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Werkzeugmaschine mit automatischer
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Werkzeug-Wechseleinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine
mit automatischer Werkzeug-Wechseleinrichtung.
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Es gibt verschiedene Arten von bekannten Werkzeug-Wechselautomaten.
Bei ihrer Verwendung ist ein wesentlicher
Gesichtspunkt die für
den Werkzeugwechsel benötigte Zeit.
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In dieser Hinsicht erbringt die besten Ergebnisse ein Werkzeug-Wechselautomat
mit sogenannter integrierter Konstruktion des Spidelkopfs, bei welcher der die Werkzeugspindel
tragende Spindelkopf mit einem Werkzeugmagazin und einem Werkzeug-Wechselarm zu
einer Einheit zusammengefaßt ist.
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Ein Werkzeug-Wechselautomat dieser Art hat jedoch den Nachteil, daß
sich nur eine begrenzte Anzahl von Werkzeugen im Werkzeugmagazin unterbringen läßt.
Dies beruht darauf, daß der Spindelkopf nur begrenzte Abmessungen haben kann, daß
für den Ablauf eines vollen Arbeitsspiels mit automatischem Werkzeugwechsel Werkzeuge
mit unterschiedlichen Durchmessern wie Fräsköpfe und Bohrwerkzeuge im Magazin enthalten
sein müssen, und daß das gebrauchte Werkzeug jeweils wieder in eine nächste Halterung
zurückgeführt werden muß, wozu gewöhnlich ein doppelter Wechslerarm zum gleichzeitigen
Einsetzen eines neuen und Zurückführen des gebrauchten Werkzeugs verwendet wird.
Die Werkzeuge müssen deshalb in gleichen gegenseitigen Abständen im Magazin untergebracht
sein, wobei die Abstände durch das Werkzeug mit dem größten Durchmesser bestimmt
sind. Dies führt zwangsläufig zu einer Verringerung der Anzahl der in das Magazin
einsetzbaren Werkzeuge.
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Die Erfindung schafft eine Werkzeugmaschine mit einem Werkzeug-Wechselautomaten,
welcher eine größtmögliche
Anzahl von Werkzeugen aufzuneFsen vermag.
Für die Aufnahme von Werkzeugen mit verschieden geformten Schäften in einem Magazin
ist gemäß der Erfindung ein Adapter vorgesehen, welcher einen Schaft in den Abmessungen
und der Form der größeren Werkzeugschäfte hat, und in welchen Werkzeuge mit dünnerem
Schaft einsetzbar sind.
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Gemäß der Erfindung hat der Werkzeug-Wechselautomat ein Werkzeugmagazin,
in welches Werkzeuge mit großem Durchmesser und konischem Schaft, wie Fräsköpfe,
Honwerkzeuge usw.und Werkzeuge mit kleinerem Durchmesser und zylindrischem Schaft,
wie Bohrer, Gewindebohrer, Räumnadeln usw., unter Verwendung von einen konischen
Schaft aufweisenden Adaptern in unterschiedlichen, kleinstmöglichen Abständen ohne
gegenseitige Behinderung einsetzbar sind.
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Die Erfindung schafft ferner einen Adapter für Werkzeuge mit kleinem
Durchmesser, welcher einen Schaft von der gleichen Form aufweist, wie sie der Schaft
eines Werkzeugs mit größerem Durchmesser hat. Dadurch läßt sich eine größere Anzahl
von Werkzeugen in dem Magazin unterbringen, indem Werkzeuge mit größerem und kleinerem
Durchmesser und mit Schäften von unterschiedlicher Form ohne gegenseitige Beeinträchtigung
angeordnet werden können. Der Adapter ermöglicht die Verwendung von Werkzeugen mit
kleinerem Schaftdurchmesser in einer für die Aufnahme von Werkzeugen mit größerem
Durchmesser und konischem Schaft eingerichteten Werkzeugspindel mit einer Zugstange,
welche an einem
Zugbolzen am hinteren Ende des Werkzeugschafts
angreift und ihn in eine Fassung in der Spindel zieht. Der Adapter ermöglicht also
das Einsetzen von Werkzeugen mit größerem oder kleinerem Durchmesser in eine und
dieselbe Spindel.
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Zu diesem Zweck weist der Adapter einen Schaft auf, welcher die gleiche
Form hat wie der konische Schaft eines Werkzeugs mit größerem Durchmesser und in
eine Fassung am vorderen Ende der Werkzeugspindel einsetzbar ist. Ferner enthält
der Adapter ein Halteteil, welches zum Einspannen des Schafts eines @crkseugs mit
kleinerem Durchmesser im Adapter in Axialrichtung verschieblich ist, sowie einen
am hinteren Ende des Halteteils angebrachten, aus dem Adapter hervorstehenden Zugbolzen
für den Angriff der in der Spindel vorhandenen Zugstange.
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Die Erfindung schafft ferner einen verbesserten Werkzeug-Wechslerarm
an einer Werkzeugmaschine für die Überführung von Werkzeugen zwischen einem eine
größere Anzahl von Werkzeugen enthaltenden Magazin und einer Werkzeugspindel, zwischen
dem Werkzeugmagazin und einer Zwischenstation oder zwischen der Zwischenstation
und der Werkzeugspindel.
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Der Wechslerarm ist gemäß der Erfindung so eingerichtet, daß er zum
Auswechseln der Werkzeuge verschieden geformte Halteflansche von Werkzeugen mit
größerem und kleinerem Durchmesser zu ergreifen vermag.
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Seit einiger Zeit besteht das Bestreben, für mehrere Werkzeugmaschinen
in einer Fertigungskette eine integrierte
Gruppensteuerung mittels
Computern anzuwenden. Um dabei die Anzahl der verwendeten Werkzeuge zu verringern,
eine wirtschaftliche Verwendung der Werkzeuge zu sichern und die Unterhaltskosten
zu senken, wurde vorgeschlagen, die gleichen Werkzeuge für verschiedene Werkzeugmaschinen
zu verwenden. Wenn jedoch die Halteflansche der Werkzeuge je nach den verschiedenen
Werkzeugmaschinen unterschiedliche Abmessungen haben, ist ein herkömmlicher Wechslerarm
in einer solchen Fertigungskette nicht verwendbar. Der erfindungsgemäße Werkzeug-Wechslerarm
eignet sich für die Verwendung an einer in einer solchen Fertigungskette vorhandenen,
einen Werkzeug-Wechselautomaten aufweisenden Werkzeugmaschine, deren Werkzeugspindel
für die Aufnahme von Werkzeugen mit größerem Durchmesser und von Werkzeugen mit
kleinerem Durchmesser unter Verwendung eines Adapters eingerichtet ist.
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Für die Überführung von Werkzeugen mit verschieden geformten Halteflanschen
hat der erfindungsgemäße Wechslerarm ein Paar Greifbacken, welche zusammen einen
ersten Haltesitz mit einem dem eines kleineren Halteflanschs eines Werkzeugs entsprechenden
Durchmesser und einen mit dem ersten konzentrischen zweiten Haltesitz mit einem
dem eines größeren Halteflanschs eines Werkzeugs entsprechenden Durchmesser bilden.
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Die Erfindung schafft ferner eine Einrichtung für die tufenlose Steuerung
der Axialbewegung des vorstehend genannten Wechslerarms bei der Überführung verschiedener
Werkzeuge in eine Halte- oder Arbeitsstellung sowie eine Einrichtung für
die
schrittweise Steuerung der Bewegung des Wechslerarms in eine Stellung zum Ergreifen
eines Werkzeugs mit größerem Durchmesser, eine Stellung zum Ergreifen eines Werkzeugs
mit kleinerem Durchmesser und in eine Stellung zum Ausziehen eines Werkzeugs. Eine
derartige Steuerung ist insbesondere bei der Verwendung von Werkzeugen mit kleinerem
Durchmesser in Verbindung mit einem einen Schaft von der gleichen orn des Schafts
eines Werkzeugs mit großem Durchmesser aufweisenden Adapters anwendbar, da in diesem
Falle der Halteflansch eines Werkzeugs mit kleinem Durchmesser in anderer räumlicherStellung
angeordnet ist als der eines Werkzeugs mit großem Durchmesser.
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Ferner schafft die Erfindung eine verbesserte Werkzeug-Einspannvorrichtung
für eine Werkzeugmaschine für das Einspannen und Freigeben von verschieden geformte
Schäfte aufweisenden Werkzeugen mit großem und kleinem Durchmesser in eine bzw.
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aus einer Werkzeugspindel unter Verwendung eines Adapters für Werkzeuge
mit kleinerem Durchmesser. Eine solche Einspannvorrichtung hat eine Spindel mit
einer Fassung für die Aufnahme des Schafts eines Werkzeugs mit großem Durch messer
oder eines die gleiche Form wie dieser aufweisenden Schafts eines ein Werkzeug mit
kleinerem Durchmesser und einem Schaft von anderer Form haltenden Adapters, eine
Zugstange zum Einspannen des Werkeugs mit großem Durch messer oder des ein Werkzeug
mit kleinerem Durchmesser haltenden Adapters durch Zug in axialer Richtung, einen
Antrieb für die Bewegung der Zugstange in axialer Richtung, und
eine
den Antrieb für die Bewegung der Zugstange in Abhängigkeit von den Abmessungen der
Werkzeuge mit kleinem oder großem Durchmesser steuernde Einrichtung.
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Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
erläutert. Es zeigen: Fig. 1A und 1B eine Vorder- bzw. eine Seitenansicht einer
Werkzeugmaschine mit einer automatischen Werkzeugwechseleinrichtung, Fig. 2A eine
schematisierte Längsschnittansicht eines Werkzeugmagazins, Fig. XB eine Längsschnittansicht
einer Werkzeughalterung mit einem darin eingesetzten Adapter, Fig. 3 eine Darstellung
der Schwenkbewegung einer Werkzeughalterung, Fig. 4 eine Draufsicht auf das Werkzeugmagazin,
Fig. 5A eine Längsschnittansicht einer Werkzeugspindel beim einspannen eines Werkzeugs,
Fig. 5B einen Ausschnitt aus Fig. 5A in Richtung des Pfeils A, Fig. 6 eine Längsschnittansicht
einer Werkzeug-Wechseleinrichtung in Richtung der Pfeile B-B in Fig. 9, Fig. 7 und
8 Darstellungen der Wirkungsweise der Werkzeugwechseleinrichtung, Fig. 9 eine Schnittansicht
eines Werkzeug-Wechslerarms, Fig. 10 eine Fig.. 9 entsprechende Teilansicht des
Wechslerarms mit einem daran festgehaltenen Werkzeug großen Durchmessers,
Fig.
11 eine Fig. 10 entsprechende Ansicht des Wechslerarms mit einem daran festgehaltenen
Werkzeug mit kleinem Durchmesser und Fig. 12A bis 12S Darstellungen der Bewegungsabläufe
beim Werkzeugwechsel in bezug auf die Fortschaltbewegung des Werkzeugmagazins.
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In Fig. 1A und 1B erkennt man einen T-förmigen Sockel 1 mit einer
Ständerführung 2 und einer Tischführung 3. Ein Ständer 4 ist unter dem Antrieb einer
bekannten Antriebseinrichtung mit einem Motor 5 und einer mit einer Laufmutter zusammenwirkenden
Spindel entlang einer durch die Ständerführung 2 gebildeten X-Achse bewegbar. Auf
der Tischführung 3 ist ein Tisch 6 unter dem Antrieb eines Motors 7 mit einer Spindel
und einer damit zusammenwirkenden LauSmutter entlang einer Z-Achse bewegbar.
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Der Ständer 4 hat an einer Seite eine Spindelkopfführung 8, entlang
welcher ein Spindelkopf 10 unter dem Antrieb eines mit einer Spindel und einer Laufmutter
zusammenwirkenden Motors 9 in Richtung einer Y-Achse bewegbar ist. Eine im Spindelkopf
10 gelagerte Werkzeugspindel 11 ist über ein im Spindelkopf angeordnetEs Wechgelgetriebe
von einem Motor 12 angetrieben.
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Auf dem Spindelkopf 10 ist eine Werkzeug-Wechseleinrichtung 13 und
auf dieser ein Sockel 14 eines Werkzeugmagazins angeordnet. Auf dem Sockel 14 erkennt
man eine abnehmbar darauf gesetzte Werkzeughalterung 15. Ferner trägt die Wechseleinrichtung
ein
mit antreibbaren Förderketten arbeitendes Werkzeugmagazin 16. Beim Abruf eines bestimmten
Werkzeugs wird die dieses tragende Halterung an einer bestimmten Stelle von den
Förderketten abgenommen und in eine Bereitschaftsstellung gebracht, in welcher sie
verharrt, bis am Ende eines Bearbeitungsgangs ein Signal zum Auswechseln des Werkzeugs
erzeugt wird. Auf dieses Signal hin wird die in der bereitschaftsstellung befindliche
Halterung parallel zur Werkzeugspindel geschwenkt, worauf das Werkzeug ausgewechselt
werden kann.
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Die Wechseleinrichtung 13 hat einen Wechslerarm,17, welcher in Axialrichtung
verschieblich und drehbar gelagert ist und dazu dient, das in der Werkzeugspindel
11 sitzende Werkzeug gegen das in der Halterung bereitgehaltene auszuwechseln.
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Das Werkzeugmagazin 16 ist im einzelnen in Fig. 2A, 2B, 3 und 4 dargestellt.
Der Sockel 14 des Magazins trägt zwei senkrecht stehende Achsbolzen 18A, 18B an
der Oberseite.
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Der der Spindel 11 zunächst angeordnete Achsbolzen 18A trägt ein frei
drehbares Kettenrad 19, während der andere Achsbolzen 18B ein antreibbares Kettenrad
20 trägt. Die Kettenräder 19 und 20 sind mittels Lagern frei drehbar auf dem jeweiligen
Achsbolzen gelagert. Um jeweils einen oberen und einen unteren Zahnkranz der Kettenräder
19, 20 ist eine endlose Kette 21 geschlungen. Diese hat jeweils aufwärts hervorstehende
Gelenkstifte 22, an denen jeweils eine Werkzeughalterung 15 mit seitlich daran angebrachten
Halteaugen
23 angehängt werden kann. Dabei wird das Gewicht der einzelnen Halterungen 15 von
einer an der Unterseite derselben gelagerten Laufrolle 15R getragen.
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Es sind zwei verschiedene Formen von Werkzeughalterungen vorhanden,
nämlich Halterungen 15B und 15F für die Aufnahme von Werkzeugen mit genormtem konischem
Schaft und Halterungen 15D für die Aufnahme von Werkzeugen mit zylindrischem Schaft.
Um das Herausfallen des jeweiligen Werkzeugs beim Kippen der Halterung 15 zu verhindern,
haben die Halterungen 15B und 15F für Werkzeuge mit konischem Schaft eine am Kopf
eines Zugbolzens 62 des Werkzeugschafts angreifende Federklammer 155, während die
Halterung 15D für Werkzeuge mit zylindrischem Schaft eine Federklammer 71 enthält,
welche in eine Rille am Halteflansch des Werkzeugs greift.
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Wie man in liig. 4 erkennt, werden die Werkzeughalterungen 15 in unterschiedlichen
Abständen an den Ketten aufgehängt.
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Zwischen zwei benachbarten, für die Aufnahme von Werkzeugen mit großem
Durchmesser, etwa Fräsköpfen od. dergl., eingerichteten Halterungen 15F bleiben
jeweils drei Kettenstifte 22 frei. Zwischen den für die Aufnahme von Werkzeugen
mit mittlerem Durchmesser bestimmten Halterungen 153 bleiben jeweils zwei Kettenstifte
22 frei, während zwischen den für die Aufnahme von Werkzeugen mit kleinem Durchmesser,
etwa Bohrern od. dergl., eingerichteten Halterungen 15D keine freien Kettenstifte
22 vorhanden sind.
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Die Halterungen 15 und damit die darin sitzenden Werkzeuge sind also
in ungleichen Abständen an den Ketten 21 anbringbar.und können nach einem System
der festen Adressen angeordnet werden.
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In die in Fig. 2B dargestellte Halterung 15B ist ein ein Werkzeug
mit mittlerem Durchmesser enthaltender Adapter 60 eingesetzt. Das Werkzeug ist so
in den Adapter eingesetzt, daß sein Halteflansch in einer anderen Höhe liegt als
der des Adapters 60. Das Werkzeug hat hier einen zylindrischen Schaft. Wie man aus
dem Vorstehenden erkennt, ist die Länge der Werkzeughalterungen 15F und 15B verschieden
von der der Halterung 15D und richtet sich jeweils nach der Länge des darin einzusetzenden
Werkzeugs.
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Eine in Fig. 2A zur Linken des angetriebenen Kettenrads 20 über dem
Sockel 14 angeordnete Antriebsquelle 24 trägt äuf ihrer Ausgangswelle ein Ritzel
24h, welches mit einem Zahnrad 20A am mittleren Deil des Kettenrads 20 kämmt. Die
Antriebsquelle 24 ist durch auf Band gespeicherte Abrufbefehle steuerbar, um die
endlosen Ketten 21 anzutreiben und damit die abgerufenen Werkzeuge zuzuführen.
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Eine in der Mitte des Werkzeugmagazins oberhalb des Sockels 14 angeordnete
Abtasteinrichtung 28 dient dazu, die äeweiligen Stellungen der in verschiedenen
Abständen angeordneten Werkzeughalterungen 15 abzutasten. Die Abtasteinrichtung
28 enthält eine drehbare Welle 29, welche am unteren Ende ein Zahnrad 31 und am
oberen Ende eine entsprechend der Anzahl
der vorhandenen Werkzeiighalterungen
15 codierte Steuerscheibe 30.
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Das Zahnrad 31 kämmt mit einem Ritzel 33A, welches gemeinsam mit einem
Kettenrad 33 frei drehbar auf einem auf dem Sockel 14 stehenden Zapfen 32 gelagert
ist. Das Kettenrad 33 ist über eine Kette 35 antriebsübertragend mit einem Kettenrad
34 am unteren Teil des angetriebenen Kettenrads 20 verbunden, so daß die Steuerscheibe
30 beim Antrieb der Ketten 21 durch das Kettenrad 20 ebenfalls in Drehung versetzt
wird. Dabei vollführt die Steuerscheibe 30 jeweils eine volle Umdrehung für einen
vollen Umlauf der Ketten 21.
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Unterhalb der Antriebsquelle 24 ist ein Zylinder 25 zum Arretieren
der Ketten 21 angeordnet. Eine je nach der Speisung des Zylinders 25 mit hydraulischem
Druck ausstreck-und einziehbare Kolbenstange 26 trägt an ihrem freien Ende eine
Rolle 27, welche zum Arretieren der Ketten 21 mit dem unteren Zahnkranz des Kettenrads
20 in Eingriff bringbar ist.
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Ein auf Band gespeichertes Abruf signal steuert den Antrieb 24 in
Abhängigkeit von der dem jeweils nächsten Werkzeug entsprechenden Codierung der
Steuerscheibe 30. Erreicht dabei die das betreffende Werkzeug enthaltende Halterung
die Abruf- oder Bereitschaftsstellung, so wird der Antrieb 24 stillgesetzt und der
Arretierzylinder 25 betätigt, um die Rolle 27 der Kolbenstange 26 in Eingriff mit
dem Kettenrad 20 zu bringen und dadurch die Ketten 21 in der vorbestimmten Stellung
zu arretieren und auszurichten.
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Zwischen der Werkzeug-Wechseleinrichtung 13 und dem Sockel 14 des
Werkzedgmagazins 16 is an dem oberhalb der Spindel 11 elegenen runde des aains eine
Werkzeu-Lberfiihrungseinrichtung 36 angeordnet. Diese hat eine Grundplatte 37 mit
einer parallel zdr Mittelachse der Spindel verlaufenden Führungsnut 38. Am hinteren
Teil trägt die Grundplatte 37 einen parallel zur Sührungsnut 38 angeordneten Zylinder
39.
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Ein frei verschieblich in der Führungsnut 38 geführter Schlitten 40
ist an seinem hinteren Ende mit dem freien Ende einer im Zylinder 39 geführten Kolbenstange
41 verbunden. Durch entsprechende Druckspeisung des Zylinders 39 ist der Schlitten
40 zwischen einer Abruf stellung R und einer Bereitschaftstellung C für den Werkzeugwechsel
bewegbar (Fig. 3). Diese Bewegungen sind durch die 3etätigung zweier Begrenzungsschalter
LS3, LS4 durch ein an der Kolbenstange 40 angebrachtes Betätigungsglied 42 gesteuert.
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Der Schlitten 40 trägt einen Kippzylinder 43, welcher zwei verschieblich
darin geführte Kolben 44, 45 enthält. Eine mit dem Kolben 44 einstückige Kolbenstange
44A ist sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite als ahnstange 46A bzw.
46B ausgebildet. Das hintere Ende der Kolbenstange 44 ist frei verschieblich im
anderen Kolben 45 geführt.und trägt ein Betätigungsglied 47 für die Betätigung dreier
hinter dem Kippzylinder 43 angeordneter Begrenzungsschalter LS 5, LS6, LS7 in drei
vorbestimmten Stellungen.
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Am Schlitten 40 ist eine Schwinge 49 mittels einer quer zur
achse
der Werkzeugspindel verlaufenden Welle 4t- gelagert.
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Die Schwinge 49 trägt an einer Seite ein in ihrer Lan srichtung verschiebliches
Gleitstück 50 zum Einhängen und ausheben der Werkzeughölterum en. Dies Aleitstucr
50 hat am unteren Ende einen Stößel 52 mit einer Rolle 51.
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Die Rolle 51 ist durch eine das dleitstjick 50 abwärts belastende
Feder 53 in Anlage an einem fest auf der Welle 48 sitzenden, mit einem Zahnrad verbundenen
Nocken 54 gehalten.
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Das mit dem becken 54 verbundene Zahnrad 54A befindet sich in Eingriff
mit der Zaznstange 46A an der Oberseite der Kolbenstange 44h. Die Zahnstange 46B
an der Unterseite der Kolbenstange 44 ist in Eingriff mit einem Zahnrad 56A, welches
fest auf einer quer zur Achse der Spindel verlaufenden ideelle 55 sitzt und mit
einer Kurbelscheibe 56 verbunden ist.
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Ein an der Kurbelscheibe 56 hervorstehender Zapfen 57 greift in eine
Nut Sitz einer fest mit der Schwinge 49 verbundenen Scheibe 58 (2ig. 3). Bei der
Speisung des Zylinders 43 mit hydraulischem Druck über die Durchlässe 43A und 43C
und Druckentlastung am Durchlaß 43B bewegt sich der Kolben 44 aus der in Fig. 2A
gezeigten Stellung nach rechts bis in Anlage am zweiten Kolben 45 Dadurch werden
die mit den Zahnstangen 46A und 46B an den beiden Seiten der Kolbenstange 44A in
Eingriff befindlichen Zahnräder 54A und 56A in Drehung versetzt. Die Drehung des
Zahnrads 54A bewirkt über den Nocken 54, die Rolle 51 und
den Stößel
52 eine Aufwärtsbewagung des Gleitstücks 50, wobei a aleiUst.ick hervorstehende
Stifte 50A in Bohrungen 59A eines Tragstbcks 59 der Werkzeughalterung 15F greifen
und diese anheben, so daß deren Halterungen 23 von den Stiften 22 der Ketten 21
abgehoben werden.
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aleichzeitig damit wird das Zahnrad 56A und die damit verbundene,
den Zapfen 57 tragende Kurbelscheibe 56 in Drehung versetzt, bis der Zapfen 57 in
den Schlitz 58A der Scheibe 58 eintritt. Am Ende dieser Bewegungen betätigt das
an der Kolbenstange 44A sitzende Beuätigungsglied 47 den Begrenzungsschalter LS6.
Ein durch die Betätigung des Begrenzungsschalters LS6 erzeugtes Signal bewirkt die
Druckspeisung des Zylinders 39 über einen DrlrchlaE 39A, so daß der Schlitten 40
mittels des Kolbens 41h und der Kolbenstange 41 in die Eereitschaftsstellung C für
den Werkzeugwechsel vorgeschoben wird. Am Ende dieser Bewegung betätigt das an der
Kolbenstange 41 sitzende Betätigungsglied 42 den begrensungsschalter LS3. In der
damit erreichten Stellung verharrt der Schlitten bis zur Beendigung des jeweils
laufenden Arbeitsgangs, so daß das nun bereitgehaltene Werkzeug dem in Bearbeitung
befindlichen Werkstück nicht im Weg ist. Ein am Ende des laufenden Eearbeitungsgangs
erzeugtes Signal bewirkt die Druckspeisung des Zylinders 43 über den Durchlaß 43A
und die Druckentlastung der Durchlasse 43B und 43C, so daß sich der Kolben 44 nun
gemeinsam mit dem anderen Kolben 45 nach rechts bewegt. Dabei versetzt die Zahnstange
46 an der Unterseite der Kolbenstange
44A die Kurbelscheibe 56
in Drehung, welcher ihrerseits die Abtriebsscheibe 5 über den Zapfen 57 in Drehung
versetzt. Dadurch wird die Schwinge 49 im Gegenzeigersinn um 90 verschwenkt, so
daß die daran hängende werkzeIghalterung 15 parallel zur Achse der Spindel zu liegen
kommt. In dieser Stellung der Halterung sind die Wefl1zeuge mittels des Wechslerarms
auswechselbar.
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Gleichzeitig damit wird auch das Zahnrad 54A in Drehung versetzt.
Da sichdie Rolle 51 jedoch aufgrund der vorherigen Drehung des nockens 54 bereits
auf dessen höchster Erhebung befindet, bleibt die Stellung des Gleitstücks 50 unverändert.
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Ein am Ende dieser Beweg mg durch die Betätigung des Begrenzungsschalters
LS7 durch das Betätigungsglied 47 erzeugtes Signal löst nun die Betätigung des Wechslerarms
17 aus. Am Ende der Betätigung des Wechslerarms 17 wird ein weiteres Signal erzeugt,
welches die vorstehend beschriebenen Bewegungen in umgekehrter Reihenfolge und gegenläufigem
Sinn auslöst, um das vorher gebrauchte Werkzeug an seinen ursprünglichen Platz im
Werkzeugmagazin zurückzubringen.
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Fig. 5 zeigt die mittels Lagern drehbar im Spindelkopf 10 gelagerte
Werkzeugspindel 11. Diese hat im vorderen Ende eine Werkzeugfassung 11A und eine
sich von dieser bis an das hintere Ende erstreckende Axialbohrung 11B, in welcher
Eine Werkzeug-Einspanneinrichtung angeordnetist. Eine in
der wxialbohrung
1- @ längsverschieblich geführte Zugstange 61 hat am vorderen Ende ein xpannfuter.
Dieses ist aus einer fest in der bohrung 1- sitzenden Muffe 63 mit trichterförmiger
Innenwandung und einer Anzahl von im vorderen Ende der Zugstange gehaltenen Kugeln
64 gebildet. Die Kugeln 64 laufen an der trichterförmigen Innenwand der waffe 63
auf n greifen dabei am Zugbolzen 62 eines in die Fassung 1lÅ eingeführten Werkzeugs
an. Zwischen einer in der Axialbohrung 11£ der Spindel 11 gebildeten Stufe 11C und
einem und 61A am hinteren Ende der Zugstange 61 ist ein Tellerfederpaket 65 zom
Einspannen des Werkzeugs angeordnet.
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In die fassung llA am vorderen Ende der Spindel 11 ist ein Werkzeug
mit genormtem konischem Schaft einsetzbar, oder ein einen genormten konischen Schaft
aufweisender Adapter 60, welcher ein Spannfutter zum Festhalten eines Werkzeuge
mit zylindrischem Schaft enthält (Fig. 5). Damit; läßt sich also auch ein Werkzeug
mit zylindrischem Schaft unter Verwendung des Adapters 60 an der Spindel anbringen.
Der Adapter 60 ist von einer Axialbohrung 60w durchsetzt und enthält ein Spannfutter
66 zum Festhalten des zylindrischen Schafts eines Werkzeugs mit kleinem Durchmesser.
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Das Spannfutter 66 hat am vorderen Ende eine konische Außenfläche,
welche mit einer trichterförmigen Innenfläche 60C des Adapters zusammenwirkt, so
daß sich das Spannfutter zusammenzieht, wenn es in den Adapter eingezogen wird.
Zum Öffnen des Spannfutters wird es im Adapter vorwärts geschoben. Am hinteren Ende
des Spannfutters 66 steht ein
Zugbolzen 62 hervor. Beim Einführen
des Adapters 60 in die Spindelfassung 1 kommt der Zugbolzen 62 in eine Stellung,
in welcher das Einspannfutter der Zugstange daran angreifen kann. Eine im hinteren
Teil das Adapters 60 vorhandene Bohrung enthält eine frei bewegliche Kugel 6S, welche
wahlweise mit einer ut 665 am Umfang des Spannfutters 66 oder mit einer Nut 1D an
der Innenseite der Spindel 11 in Eingriff bringbar ist. Am vorderen Ende des Adapters
60 ist ein Ringdeckel 70 angebracht, welcher an der Innenseite eine Ringnut mit
einer darin sitzenden Ringfeder 71 aufweist. Beim Einfiihren des Schafts eines Werkzeugs
1¾0 mit kleinem Durchmesser in den Adapter 60 rastet die Ringfeder 71 in eine einen
Teil des Schafts umgebende Rille 111 ein, um damit das Werkzeug im Adapter 60 festzuhalten.
Eine zwischen dem Ringdeckel 70 und der vorderen Stirnfläche 668 des Spannfutters
66 angeordnete Fader 69 belastet das Spannfutter in axialer Richtung rückwärts,
so daß dieses kein freies Spiel im Adapter 60 hat. hin Halteflansch des Adapters
60 ist von einer von seinem Umfang zur Axialbohrung 60 führenden Radialbohrung 60D
durchsetzt. Ein in dieser geführter Stift 73 ist durch eine Feder 72 in Anlage an
der Umfangsfläche des Spannfutters 66 belastet.
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Das Spannfutter 66 hat in seiner Umfangsfläche eine Rastvertiefung
66E, welche in bezug auf das innere Ende des Stifts 73 so angeordnet ist, daß dieser
das Spannfutter in einer Stellung festhält, in welcher die Kugel 68 auf die Umfangsnut
66B des Spannfutters ausgerichtet ist, wenn
der adapter 60 ein
çverkzeug enthält und/oder im Werkzeugmagazin sitzt. Seim Einfahren des Adapters
60 in die Spindel 1 bewegt sich die Segel 6 in der bohrung im hinteren eil des Adapters,
bis sie in die Tut 11D an der Innenseite der Spindel i1 einfällt. Dabei wird zunächst
der Adapter 60 bis zum Anschlag in die Fassung 11A der spindel eingeführt, worauf
dann das Einspannfutter am vorderen Ende der Zugstange 61 am Zugbolzen 62 des Spannfutters
66 angreift und es rückwärts zieht, wobei sich die Kugel aus der Nut 66e des Spannfutters
66 in die ut 11D der Fassung bewegt, um damit den Adapter 60 in der Spindel zu verriegeln.
Zum Herausziehen des Adapters 60 aus der Spindel schiebt das vordere Ende der Zugstange
61 das Spannfutter 66 entgegen der Belastung durch die Feder 69 nach vorn, bis die
Kugel 68 in die Umfangsnut 66B des Spannfutters einfällt, worauf sich der Adapter
herausziehen läßt.
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Gleichzeitig damit rastet der Stift 73 unter der Belastung durch die
Feder 72 in die Rastvertiefung 66E ein und hält anschließend das Spannfutter 66
entgegen der Belastung durch die Peder 69 in der vorgeschobenen Stellung fest. In
diesem Zustand wird der Adapter 60 mit dem darin enthaltenen Werkzeuge 110 aus der
Spindel 11 hervorgezogen. Zum Entnehmen des Werkzeugs 110 aus dem Adapter 60 wird
die Zugstange 61 aus der in Fig. 5A gezeigten Stellung so weit vorgeschoben, daß
sie mit ihrem vorderen Ende am Zugbolzen 62 aufsetzt und über diesen das Spannfutter
66 um ein geringes Maß vorwärts schiebt, so daß dessen Umfangsnut 66B der
Kugel
68 des Adapters 60 noch nicht gegenüber zu liegen kommt. Dadurch wird das Spannfutter
66 soweit gelöst, daß sich der Schaft 112 des Werkzeugs daraus hervorziehen läßt.
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Die Kugel 68 bleibt dabei weiterhin in Eingriff mit der Nut 11D der
Spindel und hält damit den Adapter 60 in dieser fest.
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Wie man aus der vorstehenden Beschreibung erkennt, wird die Zugstange
61 um ein verschiedenes Maß vorgeschoben, je nachdem, ob ein Adapter oder ein Werkzeug
mit genormtem konischem Schaft aus der Spindel freigegeben werden soll, oder ob
ein Werkzeug mit zylindrischem Schaft ausgewechselt werden muß. Daher muß ein am
hinteren Teil des Spindelkopfs 10 angeordneter Betätigungszylinder 74 so ausgebildet
sein, daß die Zugstange 61 mittels seiner Kolbenstange 75 über zwei verschieden
lange Strecken vorgeschoben werden kann.
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Zu diesem Zweck hat die Kolbenstange 75 am vorderen Ende eine Führung
75A, entlang welcher ein in zwei verschiedene Höhen gestuftes Druckstück 76 bewegbar
ist. Ein mit einer Haltelasche 77 an der Kolbenstange 75 angebrachter Elektromagnet
78 dient dazu, das höhere oder das tiefere Teil des Druckstücks 76 gegenüber dem
Ende der Zugstange 61 auszurichten. Sitzt in der Spindel ein Werkzeug mit großem
Durchmesser und konischem Schaft, so bringt der Elektromagnet 78 das Druckstück
76 in die in Mig. 5A gezeigte Stellung, in welcher sein höheres Teil auf die Zugstange
ausgerichtet ist.
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Bei Druckspeisung des Zylinders 74 über einen Durchlaß 74A und Druckentlastung
des Auslasses 74B bewegt sich der
Kolben 75 vorwärts, um die Zugstange
61 über das höhere Teil des Drjckstücks 76 so weit vorzuschieben, daß das in der
Spindel sitzende werkzeug freigegeben wird. Wie nachstehend noch im einzelnen erläutert
wird der Betäüigungszylinder 74 mit dem Kolben in Abhängigkeit von einem Signal
betätigt, welches erzeugt wird, wenn der Wechslerarm 17 der ehseleinrichtung 13
das in der Spindel sitzende Werkzeug ergriffen hat. In der vorderen Endstellung
des Kolbens 75 wird ein Segrenzungeschalter LS16 betätigt, dessen ausgangssignal
die Betätigung des Wechslerarms 17 zum-Hervorziehen des Werkzeugs aus der Spindel
auslöst.
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Anschließend wird der Wechslerarm zum Austauschen der davon festgehaltenen
Werkzeuge um 100 gedreht und dann in axialer Richtung zurückgezogen. Ein am Ende
der Rückwärtsbewegung des Wechslerarms erzeugtes Signal löst die RückwartsbeweCIng
des Kolbens 75 im Zylinders 74 aus, so daß das neu zugeführte Werkzeug von der Zugstange
61 eingespannt wird. Am Ende seiner Rückwärtsbewegung betätigt der Kolben 75 einen
weiteren Begrenzungsschalter LS17, dessen Ausgangssignal die Freigabe des eingesetzten
Werkzeugs durch den Wechslerarm 17 und den Beginn eines weiteren Arbeitsgange auslöst.
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Wie man in Fig. 6 bis 9 erkennt, enthält die Werkzeug-Wechseleinrichtung
13 eine drehbare und parallel zur achse der Spindel verschiebliche Welle 80, an
deren vorderem Ende der Wechslerarm 17 so angebracht ist, daß er an der Vorderseite
der wechseleinrichtung 13 hervorsteht.
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Der Wechslerarm <7 hat ein Gehäuse mit einer vorderen und einer
hinteren Tragwand 8 bzw. 82. Nahe den Enden der beiden Tragwand 81 und 82 ist zwischen
ihnen jeweils ein ;elenkzapfen 83 angeordnet. Jeder Gelenkzapfen fg trägt ein Paar
öffnend und schließend betätigbarer üreifbacken 84.
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Diese bilden jeweils einen Sitz 85A zum Ergreifen eines werkzeugs
mit kleinem Durchmesser und einen Sitz 85B zum Ergreifen eines solchen mit gro£em
Durchmesser. An einer von den Sitzen 85A und 85B entfernten Stelle steht an jeder
Greifbacke 84 ein Zapfen 86 hervor. Zwei zum Öffnen und Schließen der Greifbacken
verschieblich zwischen den Tragwänden .21 und 82 geführte chubgabeln 87 greifen
mit hakenförmigen Endstücken 87A an den Zapfen 86 der Greifbacken 84 an. Die vordere
Tragwand 81 hat an der Innenseite ein Paar Führungsnuten 81A, in welchen die Schubgabeln
87 mit einem vorwärts hervorstehenden Anlenkteil 87C genau in aadialrichtung des
Wechslerarms geführt sind.
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Am hinteren Teil haben die Schubgabeln 87 jeweils eine radiale Verlängerung
87z mit einem Langloch 87D für die bewegliche Aufnahme des Gelenkzapfens 83.
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Die Verlängerung 37B der Schubgabel 87 kommt in Eingriff mit einer
Sut eines von den zugeordneten Greifbacken 84 gehaltenen Werkzeugs, so daß dieses
sich nicht zwischen den Bakken verdrehen kann, während der Arm 17 seine Drehung
vollführt. An den Anlenkteilen 87C der Schubgabeln 87 ist jeweils ein Verbindungsglied
88 bzw. 89 mittels eines Stifts 90 angelenkt. Am jeweils anderen Ende sind die Verbindungsglieder
88,
89 mittels eines Stifts 91 am Endstück einer Längsverschieblich in der Welle 80
geführten Schubstange 92 angelenkt. Am hinteren Ende der Welle 80 ist ein Betätigungszylinder
93 für die 'sreifbacken angeordnet. Dieser enthält einenaxial verschieblich von
der Schubstange 92 durchsetzten Kolben 94 und einen am Endstück 92A der Schubstange
92 befestigten Kolben 95. Durch Steuerung der Druckspeisung des Zylinders 93 ber
ein Paar Durchlässe 93A und 93B sind die reifbacken 84 über die Schubstange 92,
die Verbindungsgliedar Ba, 89 und die Schubgabeln 87 in drei vorbestimmte Stellungen
bewegbar, in denen sie geöffnet sind bzw. ein Werkzeug mit großem bzw. ein solches
mit kleinem Durchmesser festhalten. Wird der Einlaß 93A des Zylinders 93 über einen
Magnetschieber 96 mit einer Druckquelle und der Durchlaß 93Bmit einem Druckrücklauf
verbunden, so bewegt sich die Schubstange 92 nach rechts in ihre EndstellXmg, in
welcher die Greifbacken 84, wie in Fig. 9 dargestellt, geöffnet sind.
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Am Ende dieser Bewegung betätigt ein am hinteren Ende der Schubstange
92 sitzendes Betätigungsglied 92B einen Begrenzungsschalter LS8. Sind die beiden
Durchlässe 93A und 93B des Zylinders 93 über den Magnetschieber 96 mit der Druckquelle
verbunden, so bewegt sich die Schubstange 92 in eine in Fig. 7 gezeigte mittlere
Stellung, in welcher die Greifbacken 84 in einer Stellung zum Ergreifen eines Werkzeugs
mit großem Durchmesser sind. Bei Erreichen der mittleren Stellung betätigt das am
Ende der Schubstange 92
sitzende Betätigungsglied 92B einen mittleren
Begrenzungsschalter LS9. IJ schlieflich der Einlaß 93B des Zylinders 93 über den
Magnetachieber 96 mi der Druckquelle verbunden und der andere Durchlaß 93A druckentlastet,
so bewegt sich die Schubstange 92 in ihre linke Endstellung, in welcher die Greifbacken
in der in Fig. 11 gezeigten Stellung zum Ergreifen eines Werkzeugs mit kleinem Durchmesser
sind (Fig. 8). Das Ende dieser Bewegung wird durch ein bei Betätigung eines vorderen
Begrenzungsschalters LS10 mittals des Betätigungsglieds 92B erzeugtes Signal angezeigt.
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Wie man in Fig. 6 erkennt, hat die Welle 80 der WeWhseleinrichtung
13 am hinteren Teil eine Umfangsnllt 97, mit weler sich eine Gabel 98 in Eingriff
befindet. Mit dem unteren Ende ist die Gabel an einer Kolbenstange 100 eines Vorschubzylinders
99 befestigt. Der Zylinder 99 ist durch einen an der Kolbenstange 100 befestigten
Kolben 10, und einen verschieblich auf der Kolbenstange 400 sitzenden Kolben 102
in drei Kammern unterteilt. Je nach der über einen Nagnatschieber 103 gesteuerten
Druckspeisung und Druckentlastung zweier Durchlässe 99A, 99B des Zylinders 99 ist
die Welle 80 mittels der fest mit der Kolbenstange 100 verbundenen Gabel 93 in drei
vorbestimmte Stellungen bewegbar. Wie bereits bei der Beschreibung des Adapters
angedeutet sind diese drei Stellungen dazu vorgesehen, ein Werkzeug mit großem bzw.
kleinem Durchmesser zu ergreifen bzw. das Werkzeug aus der Spindelfassung zu ziehen.
Dies kommt dadurch zustande, daß der ijalteflansch eines Werkzeugt
mit
grobem Durchmesser, etwa eines Fräskopfs, bzw.
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eines Adapters in bezug auf die welle »0 in einer anderen Axialstellung
angeordnet is als der eine Werkzeugs mit kleinem Durchmesser, etwa eines Bohrers,
eines Gewindebohrers oder einer Räumnadel.
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In Fig. 6 ist der Durchlaf. 99A des Zylinders 99 über den Magnetschieber
103 mit einer Drackquelle und der Durchlaß 9 mit dem Rücklauf verbunden, so daß
sich die Welle 80 in der rechten Endstellung befindet, in welcher die JreifbacI;en
64 zum Ergreifen eines in der Fassung sitzenden Werkzeuge mit großem Durchmesser
ausgerichtet sind. In dieser Stellung betätigt ein mit der Gabel 98 verbundenes
Betätigungsglied 98A einen Begrenz7ungsschalter LS11. Sind die Durchlässe 99A und
99B des Zylinders 99, wie in Fig. 8 dargestellt, beide über den Magnetschieber 103
mit der Druckquelle verbunden, so bewegen sich die Kolben 101 und o2 aufgrund das
ihre verschieden großen Stirnflächen beaufschlagenden Drucks in eine Mittelstellung.
In der dadurch bewirkten Mittelstellung der Welle 80 sind die Greifbacken 84 zum
Ergreifen eines in der Spindelfassung sitzenden Werkzeugs mit kleinem Durchmesser
ausgerichtet.
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Das Ende dieser Bewegung wird durch ein bei Betätigung eines Begrenzungsschalters
LS12 mittels des Betätigungeglieds 98A erzeugtes Signal angezeigt. Wird schließlich
der Durchlaß 99B des Zylinders 99 über den Magnetschieber 103 mit der Druckquelle
und der Durchlaß 99A mit dem Rücklauf verbunden, so bewegt sich die Welle 80 in
die linke
Endstellung, wobei das von den Greifbacken 84 ergriffene
Werkzeug aus der Spindelfassung bzw. aus der Halterung herausgezogen wird. Das Ende
dieser Bewegung wird durch ein bei Betätigung eines weiteren Begrenangsschalters
LS13 mittels des Latätigungsglieds 9&iL erzeugtes signal angezeigt.
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Wie man ferner in Fig. 6 erkannt, hat das mit->lere Teil der Welle
80 eine in Längsrichtung verlaufende Verzahnung 104, deren Länge etwas größer ist
als der größte Kolbenhub des Zylinders 99. hit der Verzahnung 104 befindet sich
eine quer zur zelle 80 verschieblich in der Wwechseleinrichtung geführte Zahnstange
105 in Eingriff. Die Zahnstange 105 ist von einem (nicht gezeigten) Betätiangszylinder
bewegbar, um die Welle 80 und damit den Wechslerarm 17 um jeweils 100 hin und her
zu drehen.
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Der vorstehend beschriebene Werkzeug-Wechselautomat vermag jeweils
ein Werkzeug mit großem Durchmesser bzw. einen Adapter gegen ein anderes Werkzeug
mi großem Durchmesser oder einen anderen Adapter oder aber ein Werkzeug mit kleinem
Durchmesser gegen ein Werkzeug mit kleinem Durchmesser auszuwechseln. Das Auswechseln
von Werkzeugen mit großem Durchmesser gegen solche mit kleinem Durchmesser und umgekehrt
ist nicht in einem Zug möglich. Das Auswechseln der Werkzeuge geht folgendermaßen
vor sich: Zunächst sei angenommen, daß ein in der Spindelfassung sitzendes Werkzeug
gerade ein Werkstück bearbeitet und
daß sich die geöffneten Greifbacken
in der stellung befinden, in welcher sie das betreffende Werkzeug beim voraufgegangenen
wechsel in die Spindel eingeführt haben. Dabei eingeben die tXreiferbacken in der
geöffneten Stellung in einigem Abstand den Halteflansch des in der Spindel sitzenden
Werkzeags. Ist dann der mit dem betreffenden-Werkzeug Durchzuführende Arbeitsgang
beendet, so wird die Werkzeug-Überführungseinrichtung 36 durch ein diesen Zustand
anzeigendes Signal betätigt, zum das in der Abrufstellung C befindliche Werkzeug
in die Bereits~haftsstellung für den Werkzeugwechsel zu schwenken. Das Ende dieser
Bewegung wird durch ein bei Betätigung das Begrenzungsschaltars LS7 mittels das
Betätigungsglieds 47 erzeugtes Signal angezeigt. Dieses Signal steuert den Magnetschieber
96 fiir die Speisung des Zylinders 93 zum Schließen der Greifbacken 84 unter Betätigung
durch den Kolben 95.
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Damit halten nun die beiden Greifbackenpaare 84 die in der Spindel
bzw. in der Warkzaughalterung sitzenden Werkzeuge fest. Handelt es sich dabei um
Werkzeuge mit großem Durchmesser, so bewegt sich der Kolben 95 so weit vor, bis
das Betätigungsglied 923 den Begrenzungeschalter LS9 betätigt. Handelt es sich jedoch
um Werkzeuge mit kleinem Durchmesser, so bewegt sich der Kolben 95 bis zur Betätigung
des Begrenzungsschalters LS10 durch das Betätigungeglied 92A vorwärts. Das Ende
dieser Bewegung wird durch ein bei der Betätigung des Begrenzungsschalters LS9 bzw.
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LS10 erzeugtes Signal angezeigt. Dieses Signal steuert die
Betätigung
des am hinteren Ende der Spindel 11 angeordneten Zylinders 74, dessen Kolben 75
nun die Zugstange 61 vorwärts schiebt, um das in der Spindel sitzende Werkzeug freizugeben.
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Handelt es sich bei den in der Spindel ind in der ical-terung sitzenden
Werkzeugen um solche mit großem Durchmesser, so wird vor der Betätigung des Zylinders
74 der Elektromagnet 78 angesteuert, um das höhere Teil des Druckstücks 76 zwischen
die Kolbenstange 75 und die Zugstange 61 zu bringen. Sitzen in der Spindel und in
der Halter1ng jedoch Werkzeuge mit kleinem Durchmesser, so wird der Elektromagnet
78 abgeszhaltet, so daß sich das Druck stück 76 unter der belastung durch eine Feder
mit seinem niedrigeren Teil in die Wirkstellung bewegt. Das Ende dieser Bewegungen
für die Freigabe des Werkzeugs wird durch ein bei Betätigung des Begrenzungsschaltars
Los16 erzeugtes Signal angezeigt.
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Dieses Signal steuert die Betätigung des Magnetschiebers 103 für die
Speisung des Zylinders 99 zum axialen Bewegen des Wechslerarms 17 unter dem Antrieb
durch den Kolben 101.
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Dabei werden die ergriffenen Werkzeuge gleichzeitig aus der Spindel
und aus der Werkzeughalterung herausgezogen.
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Am Ende dieser Bewegung wird durch die Betätigung des Begrenzungsschalters
LS13 ein Signal erzeugt, welches die Speisung des Zylinders für die Betätigung der
Zahnstange 105 steuert, so daß der çiechslerarm 17 um 1800 gedreht wird.
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Ein am Ende dieser Drehbewegung erzeugtes Signal betätigt erneut den
Hagenetschieber @03 für die Räckwärtsbewegung des Kolbens 01 in wie auf die am Wechslerarm
fastgehal tenen Werkzeuge abgestimmte Stellung. Handelt es sich dabei am Werkzega
mit 7.1einem Durchmecser, so bewegt sich der Kolben 101 rückwärts, bis das betätigungsglied
98A den Begrenzungsschalter LSffi2 betätigt. Haben die in die Spindel und die Jlt-erung
eingeführten werkzeuge jedoch den größeren Durchmesser, so bewegt sich der Kolben
10@ bis zur Betätigung des Begrenzangsschalters LS11 durch das Betätigungsglied
98A rückwärts. Das Ende dieser Bewegung wird durch ein bei der Betätigung des jeweiligen
Begrenzungsachalters erzeugtes Signal angezeigt. Dieses Signal steuert die Speisung
des Zylinders 74 für die Rückwärtsbewegung von dessen Kolben 75 in die hintere Endstellung.
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Dabei beet sich die Zugstange 61 unter der Belastung durch das Federpaket
65 rückwärts und ergreift dabei mit seinem Einspannfutter am vorderen Ende den Zugbolzen
62 des Werkzeugs bzw. den Zugbolzen 62 am ein Werkzeug mit kleinem Durchmesser haltenden
Spannfutter 66 das Adapters 60.
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Damit ist das Werkzeug nun fest in der Spindel eingespannt.
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Ein am bunde der Rückwärtsbewegung des Kolbens 75 durch Belätigung
des Begrenzungsschalters LS17 erzeugtes Signal steuert den Magnetschieber 96 des
Betätigungszylinders 93 der Greifbacken für die Bewegung von dessen Kolben 95 in
die hintere Snlstellung. Das dadurch bewirkte Öffnen der Greifbacken wird durch
ein bei der Betätigung des Begrenzungsschalters
LSS erzengkeC
Signal angezeigt, welches die Wiederaufnahme der Bearbeitung auslöst.
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Die .aAzaughal%ariing 15 mit dem in diese zurückgeführten Werkzeug
wird an den ursprünglichen Flatz des betreffenden Werkzeugs im Warkzeugmagazin zurückbefördert.
Anschließend bringt das Magazin das auf das zu diesem Zeitpunkt für die Bearbeitung
verwendete Werkzeug folgende Werkzeug in die Abrufstellumg R, aus welcher es von
der bberführungseinrichtung 36 in die Bereitschaftsstellung C gebracht und bis zum
nächsten Wechselbefehl bereitgehalten wird. Wie man aus der vorstehenden Beschreibung
erkennt, sind die zewegungen bzw. die Endstellungen derselben der verschiedenen
Einrichtungen davon abhängig, ob es sich um werkzeuge mit großem oder kleinem Durchmesser
handelt. Für den Ablauf eines vollständigen hrbeitsspiels der Maschine ist as daher
zweckmäßig, zunächst Werkzeuge mill großem Durchmesser gegeneinander auszuwethseln,
sodann ein Werkzeug mit großem Durchmesser gegen einen Adapter und schließlich das
jeweils im Adapter sitzende Werkzeug mit kleinem Durchmesser gegen ein anderes Werkzeug
mit kleinem Durchmesser. In jedem Falle soll der Wechsel zwischen einem Werkzeug
mit großem Durchmesser und einem solchen mit kleineren Durchmesser über das Auswechseln
des ersteren gegen einen Adapter erfolgen.
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Im folgenden ist das Auswechseln eines Werkzeugs mit großem Durchmesser
gegen einen Adapter und das ansohliaßenda Wechseln von Werkzeugen mit kleinem Durchmesser
anhand von Fig. 12A bis 12S erläutert.......
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In ig. 2Ä bis 29 sind die Vorgänge bei der Bearbeitung eines werkstücks
mittels eines ersten Werkzeugs F und das Suswechseln dieses Werkzeigs gegen ein
zweites Werkzeug 5 dargestellg. Zanäche sitzt das erste Werkzeug M in der Werkzeugspindel
und bearbeitet ein auf dem Tisch aufgespanntes Werkzeug. währenddessen wird die
Kette 21 des Werkzeugmagazins angetrieben, am das zweite Werkzeug X für den nächsten
searbeitungsgeng bereitzustellen (Fig. 12A).
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Dabei ist die newegung der Ketten für den Transport des Zweiten Werkzeugs
5 in die abruf stellung von der Abtast einrichtung 23 und der Arretiareinrichtung
gesteuert. Aus der Abrafstellung wird das Werkzeug t von der Überführungseinrichtung
36 in die Lereitachaftsstellung überführt und darin bis zum nächsten Wechselbefehl
bereitgehalten. Anschließend wird das Werkzeugmagazin erneut in Gang gesetzt, um
die dem gerade arbeitenden Werkzeug F zugeordnete Position in die Abrufstellung
zu bringen (15S in Fig. 4, Fig. 12B).
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Ist dann die bearbeitung mit dem Werkzeug F beendet und das Werkzeug
um eine für den Werkzeugwechsel notwendige Strecke vom Werkstück zuriickgezogen,
so wird ein die Beendigung dieser Vorgänge anzeigendes Signal erzeugt. Aufgrund
dieses Signals wird das zweite Werkzeug B in die für den Werkzeugwechsel bestimmte
Stellung parallel zur Achse der Spindel gekippt.
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Da es sich sowohl beim ersten als auch beim zweiten Werkzeug S bzw.
B um Werkzeuge mit großem Durchmesser handelt, wird der Wachslerarm in vorstehend
beschriebener Weise so
gesteuert, daß er die beiden Werkzeuge ergreift.
Das am Ende dieses Vorgangs erzeagte Signal betätigt; die Freigabeeinrichtung zum
Sreig-eben des in der Spindel eingespannt an Werkzeugs F, worauf der echslrarm vorgeschoben
wird und dabei die beiden Werkzeuge aus der Spindel bzw. aus der Halterung harvorzieht.
Anschließend wird der Wechslerarm um 1800 gedreht und wieder zurückgezogen, so daß
die beiden Werkzeuge F und 3 in die Halterung bzw. in die Spindel eingeführt werden.
Das Werkzeug 5 wird in der Spindel eingespannt und die Bearbeitung erneut aufgenommen,
nachdem ein Signal die Freigabe des Werkzeugs durch die Greifbacken des wechslerarms
angezeigt hat (Fig. 12C). Während das Werkzeug L das werkstück weiter bearbeitet,
wird die in der Stellung für den Werkzeugwechsel befindliche Werkzeughalterung mit
dem darin eingesetzten ersten Werkzeug F in die vorher in die Abrufstellung gebrachte
Position des Werkzeugmagazins überführt. anschließend wird das Werkzeugmagazin erneut
betätigt, um das nach dem zweiten Werkzeug 5 zu verwendende Werkzeug C in die Abrufstellung
zu bringen (Fig. 12D). Bei dem dritten Werkzeug C handelt es sich um ein solches
mit kleinem Durchmesser. Dieses sitzt in einem Adapter, welcher anschließend gegen
das zweite Werkzeug 3 auswechselbar ist. Das in die Abrufstellung gebrachte dritte
Werkzeug C wird von der berfhrlngseinrichtung 36 in die bereitschaftsstellung überführt
und bis zum nächsten Wechselbefehl darin gehalten. Inzwischen wird die für die Aufnahme
des zweiten Werkzeugs 3 bestimmte Position
des Werkzeugmagazins
wieder in die Abrufstellung ebrah (£ig. 12E). Is dann die Bearbeitung mittels das
zwei es Werkzeigs B beendet and dieses um eine für den Werkzeugwechsel notwendigo
Strecke vom Werkstück zurückgezogen, so wird ein die Beendigung dieser Vorgänge
anzeigendes signal erzeugt, anfgrund dessen der das dritte berkzeug C enthaitende
Adapoter A in die btellung zum Auswechseln der Werkze@ge gekippt wird. Der das dritte
Werkzeug C haltende adapter entspricht einem Werkzeug mit großem Darchmesser, in
diesem Falle also dem Werkzeug 3.
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Dementsprechend wird der Wechslerarm zam Auswechseln von Werkzeugen
mit großem Durchmesser betätigt. Er ergreift das zweite Werkzeug 5 und den adapter
h und zieht sie nach freigabe des zweiten Werkzeugs 5 aus der Spindel bzw, aus der
Werkzeughalterung hervor. Anschließend wird er, wie in Fig. 12F dargestellt, um
1800 gedreht und dann zufückge zogen, um den adapter A mit dem dritten Werkzeug
C und das zweite Werkzeug B in der für Werkzeuge mit großem Durchmesser üblichen
Weise in die Spindel bzw. in die Werkzeughalterung einzuführen. In der Spindel wird
das dritte Werkzeug C zusammen mit dem Adapter A eingespannt. Das anschließende
Öffnen der Greifbacken wird durch ein Signal angezeigt, welches die Wiederaufnahme
der Bearbeitung auslöst. Während der Bearbeitung des Werkstücks mittels des dritten
Werkzeugs C wird die Halterung mit dem vorher verwendeten zweiten Werkzeug B darin
von der Überführungsainrichtung 36 aus der Stellung für den Werkzeugwechsel in
die
vorher in die Abrufstellung gebrachte Position das Magazins zurückgebracht;, worauf
dann ein nach dem dritten Werkzeug C zu verwendendes viertes Werkzeug D in die Abrtifstellung
transportiert wird (Fig. 12ü). Das vierte Werkzeug D ist ebenso wie das dritte ein
solches mit kleinem Durchmesser. Die Übarführungseinrichtung 36 überführt das vierte
Werkzeug D aus der abrufstellung in die Baraitschaftsstellung und hält es dort bis
zum nächsten Wechselbefehl bereit.
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Anschließend wird die für die Aufnahme des zu diesem Zeitpunkt arbeitenden
dritten Werkzeugs C bestimmte Position des Magazins, entsprechend der Fosition 15D
in Fig. 4, in die Abrufstellung gebracht (Fig. 12).
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Ist dann die Bearbeitung mittels des dritten Werkzeugs C beendet und
dieses um ein für den Werkzeugwechsel notwendiges Stück vom Werkstück zurückgezogen,
so wird ein die Beendigung dieser Vorgänge anzeigendes Signal erzeugt, aufgrund
dessen das vierte Werkzeug D in die Stellung für den Werkzeugwechsel gekippt wird.
Da es sich bei den beiden Werkzeugen C und D um solche mit kleinem Durchmesser handelt,
wird der Wechslerarm nun in der für das Auswechseln von Werkzeugen mit kleinem Durchmesser
vorgesehenen Weise betätigt, um das dritte Werkzeug C nach Freigabe desselben durch
die Freigabeeinrichtung der Spindel aus dem Adapter A und das vierte Werkzeug D
aus seiner Halterung hervorzuziehen. Ans~hließend wird der Wechslerarm um 1800 gedreht
und
dann zlrtivk@ezogen, um das vierte Werkzeug D in den in der Spindel sitzenden
Adapter A und das dritte Werkzeug B in die ftir die Aufnahme eines Werkzeugs mit
kleinem Durchmesser bestimmte Haltering einzuführen.(Fig. 121).
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Die Spindel spannt das vierte Werkzeug D im Adapter h fest.
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Ein anschließend beim Öffnen der Greifbackan des Wechslerarms erzeugtes
Signal löst dann einen weiteren jearbeitungsgang aus.
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Während das Werkstück nun vom vierten Werkzeug D bearbeitet wird,
überführt die ßbarführungseinrichtung 36 die Halterung mit dem darin eingesetzten
dritten Werkzeug C aus der Stellung für den Werkzeugwechsel in die vorher in die
Abrufstellung gebrachte Zwischenposition des Magazins.
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Anschließend wird das nach dem vierten Werkzeug D zu verwendende letzte
Werkzeug T in die Abrufstellung gebracht (Fig. 12J). Dieses ist ebenso wie das vierte
Werkzeug D ein solches mit kleinem Durchmesser. Das in die Abrufstellung gebrachte
letzte Werkzeug T wird von der L;berführungseinrichtung 36 in die Bereitschaftsstellung
überführt und bis zum nächsten Wechselbefehl darin gehalten.
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Inzwischen wird die für die Aufnahme des vierten Werkzeugs 5 bestimmte
Position des Magazins wieder in die Abrufstellung gebracht (Fig. 12k). Ist dann
die Bearbeitung mittels des vierten Werkzeugs D beendet und dieses um eine für den
Werkzeugwechsel notwendige Strecke vom Werkstück zurückgezogen, so wird ein die
zeendigung-dieser Vorgänge anzeigendes Signal erzeugt und das letzte Werkzeug T
daraufhin
in die Stellung fur den werkzeugwechsel gekippt Da sowohl das vorher gebrauchte
vierte als auch das als Letztes zu gebrwuchende Werkzeug 5 bzw. T Werkzeuge mit
kleinem Durchmesser sind, wird der l,^1e~hslerarm in der zum Auswechseln von werkzeugen
mit kleinem Durchmesser vor gesehenen Weise betätigt. Er ergreift die beiden Werkzeuge
und zieht sie auf ein die Freigabe des in der Spindel sitzenden vierten Werkzeug
anzeigendes Signal aus dem Adapter A bzw. aus der Halterung hervor. Anschließend
wird der Wechslerarm um 180° gedreht und wieder zurückgezogen, um das letzte Werkzeug
T in den in der Spindel sitzenden Adapter und das vierte Werkzeug D in die Halterung
einzuführen. Itainhdem die Spindel das letzte Werkzeug T im Adapter eingespannt
hat, löst ein beim Öffnen der Greifbackan das Wechslerarms erzeugtes Signal den
Beginn eines weiteren Bearbeitungs--worgangs aus (Fig. -nährend das Werkstück mittels
des letzten Werkzeugs g bearbeitet wird, überführt die tberführungseinrichtung 36
die Halterung mit dem darin eingesetzten vierten Werkzeug aus der Stellung für den
Werkzeugwechsel in die vorher in die Abrufstellung gebrachte Position des Werkzeugmagazins.
Da das Werkzeug T das letzte in diesem Arbeitsspiel verwendete ist, braucht für
dieses Arbeitsspiel kein weiteres Werkzeug mehr in die Abruf stellung gebracht zu
werden. Stattdessen müssen jedoch die Werkzeuge vor Beginn des nächsten Arbeitsspiels
wieder in der ursprung lichen Reihenfolge im Magazin angeordnet werden. Dazu muß
zunächst
das dritte Werkzeug C wieder in den adapter eingesetzt na dieser dann an die für
ihn vorgesehene Position des Magazins z;rüWkbefördert werden, worauf anschließend
das erste Werkzeug @ wieder in die Spindel einzusetzen ist.
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Dazu wird nach der Rückführung des vierten Werkzeug D zunächst das
dritte Werkzeug G in die Abrufstallung gebracht (Fig. 12M). Aus dieser wird es von
der Überführungseinrichtung 56 in die bereitschaftsstellung gebracht und bis zim
nächsten Wechselbefehl darin gehalten.
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Inzwischen wird die für das gerade in Gebrauch befindliche letzte
Werkzeug T bestimmte Position des Werkzeugmagazins in die Abrufstellung gebracht
(Fig. 12N). Ist dann die Bearbeitung mittels des letzten Werkzeugs T beendet und
dieses um eine fär den Werkzeugwechsel notwendige Strecke vom Werkstück zurückgezogen,
so wird ein die Beendigung dieser Vorgänge anzeigendes Signal erzeugt, auf welches
hin das dritte Werkzeug C in die Stellung für den Werkzeugwechsel gekippt wird.
Da sowohl das als Letztes gebrauchte als auch das dritte Werkzeug T bzw. G Werkzeuge
mit kleinem Durchmesser sind, wird der Wechslerarm in der zum Auswechseln von Werkzeugen
mit kleinem Durchmesser vorgesehenen Weise betätigt um die beiden Werkzeuge zu ergreifen
und sie nach Freigabe des letzten Werkzeuge T durch die Breigabeeinrichtung der
Spindel aus dem Adapter A bzw. aus der Werkzeughalterung heranszuziehen. Anschließend
wird der Wechslerarm am 1Q0° gedreht und wieder zurückgezogen, um das dritte Werkzeug
C in den Adapter A und das letzte
Werkzeug 1 in die für die Aufnahme
eines Werkzeugs mit kleinem Durchmesser bestimmte II. alterung einzuseozen. Nachdem
die Spindel dann das dritte Werkzeug C im Adapter eingespannt hat, werden die reifbacken
des Wechslerarms geöffnet und dann ein die beendigung dieser Vorgange anzeigenles
Signal erze1gt. Da jedoch nun kein Signal für eine weitere Bearbeitung vorliegu,
bleibt die Werkzeugmaschine in diesem Zustand stehen. Das vorher gebrauchte letzte
Werkzeug wird zusammen mit der es haltenden Halterung von der Überführungseinrichtung
36 aus der Stellung für den Werkzeugwecbsel in die vorher in die Abrufstellung gebrachte
Position des Magazins überführt. Anschließend wird wieder das erste Werkzeug F in
die Abrufstellung gebracht (Fig. 02P). Bei diesem handelt es sich um ein Werkzeug
mit großem Durchmesser, welchem auch der in der Spindel sitzende und das dritte
Werkzeug C haltende Adapter A entspricht. Das in die Abrufstallung gebrachte erste
Werkzeug F wird von der überführungseinrichtung in die Bereitschaftsstellung überführt
und bis zum nächsten Wechselbefehl darin gehalten. Inzwischen wird die für die Aufnahme
des noch in der Spindel sitzenden Adapters vorgesehene Position des Werkzeugmagazins
in die Abrufstellung gebracht (Fig. l2Q). Auf ein die Beendigung dieses Vorgangs
anzeigendes Signal hin wird das erste Werkzeug F in die Stellung fiir den Werkzeugwechsel
gekippt. Da das abgerufene erste Werkzeug F ein Werkzeug mit großem Durchmesser
ist und der Adapter einem solchen entspricht, wird der Wechslerar;
in
der zum Auswechseln von Werkzeugen mit großem Durchmesser vorgesehenen Weise betätigt,
um den Adapter und das Werkzeug F zu ergreifen und sie nach Freigabe des Adapter
durch die Freigabeeinrichtung der Spindel aus dieser bzw. aus der Halterung herauszuziehen.
Anschließend wird der Wechslerarm um 1800 gedreht und wieder zurückgezogen, um das
erste Werkzeug F in die Spindel und den Adapter A in die Werkzeughalterung einzusetzen.
Nach dem Einspannen des Werkzeugs F in der Spindel werden die Greifbacken des Wechslerarms
geöffnet (Fig. 12R).
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Anschließend wird der das Werkzeug C haltende Adapter A zusammen mit
der ihn tragenden Halterung in die in der Abrufstellung befindliche Position des
Magazins überführt, womit dann ein volles Arbeitsspiel beendet ist (Fig. 12S).
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Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, ermöglicht die Erfindung
die Verwendung von Werkzeugen sowohl mit großem als auch mit kleinem Durchmesser
in ein und derselben Werkzeugmaschine durch den Einsatz eines Adapters, welcher
die gleiche Schaftform hat wie ein Werkzeug mit großem Durchmesser und in den ein
Werkzeug mit kleinem Durchmesser einsetzbar ist. Dank dieser Möglichkeit läßt sich
eine größere Anzahl von Werkzeugen im Werkzeugmagazin unterbringen.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird ein Werkzeug mit kleinem Durchmesser und
zylindrischem Schaft
in einen Adapter mit einem genormten konischen Schaft eingesetzt und mittels eines
Spannfutters 66 darin eingespannt.
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Es isv jedoch auch möglich, ein llerkzelg mii kleinem Durchmesser
zu verwenden, welches einen Norse-Schaft oder einen genormten konischen Schaft mit
kleineren Abmessungen als ein Schaft eines Werkzeugs mit großem Durchmesser zu verwenden.
In diesem Falle kann die Zugstange der Spindel direkt am Zugbolzen des Werkzeugs
mit kleinem Durchmesser angreifen und dieses in den Adapter ziehen.
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Die Erfindung ist daher nicht auf das vorstehend beschriebene und
dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erstreckt sich auf verschiedene
änderungen und Abwandlungen desselben.
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L e e r s e i t e