DE2023275B2

DE2023275B2 - Werkzeugwechselvorrichtung

Info

Publication number: DE2023275B2
Application number: DE2023275A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Kearney and Trecker Corp
Current assignee: Kearney and Trecker Corp
Priority date: 1969-05-15
Filing date: 1970-05-13
Publication date: 1980-08-14
Also published as: CA932130A; SU414775A3; DE2023275A1; JPS5131395B1; CH504931A; US3587873A; BE750392A; FR2046481A5; DE2023275C3; SE363751B; GB1293615A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugwechselvorrichtung für den Austausch von Werkzeugen zwischen einem Werkzeugspeichermagazin und der Arbeitsstation einer Werkzeugmaschine, mit einem von einem Gestell getragenen Werkzeugwechselarm, welcher in einem Werkzeugaustauschzyklus bewegbar ist, der in zwei verschiedenen axialen Stellungen des Werkzeugwechselarmes Drehbewegungen verschiedenen Ausmaßes und in verschiedenen Richtungen erfordert, wobei die Drehbewegungen durch eine Kolben-Zahnstangen-Antriebsvorrichtung hervorgerufen werden, die mit einer auf der den Werkzeugwechselarm tragenden Welle angeordneten Verzahnung im Eingriff steht.

Bei bekannten Mechanismen dieser Art (DE-AS 12 61 373, DE-PS 13 00 803, US-PS 32 81 935, CH-PS 4 44 620) ist zum Hervorrufen der verschiedenen Drehbewegungen des Werkzeugwechselarmes eine einzige Kolben-Zahnstangen-Antriebsvorrichtung vorhanden. Bei einer solchen Ausführung ist aber eine genaue Steuerung der Drehbewegungen des Werkzeugwechselarmes nur vergleichsweise schwierig und mit komplizierten Mitteln zu erhalten unter Berücksichtigung der Tatsache, daß diese Drehbewegungen nicht nur in verschiedenen Richtungen, sondern auch in verschiedenen Ausmaßen erforderlich sind. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Einstellungen für die verschiedenen Drehhübe sich im Gebrauch unbeabsichtigt von allein verstellen.

Gemäß der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Mechanismen dadurch vermieden, daß entsprechend jeder der beiden axialen Stellungen des Werkzeuewechselarmes ie eine Kolben-Zahnstaneen-

Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, die mit der in an sich bekannter Weise als Zahnrad ausgebildeten Verzahnung der den Werkzeugwechselarm tragenden Weile in Eingriff bringbar sind.

Bei tiner Ausführung gemäß der Erfindung können die beiden Kolben-Zahnstangen-Antriebsvorrichtungen von einfachster Ausführung sein, weil nur einfache Hübe ausgeführt zu werden brauchen, die beispielsweise durch mechanische Anschläge einfach und unveränderlieh bequem eingestellt werden können, wobei auch keine Gefahr besteht, daß diese Einstellungen sich bei wiederholtem Gebrauch unbeabsichtigt ändern.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zahnstangen-Antriebsvorrichtungen in einem Gehäuse angeordnet sind, auf dessen Außenseite die Bewegung der Zahnstange begrenzende einstellbare Anschläge angeordnet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht einer Werkzeugmaschine, an welcher die Merkmale der Erfindung verkörpert sind.

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine gemäß Fig..1

F i g. 3 ist eine in größerem Maßstab gehaltene Seitenansicht der Werkzeugwechselvorrichtung, wobei eine Endplatte abgenommen ist, um die Lagebeziehung /wischen dem Werkzeugwechselarm, der Welle, dem Zahnrad und den Zahnstangen erkennbar zu machen.

Fig. 3A ist eine senkrechte Teilschnittansicht nach der Linie 3/4-3,4 der F i g. 3.

F i g. 4, 4A bis 4C geben eine Reihe von schematischen schaubildlichen Ansichten der Vorderseite der Spindel und des Magazins der Werkzeugmaschine gemäß Fig. I wieder und zeigen die verschiedenen Stellungen des Werkzeugwechselarmes während eines Werkzeugaustauschzyklus.

F i g. 5 ist eine schematische Darstellung des hydraulisehen Stromkreises.

F i g. 6 ist eine logische Tabelle, welche die Folge der Stufen zur Durchführung eines Werkzeugaustauschzyklus veranschaulicht.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Werkzeugmaschine, an welcher die Merkmale der Erfindung verkörpert sind, weist ein Bett 10 auf, das einen verschiebbaren Tisch 11 abstützt. Zu diesem Zweck ist das Bett 10 mit waagerechten Führungen 12 verschen, die mit an der Unterseite des Tisches 11 ausgebildeten komplementä_ren Führungen (nicht dargestellt) zusammenwirken, um den Tisch so abzustützen, daß er eine Verschiebungsbewegung längs der Länge des Bettes 10 ausführen kann. Ein Motor 13 treibt den Tisch 11 über einen (nicht dargestellten) Gcwindespindel-Mutter-Mechanismus in bekannter Weise an.

Ein Ständer 14 ist an seiner Unterseite mit (nicht dargestellten) waagerechten Führungen versehen, die mit sich von dem Bett 10 seitlich erstreckenden komplementären Führungen 15 (Fig. 2) /usammenwirken, auf denen der Ständer 14 waagerecht quer zur Bewegungsrichtung des Tisches 11 verschiebbar ist. Die waagerechte Verschiebung des Ständers erfolgt durch einen Motor über einen Gewindcspindel-Mutter-Mechanismus (nicht dargestellt) in bekannter Weise.

Der Ständer 14 ist mit senkrechten Führungen 16 versehen, die mit an einem Spindelkopf 18 ausgebildeten komplementären Führungen (nicht dargestellt) zusammenwirken, um den Spindelkopf 18 senkrecht

verschiebbar abzustützen. Die senkrechte Bewegung des Spindelkopfes 18 in der einen oder der anderen Richtung erfolgt über einen Gewindespindel-Mutter-Mechanismus (nicht dargestellt), der von eirem Motor

19 angetrieben wird, in bekannter Weise. Es ist danach ■> ersichtlich, daß der Tisch 11, der Ständer 14 und der Spindelkopf 18 zur Ausführung von Bewegungen längs dreier, wechselseitig quer verlaufender Wege abgestützt sind.

In dem Spindelkopf 18 ist eine waagerecht angeordnete Spindel 20 drehbar gelagert, an der ein Werkzeug angeordnet werden kann, so daß sich dieses zur Durchführung eines Arbeitsvorganges mit der Spindel

20 dreht. Die Spindel 20 wird von einem Motor 22 unter der Steuerung eines (nicht dargestellten) Servomecha- is nismus gedreht, der von aufgezeichneten Daten automatisch oder durch Betätigung eines elektrischen Steuersystems von Hand gesteuert wird. Der Motor 22 treibt die Spindel 20 über eine (nicht dargestellte) Transmission in bekannter Weise an.

An der Seite des Bettes 10 ist nahe seinem (gemäß F i g. 1 und 2) rechten Ende eine automatisch arbeitende Werkzeugspeichereinrichtung 24 angeordnet, die ein freistehender Aufbau ist, der nicht von der Werkzeugmaschine getragen ist. Die Speichereinrichtung 24 ist r> mit einer elektrischen Steuereinrichtung 25 für die Maschine durch elektrische Leitungen 26 verbunden. Die Steuereinrichtung 25 für die Werkzeugmaschine enthält einen Abtastkopf, der die in einem Lochstreifen aufgezeichneten Daten in bekannter Weise abliest und so die zum Steuern des Werkzeugwechselmechanismus erforderliche Folgelogik liefert.

Der Werkzeugwechselmechanismus ist derart betätigbar, daß er einen Austausch von Werkzeugen zwischen der Spindel 20 der Werkzeugmaschine und r> einem Werkzeugspeichermagazin 28 bewirkt. In dem Magazin 28 ist eine Mehrzahl von Werkzeugen 46 gespeichert. Das Magazin 28 weist eine Kette 27 auf, die in einer waagerechten Führungsbahn bewegbar angeordnet ist. In jedem Glied der Kette 27 ist eine w schwenkbare Fassung 29 angeordnet, die einen Werkzeughalter 31 enthält. Wenn die Kette 27 bei ihrer Fortschaltbewegung die Werkzeughalter 31 zur Werkzeugauswahl befördert, verläuft die Achse jeder Fassung und des in ihr befindlichen Werkzeughalters 31 4^r> senkrecht.

Dm einen Werkzeugaustausch zwischen den Magazin 28 und der Spindel 20 zu bewirken, wird das Magazin 28 fortgeschaltet, um ein vorausgewähltes Werkzeug an eine Werkzeugaustauschstation 30 (F i g. 2) zu bewegen. Außerdem müssen der Spindelkopf 18 in dery-Richtung und der Ständer 14 in der z-Richtung in die richtige Stellung gebracht werden, bevor ein Werk^jugaustauschvorgang gestartet wird. Eine Fassung 29,4, die den Werkzeughalter 314 mit dem fur einen Austausch v> ausgewählten Werkzeug enthält, wird an der Station 30 um 90° abwärts in eine waagerechte Lage geschwenkt, um sie für einen Werkzeugwechselarm 32 zugänglich zu machen. Die Achse der Fassung 294 verläuft dann parallel zur Achse der Maschinenspindel 20 (F i g. 2). M)

In Fig. 2 ist der Spindelkopf 18 als in seine Werkzeugwechselstellung bewegt dargestellt, und der Werkzeugwechselanii 32 steht einerseits mit dem in der Fassung 294 befindlichen Werkzeughalter 31,4 und andererseits mit einem in der Spindel 20 befindlichen t>^r> anderen Werkzeughalter 31B im Eingriff. Der Werkzeugwechselarm 32 bewirk! die Auswechslung des Werkzeugs in der Spindel 20 und dem Werkzeug in der Fassung 29A

Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, ist der Werkzeugwechselarm 32 an einer waagerechten Welle 34 befestigt, die von Lagern 35 und 36 verschiebbar und drehbar abgestützt ist. Die Lager 35 und 36 sind in einem Gestell angeordnet, das allgemein mit 38 bezeichnet ist F i g. 3 zeigt den Werkzeugwechselann 32 in seiner senkrechten Ausgangsstellung, in der er außerhalb der Bewegungsbahn des Spindelkopfes 18 liegt Wenn ein Werkzeugaustausch durchgeführt werden soll, wird der Arm 32 mitteis seiner Welle 34 in einer senkrechten Ebene in Uhrzeigerrichtung (gemäß Fig. 1) verschwenkt, um ihn aus seiner Ausgangsstellung in eine Arbeitsstellung zu bringen, in der er in Fig.2 und 4B dargestellt ist

An den Enden des Werkzeugwechselarmes 32 sind Werkzeuggreifer 40 und 41 vorgesehen (Fig.4), von denen jeder mit einer im wesentlichen halbkreisförmigen Fläche 42 zur Aufnahme eines an jedem Werkzeughalter befestigten Bundes 43 versehen ist. Die Werkzeuggreifer 40 und 41 weisen jeweils eine abgefederte Rolle 45 auf, die dazu dient, den ergriffenen Werkzeughalter an der betreffenden halbkreisförmigen Fläche 42 zu halten. Da die Werkzeuggreifer 40 und 41 als solche keinen Teil der Erfindung bilden, wird die genaue Arbeitsweise der Greifer und der ihnen zugeordneten Rollen in einem Werkzeugaustauschzyklus nicht im einzelnen beschrieben.

Die F i g. 4, 4A bis 4G veranschaulichen in schematischer Weise den Arbeitszyklus des Werkzeugwechselarmes 32 zum Austauschen eines in der Spindel 20 befindlichen Werkzeuges. Fig.4 zeigt den Arm 32 in seiner Ausgangsstellung, wobei das Speichermagazin 28 (Fig. I) stillgesetzt ist und ein ausgewähltes Werkzeug 46,4 in der Fassung 294 sich in senkrechter Stellung an der Austauschstation 30 befindet. Im A nsprechen auf ein entsprechendes Signal wird die das ausgewählte Werkzeug 464 enthaltende Fassung 294 des Magazins herabgeschwenkt, um das Werkzeug 464 für den Werkzeugwechselarm 32 zugänglich zu machen, wie dies in F i g. 4A wiedergegeben ist

Mittels eines entsprechenden Signals wird eine Zahnstangen-Zahnrad-Transmission, die in F i g. 3 allgemein mit 47 bezeichnet und in dem Gestell 38 angeordnet ist, betätigt, um den Arm 32 aus seiner Ausgangsstellung in Uhrzeigerrichtung in seine Arbeitsstellung zu schwenken (Fig.4B), in welcher sein einer Greifer 40 mit dem aus dem Magazin herausgeschwenkten, das Werkzeug 464 enthaltenden Werkzeughalter 314 in Eingriff tritt und sein anderer Greifer 41 mit dem in der Spindel 20 befindlichen Werkzeughalter 31B in Eingriff tritt, der ein Werkzeug 46B enthält. Es ist ersichtlich, daß das von dem Magazin dargebotene Werkzeug 464 ein Fräser ist, während das in der Spindel 20 befindliche Werkzeug 46Sein Bohrer ist, und der veranschaulichte Zyklus besteht darin, daß der Arm 32 den Bohrer 46ß in der Spindel 20 gegen devi Fräser 464 an dem Magazin austauscht.

Wenn sich der Werkzeugwechselarm 32 in der Stellung gemäß Fig.4B befindet, haben die Greifer 40 und 41 die beiden Werkzeuge 464 und 46Ö erfaßt, um sie nachfolgend aus der Spindel 20 bzw. aus der Fassung 294 aes Magazins herausziehen zu können. Der Werkzeugwechselarm 32 wird dann von einer hydraulischen Einrichtung 48 nach außen bewegt, so daß die beiden sich mit dem Arm bewegenden Werkzeuge 464 und 46ß aus der Spindel 20 bzw. der Fassung 294 des Magazins herausgezogen und in die in Fig. 4C

wiedergegebene Stellung gebracht werden.

Nachdem die beiden Werkzeuge 46/4 und 46 ß aus der Spindel 20 bzw. der Fassung 29/4 herausgezogen worden sind, wird der Werkzeugwechselarm 32 in Uhrzeigerrichtung, wie dies in Fig.4C durch Pfeile angedeutet ist, von der Zahnrad-Zahnstangen-Transmission 47 um 180° in die Stellung gemäß Fig.4D gedreht. Durch diese Drehung des Armes 32 ist der Bohrer 46S, der vorher in Ausrichtung mit der Spindel 20 lag (Fig.4C), in Ausrichtung mit der Fassung des Magazins gebracht worden, während der Fräser 46/4, der vorher in Ausrichtung mit der Fassung des Magazins lag, in Ausrichtung mit der Spindel 20 gebracht worden ist.

Nachdem somit der Bohrer 46S und der Fräser 46/4 durch eine halbe Umdrehung des Armes 32 in ihrer Lage vertauscht worden sind, wird der Arm 32 mittels der hydraulischen Einrichtung 48 (Fig.3) nach innen zurückbewegt, wodurch auch die beiden Werkzeuge zurückbewegt werden, um den Fräser 46/4 in die Spindel 20 und den Bohrer 46ß in die Fassung des Magazins einzuführen, wie dies in F i g. 4E wiedergegeben ist.

Der Werkzeugwechselarm 32 wird dann aus der Stellung gemäß Fig.4E in Gegenuhrzeigerrichtung (wie in Fig.4E durch Pfeile angedeutet) um 90° in die Stellung gemäß Fig.4F gedreht. In dieser Stellung ist der Arm 32 gegenüber seiner Stellung zu Beginn des Werkzeugaustauschzyklus um 180° gedreht, und seine Greifer 40 und 41 haben ihre Lage vertauscht. Die Greifer 40 und 41 sind daher außer Eingriff mit den betreffenden Werkzeugen bewegt, und der Werkzeugaustausch ist vollendet, d. h. der ursprünglich in der Spindel 20 befindliche Bohrer 46/4 ist durch den ausgewählten Fräser 46ß ersetzt worden.

Die nunmehr den Bohrer 46/4 enthaltende Fassung des Magazins wird aufwärts in senkrechte Stellung geschwenkt (Fig.4G), und das Werkzeugspeichermagazin kann dann betätigt werden, um das nachfolgende Werkzeug auszuwählen, das von dem Werkzeugwechselarm 32 in der Spindel 20 angeordnet werden soll.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist das Magazin 28 in bezug auf die Werkzeugmaschine freistehend angeordnet. Die Ausbildung und die Arbeitsweise des Magazins bilden an sich keinen Teil der Erfindung, und sie werden daher nicht im einzelnen beschrieben.

Die aufeinanderfolgenden Bewegungen des Werkzeugwechselarmes 32 zur Durchführung eines Werkzeugaustauschvorganges, wie er vorstehend in Verbindung mit Fig.4 bis 4G beschrieben wurde, werden mittels des verbesserten Betätigungsmechanismus erzeugt, der in F i g. 3 dargestellt ist. Die Vor- und Rückbewegung des Werkzeugwechselarmes 32 wird von der Kolben-Zylinder-Einrichtung bewirkt, die an der (gemäß Fig.3) rechten Seite des Gestells 38 angeordnet ist.

Durch eine Leitung 49 zugeführtes Druckmittel bewegt eine Kolbenstange 52 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 48 nach links (gemäß F i g. 3), um den Arm 32 in seine vorgeschobene oder äußere Stellung gemäß F i g. 4C zu bewegen. Durch eine Leitung 50 zugeführtes Druckmittel bewegt die Kolbenstange 52 nach rechts (gemäß F i g. 3), um den Arm 32 in seine zurückgezogene oder innere Stellung gemäß F i g. 4B zu bewegen.

Die Kolbenstange 52 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 48 ist mittels einer Schraube 53 mit einer Führungsplatte 55 verbunden, die auf einem im Durchmesser verminderten Teil 58 der den Arm 32 tragenden Welle 34 mittels eines Lagers angeordnet ist.

das allgemein mit SO bezeichnet ist. In die Führungsplatte 55 ist ein Schlitz 56 eingeschnitten (F i g. 3A), der mit einer Führungsstange 57 in Gleiteingriff steht, welche in waagerechter Lage an dem Gestell 38 befestigt ist. Ein äußerer Laufring 60,4 des Lagers 60 ist in eine Nut 61 eingesetzt, die in einer Innenfläche der Führungsplatte 55 ausgebildet ist. Ein innerer Laufring 60ß des Lagers 60 steht im Eingriff mit dem im Durchmesser verminderten Teil 58 der Welle 34, der von der Führungsplatte 55 durch das Lager getrennt ist. Auf diese Weise kann sich die Welle 34 drehen, während die Führungsplatte 55 feststehen bleibt.

Auf einem im Durchmesser verminderten Teil 63 der Welle 34 ist ein Zahnrad 62 angeordnet, das sich auf Grund eines Keils 64 mit der Welle 34 drehen kann. Das Zahnrad 62 liegt an einer radialen Schulter 65 der Welle 34 an und wird an einer Verschiebung relativ zu der Welle 34 durch eine Haltescheibe 67 gehindert, die an dem inneren Laufring 60S des Lagers 60 anliegt, der seinerseits an einem Abstandhalter 68 anliegt, und der ganze Aufbau wird von einem Sprengring 70 in seiner Arbeitsstellung gehalten.

Wenn die Welle 34 des Werkzeugwechselarmes 32 sich in der zurückgezogenen Stellung befindet, die in F i g. 3 wiedergegeben ist, kämmt das Zahnrad 62 mit einer senkrecht bewegbaren Zahnstange 72, die einen Bewegungshub hat, der einer Drehung der Welle 34 und damit des Armes 32 um 90° entspricht. Die Zahnstange 72 ist von einer Kolben-Zylinder-Einrichtung 72 bewegbar, die an einer Bodenplatte 74 des Gestells 38 angebracht ist. Über eine Leitung 75 zugeführtes Druckmittel dient dazu, den Kolben der Kolben-Zylinder-Einrichtung 73 zu betätigen, um die zugeordnete Zahnstange 72 aufwärts zu bewegen, bis sie an einem oberen Einstellbolzen 77 anstößt und zur Ruhe kommt. Durch die Bewegung der Zahnstange 72 wird das mit ihr kämmende Zahnrad 62 gedreht, um der Welle 34 und damit dem von ihr getragenen Werkzeugwechselarm 32 eine 90°-Drehungzu erteilen (Fig.4B). Die Zahnstange 72 wird daher im Nachstehenden auch mit 90°-Zahnstange bezeichnet.

Wenn der Werkzeugwechselarm 32 in die vorgeschobene Stellung bewegt wird (F i g. 4C), wird das Zahnrad 62 von der 90°-Zahnstange 72 herunter- und auf eine zweite senkrecht bewegbare Zahnstange 78 geschoben, die einen Bewegungshub hat, der einer Drehung des Armes 32 um 180° entspricht. Die zweite Zahnstange 78 wird daher im nachstehenden auch mit 180°-Zahnstange bezeichnet. Die Zähne der Zahnstangen 72 und 78 sind derart angeordnet, daß sie miteinander in Ausrichtung liegen, wenn die Zahnstangen sich in ihren Grenzstellungen befinden, die von den mit ihnen zusammenwirkenden Anschlägen, nämlich dem oberen Einstellbolzen

77 und einem unteren Einstellbolzen 82 bestimmt sind.
Die zweite Zahnstange 78 wird von einer Kolben-Zylinder-Einrichtung 80 bewegt, die ebenfalls an der Bodenplatte 74 des Gestells 38 angeordnet ist. Ober eine Leitung 81 zugeführtes Druckmittel bewegt den Kolben der Kolben-Zylinder-Einrichtung 80 aufwärts (gemäß F i g. 3), um die mit ihm verbundene Zahnstange

78 bis zum Anschlag an dem Einstellbolzen 77 zu bewegen. Die Zahnstange 78 dreht das jetzt mit ihr kämmende Zahnrad 62, um der Welle 34 und damit dem von ihr getragenen Werkzeugwechselarm 32 eine Drehung um 180° zu erteilen, wodurch der Arm 32 aus der Stellung gemäß Fig.4C in die Stellung gemäß Fig.4D gedreht wird. Der untere Einstellbolzen 82 bestimmt die untere Grenze der Bewegung der

Zahnstangen 72 und 78. Durch Verstellen der Einstellbolzen 77 und 82 kann das Ausmaß der Drehung des Werkzeugwechselarmes 32 genau eingestellt werden, um irgendwelche kleine Ausrichtungsfehler, die auftreten können, zu korrigieren.

Die Kolben-Zylinder-Einrichtungen 48,73 und 80 sind sämtlich hydraulische Standardbauteile. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, ist die Zahnstangen-Zahnrad-Transmission 47 von einfacher Ausbildung und nimmt zusammen mit den ihr zugeordneten Kolben-Zylinder-Einrichtun- ι ο gen 48,73 und 80 einen minimalen Raum ein.

Der hydraulische Stromkreis für den Antrieb der verschiedenen Einrichtungen ist in Fig.5 schematisch wiedergegeben. Er enthält eine Pumpe 90, die hydraulische Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 91 entnimmt Die Pumpe 90 fördert in eine Druckleitung 92, und die aus den verschiedenen Einrichtungen ausgelassene Flüssigkeit wird über eine Rücklaufleitung 93 in den Vorratsbehälter 91 zurückgeführt.

Hydraulischer Druck wird aus der Leitung 92 in die Kolben-Zylinder-Einrichtung 48 gerichtet, um den Werkzeugwechselarm 32 in seiner in Fig.5 durch ausgezogene Linien angedeuteten zurückgezogenen oder inneren Stellung zu halten. Durch Erregen eines Solenoids 84 wird ein Ventil 95 betätigt, welches die Druckleitung 92 mit der Kopfseite eines Kolbens 101 der Einrichtung 48 verbindet, wodurch der Werkzeugwechselarm 32 in seine in F i g. 5 durch strichpunktierte Linien angedeutete vorgeschobene oder äußere Stellung bewegt wird. Wenn das Solenoid 84 stromlos gemacht wird, wird das Ventil 95 durch Federkraft in seine in F i g. 5 wiedergegebene Stellung zurückgeführt, in welcher es die Druckleitung 92 mit der Stangenseite des Kolbens 101 verbindet, wodurch der Werkzeugwechselarm 32 in seine zurückgezogene oder innere Stellung bewegt wird.

Hydraulischer Druck wird weiterhin aus der Leitung 92 in die Kolben-Zylinder-Einrichtung 80 gerichtet, um die 180°-Zahnstange 78 in der unteren Stellung gemäß F i g. 3 zu halten. Durch Erregen eines Solenoids 85 wird ein Ventil 96 betätigt, welches die Druckleitung 92 mit der Kopfseite eines Kolbens 102 der Einrichtung 80 verbindet, wodurch der Aufwärtshub der 180°-Zahnstange 78 bewirkt wird. Wenn das Solenoid 85 stromlos gemacht wird, wird das Ventil 96 durch Federkraft in seine in F i g. 5 wiedergegebene Stellung zurückgeführt, in welcher es die Druckleitung 92 mit der Stangenseite des Kolbens 102 verbindet, wodurch der Abwärtshub der Zahnstange 78 bewirkt wird.

Hydraulischer Druck wird ferner aus der Leitung 92 so in die Kolben-Zylinder-Einrichtung 73 gerichtet, um die 90°-Zahnstange 72 in ihrer unteren Stellung gemäß F i g. 3 zu halten. Durch Erregen eines Solenoids 86 wird ein Ventil 97 betätigt, welches die Druckleitung 92 mit der Kopfseite eines Kolbens 103 der Einrichtung 73 verbindet, wodurch der Aufwärtshub der Zahnstange 72 bewirkt wird. Wenn das Solenoid 86 stromlos gemacht wird, wird das Ventil 97 durch Federkraft in die in F i g. 5 wiedergegebene Stellung zurückgeführt, in welcher es die Druckleitung 92 mit der Stangenseite des Kolbens ^M 103 verbindet, wodurch der Abwärtshub der Zahnstange 72 bewirkt wird.

Hydraulischer Druck wird ferner aus der Leitung 92 in eine Koiben-Zylinder-Einrichtung 107 gerichtet, um die das betreffende Werkzeug haltende Fassung an der Werkzeugaustauschstation 30 in senkrechter Lage zu halten, wie dies in Fig.4 wiedergegeben ist Durch Erregen eines Solenoids 87 wird ein Ventil 98 betätigt.

welches die Druckleitung 92 mit der Kopfseite eines Kolbens 104 der Einrichtung 107 verbindet, wodurch die Fassung in ihre waagerechte Lage gemäß Fig.4A geschwenkt wird. Wenn das Solenoid 87 stromlos gemacht wird, wird das Ventil 98 durch Federkraft in die in Fi"g. 5 wiedergegebene Stellung zurückgeführt, in welcher es die Druckleitung 92 mit der Stangenseite des Kolbens 104 verbindet, wodurch die Fassung in ihre senkrechte Lage geschwenkt wird.

Hydraulischer Druck wird schließlich auch aus der Leitung 92 in eine Kolben-Zylinder-Einrichtung 108 gerichtet welche die Klemmzange der Spindel schließt, um ein Werkzeug in der Spindel zu halten. Durch Erregen eines Solenoids 88 wird ein Ventil 99 betätigt welches die Druckleitung 92 mit der Kopfseite eines Kolbens 105 verbindet wodurch bewirkt wird, daß die Klemmzange zur Freigabe des Werkzeugs geöffnet wird. Wenn das Solenoid 88 stromlos gemacht wird, wird das Ventil 99 durch Federkraft in die in Fig.5 wiedergegebene Stellung zurückgeführt in welcher es die Druckleitung 92 mit der Stangenseite des Kolbens 105 verbindet, wodurch die Klemmzange um das in der Spindel gehaltene Werkzeug geschlossen wird.

Nachstehend wird ein Werkzeugaustauschzyklus in Verbindung mit Fig.6 beschrieben, die eine die logischen Folgestufen wiedergebende Tabelle ist an welcher die verschiedenen Zustände der Solenoide und von Grenzschaltern erläutert werden, welche die aufeinanderfolgenden Stufen des Werkzeugaustauschzyklus steuern.

Es sei angenommen, daß die verschiedenen Einrichtungen sich in dem in F i g. 4 wiedergegebenen Zustand befinden, welcher der Folgestufe Nr. 0 in der Tabelle gemäß F i g. 6 entspricht In dieser Stufe befinden sich der Werkzeugwechselarm 32 in der inneren oder zurückgezogenen Ausgangsstellung, die ein vorausgewähltes Werkzeug 46A enthaltende Fassung 29Λ in ihrer senkrechten Stellung an der Werkzeugaustauschstation 30 und der Spindelkopf 18 in der richtigen senkrechten und waagerechten Stellung für einen Werkzeugaustausch. Unter diesen Bedingungen sind die in F i g. 5 dargestellten Solenoide 84, 85, 86, 87 und 88 stromlos, und von in Fig.5 ebenfalls dargestellten Grenzschaltern UO bis 117 sind die Schalter Ul, 113, 114,116 und 117 unbetätigt was in der Tabelle gemäß Fig.6 jeweils durch eine »0« in dem zugehörigen Quadrat in der Stufe Nr. 0 angedeutet ist

Der Grenzschalter 110 ist von der an der Werkzeugaustauschstation 30 befindlichen, das ausgewählte Werkzeug enthaltenden Fassung 29Λ betätigt wenn diese ihre senkrechte Stellung einnimmt der Grenzschalter 112 ist betätigt wenn die 90°-Zahnstange 72 an dem unteren Anschlagbolzen 82 anliegt (F i g. 3), und der Grenzschalter 115 ist betätigt wenn der Werkzeugwechselarm 32 sich in seiner zurückgezogenen oder - inneren Stellung befindet Der betätigte Zustand dieser Grenzschalter 110,112 und 115 ist in der Tabelle gemäß Fig.6 durch eine »1« in dem betreffenden Quadrat angedeutet

Wenn nunmehr ein von dem Aufzeichnungsstreifen erhaltenes Signal das Solenoid 87 erregt, wird die das vorausgewählte Werkzeug 46A enthaltende Fassung 29i4 an der Station 30 um 90° nach unten in eine waagerechte Stellung geschwenkt wird, wie dies Fig.4A zeigt und was der Stufe Nr. 1 in der Tabelle gemäß Fig.6 entspricht Durch die Abwärtsschwenkung der Fassung 29-4 wird der Grenzschalter Hl betätigt

Wenn der Schalter 111 betätigt wird, wird das Solenoid 86 erregt, wodurch die Aufwärtsbewegung der 90°-Zahnstange 72 bewirkt wird, um den Werkzeugwechselarm 32 aus seiner Ausgangsstellung um 90° in Uhrzeigerrichtung in die Stellung gemäß Fig.4B zu drehen, was der Stufe Nr. 2 in der Tabelle gemäß F i g. 6 entspricht. Durch die Aufwärtsbewegung der 90°-Zahnstange 72 wird der Grenzschalter 113 betätigt.

Wenn der Schalter 113 betätigt wird, wird die Erregung des Solenoids 88 bewirkt, wodurch die an der Spindel 20 vorgesehene Klemmvorrichtung in bekannter Weise geöffnet wird, um das von ihr gehaltene Werkzeug 46ß freizugeben. Die Freigabe dieses Werkzeuges entspricht der Stufe Nr. 3 in der Tabelle gemäß F · g. 6. Durch das öffnen der Klemmvorrichtung wird der Grenzschalter 117 betätigt.

Wenn der Grenzschalter 117 betätigt wird, wird die Erregung des Solenoids 84 bewirkt, wodurch der Werkzeugwechselarm 32 in seine äußere Stellung gemäß F i g. 4C vorgeschoben wird, was der Folgestufe Nr. 4 in der Tabelle gemäß F i g. 6 entspricht Durch die Vorschubbewegung des Armes 32 in seine äußere Stellung wird der Grenzschalter 116 betätigt.

Wenn der Grenzschalter 116 betätigt wird, wird die Erregung des Solenoids 85 bewirkt, wodurch die 180°-Zahnstange 78 aufwärts bewegt und der Arm 32 uir 180° in Uhrzeigerrichtung, wie dies in F i g. 4C durch Pfeile angedeutet ist, in die Stellung gemäß Fig.4D gedreht wird, was der Folgestufe Nr. 5 in der Tabelle gemäß F i g. 6 entspricht Durch die Aufwärtsbewegung der 180°-Zahnstange 78 wird der Grenzschalter 114 betätigt.

Wenn der Grenzschalter 114 betätigt wird, wird das Solenoid 84 stromlos gemacht, wodurch der Werkzeugwechselarm 32 in seine innere Stellung gemäß F i g. 4E zurückgeschoben wird, was der Folgestufe Nr. 6 der Tabelle gemäß F i g. 6 entspricht. Durch die Verschiebungsbewegung des Armes 32 in seine innere Stellung wird der Grenzschalter 115 betätigt.
Wenn der Grenzschalter 115 betätigt wird, wird das Solenoid 88 stromlos gemacht und dadurch die Klemmvorrichtung an der Spindel 20 geschlossen, um das Werkzeug in ihr in bekannter Weise zu befestigen. Die Befestigung des Werkzeuges in der Klemmvorrichtung an der Spindel entspricht der Folgestufe Nr. 7 in der Tabelle gemäß Fig.6. Durch das Schließen der Klemmvorrichtung wird der Grenzschalter 117 in unbetätigten Zustand gebracht.

Wenn der Grenzschalter 117 unwirksam gemacht

is wird, wird das Solenoid 86 stromlos gemacht und dadurch die Abwärtsbewegung der 90° -Zahnstange 72 bewirkt, wodurch der Arm 32 um 90° in Gegenuhrzeigerrichtung in (F i g. 4E durch Pfeile angedeutet) in die Stellung gemäß Fig.4F gedreht wird, was der Folgestufe Nr. 8 in der Tabelle gemäß F i g. 6 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt wird auch das Solenoid 85 stromlos gemacht, so daß die 180°-Zahnstange 78 für den nächsten Werkzeugaustauschzyklus zurückgestellt wird.

Durch die Abwärtsbewegung der 90°-Zahnstange 72 wird das Solenoid 87 stromlos gemacht, wodurch die Fassung 29A in ihre senkrechte Stellung gemäß F i g. 4G geschwenkt wird, was der Folgestufe Nr. 9 in der Tabelle gemäß Fig.6 entspricht Das Werkzeug-Speichermagazin 28 kann nunmehr mittels der Steuereinrichtung 25 betätigt werden, um das nachfolgende Werkzeug auszuwählen, welches von dem Werkzeugwechselarm 32 in der Spindel 20 angeordnet werden soll.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Werkzeugwechselvorrichtung für den Austausch von Werkzeugen zwischen einem Werkzeugspeichermagazin und der Arbeitsstation einer Werkzeugmaschine, mit einem von einem Gestell getragenen Werkzeugwechselarm, welcher in einem Werkzeugaustauschzyklus bewegbar ist, der in zwei verschiedenen axialen Stellungen des Werkzeugwechselarmes Drehbewegungen verschiedenen Ausmaßes und in verschiedenen Richtungen erfordert, wobei die Drehbewegungen durch eine Kolben-Zahnstangen-Antriebsvorrichtung hervorgerufen werden, die mit einer auf der den Werkzeugwechselarm tragenden Welle angeordneten Verzahnung im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend jeder der beiden axialen Stellungen des Werkzeugwechselarmes (32) je eine Kolben-Zahnstangen-Antriebsvorrichtung (72, 73 bzw. 78, 80) vorgesehen ist, die mit der in an sich bekannter Weise als Zahnrad (62) ausgebildeten Verzahnung der den Werkzeugwechselarm tragenden Welle (34) in Eingriff bringbar sind.

2. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zahnstangen-Antriebsvorrichtungen (72, 73 b;tw. 78, 80; in einem Gehäuse angeordnet sind, auf dessen Außenseite die Bewegung der Zahnstange begrenzende einstellbare Anschläge (77; 82) angeordnet sind.