseitig verwendbar.

Für den Antrieb der Tragarme kann man anstelle der Zahnstange, des Ritzels und des Zahnradgetriebes auch andere Antriebseinrichtungen verwenden, beispielsweise mit Ketten, in die Kettenräder oder Zahntrommeln eingreifen.

Vorstehend wurde ein Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem jedee Werkzeug bis ganz in die Spindel bewegt wird. Man kann aber zum Einsetzen des Werkzeuges in die Spindel auch diese zu dem Werkzeug bewegen. Ferner kann man nach der Durchführung eines Arbeitsvorganges mit einem Werkzeug die Spindel in eine Stellung bewegen, in welcher der entsprechende !Dragarm an dem Werkzeug angreifen kann.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen, einschließlich deren konstruktiven Einzelheiten, zu entnehmenden Merkmale und Verfahrensschritte können auch in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein.

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Claims

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Patentansprüche:

/ 1.) Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen in einer Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch mehrere Arme (21), die zum Tragen je eines Werkzeuges (14) dienen, und eine Bewegungseinrichtung (23, 25, 26, 27, 28, 29, 30) zum wahlweisen Bewegen der Arme (21) zwischen einer Ruhestellung, in der die Werkzeuge von den Armen getragen werden, und einer Stellung, in der ein ausgewähltes Werkzeug (H) einer Halterung (10,12,15) der Werkzeugmaschine präsentiert wird,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtung einen gewählten Arm (21) längs einer geradlinigen Bahn aus einer Ruhestellung in eine Bereitschaftsstellung, aus dieser in einem Bogen von etwa 180 in eine Stellung unmittelbar vor der Halterung (10,12,15) und schließlich längs einer geradlinigen Bahn bewegt, bis ein gewählter Arm (21) das entsprechende Werkzeug der Halterung (10,12,15) präsentiert.
3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm (21) eine Klemmvorrichtung (31) zum Angriff an einem zugeordneten Werkzeug (14) und zum Halten desselben besitzt.
4· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bewegungseinrichtung einen hydraulischen Kolbentrieb (28, 29), eine mit dem Kolben des Kolbentriebes gekuppelte Zahnstange (27) und mehrere Zahnräder (23, 25, 26) aufweist, die mit der Zahnstange in Wirlrungsverbindung stehen und mil einem der Arme (L¹I) gekuppelt sind.

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5· Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (21) eine halbkreisförmige Anordnung bilden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (21) auf einem Wagen oder Schlitten (22) montiert sind, der gemeinsam mit den Armen längs einer Bahn bewegbar ist, die zur Achse der Werkzeughalterung (10) der Maschine parallel ist.

7· Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung zum Auswechseln von Werkzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalterung eine Werkzeughaltespindel (10), ein Spannfutter (15) zum Angriff an einem ausgewählten Werkzeug (14) und eine Zugstange (17) umfaßt, die unter der Wirkung einer Federbelastung das Spannfutter (15) zu schließen trachtet, sowie eine hydraulische Einrichtung (18,19) zum Überwinden der 3?ederbelastung, so daß ein von dem Spannfutter gehaltenes Werkzeug freigegeben und wieder von dem entsprechenden Arm erfaßt werden kann.

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