DE2145458A1

DE2145458A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2145458A1
Application number: DE19712145458
Authority: DE
Inventors: Daniel J Racine Larsen Charles A Union Grave Wis Mousseau (V St A ) P
Original assignee: Gorton Machine Corp
Current assignee: Gorton Machine Corp
Priority date: 1970-09-10
Filing date: 1971-09-10
Publication date: 1972-03-23
Also published as: US3691626A; CA956446A; GB1341613A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE

D-8000 MÜNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 · TELEFON (08Π) 9Π087

2U5458

Gorton Machine Corporation
Racine, Wisconsin / USA

Werkzeugmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine
mit einer Betriebsstellung zur Aufnahme von Werkzeugen zum Durchführen der Bearbeitungsvorgänge, mit einem Rahmen, an 7/elchem ein Spindelkopf verschiebbar zur Bewegung relativ
zum Rahmen gelagert ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine //erkzeugmaschine mit einer drehbaren Werkzeugspindel und einer verbesserten Werkzeugwechselvorrichtung, welche zum Wechsel eines Werkzeugs in der Spindel betätigbar int.

- 2

209813/1092

214545a

In einigen zum Wechseln von Werkzeugen verwendeten Systemen ist es immer notwendig, die Werkzeugspindel zu einem Bezugspunkt an der Werkzeugmaschine zurückzuführen. Dadurch wird die Werkzeugspindel in eine genaue Stellung in bezug auf die Werkzeugwechselvorrichtung gebracht.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Werkzeugwechselvorrichtung zu schaffen, bei welcher die Spindel der Werkzeugmaschine nicht zu einem stationären Bezugspunkt an der Werkzeugmaschine zurückkehren muß.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Werkzeugwechselvorrichtung zu schaffen, Vielehe in eine nichtstörende Lage bringbar ist, wenn ein Schneidvorgang durchgeführt werden soll.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Schlitten am Spindelkopf für eine Bewegung relativ zur Betriebsstellung gelagert ist, ein Werkzeugmagazin am Schlitten zur Bewegung mit demselben angebracht ist, so daß das Werkzeugmagazin zwischen einer Werkzeugwechselstellung und einer Ruhestellung hin- und herbeweglich ist, und eine Werkzeugübertragungseinrichtung zum Herausziehen eines Werkzeuges aus dem Werkzeugmagazin, wenn das letztere in seiner Werkzeugwechselsteilung ist, und Übertragen des herausgezogenen Werkzeugs in die Betriebsstellung zum Durchführen des Bearbeitungsvorganges betätigbar ist.

Die vorliegende Erfindung überwindet so die Schwierigkeiten, welche beim Zurückführen der Werkzeugspindel auftreten, indem sie eine Werkzeugwechselvorrichtung vorsieht, welche mit der Werkzeugspindel mitgeht. Wenn ein Werkzeugwechsel gewünscht v/ird, sind Antriebe betätigbar,, um die Werkzeugspindel vom Werkstück um eine kurze Ent-

2098 13/1092 - 3 -

2145453

fernung v;eg::ubewegen, die ausreicht, um einen Werkzeugwechsel stattfinden 211 lassen. Ein am Spindelkopf angebrachter Schlitten wird .vorwärtsbewegt, um die Werkzeugwechselvorrichtung in die genaue Lage in bezug auf die Werkzeugspindel zu bringen. Dann findet ein Werkzeugwechsel statt. Der Schlitten bewegt sich dann zurück und die Werkzeugspindel bewegt sich vorwärts zum Werkstück, wobpi sie die kürzest mögliche Entfernung zurückgelegt hat, Ui:: ein Werkzeugwechsel durchzuführen. Wenn der Schlitten in reiner hinteren Stellung ist, behindert er den Schneidvorhang nicht und bleibt frei von Spänen und Schneidöl, welche einen Schneidvorgang gewöhnlich begleiten.

Die Werkzeugwechselvorrichtung weist einen Werkzeug-

vqn '.-•«eh se lärm mit zwei Greifern auf, welche mit/werkzeugmaga-in und der Werkzeugspindel getragenen Werkzeughaltern in Eingriff bringbar sind. Sowohl der Werkzeugwechselarm 23s auch das Werkzeugmagazin werden von einem Schlitten zur Bewegung mit demselben getragen. Der Schlitten ist bev:c'-l?'ch an einem Spindelkopf gelagert, welcher die Werk-7e*jf"i-:pindel drehbar lagert. Der Spindelkopf wird von einem Bettschlitten zur horizontalen Bewegung entlang einer der Achsen der Werkzeugmaschine getragen. Wenn ein Werkzeugwechsel gewünscht wird, wird die Werkzeugspi.niel vom Werkstück wegbewegt. Der den Werkzeugwechselarm und das Werkzeugmagazin tragende Schlitten wird durch einen hydraulischen Antrieb in seine Werkzeugwechselr? to llung geschoben. Der Werkzeugwechselarm bewirkt den gleichzeitigen Wechsel des Werkzeuges von der Werkzeugspindel und des Werkzeuges vom Werkzeugmagazin. Der Schlitten wird zurückgeschoben, wobei die Werkzeugwechselvorrichtung in eine von den SchreLdvorgängen der Werkzeugspindel entfernte Lage bewegt wird.

209813/1092

BAD ORIGINAL

3145459

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Werkzeugmaschine mit der erfindungsgemäßen Werkzeugwechselvorrichtung ;

Fig. 2 bis 2g eine Reihe schematischer perspektivischer Ansichten, der Vorderseite der Werkzeugspindel und des Werkzeugmagazins der in Fig. 1 dargestellten Werkzeugmaschine, welche die verschiedenen Stellungen der Werkzeugspindel, des Schlittens und des Werkzeugwechselarms während eines Werkzeugwechselzyklus darstellt:

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Hydraulikkreises, und

Fig. 4 eine Logiktabelle, welche die ausgeführte Schrittfolge zum Durchführen eines Werkzeugwechsels darstellt.

Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine mit der erfindungs· gemäßen Werkzeugwechselvorrichtung. Die Werkzeugmaschine weist im allgemeinen ein nicht dargestelltes Bett auf, welches ein Tisch 10 verschiebbar trägt. Ein nicht dargestellter Motor ist über einen nicht dargestellten Schraubenspindelmechanismus in bekannter Weise mit dem Tisch 10 verbunden. Eine aufrecht angeordnete Säule 11 ist mit vertikalen Führungen 12 versehen, welche mit nicht dargestellten Lagern an einem Bettschlitten 1.3 sum verschiebliehen Tragen desselben auf einem vertikalen Weg in Eingriff stehen. Die Säule 11 ist mit dem nicht dargestellten Bett ausgerichtet, um eine zum Tisch 10 senk-

209813/1092

rechte Bewegung des Bettschlittens I3 sicherzustellen. Die vertikale Bewegung des Bettschlittens I3 wird in beiden Richtungen durch Drehen einer innerhalb eines Schutzgehäuses 14 angeordneten Schraubenspindel bewirkt, welche mit einer nicht dargestellten, im Bettschlitten IJ befestigten Mutter in Schraubeneingriff steht. Ein Spindelkopf 15 ist am Bettschlitten I3 gelagert und ist mit nicht dargestellten Lagern versehen, welche mit entsprechenden Führungen 17 am Bettschlitten I3 zum Tragen des Spindelkopfes 15 für eine verschiebliche Querbewegung auf einem horizontalen Weg quer zur Bewegungsrichtung des Tisches 10 in Eingriff stehen. Es ist daher klar, daß der Tisch 10, der Bettschlitten 13 und der Spindelkopf 15 jeweils zur Bewegung auf drei beliebigen quer verlaufenden Bewegelagert sind.

Der Spindelkopf I5 trägt drehbar eine Werkzeugspindel 18, v/elche zum Tragen eines mit der Werkzeugspindel 18 dreh baren Werkzeuges zum Durchführen eines Arbeitsganges geeignet ist. Die Werkzeugspindel l8 ist horizontal innerhalb des Spindelkopfes I5 angeordnet. Ein nicht dargestellter Motor ist in bekannter Weise zum Antreiben mit ier 'Vcrkzeugspindel l8 über eine nicht dargestellte Transmission verbunden.

' Am oberen Ende des Spindelkopfes I5 befindet sich eine geneigte Oberfläche I9. Ein Paar im Abstand parallel angeordneter Führungen 20 ist starr an der geneigten Oberfläche 19 befestigt und dient zur Lagerung eines Schlittens 22, um ihn relativ zur Spindel 18 geführt zu bewegen. Am ,Schlitten 22 ist eine automatisch betätigbare Werkzeugwechselvorrichtung angebracht, v/elche zum Auswechseln von Werkzeugen zwischen der Werkzeugspindel 18 und einem Werkzeugmagazin 2β betätigt werden kann. Der Schlitten 22 wird in beiden Richtungen durch einen am Spindelkopf I5 ange-

n η Λ ft Λ ·"»

brachten hydraulischen Antrieb 89 bewegt. Wie in Pig. I dargestellt ist, wird eine Mehrzahl von Werkzeugen 27, innerhalb ihrer entsprechenden Werkzeug - halter 28 .befestigt im Werkzeugmagazin 2β vorrätig gehalten. Das Werkzeugmagazin 2β ist mit einer Mehrzahl schwenkbarer Aufnahmen 30 versehen, in welchen die einzelnen Werkzeughalter 28 enthalten sind. Wenn die Werkzeughalter durch das Werkzeugmagazin 2β zum Auswählen eines Werkzeuges in Bewegung gesetzt werden, befindet sich die Achse jedes Werkzeughalters 28 in aufrechter Stellung. Das Werkzeugmagazin 26 ist zum Vorwärtsbringen des ausgewählten Werkzeuges in eine Werkzeugwechselstellung geschaltet, die allgemein mit 32 bezeichnet ist. Die zum Wechsel ausgewählte den Werkzeughalter enthaltende Aufnahme 30A wird in der Werkzeugwechselstellung 32 in eine horizontale Lage abwärtsgeschwenkt um sie für einen Werkzeugwechselarm 33 erreichtbar zu machen. Die Achse der Aufnahme 30A liegt dann parallel zur Achse der Werkzeugspindel 18. Der Werkzeugwechselarm 33 ist an einer horizontalen Achse 3^ befestigt, welche ihrerseits verschieblich und drehbar in nicht dargestellten Lagern innerhalb des Schlittens 22 gelagert ist.

Greifer 36 und 37 sind an den Enden des Werkzeugwechselarms 33» wie in Fig. 1 dargestellt, zum Erfassen der Werkzeughalter vorgesehen und jeweils mit einem Paar im wesentlichen halbkreisförmiger Flächen 38 zur Aufnahme eines an ,iedem Werkzeughalter befestigten Kragens 40 versehen. Eine federbelastete Rolle hl ist in den Greifern 36 und 37 zum federnden Halten der Werkzeughalter innerhalb der halbkreisförmigen Flächen 38 vorgesehen. Weil die Greifer J>6 und 37» das Werkzeugmagazin 26 und der Werkzeugwechselarm 33 ansich kein Teil der Erfindung sind, sind der genaue Mechanismus zur Bewirkung der Betätigung des Werkzeugmagazins, des Werk-

209813/1092 - 7 -

zeugwechselarms und der Greifer bei einem Werkzeugwechselzyklus weder dargestellt noch im einzelnen hier beschrieben. Eine genauere Beschreibung der Greifer 36 und yj, des Werkzeugmagazins 26 und des Werkzeimvechselarms 33 kann der US-PS 25 737 entnommen werden.

Jeder der Werkzeughalter 28 ist mit einer Zahl bezeichnet und sie sind so nach dem Binär-System kodiert, um die Nummer des Werkzeughalters 28 anzuzeigen. Schließlich ist das Ende .iedes Werkzeughalters 28 mit Kodierungsringen 45 versehen, welche die Kodierung bilden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wobei ^eder Ring eine der Ziffern des binären Zahlensystems darstellt. Einige dieser Ringe haben größere Durchmesser als die anderen, υπ den Wert der Ziffer, welche sie darstellen, einzustellen. Die Ringe mit dem größeren Durchmesser stellen die Zahl 1 für die einzelne Ziffer des Binär-Systems dar, während die Ringe mit den kleineren Durchmessern die Zahl 0 für die einzelnen Ziffern des Binär-Systems darstellt.

Diese Kodierung des Werkzeughalters 28 wird von einen Werkzeugwähler oder Lesekopf 48 abgelesen. Vor der Betätigung des Motors 64 zum Drehen des Werkzeugnagazins 26 zum Auswählen eines angezeigten Werkzeugs wird die Identifizierungsnummer des gewünschten Werkzeughalters einem elektrischen Steuersystem in bekannter '•/eise entweder manuell oder automatisch eingegeben. Dann wird das Werkzeugmagazin 26 gedreht und der Lesekopf 48 liest die Kodierungsringe 45 an den Werkzeughaltern 28, welche im Werkzeugmagazin aufbewahrt sind. Wenn die durch die Kodierungsringe 45 dargestellte und durch den Lesekopf 48 gelesene Zahl mit der dem elektrischen Steuersystem eingegebenen Zahl übereinstimmt, wird das elektrische Steuersystem so betätigt, daß es

209813/1092 - 8 -

das gewählte Werkzeug in die Werkzeugx^echselstellung bringt. Zur genaueren Beschreibung eines Lesekopfes und eines dazugehörigen Schaltkreises, welcher in der dargestellten Weise arbeitet, wird auf die US-PS 25 verwiesen.

Die Fig. 2 bis 2G zeigen schematisch den Arbeitszyklus des Werkzeugwechselarms 33 beim Austausch eines Werkzeugs in der Werkzeugspindel 18. Fig. 2 zeigt die Werkzeugmaschine beim Bohren eines Lochs in ein Werkstück WP. Der Schlitten 22 ist in seiner hinteren Ruhestellung dargestellt, wobei das Werkzeugmagazin 26 und der Werkzeugwechselarm 33 sich in einer sich nicht gegenseitig behindernden Lage befinden. Der Werkzeugwechselarm 33 ist in seiner Ruhestellung, wobei das Werkzeugmagazin 26 mit dem gewählten Werkzeug 27A in aufrechter Lage in der Werkzeugwechselstellung 32 angehalten ist. Wenn ein Werkzeugwechsel gewünscht wird, wird der Spindelkopf 15 um eine-kurze Entfernung vom Werkstück WP zurückgezogen, wie es in Fig. 2A dargestellt ist. Entsprechend einem genauen Signal beginnt der Schlitten sich aus seiner hinteren Stellung in eine vordere Stellung zu bewegen. Gleichzeitig wird die das ausgewählte Werkzeug 27A enthaltende Aufnahme 30A aus dem Werkzeugmagazin geschwenkt, wie Fig. 2B zeigt.

Fig. 2G zeigt den Schlitten 22 in seiner vorderen Stellung und die Aufnahme 30A in ihrer horizontalen Stellung. Entsprechend einem genauen Signal wird der Werkzeugwechselarm 33 im Uhrzeigersinn betätigt, wie die Pfeile in Fig. 2B andeuten, um den Werkzeugwechselarm 33 aus seiner Ruhestellung in seine Betriebsstellung zu schwenken, wie es Fig. 2C zeigt. Diese Drehung bewegt den Werkzeugwechselarm in eine Lage, in welcher der

- 9 209813/1092

Greifer 37 mit dem das Werkzeug 27A enthaltenden Werkzeughalter in Eingriff steht, welcher vom Werkzeugmagazin 2β wegragt und der Greifer 36 mit dem das Werkzeug 27B enthaltenden Werkzeughalter in Eingriff steht, welcher von der Werkzeugspindel 18 getragen wird. Es ist zu beobachten, daß das vom Werkzeugmagazin 2β wegragende Werkzeug 27A ein Fräser und das in der Werkzeugspindel angeordnete Werkzeug 27B ein Bohrer ist und der dargestellte Zyklus zeigt den Werkzeugwechselarrn 33, wie er den Bohrer 27B in der Vierkzeugspindel 18 durch den Präser 27A ersetzt.

V/enn der Werkzeugwechselarm 33 in der in Fig. 2C dargestellten Lage angeordnet ist, haben die Greifer ~$6 und 37 die zwei Werkzeuge zum Herausziehen derselben aus der '/erkzeugspindel l8 und dem Werkzeugmagazin 2β erfaßt. Der Vierkzeugwechselarm 33 wird durch eine Hydraulikeinheit 83 axial vorwärtsbewegt und die zwei Werkzeuge bewegen sich τ.It ihm aus der Werkzeugspindel 18 und dem Werkzeugmagazin ?C in die durch Fig. 2D dargestellte Stellung.

Nachdem die zwei Werkzeuge aus der Werkzeugspindel l^c' und dem Werkzeugmagazin 26 herausgezogen wurden, wird der Werkzeugwechselarm 33 um l80° im Uhrzeigersinn in die in FJg. 2E dargestellte Lage gedreht, wie es aus der Torderansicht der Maschine zu sehen ist und durch die PfeiIo in Fig. 2B angedeutet ist. Diese Drehung des Werk-.zeup-wechrselarms dient zur Bewegung des Bohrers 27B aus der Ausrichtung mit der Werkzeugspindel l8 in Ausrichtung -r.it dem Werkzeugmagazin 26, wobei der Fräser 27A aus der Ausrichtung mit dem Werkzeugmagazin 26 in Ausrichtung mit der Werkzeugspimlel 18 bewegt wird. Nachdem der Bohrer l'YF'j und rier Fr'f'cQr PYA durch eine halbe Umdrehung des WerkzeugwechriOlarms ausget-'uujoh*". wurden, wird der letztere durch die Hydraulikeinheit 83 zur Maschine zurückgezogen, um die ////öl Werkzeuge in die V/erkzeu^npindel 18 bzw. das Werkzeugmagazin 26 einzusetzen, v/ie es in Fig. 2F dargestellt ist,

209813/1092

- 10 -

so daß der Fräser 27A in die Werkzeugspindel 18 und der Bohrer 27B in das Werkzeugmagazin 26 bewegt wird.

Aus der in Fig. 2F dargestellten Lage wird der Werkzeugwechselarm im Gegenuhrzeigersinn in die in Fig. 2G dargestellte Lage bewegt, wie es durch die Pfeile in Fig. 2F dargestellt ist. In dieser Lage ist der Werkzeugwechselarm l8o° von seiner Lage zu Beginn des Werkzeugwechselzyklus entfernt und die zwei Greifer 36 und 37 sind vertauscht. Die Greifer 36 und 37 sind so außer Eingriff mit den entsprechenden Werkzeugen bewegt, und der Werkzeugwechsel ist beendet. Der Bohrer 27B wurde in der Werkzeugspindel l8 durch den ausgewählten Fräser 27A ersetzt. Gleichzeitig hat sich der Schlitten 22 aus seiner vorderen Lage in seine hintere Lage bewegt. Wenn der Schlitten 22 in seiner hinteren Lage ist,* sind das Werkzeugmagazin 26 und der Werkzeugwechselarm in einer sich nicht gegenseitig behindernden Lage, wenn der Spindelkopf I5 wieder zum Werkstück 'JP vorwärtsgeht, um einen Schneidvorgang durchzuführen.

Der Hydraulikkreis zum Antreiben der verschiedenen beschriebenen Komponenten ist schematisch in Fig. 3 dargestellt und enthält eine zum Saugen von Hydraulik--'. flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 5I angeschlossene Pumpe 50. Die Druckseite der Pumpe 50 ist mit der Druckleitung 52 verbunden, wobei die abgegebene Flüssigkeit durch die RUckleitung 53 -um Vorratsbehälter zurückgebracht wird. Hy Irauljkdruck der Leitung 52 wird .'um Kolben-Zylinderrriechanismus 57 zum Klemmen eines Spindelfutters 58 zum Halten eines V/erkzeugs in der Werkzeug- --■-'■-spindel lS geleitet. Das Einschalten eines Marne ten 59 '"■ betätigt ein Ventil ^O 2:ur Verbindung der Druckleitung 52 mit der Kopfseite des Kolbens el, v.Odurv.h das Spindelfutter 58 das Werkzeug innerhalb der Spindel losläßt.

209813/1092 - 11 -

BAD ORfGiNAL

'ienn der Magnet 59 ausgeschaltet wird, springt das Ventil 60 in die in Fig. j5 dargestellte Stellung zurück , in welcher die Druckleitung mit der Stangenseite des Kolbens Gl verbunden ist, wodurch das Klemmen des Futters am Werkzeug, welches innerhalb der Spindel gehalten ist, bewirkt wird.

Ό'Λβ Einschalten eines Magneten 65 betätigt ein Ventil 66 zur Verbindung der Druckleitung 52 mit der "tangenseite eines Kolben-Zylindermechanismus 70 für einen Verriegelungszapfen 7I* um das Lösen des Verriegelungszapfens 71 von einer Bohrung in einer nicht dargestellten Platte zu bewirken, welche an dem Magazin 26 befestigt ist. Gleichzeitig wird die Druckleitung mit einer öffnung 67 eines Hydraulikmotors 64 verbunden, um eine Drehung des Werkzeugmagazins 2.6 im Uhrzeigersinn zu bewirken. Wenn die dem Lesekopf 48 aufgegebene Zahl durch die Kodierung an einem bestimmten Werkzeughalter mit einer programmierten Werkzeugnummer übereinstimmt, welche in das elektrische Steuersystem eingegeben wurde, wird ein Signal zum Abschalten des Magneten 65 übermittelt, wodurch die Drehung des Werkzeugmagazins 26 im Uhrzeigersinn angehalten wird. Wenn dieses stattfindet, hat sich das Werkzeugmagazin 26 über die Werkzeugwechselstellung 32 hinausbewegt, so daß das vorgewählte Werkzeug ein wenig über die Werkzeugwechselstation hinaus nach vorn bewegt ist. In diesem Moment wird der Magnet 68 eingeschaltet, welcher das Ventil 66 betätigt und die Druckleitung 52 mit einer öffnung 69 des Motors 64 verbindet, um eine Drehung des Werkzeugmagazins 26 um einen verminderten Betrag gegen den Uhrzeigersinn zu bewirken. Bleiehzeitig wird die Rückleitung 55 mit dem Kolben-Zylindermechanismus 70 verbunden, um zu bewirken, daß der Verriegelungszapfen 71 zurückspringt, so daß es die Oberfläche der nicht dargestellten Platte erfaßt, welche an dem

209813/1092 - ¹² -

Werkzeugmagazin 26 befestigt ist. Das Werkzeugmagazin wird sich dann im Gegenuhrzeigersinn drehen, bis der 'Verriegelungszapfen 71 eine in der am Werkzeugmagazin befestigten Platte angeordnete Bohrung erfaßt, um den ausgewählten Werkzeughalter genau in der Werkzeugwechselstellung 32 festzuhalten. Wenn der Verriegelungszapfen 7I das Loch in der Platte erfaßt, wird ein -Signal- übertragen, um das Ausschalten des Magneten 68 zu bewirken, so daß das Ventil 66 in die in Fig. 3 dargestellte Lage zurückspringen kann.

Hydraulikdruck der Leitung 52 wird zu einem Hydraulikmotor 75 geleitet," um die Drehung des Werkzeugwechselarms zu bewirken. Ein Einschalten des Magneten 76 betätigt das Ventil 77, um die Druckleitung·52 mit der öffnung 78 zu verbinden, wodurch die Bewegung des Werkzeugarmes 33 im Uhrzeigersinn bewirkt wird. Das Einschalten des Magneten 79 betätigt das Ventil 77 zur Verbindung der Druckleitung 52 mit der öffnung 80, so daß die Drehung im Gegenufer zeigersinn des Werkzeugwechselarms 33 bewirkt wird. Das Einschalten des Magneten 84 betätigt das.Ventil 85, um die Druckleitung 52 mit der Kopfseite des Kolbens ^q6 zu verbinden, so daß eine auswärtsgerichtete Ausfahrbewegung des Werkzeugwechselarms bewirkt wird. Das Einschalten des Magneten 97 betätigt das Ventil 85, um die Druckleitung 52 mit der Stangenseite des Kolbens 86 zu verbinden, wodurch der Werkzeugwechselarm in seine zurückgezogene Lage bewegt wird.

Hydraulikdruck wird von der Druckleitung 52 zum Kolben-Zylindermechanismus 89 geleitet, um das Schieben des Schlittens 22 zwischen seiner hinteren und vorderen Stellung zu bewirken. Das Einschalten des Magneten '90 betätigt das Ventil 9I, um die Druckleitung 52 mit der Kopfseite des Kolbens 92 zu verbinden, so daß eine Bewegung des Schlittens 22 in seine vordere Lage erzielt wird. Gleichzeitig verbindet das Ventil 9I die Druckleitung

209813/ 1092

52 mit der Kopfseite des Kolben-Zylindermechanismus 96, um die Aufnahme in der Werkzeugwechselstellung 32 in eine horizontale Stellung zu bringen, wie sie in Pig. I dargestellt ist. Das Einschalten des Magneten 93 betätigt das Ventil 91, um die Druckleitung 52 mit den Stangenseiten der Kolben-Zylindermechanismen 89 und 96 zu verbinden, um gleichzeitig die Bewegung des Schlittens 22 aus seiner vorderen in seine hintere Stellung und das Aufwärtsschwenken der Aufnahme in ihre vertikale Lage zu bewirken.

Ein V/erkzeugwechselzyklus im Betrieb wird in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben, welche eine Logiktafel darstellt, die verschiedene Lagen der Magerte und Begrenzungsschalter beschreibt, welche die Folge im Werkzeugwechselzyklus steuern. Es wird angenommen, daß die verschiedenen Mechanismen in der Lage sind, welche der Folge 1 der Logiktafel entspricht, wobei die Werkzeugspindel 18 einen Schneidvorgang an einem Werkstück WP durchführt, sich der Werkzeugwechselarm 33 in einer zurückgezogenen Ruhelage befindet, der Schlitten 22 in seiner hinteren Lage ist, wo sich der Werkzeugwechselarm 35 und das Werkzeugmagazin 26 in einer sich nicht behindernden Stellung befinden. Wenn diese Stellungen erzielt sind, sind die Magnete 59, 65, 68, 76, 79, 84 und 90 ausgeschaltet und die Begrenzungsschalter 101, I05 und 107 sind unbetätigt, wie es mit Nullen in der Logiktafel in Fig. 4 dargestellt ist. Der Magnet 93 j welcher eingeschaltet ist, wenn sich der Schlitten 22 in der hinteren Lage befindet, der Magnet 97, welcher den Werkzeugwechselarm in der zurückgezogenen Lage hält, der Begrenzungsschalter 102, welcher eingeschaltet ist, wenn der Werkzeugwechselarm sich in seiner horizontalen Ruhelage befindet, der Begrenzungsschalter 103* welcher betätigt ist, wenn der Verriegelungszapfen mit einer Bohrung in der am Magazin 26 befestigten Platte in Eingriff steht, der

209813/1092 - 14 -

Begrenzungsschalter 1O¹I-, welcher betätigt ist, wenn sich der Schlitten in seiner hinteren Lage befindet, und der Begrenzungsschälter 106, welcher betätigt ist, wenn der Werkzeugwechselarm 33 sich in seiner zurückgezogenen Lage befindet, sind durch die Nr. 1 in den entsprechenden Quadraten der Logikfolgetafel in Fig. 4 als eingeschaltet bezeichnet.

Ein Werkzeugwählsignal vom Band der elektrischen Steuerung betätigt den Magneten 65, um das Lösen des Verriegelungszapfens 71 aus einer Bohrung in der am Werkzeugmagazin befestigten Platte zu bewirken. Gleichzeitig bewirkt die Betätigung des Magneten 65 die Drehung des Werkzeugmagazins 26 im Uhrzeigersinn. Die Betätigung des Magneten 65 entspricht der Folge Nr. 2 der Logikfolgetafel in Fig. 4. Wenn die am Lesekopf 48 durch die Kodierung eines bestimmten Werkzeughalters eingegebene Zahl mit einer programmierten im elektrischen Steuersystem eingegebenen Werkzeugnummer übereinstimmt, wird ein Werkzeugübereinstimmungssignal übertragen, der Magnet 65 ausgeschaltet und dadurch die Drehung des Werkzeugmagazins im Uhrzeigersinn unterbrochen. Wenn dieses stattfindet hat das Werkzeugmagazin 26 die Werkzeugwechselstellung 32 in der Weise überlaufen, daß das vorgewählte Werkzeug ein klein wenig über die Werkzeugwechselstellung 32 hinausgefahren ist. Zu diesem Zeitpunkt schaltet ein Signal von der elektrischen Steuerung den Magneten 68 ein, um die Drehung des Werkzeugmagazins 26 entsprechend der Folge Nr. 3 der Logikfolgetafel der Fig. 4 im Gegenuhrzeigersinn zu bewirken. Zur selben Zeit, während sich das Werkzeugmagazin im Gegenuhrzeigersinn dreht, wird der Verriegelungszapfen 71 durch Federdruck zurückbewegt, um die Oberfläche der nicht dargestellten.am Werkzeugmagazin 26 befestigten Platte zu erfassen. Das Werkzeugmagazin dreht sich im Gegenuhrzeigersinn bis der Verriegelungszapfen mit einer

209813/1092 - 15 -

·- 15 -

in der Platte angeordneten Bohrung in Eingriff gerat, um den vorgewählten Werkzeughalter genau in der Werkzeugwechselstellung anzuhalten. Wenn der Verriegelungszapfen 71 die Bohrung in der Platte erfaßt, betätigt er den Begrenzungsschalter I03. Wenn der Begrenzungsschalter I03 betätigt ist, wird der Magnet 68 abgeschaltet. Die Lage des Begrenzungsschalters und der Magneten entspricht zu diesem Zeitpunkt der Folge 4 der Logikfolgetafel der Fig.

Wenn der Bohrvorgang, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, beendet ist, bewirkt die elektrische Steuerung das Zurückziehen des Spindelkopfes 15'um eine kurze Entfernung vom Werkstück, wie es in Fig. 2A dargestellt ist, entsprechend der Folge Nr. 5 der Logikfolgetafel der Fig.

Wenn der Spindelkopf 15 um die durch die elektrische Steuerung geforderte Entfernung zurückgezogen ist, bewirkt die elektrische Steuerung das Einschalten des Magneten 90, um gleichzeitig die Vorwärtsbewegung des Schlittens 22 und das Abwärtsschwenken der Aufnahme 30A mit dem vorgewählten Werkzeug 27A zu bewirken, wie es in Fig. 2B dargestellt ist, und der Folge Nr. 6 entspricht.

Der Begrenzungsschalter 105» welcher betätigt wird, wenn sich der Schlitten 22 in seiner vorderen Lage befindet, bewirkt das Einschalten des Magneten 76* welches wiederum die Drehung des Werkzeugwechselarmes 33 um 90⁰ im Uhrzeigersinn bewirkt. Diese Drehung bewegt den Werkzeugwechselarm in eine Lage, in welcher der Greifer 37 sich mit dem das Werkzeug 27A enthaltenden Werkzeughalter in Eingriff befindet, wie er aus dem Werkzeugmagazin 26 herausragt, und der Greifer 36 sich mit dem das Werkzeug 27B enthaltenden Werkzeughalter in Eingriff befindet, welcher von der Spindel l8 getragen wird, wie es in Fig. 2C dargestellt ist und der Folge Nr. 7 der Logikfolgetafel entspricht.

209813/1092

Der Begrenzungsschalter 101, welcher durch den sich in der vertikalen Lage befindlichen Werkzeugwechsel- arm betätigt wird, bewirkt das Abschalten des Magneten 76· Er bewirkt auch das Einschalten des Magneten 59 zum Betätigen des Futtermechanismus in bekannter Weise, um das Werkzeug 27B in der Spindel-18 zu .lösen. Das Abschalten des Magne'ten 76 und Lösen des Werkzeugs in der Spindel findet während der Folge 8 der Logikfolgetafel statt. Der Werkzeugwechselarm betätigt in seiner vertikalen Lage auch einen Logikschalter in der elektrischen Steuerung für eine Verzögerung von 1/2 Sekunde.

Nach der Verzögerung von -1/2 Sekunde bewirkt der Logikschalter das Einschalten des Magneten 84, um das Herausziehen des Werkzeugwechselarmes 33 in seine "Außen"- oder ausgefahrene Lage, wie es in Fig. 2D dargestellt ist und der Folge Nr. 9 der Logikfolgetafel entspricht, zu bewirken.

Die Auswärtsbewegung des Werkzeugwechselarms betätigt den Begrenzungsschalter 107.

Wenn der Begrenzungsschalter I07 betätigt ist, bewirkt er das Einschalten des Magneten 76, welcher seinerseits die l8o°—Drehung des Werkzeugwechselarms im Uhrzeigersinn und wie durch die beiliegende Figur 2D dargestellt in die in Fig. 2E dargestellte Lage veranlaßt, welche der Folge Nr. 10 der Logikfolgetafel entspricht.

Die l80°—Drehung des Werkzeugwechselarms schaltet den Begrenzungsschalter 102 ein und aus und schaltet den Begrenzungsschalter 101 aus unJein. Diese Kombination der Stellungen bewirkt, daß die elektrische Steuerung das Ausschalten des Magneten 76 und des Magneten 84 veranlaßt, worauf anschließend der Werkzeugwechselarm 33 in seine "Ein"- oder zurückgezogene Lage zurückkehrt, wie es in Fig. 2F dargestellt ist und der Folge Nr. 11 der Logik-

209813/1092

Ir-? /

folgetafel entspricht. Die Einwärtsbewegung des Werkzeugwechselarms 33 betätigt den Begrenzungsschalter 106.

Wenn der Begrenzungsschalter ΙΟβ betätigt wird, bewirkt er das Abschalten des Magneten 69, um in bekannter Weise die Betätigung des Futtermechanismus zum Festhalten des neuen Werkzeugs 27 A in der Werkzeugspindel 18 zu veranlassen. Zur selben Zeit wird der Magnet 79 eingeschaltet und bewirkt die 90^—Drehirg des Werkzeugwechselarms 33 im Gegenuhrzeiger-"sinn und wie es durch die Pfeile in Fig. 2F dargestellt ist in die in Fig. 2G dargestellte Lage. Die 9O⁽2-Drehung des Werkzeugwechselarms 33 betätigt den Begrenzungsschalter 102, welcher nun das Abschalten des Magneten 90 und das Einschalten des Magneten 93 bewirkt, um gleichzeitig die Rückwärtsbewegung des Schlittens 22 und das Aufwärtsschwenken der Aufnahme 3OA mit dem Werkzeug 27B in die in Fig. 2G dargestellte Lage zu veranlassen, welche der Folge 12 der Logikfolgetafel in Fig. h entspricht.

Das Werkzeugmagazin kann nun durch die elektrische Steuerung zum Auswählen des folgenden Werkzeuges betätigt werden, welches durch den Werkzeugwechselarm in der Werkzeugspindel 18 angeordnet werden soll.

Obwohl das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung in vielen Einzelheiten zum Zweck der Veranschaulichung eines praktisch arbeitenden Aufbaus beschrieben wurde, wodurch -die Erfindung vorteilhaft in die Praxis umgesetzt werden kann, versteht es sich, daß die besondere beschriebene Vorrichtung lediglich zur Veranschaulichung gedacht ist und daß die neuen Eigenschaften der Erfindung in anderen Bauformen ohne Abweichung vom Gedanken und Bereich der Erfindung enthalten sein können, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

209813/1092

Claims

Patentansprüche

1/ Werkzeugmaschine mit einer Betriebsstellung zur Aufnahme von Werkzeugen zum Durchführen der Bearbeitungsvorgänge, mit einem Rahmen, an welchem ein Spindelkopf verschiebbar zur Bewegung relativ zum Rahmen gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitten am Spindelkopf für eine Bewegung relativ zur Betriebsstellung gelagert ist, ein Werkzeugmagazin am Schlitten zur Bewegung mit demselben angebracht ist, so daß das Werkzeugmagazin zwischen einer Werkzeugwechselstellung und einer Ruhestellung hin- und herbeweglich ist, und eine Werkzeugübertragungseinrichtung zum Herausziehen eines Werkzeugs aus dem Werkzeugmagazin, wenn das letztere in seiner Werkzeugwechselstellung ist, und Übertragen des herausgezogenen Werkzeugs in die Betriebsstellung zum Durchführen des Bearbeitungsvorganges betätigbar ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugübertragungseinrichtung am Schlitten zur Bewegung mit dem Werkzeugmagazin zwischen der Werkzeugwechselstellung und der Ruhestellung gelagert ist.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugübertragungseinrichtung zum Auswechseln eines Werkzeugs in der Werkzeugwechselstellung gegen ein Werkzeug in der Betriebsstellung ein Werkzeugwechselarm ist, welcher wahlweise dreh- und verschiebebeweglich angeordnet ist, so daß mit dem Arm ein Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin erfaßbar und herausziehbar ist und dasselbe in die Betriebsstellung zum Einsetzen in derselben übertragbar ist und gleichzeitig ein Werkzeug in der Betriebsstellung erfaßbar und herausziehbar ist und dasselbe zum Werkzeugmagazin zum Einsetzen in dasselbe übertragbar ist.

209813/1092
4. Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugantrieb zum betriebsmäßigen Tragen eines Werkzeugs in einem Arbeitsbereich zum Durchführen von Bearbeitungsvorgängen, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Mehrzahl von Werkzeugen in einem nichtstörenden Vorratsbereich haltendes Werkzeugmagazin vorgesehen ist, eine Einrichtung zum Bewegen des Werkzeugantriebs aus dem Arbeitsbereich in eine Werkzeugwechselstellung vorgesehen ist, eine Einrichtung zum 'Bewegen des Werkzeugmagazins aus dem nichtstörenden Vorratsbereich in die Werkzeugwechselstellung vorgesehen und eine Einrichtung zum Austausch eines Werkzeugs im Werkzeugantrieb gegen ein Werkzeug im Werkzeugmagazin vorgesehen ist.
5· Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, mit der Einrichtung zum Bewegen des Werkzeugmagazins vom nicht-störenden Vorratsbereich in die Werkzeugwechselstellung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitten verschieblich am Werkzeugantrieb zur Bewegung relativ zu demselben gelagert ist, und eine Verschiebeeinrichtung mit dem Schlitten zum Verschieben desselben auf einem Weg parallel zur Achse des Werkzeugantriebes verbunden ist.
6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung ein hydraulischer Kolben- und Zylindermechanismus ist.

209813/1092

Leerseite