DE2926179A1

DE2926179A1 - Automatische werkzeugwechseleinrichtung

Info

Publication number: DE2926179A1
Application number: DE19792926179
Authority: DE
Inventors: Koichiro Kitamura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1980-01-03
Also published as: NL187301B; FR2429644B1; AU525764B2; AU4854779A; NL187301C; JPS5511704A; FR2429644A1; CA1107044A; DE2926179C2; ES479830A1; GB2024055A; US4237595A; IT7923493A0; GB2024055B; JPS5818178B2; NL7905103A; IT1125365B

Description

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BESCHREIBUNG:

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Werkzeugwechseleinrichtung für eine Werkzeugmaschine mit einer bewegbaren Bearbeitungseinheit sowie einer daran vertikal bewegbar angeordneten Trommel. Insbesondere soll eine derartige automatische Werkzeugwechseleinrichtung, in Verbindung mit einer numerischen Steuerung, wie sie bei Fräsautomaten vorgesehen ist, Verwendung finden können. Grundsätzlich sind für derartige Vorrichtungen zwei verschiedene Konstruktionen bekannt. Einerseits gibt es Vorrichtungen mit einem Revolverkopf und andererseits Vorrichtungen mit einem Arm, bei welchem die erforderlichen Werkzeugwechsel durch eine Arm- und Werkzeugtransporteinheit erfolgen, die sich zwischen einem Werkzeugmagazin und der Spindel des Maschinenwerkzeuges befinden. Bei den erstgenannten Ausführungsformen mit einem Revolverkopf bestellt der Nachteil, daß bei verhältnismäßig kurzer Werkzeugwechselzeit die in einem Kopf speicherbaren Werkzeuge die Zahl von sechs bis acht üblicherweise nicht überschreiten kann, so daß die Ausführungsform für Werkzeugmaschinen ungeeignet ist, die eine große Anzahl von Bearbeitungen ausführen müssen; darüber hinaus besteht ein Nachteil darin, daß Einstellfehler, Fehlausrichtungen und dergleichen möglich sind. Die an zweiter Stelle genannten, mit einem Arm versehenen Ausführungen haben demgegenüber den Nachteil, daß

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man den Werkzeughaltekopf zunächst bis in eine vorgegebene Höhe anheben muß, damit der Werkzeugwechsel durch zwischengeschaltete Einrichtungen, wie eine Roboteinrichtung, erfolgen kann, woraufhin der Kopf erneut abgesenkt werden muß, um die Bearbeitung vornehmen zu können; sogar bei Bearbeitungsvorgängen von sehr geringen Abmessungen muß der Kopf bis in die vorgegebene Höhe angehoben werden, was für den Wechsel der Werkzeuge eine Totzeit bedingt, wobei es auch unvermeidlich ist, die gesamte Vorrichtung groß und konstruktiv kompliziert auszubilden, so daß sich derartige Einrichtungen nicht mehr bei Werkzeugmaschinen verwenden lassen, die, der gegenwärtigen technischen Entwicklung folgend, kleiner ausgeführt werden müssen.

Im Hinblick auf die Behebung der vorstehend erwähnten Schwierigkeiten befaßt sich die US-Patentanmeldung 817 mit dem Vorschlag, eine automatische Werkzeugwechseleinrichtung zu schaffen, bei welcher ein ringförmiger Kanal im Außenumfang einer Trommel und eine größere Anzahl von Aufsteckdornen vorgesehen sind, weichletztere innerhalb des ringförmigen Kanals beweglich eingepaßt sind; dabei befindet sich einer der Aufsteckdorne im Eingriff mit der Hauptwelle der Bearbeitungseinheit, wohingegen die übrigen Aufsteckdorne aufeinanderfolgend entlang des oberen Umfanges der Trommel oberhalb einer Stellung angeordnet sind, die mit einem vorgegebenen Winkel beidseitig des im Eingriff befindlichen Aufsteckdornes beabstandet ist. Bei dieser Vorrichtung können die Aufsteckdorne zum Zwecke des Werkzeugwechsels nur um einen Betrag gedreht werden, der jeweils einem Aufsteckdorn entspricht und sich nur in einer Richtung erstreckt, so daß es also nicht möglich ist, die Dorne wahlweise im Uhrzeigersinn und entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn zu verschwenken, wie es an sich zweckmäßig

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ist, um das gewünschte Werkzeug in der kürzestmöglichen Zeit zur Verfügung zu haben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz einer in großer Zahl zur Verfügung gehaltenen Werkzeuge jedes gewünschte Werkzeug in einer kleinstmöglichen Zeit mit Sicherheit zur Verfügung zu stellen und dadurch die Leistungsfähigkeit des Werkzeugwechsels erheblich zu steigern.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung die Gewährleistung, daß nach Beendigung eines Werkzeugwechselablaufs jedes Werkzeug auf kürzestem Wege ausgewählt werden kann, während die Trommel in ihrer untersten Stellung verharrt" und nicht gehoben werden muß.

Schließlich besteht die Aufgabenstellung der Erfindung noch darin, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher die zur Verwendung vorgesehenen Werkzeuge und dasjenige, was bereits verwendet wurde, in Stellungen untergebracht sind, in denen sie den Bearbeitungsvorgang nicht stören, um somit die Bearbeitungssicherheit des Arbeitsablaufs zu steigern.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Lösung der vorstehend genannten und nach dem Stand der Technik noch nicht lösbaren Aufgaben; demgemäß sieht die Erfindung eine automatische Werkzeugwechseleinrichtung für eine Werkzeugmaschine mit einer bewegbaren Bearbeitungseinheit sowie einer daran vertikal bewegbar angeordneten Trommel vor. Diese Anordnung kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß für die Trommel eine Basis vorgesehen ist, die mittels einer außenseitig an der Bearbeitungseinheil: befindlichen Führung geführt ist, und daß sich eine zentrale Welle, von der Mitte

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der Basis ausgehend, nach unten geneigt erstreckt, und aa& eine größere Anzahl radial und in vorgegebener Lage um die zentrale Welle drehbar angeordneter, umgekehrt abgewinkelter Arme vorgesehen ist, von denen jeder endseitig einen äußeren Aufsteckhalteabschnitt und bodenseitig eine inittige, rückwärtige Längsnut für den Eingriff mit dem Treibstift eines Malteserkreuzes und einen Zylinder aufweist, der aus einer vorgebenen Stellung im Zwischenabschnitt für den Eingriff mit einer die nicht benutzten Arme verbindenden Drehscheibe vorstellt, wobei die die nicht benutzten Arme verbindende Drehscheibe an ihrem Außenumfang mehrere halbkreisförmige Nuten für die Aufnahme je eines Zylinders der Arme in dichter Aufeinanderfolge derart besitzt, daß bei Eingriff eines Armes mit der Hauptwelle der Bearbeitungseinheit die Zylinder der anderen Arme, die von den halbkreisförmigen Nuten aufgenommen und gehalten sind, kontinuierlich oberhalb einer Stellung zu beiden Seiten des mit der Hauptwelle im Eingriff stehenden Armes angeordnet sind, und daß sich ein Paar Malteserkreuze jeweils symmetrisch zwischen dem mit der Hauptwelle im Eingriff stehenden Arm und den benachbarten, sich beidseitig desselben dahinter befindlichen Armen befindet, von denen jedes mit zugehörigem Treibstift für den Armantrieb für den wahlweisen Eingriff mit den Längsnuten des zugehörigen Armpaars ausgebildet ist, so daß bei einer Drehung oder jeder Mehrzahl von Drehungen der Malteserkreuze im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt dazu die Arme um einen Betrag bewegt werden, der einem oder mehreren Armen im Uhrzeigersinn oder in dazu entgegengesetzter Richtung bei Aufrechterhaltung dieser Anordnung entspricht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie in Verbindung mit weiteren Aufgaben und Vorteilen der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Darin zeigen:

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Figur 1 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen automatischen Werkzeugwechseleinrichtung, aus der sich die Art der Anordnung bei einer Werkzeugmaschine ergibt,

Figur 2 eine seitliche Ansicht entsprechend Figur 1,

Figur 3A einen Längsschnitt bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Figur 3B eine vergrößerte Ansicht des Ausschnittes S der Figur 3A,

Figur 3C eine vergrößerte Ansicht des Ausschnittes P der Figur 3A,

Figur H Hauptteile eines Armes in vergrößerter Darstellung, wobei A die Draufsicht, B die Sicht in Richtung der Linie E-E in A und C die Bodenansicht darstellt,

Figur 5 eine Halteklaue eines symmetrischen Paars zum Festhalten eines Aufsteckdornes mit A der Draufsicht, B der Seitenansicht und C der Unteransicht,

Figur 6 eine Draufsicht auf eine die nicht benutzten Arme verbindenden Scheibe,

Figur 7 die Hauptbestandteile eines Malteserkreuzes

mit A der Unteransicht und B einer Teilseitenansicht entsprechend der Linie F-F in A,

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Figur 8 die Draufsicht auf eine Ringplatte,

Figur 9 einen Zylinder mit Λ der Längs ans icht, B der Ansicht entsprechend der Linie V-V in A und C eine Ansicht entsprechend der Linie Z-Z in A,

Figur 10 eine schernatische Ansicht auf die Vorderseite gemäß Figur 3, die den Kingriff zwischen den Armen und den Malteserkreuzen wiedergibt,

Figur 11 eine schematische Längsansicht der Konstruktion für den Lingriff und für die Lösung eines Aufsteckdornes mit einer Hauptwelle oder Spindel,

Figur 12 die Ausgestaltung einer Armhebeleinstellklammer mit der Draufsicht A, der uicht B entsprechend der Linie X-X in A und der Bodenansicht C,

Figur 13 eine weitere Ausführungsform der Armhebeleinstellklammer mit A der Draufsicht, B der Ansicht entsprechend der Linie Y-Y in A, C der Bodenansicht und D der Seitenansicht und

Figur IH eine Armkonstruktion für die leichte Montage und Demontage eines Zylinders, mit A der Draufsicht, B einer teilweisen seitlichen Ansicht entsprechend der Linie G-C, in A, C der Draufsicht auf eiji-c:n Deckel am Vorsprung des Arms und D einer Ansicht entsprechend Linie H-II in C.

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Zeichnungsgemäß befindet sich an der Vorderseite der '-landsäule 2 die Bearbeitungseinheit 1, die vertikal entlang der Führungsschienen 3 einstellbar ist; eine kege1stumpfförmige Trommel 4 ist auf die Vorderseite der Bearbei t. ungr,-einheit 1 aufgesetzt, so daß sie vertikal in ihre nach unten geneigte Stellung bewegbar ist; die Basis b der Tromiu-1 hat einen umgekehrt kegelstumpf l'örmi ge η Abschnitt b im mi stieren Abschnitt sowie einen ringförmigen lldiisdi 7 am äußeren Umfang; eine Stirnwand 8 am Außenumfang des umgekehrten j kegelstumpf förmige η Abschnittes ti ist, wie die Zeichnungen zeigen, in der gleichen Ebene angeordnet, so daß sie nach unten geneigt ist und in vorgegebener Lage ihrer oberen IJrnfangsrichtung mit einer größeren, insbesondere 2/3 des Umfanges betragenden führungsnut 12 aufgeführt ist, iidt der ein Gleitfuß 11 am oberen Ende eines Zylinders 10 im Eingriff stellt, der in einer vorgegebenen mittleren Stellung -jedes Armes 9 vorgesehen ist, so daß er stets in Richtung auf die Vorderwand 8 gedrückt ist.

Eine zentrale Welle 13 ist mit ihrem fuß fest: mit der lutte der Rückseite des umgekehrt kegelstumpfföi'migen Abschnittes 6 der Trommel 4 verbunden, so daß sie in geneigter Richtung von der Basis nach vorne vorsteht; in vorgegebener Stellung ist ein Kragen 14 am Außenumfang der Welle 13 in der Nähe ihrer Basis vorgesehen, so daß ihre Vorderseite in der gleichen Ebene mit der äußeren, peripheren Vorderwand 8 des umgekehrt kegelstumpfförmigen Abschnittes 6 liegt. Ein Deckel 15 ist stirnseitig fest mit der zentralen Welle 13 durch einen Ringflansch 16 verbanden und bildet den Vorderteil der Trommel; ein Aufnahmeraum 17 für einen Werkzeugaufsteckdorn befindet sich zwischen dem inneren Umfangsabschnitt des Ringflansches 7 und dem äußeren Abschnitt des Deckels 15; ein zentraler Ring 18 ist auf

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der Außenseite der zentralen Welle 13 zwischen der unleren Seite des Kragens 14 und dem ringförmigen Flansch IG angeordnet und mit einem Abschnitt 18' von vorgegebener Länge seiner Basis versehen, der einen kleineren Durchmesser besitzt.

Eine große Anzahl umgekehrt abgewinkelter Arme 9, von denen zeichnungsgemäß zwanzig Stück dargestellt sind, befinden sich in radialer Anordnung und sind um die Außenseite des Ringabschnittes 18' mit kleinerem Durchmesser zwischen der Unterseite des Kragens 14 und der Oberseite des zentralen Ringabschnittes 18'' mit großem Durchmesser verschwenkbar; jeder Arm 9 besitzt einen Armkörper vorgegebener Länge, der den Boden des Armes bildet und eine Dicke aufweist, welche der Länge des mit kleinem Durchmesser ausgeführten zentralen Ringabschnittes 18' entspricht; ein Vorsprung 24 erstreckt sich auf der Seite 20 des Armkörpers mit einer darin eingearbeiteten Nut 21 für die Aufnahme eines Zylinders, die in Richtung auf die Vorderseite 8 offen ist, während ein Schlitz 23 mit der Nut 21 in Verbindung stellt und der Aufnahme der äußeren Umfangskante einer nicht gebrauchte Arme miteinander verbindenden Drehscheibe 2 2 dient; ein Klauenhalter 26 von vorgegebener Länge erstreckt sich in geneigter Richtung vom Armkörper 20 entlang einer Außenwand 2 5 des umgekehrt kegelstumpfförmigen Abschnittes 6, während Klauenstücke 28 im Klauenhalter 26 fixiert sind, um einen Aufsteckdorn 27 lösbar zu halten. Einer der Arme 9, der einen Aufsteckdorn 27 hält, steht im Eingriff mit der Hauptwelle 29 der Bearbeitungseinheit 1, wobei es sich um den Arm 9-1 in einer Stellung im unteren Teil der Trommel 4 handelt, während die anderen Arme 9-2 bis 9-20 kontinuierlich oberhalb einer Stellung aufeinanderfolgend angeordnet sind, die mit vorgegebenem Winkel, der zeichnungsgemäß 60° beträgt, beidseitig des

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in der unteren Stellung befindlichen Armes 9-1 beabstandet ist. Der Winkel wird auf einen derartigen Wert voreingestellt, daß jede Störung zwischen den Armen und einem Werkstück verhindert wird.

Eine große Anzahl ringförmiger Platten 30, von denen in der Zeichnung zwanzig dargestellt sind, stehen mit den zugehörigen Armen 9 im Eingriff und halten seine untere Bodenseite auf gleicher Höhe; sie besitzen zwanzig Ringplattenkörper 30' von vorgegebener Dicke, die drehbar sowie einer auf dem anderen zwischen der Unterseite der Arme entlang dem Außenumfang des mit großem Durchmesser ausgeführten Abschnittes des zentralen Ringes 18 und dem Ringflansch 16 angeordnet sind; ein Armvorsprung 30' erstreckt sich von einer vorgesehenen Stellung am Außenumfang jeden Plattenkörpers 30·, wodurch die ringförmige Platte 30 in der obersten Lage unmittelbar mit dem gewählten Arm 9 in Eingriff gelangt und diesen mittels der Vorsprünge 30'' hält, wobei es sich um den unteren Arm 9-1 der Zeichnung handelt; die übrigen neunzehn Ringplatten 30 stehen mit ihren Vorsprüngen 30'' über neunzehn Höheneinstellklammern 31 mit den übrigen neunzehn Armen 9 im Eingriff, die sich aufeinanderfolgend in der Höhe voneinander unterscheiden, wobei es sich um die Arme 9-2 bis 9-20 der Zeichnung handelt, so daß die Arme C auf gleicher Höhe gehalten werden.

Auf der Rückseite der Armkörper sind Längsnuten 32 bei jedem Arm 9 vorgesehen, um den Treibstift 3Ί eines Malteserkreuzes 3 3 aufzunehmen; im Bodenabschnitt der Armkörper sind die Seitenwände der Längsnut 3 2 mit Ausschnitten versehen, um Eingriffs anfangsabschnitte 35 zu bilden, so daß der Treibstift 34 in und außer Eingriff mit der Längsnut 32 über den Eingriffsanfangsabschnitt 35 gelangen kann.

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In die Aufnahmenut 21 für den Zylinder sind die 2'.ylinder 10 bei jedem Arm 9 eingesetzt, wobei Jt-- ein Zylinder 10 in vorgegebener Stellung auf seiner Innenseite mit einem Schlitz 36 ausgebildet ist, um die äußere Umfangskante der Drehscheibe 22 für die nicht benutzten Arme aufzunehmt-r.. Das vorerwähnte Gleitkontaktteil 11 ist mittels eines Stiftes 11' rückseitig von oben am Zylinder 10 befestigt, so daß ein lösbarer Eingriff mit der 2/3 Kreisbogen betragenden Nut 12 durch Drehung des Arms 9 besteht; der Zylinder 10 reicht auch in den unteren Endabschnitt der Vorderseite mit einer Federaufnahmenut 37, in der sich eine Feder 38 befindet, deren eines Ende gegen den Boden der Nut 37 abgestützt: ist, und deren anderes Knde in elastischer Berührung mit der inneren Bodenseite des Armvorsprungs 2'f steht, so daß der Zylinder 10 stets g^gen den kegelstumpfförmigen Abschnitt der Vorderwand 8 gedrückt ist. Venn sich ein Arm ¹J in der Bodenstellung 9-1 befindet, ist das Gleitkontaktteil 11 daher gegen die entsprechende flache Seite der Vorderwand 11 gepreßt, urn den Zylinder in jener Stellung zu halten, und wenn der Arm 9 aus seiner Hodenstellung in die SteJlung der oberen Arme 9-2 bis 9-20 entsprechend der größeren bogenförmigen Führungsnut 12 bewegt wird, gleitet der Zylinder 10 in Richtung auf die Vorderwand 8 dank der Wirkung der Feder 38, und der Gleitkontakt 11 der Zylinderstirnseite ist in die Führungsnut 12 eingepaßt.

Die Drehscheibe 22 zur Verbindung nicht benutzter Arme besitzt für die Aufnahme der Zylinderaußenflächen bogenförmige Muten 39 mit dem gleichen Abstand wie die aufeinanderfolgend angeordneten Arme 9-2 bis 9-20, wodurch die Drehscheibe 22 im Eingriff mit den Schlitzen 36 der Zylinder 10 über die Schlitze 2 3 in den Armvorsprüngen 24 steht, so dal¹, die Drehscheibe 22 außer¹ Eingriff mit dem Arm 9-1 in der unteren Stellung ist, während mit d^n übrigen oberen

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Armen 9-2 und 9-20 dank der Gleitbewegung der Zylinder 10 in Richtung auf die Vorderwand 11 ein Eingriff besteht, der die Außenseite der Zylinder 10 in eingriff mit den bogenförmigen Nuten 39 bringt, wodurch die oberen Arme 9-2 bis 9-20 zuverlässig in ihrer Lage gehalten sind.

Ein Gleitkontakt 40 ist mittels eines Verriegelungsbolzens 41 in einer bestimmten Stellung auf der Innenseite des Klauenhalters 26 jedes Armes 9 gehalten, so daß eine Berührung mit der Umfangskante 2 5 des urngekehrt kegelstumpfförmigen Abschnittes besteht; ein Gleitkontakt 42 ist mittels eines Verriegelungsbolzens 43 in bestimmter Stellung am Ende der Klauenstücke 28 befestigt, so daß eine Berührung mit der inneren Umfangsfläche des Ringflansches 7 besteht. Auf diese Weise sind die Zwischenabschnitte und Endabschnitte jedes Armes 9 durch die Gleitkontakte 40 und 42 in weichem Dreheingriff, während sie sich auf gleicher Höhe befinden.

Die Basis jedes Arms 9 trägt einen auf der Rückseite vorstehenden Haltestift 44, der ein Herabfallen derart verhindert, daß dann, wenn der Arm nach links oder nach rechts aus der unteren Stellung 9-1 geschwenkt wird, dieser Stift in Berührung mit der hufeisenförmigen Umfangskante des Malteserkreuzes 3 3 gelangt, so daß ein Herunterfallen der oberen Arme vermieden wird.

Eine umgekehrt dreieckige Aussparung 2b bildet einen Raum für die Aufnahme der Aufsteckdorne in einer Lage der Basis 5, die derjenigen der ringförmigen Nut 17 entspricht.

Die Bezugszeichen 33A und 33B bezeichnen ein Paar die Arme antreibender Malteserkreuze, welche symmetrisch zwischen den Armen 9 angeordnet sind; die Halter 46 der

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Malteserkreuze besitzen Lager 46' auf ihrer Außenseite in einer vorgegebenen Stellung im unteren Abschnitt des umgekehrt kegelstumpfförmigen Abschnittes 6; diese Anordnung steht zwischen dem unteren Arm 9-1 und den Armen 9-2 und 9-20, die beidseitig des Armes 9-1 angeordnet sind und von letzterem um einen vorgegebenen Winkel beabstandet sind. Wenn daher die Malteserkreuze 33A und 33B eine Drehung entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn machen, werden die Arme 9-1 bis 9-20 jeweils um einen Betrag gedreht, der einem Arm entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn entspricht, während die Anordnung der Figur 10 aufrechterhalten wird. Jedes Malteserkreuz 33 besteht also aus einer Basisplatte 49 auf seiner einen Seite mit einer hufeisenförmig gekrümmten Fläche 47 für die Berührung mit den ein Herunterfallen verhindernden Haltestiften 44 und auf der anderen Seite einem halbkreisförmigen Plattenabschnitt 4 8 sowie einem Antriesbzahnrad auf der Außenseite der Lager 4G¹ hinter der Grundplatte 49; der mit einer Rolle versehene Treibstift 34 steht außen auf dem hufeisenförmigen Abschnitt der Platte 49 vor und kann in und außer Eingriff mit der Längsnut 32 des zugehörigen Arms 9-2 oder 9-20 gelangen und sich entlang eines Weges 51 entsprechend der Drehung der Malteserkreuze 33A bzw. 33B in der gleichen Richtung bewegen, während ein ansteigender Vorsprung 5 2 mit einer senkrecht gebogenen Umfangsflache vor dem halbkreisförmigem Plattenabschnitt in einem bestimmten Abstand davon vorgesehen ist. Wenn in diesem Falle eine Basisaußenseite 53 des ansteigenden Vorsprunges 5 2 und die folgende halbkreisförmige Basisvorderseite 54 in Berührung mit jeder Außenseitenkante des Arms 9-1 gemäß der Zeichnung gelangen, ist es möglich, zuverlässig die Heranführung und Einstellung bei dem Armwechselvorgang zu bewirken.

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Rückseitig ist die Basis 5 der Trommel mit einem Gleitzahnrad 55 versehen, welches im Eingriff mit einem unteren Zahnrad 57 eines zylindrischen Nockens 5fi und einer Drehwelle 58 steht. Das Gleitzahnrad 55 trügt unten ein Keß« 1-zahnrad 59, während eine Antriebsübertragungseinheit 60 einendig ein Kegelrad 61 trägt, we 1 eh es mil: dem -ersterwähnten Kegelrad im Eingriff sieht; -das andere Ende der Einheit trägt einen Zahnkranz 62, mit dem sich das Zahnrad 50 für die Drehung des Malteserkreuzes über den Zahnkranz 6 3 drehen läßt, der mit dem Zahnkranz 62 kämmt.

Nachstehend wird die Betriebsweise des Malteserkreuzes 33 beschrieben. Wenn die Malteserkreuze 3 3A und 3-3B aus der Ruhestellung in Figur 10 jeweils eine Drehung im Uhrzeigersinn machen, steht der Treibstift 3'} mit der· Lcingsnut 32 des Arms 9-20 im Eingriff und beginnt die Drehung aus einer Stelle mit einer Winkelgeschwindigkeit von Null und wird demgemäß weich in Bewegung gesetzt. Als Ergebnis hiervon löst sich der Treibstift 3¹I aus der Längsnut 3 2 des Arms 9-20 und gelangt schnell im eingriffsfreien Zustand in Richtung auf den Arm 9-1, woraufhin der Treibstift 34- wieder abgebremst wird, um in die Längsnut 32 des Arms 9-1 einzutreten und in dieser Eingriffsstellung den Arm 9-1 in diejenige Stellung zu bringen, in welcher der Arm 9-20 zuvor war. Wenn andererseits die Drehung im Uhrzeigersinn des Malteserkreuzes 33B den Arm 9-2 in die untere Stellung der Trommel bringt oder in diejenige, in welcher sich der Arm 9-1 zuvor befunden hat, während er im Eingriff mit dem ΐ^Ιΐβεβ^ΓβΉζ 33ß stand, gestattet dies den Austausch des Werkzeuges gegenüber einem neuen Werkzeug auf der rechten Seite. In diesem Falle werden die anderen Arme 9-3 bis 9-20 jeweils im -Uhrzeigersinn um einen Betrag versehwenkt, der einem Arm entspricht,

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so daß das Malteserkreuz 3 3A seine Drehung vollendet, während es im Eingriff mit dem Arn; 9-1 steht, wohingegen das Malteserkreuz 3'3B seine Drehung im Eingriff mit dtra Arm 9-3 vollendet.

Wenn andererseits die Malteserkreuze 33A und 33H jweila eine Drehung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn machen, läßt sich der Werkzeugwechsel durch eine Operation vornehmen, die umgekehrt zur denjenigen bei der Drehung der Malteserkreuze im Uhrzeigersinn verläuft. Mit anderen Worten, die entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn erfolgende Drehung des Malteserkreuzes 3 3B führt aus dem Eingriff mit dem Arm 9-2 und sodann in den E'ingriff mit dem Arm 9-1, so daß er in die Stellung verschwenkt werden kann, in welcher der Arm 9-2 zuvor gewesen war, während gleichzeitig das Malteserkreuz 33Λ im Eingriff mit dem Arm 9-20 in diesem Zustand in die Stellung bewegt wird, wo zuvor der Arm 9-1 gewesen ist, so daß der Werkzeugaustausch nunmehr auf der linken Seite gegen ein neues 'Werkzeug möglich ist.

Das gleiche Prinzip findet Anwendung, wenn die Malteserkreuze 3 3A und 33Ii jeweils mehrere Drehungen aufeinanderfolgend im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn machen. Wenn also die Malteserkreuze 33A und 33B jeweils bis zum Beispiel zwei Umdrehungen im Uhrzeigersinn machen, führt die erste Drehung der Malteserkreuze 33Λ und 3 3B zur Verschwenkung des Arms 9-1 in die Stellung, in der zuvor der Arm 9-20 gewesen ist, während gleichzeitig der Arm 9-2 in die Stellung bewegt wird, in der sich zuvor der Arm 9-1 befunden hat. Entsprechend der sich daran anschließenden zweiten Drehimg der Malteserkreuze 33A und 33B im Uhrzeigersinn wird der Arm 9-2 aus der Tiefenstellimg in die Stellung verschwenkt, in welcher der linksseitige

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Arm 9-1 zuvor gewesen ist, während gleichzeitig der Arm 9-3 in die untere Stellung gebracht wird, in welcher sich der Arm 9-2 zuvor befunden hatte, so daß das Werkzeug des Arms 9-1 gegen das neue Werkzeug des Arms 9-3 durch Überspringen ausgetauscht werden kann.

Die Außenfläche des Aufsteckdorns 27 besitzt eine Mitnehmernut 64, während eine Einstellspitze 25 einer federbelasteten Klinke 66 am vorderen Ende des Klauenhalters 26 sich einer Stellung bezüglich der Mitnehmernut 64 befindet, durch die dann, wenn die für den Aufsteckdorn vorsehenen Haltestücke 28 in der Stellung unter der Trommel 4 kein Werkzeug halten, eine untere Stirnwand 67 der Bearbeitungseinheit 1 gegen die Rückseite der Klinke 66 gedruckt ist; die Einstellspitze 6 5 wird dann aus der Mitnehmernut 64 gedrückt, und wenn die zum Halten des Aufsteckdorns vorgesehenen Haltestücke 28 ein Werkstück halten, wird die Einstellspitze 65 in Eingriff mit der Mitnehmernut 64 durch die elastische Federkraft gedrückt, so daß die genaue Beibehaltung der Einstellung des Aufsteckdorns 27 gewährleistet ist. Eine Kante 68 am unteren Teil der Bearbeitungseinheit 1 befindet sich gegenüber den für das Halten des Aufsteckdorns vorgesehenen Klauenstücken 28 und ist in Bezug hierauf zurückziehbar, wodurch die Kante 68 in den Eingriff mit den den Aufsteckdorn haltenden Haltestücken 28 erstreckt wird und die Klauen in ihre Öffnungsstellung gedrückt sowie der Eingriff des Werkzeuges gelöst werden. Im unteren Teil der Bearbeitungseinheit 1 befindet sich auch der Mitnehmer 69.

Die Hauptwelle 29 bzw. Spindel ist senkrecht im unteren Teil der Bearbeitungseinheit 1 vorgesehen; der untere Abschnitt der Hauptwelle 29 trägt einen sich erweiternden

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Schaft. Die Einspannung 70 der Hauptwelle 2j ist in einem bestimmten Bereich vertikal verschiebbar - und besitzt einen oberen Wellenschlußkopf 71, eine Zwiwchenstange 70''/ ein Spannteil 70' am unteren Wangenende, welches sich öffnen und schließen läßt, indem die Innenwand dee den Schaft aufnehmenden Abschnittes und eine an der Zwischeristange 70'¹ angeordnete Feder den Wellenschlußkopf nach oben drücken; wenn kein brück auf den Wellenschlußkopf 71 ausgeübt wird, greift die Einspannung 70 den Schaft des Aufsteckdorns 27, der sich unten in der Trommel ¹I befindet, und bei einer den Wellenschlußkopf 71 nach unten gegen die elastische Kraft der eingebauten Feder drückenden Kraft wird der Aufsteckdorn 21 gelöst, so daß sich der¹ Aufsteckdorn 27 durch eine Doppelwirkung greifen läßt. Die Hauptwelle 29 trägt eine Antrielr^übertragung 72, insbesondere in Form eines Zahnrades.

Wenn eine Basisaußenseite 5 3 des ansteigenden Vorsprunges 5 2 und die folgende halbkreisförmige Basis Vorderseite ί>Η in Berührung mit jeder Außenseitenkante des Anns 9-1 gemäß der Zeichnung gelangen, ist es möglich, zuverlässig die Heranführung und Einstellung bei dem Armwechselvorgang zu bewirken.

Die Konstruktion, mit welcher sich der Aufsteckdorn 27 in und außer Eingriff bezüglich der Hauptwelle 29 bringen läßt, weist eine Druckstange 7Ί auf, die innerhalb der Bearbeitungseinheit 1 über eine Drehwelle 7 3 oberhalb der Hauptwelle 29 vertikal bewegbar ist, ferner eine Scheibe 25 am oberen Ende der Druckstange 7't, eine Nockenwelle 77 mit einer abgesetzten Schulter im oberen Teil, die mittels einer Feder 78 nach oben gepresst ist, ferner ein drehbares Teil 79, das am oberen Ende der Drehwelle 7 3 angeordnet ist und Rollen 80, die im Eingriff mit der

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Vertiefung 7ß stehen; heim Eingriff der Hollen 80 in <:i.e Vertiefung 76 wird die Nockenwelle 77 dank der elastin eh-en Feder 78 nach oben gedrückt, so daß die Einspannung 7" den Aufsteckdorn greifen kann, wohingegen dann, wenn wie Rollen außer Eingriff mit der Vertiefung 7ο stehen, dit. Nockenwelle 77 gegen dia elastische Kraft der Feder 7η nach unten gedrückt wird, go daß der W^llenschiuiAkGpf 71 gleichfalls nach unten gedruckt und uer Aufsteckdorn ?7 gelöst wird.

Das untere Teil der Drehwelle trägt ein Zahnrad 81, welchem über ein Leerlauf zahnrad 8 2 und eine Motorwellt? 8 3 von einem Jiotor 8^lt angetrieben wird, während es ö-e ine rs ei Ui mit dem GIe itzahnrad 55 der Trommel H im Eingriff steht. Die Trommel 4 ist mittels des zylindrischen iJücku-ns ^£.i> vertikal verschiebbar, welcher Hocken drehbar auf der brehwelle 7 3 in einer Stellung oberhalb des Zahnrades 8 1 angeordnet ist; Rollen 85, die von der Basis der Trommel ¹I vorstehen, stehen im Eingriff mit einer geneigten Nut inT¹ des Nockens 56. Da der Nocken 56 außen eine von dt_-r höchsten Stellung allmählich in Richtung auf die η Le dr igst*.; Stellung fallende Nut aufweist und dann aus der tiefsten Stellung in die höchste Stellung zurückkehrt, und da das Zahnrad 57 am unteren Teil des Nockens 56 mit dem Gleitzahnrad 55 im Eingriff stehend einen bestimmten Abstand von der untersten Stellung der geneigten Nut besitzt, führt eine Drehung der Drehwelle 73 gleichzeitig mit dem Beginn der Drehung des Malteserkreuzes 31 dazu, daß auch der Nocken 56 seine Drehung beginnt, so -daß die Trommel H aus der zeichnerisch dargestellten höchsten Lage nach unten bewegt wird und gleichzeitig das Zahnrad 57 des Nockens außer Eingriff mit dem Gleitzahnrad U5 gelangt, wodurch die Trommel '+ in der untersten Stellung angehalten wird und sich nur noch das Malteserkreuz 33 weiterhin dreht. Die

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ORIGINAL INSPECTED

Drehwelle 73 trägt eine' elektromagnetisch-.? Kupplung Bf- ;_n einer Stellung, die der Innenfläche des zylindrischen Nockens 5ü entspricht, wodurch br.im Anhalten der Trommel U in ihrer unteren Stellung die fupplung ob betätigt wird, falls es erforderlich ist, so daß sie in Eingriff mi dt-ia zylindrischen Nocken 56 gelangt, wodurch sich der zylindrische Nocken 56 erneut dreht und die Trommel U in ihre Ausgangsstellung znrückgehoben wird. Kin Paar Führungsschienen 87 stehen auf der Vorderseite der Hearbeitungseinheit 1 vor, entlang welcher die Trommel U vertikal beweglich ist.

Die Konstruktion eines Armes gemäii Figur IU sieht die Aufteilung des Armvorsprunges in ein Körperteil 2'4 ' und einen Deckel 2Ί ' ' vor¹, der lösbar .mf dem Teil 2H ' angebracht ist, so daß die Konstruktion den Vorteil !tat, Montage und Demontage des Zylinders 10 zu erleichtern.

Die erfindungsgemälde Konstruktion gestattet es, beim vorgesehenen Austausch des Werkzeuges durch ein anderes zunächst die Bearbeitungseinheit in eine Stellung zu bringen, in welcher die Werkzeuge das Werkstück nicht berühren können, und dann die Drucks tauge nach unten zu drücken, um den h'ingrlff des Aufsteckdorns zu lösen. Sodann kann entsprechend der Stellung des Armes, der das gewünschte Werkzeug trägt, die Drehungsr ic-h t ung und die Anzahl der Drehungen für die Ha 1 teserkreuze festgelegt werden, um die Auswahl des speziellen Arms in einer Mindestzeit zu ermöglichen und dadurch die Uerk.ceugweehselung zu verbessern. Wenn daher die Arme entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn inn einen [Jetrag verdreht werden müssen, wie er einem Arm entspricht, ist es lediglich erforderlich,

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den Motor so zu betätigen, daß der zylindrische Nocken die Abwärtsbewegung der Trommel verursacht und gleichzeitig die Drehung der Malteserkreuze startet; dies erlaubt bei einer Drehung der Malteserkreuze den schnellen exakten Austausch des· benutzten Werkzeuges gegen ein neues Werkzeug auf linker oder auf rechter Seite^ Wenn andererseits die Arme schnell fortwährend angetrieben werden, um eine Strecke verschwenkt zu werden, die zwei oder mehr Armen entspricht, ist es lediglich erforderlich, dafür Sorge zu tragen, daß die Malteserkreuze zwei oder mehrere Umdrehungen entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn aufeinanderfolgend ausführen, wobei die Trommel in ihrer untersten Stellung angehalten ist. Wenn darüber hinaus die alten und neuen Werkzeuge gegeneinander vertauscht wurden, läßt sich die Trommel lediglich durcli Betätigung der Kupplung leicht in ihre Ausgangsstellung zurückführen, so daß nach dem Anschluß des neuen Werkzeuges an die Hauptwelle die Druckstange betätigt und die Einspannung das neue Werkzeug greift, wodurch der Werkzeugwechsel abgeschlossen wird.

Dank der vorbeschriebenen Konstruktion gewährleistet die Erfindung den großen praktischen Vorteil, daß eine erhebliche Anzahl von Werkzeugen vorgehalten werden kann, und daß jedes gewünschte Werkzeug genau in einer Mindestzeit gewählt werden kann; die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die Betätigung der Malteserkreuze derart erfolgt, daß diese nur mit sehr langsamer Geschwindigkeit am Beginn des Eingriffs mit einem Arm und gegen Ende der Einstellung gedreht werden, und daß demgemäß der Werkzeugwechsel stoß- und erschütterungsfrei sehr weich ausgeführt werden kann.

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^γ)1)ρ1(-Lcii eine groß«.' Ληχ.ιίιΐ von li'i.-t'· '.i-uj'·. ·ι vci >^T,ehal τ on wurden kanu, um ein Werkzeug gegenüber ii >'.ende: π ai-:-;res Werkzeug rechts oder ] inki; wechseln zu kennen, i;;i. die erfindun ·/.;-gem,"iße honst ruktion in ihrer Ausführung «ehr einfach u:>\ kompakt; da darüber hinaus "aftriahmen zur Verhinderung deri Her.tbfal 1 ens der Arme zweifach und dreifach der-um voriges eh·'η sind, daß der den Aufsteckdorn tr-a.^ende und im Eingriff mit der HauptweLl e stellende Arn. und die zu beiden leiten d>·:; ei'v/ähnten Armes in Stellung gehaltenen Arme eineii vorbestimmten Abstand voneinander haben, befindi-t sich di(- i'rciliaclieibe im Kingriff mit den i'vHndern, w'ihren·: die ein ii.iimnterf aJ l<,*n verhinderiiden Stifi·⁵ "m IÜri^ri f!" mit den Ma.l t (^«rkreuzen ritehiüi und iiicti so f'^;""-n^eit i r abütiitaen; r;<ji:ii t l/esti-iit vjährund der iü?ai-l.n.-i 1 uii)^T, dt¹!; V/ei :.;t'"id.t::, leine 'V-fahr¹, daß die andei'en Ariuu, die 'juifvi 1 ; ein Wer! 2<.-ui' halten, herunter)»] e i Len; «Jcidurcli uir^i eil. höht.·:: Au:;maß m b j eherhei I gewähr Ie i.ü t <> t: .

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Leer seife

Claims

2926Ί79

Düsseldorf, den 27.6.1979 Pl/R

Reg.-Nr. 3398/98

KOCHIRO KITAMURA

11-5 Ekinan-3-chome, Takaoka-shi / JAPAN

Automatische Werkzeugwechseleinrichtung

PATENTANSPRÜCHE:

Automatische Werkzeugwechseleinrichtung für eine Werkzeugmaschine mit einer bewegbaren Bearbeitungseinheit sowie einer daran vertikal angeordneten, bewegbaren Trommel, dadurch gekennzeichnet, daß für die Trommel (4) eine Basis (5) vorgesehen ist, die mittels einer außenseitig an der Bearbeitungseinheit (1) befindlichen Führung geführt ist, und

daß sich eine zentrale Welle (13), von der Mitte der Basis (5) ausgehend, nach unten geneigt erstreckt, und

daß eine größere Anzahl radial und in vorgegebener Lage um die zentrale Welle (3) drehbar angeordneter, umgekehrt

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abgewinkelter Arme (9) vorgesehen ist, von denen jeder endseitig einen äußeren Aufsteckdbschnitt und bodenseitig eine mittige, rückwärtige Längsnut (32) für den Eingriff mit dem Treibstift (34) eines Malteserkreuzes (33) und einen Zylinder (10) aufweist_, der aus einer vorgegebenen Stellung im Zwischenabschnitt für den Eingriff mit einer die nicht benutzten Arme verbindenden Drehscheibe (22) vorsteht,

wobei die in ihrem Außenumfang die nicht benutzten Arme verbindenden Drehscheibe (22) mehrere halbkreisförmige Nuten (39) für die Aufnahme je eines Zylinders (10) der Arme (9) in dichter Aufeinanderfolge derart besitzt, daß bei Eingriff eines Armes (9-1) mit der Hauptwelle (29) der Bearbeitungseinheit (1) die Zylinder (10) der anderen Arme, die von den halbkreisförmigen Nuten (39) aufgenommen und gehalten sind, kontinuierlich oberhalb einer Stellung zu beiden Seiten des mit der Hauptwelle (29) im Eingriff stehenden Armes (9-1) angeordnet sind, und

daß sich ein Paar Malteserkreuze (33A, 33B) jeweils symmetrisch zwischen dem mit der Hauptwelle (29) im Eingriff stehenden Arm (9-1) und den benachbarten, sich beiendig desselben dahinter befindlichen Armen (9-2; 9-20) befindet, von denen jedes mit zugehörigem Treibstift für den Armantrieb für den wahlweisen Eingriff mit der Längsnut (32) des einen Arms (9-1) oder des angrenzenden Arms (9-2; 9-20) ausgebildet ist, so daß bei einer oder mehreren Drehungen der Malteserkreuze im Ohrzeigersinn oder dazu entgegengesetzt die Arme jeweils im Uhrzeigersinn oder dazu entgegengesetzt um einen Betrag bewegt werden, der einem oder mehreren Armen bei Aufrechterhaltung dieser Anordnung entspricht.

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2. Automatische Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungseinheit (1) die Hauptwelle (29) in ihrem unteren Abschnitt aufweist, welche Hauptwelle (29) an ihrem unteren Teil mit einer Einspannung (70) versehen ist, die in Eingriff mit und außer Eingriff aus einer Seite eines Aufsteckdorns (27) zu bringen ist, wobei sich senkrecht oberhalb der Hauptwelle (29) eine Drehwelle (58) mit einem in vorgegebener Stellung an ihrem unteren Ende angeordneten Zahnrad (81) befindet, und daß ein die Trommel abstützender zylindrischer Nocken (56) auf der Drehwelle (58) in einer vorgegebenen Stellung oberhalb des Zahnrades (81) der Drehwelle angeordnet ist, welcher zylindrische Nocken (56) in vorgegebener Stellung an seinem unteren Ende ein Zahnrad (57) aufweist, und daß eine Kupplung (86) auf der Drehwelle (58) zum Zurückstellen des zylindrischen Nockens (56) vorgesehen ist, während die Trommel weiterhin ein Gleitzahnrad (55) in vorbestimmter Stellung auf der Rückseite der Basis (5) für den Eingriff mit dem Zahnrad (81) der Drehwelle (58) und dem Zahnrad (57) am unteren Teil des zylinderförmigen Nockens (56) trägt, und daß eine Antriebsübertragung zum Übertragen einer Drehkraft vom Gleitzahnrad (55) auf jedes der Malteserkreuze vorgesehen ist.
3. Automatische Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) jedes Armes (9) derart senkrecht angeordnet ist, daß er stets auf die Vorderseite der Basis (5) gedrückt ist und einen rückseitigen Gleitkontakt sowie in vorgegebener Lage der dazwischen liegenden Innenseite einen Schlitz (36) für die Aufnahme der Umfangskante der die nicht benutzten

-H-

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Arme verbindenden Drehscheibe (22) aufweist, während der Mittelabschnitt der Basis (5) der Trommel (H) außenseitig einen umgekehrt kegelstumpfförmigen, nach unten geneigten Abschnitt (6) besitzt, welcher in einer vorgegebenen oberen Stellung eine äußere periphere Stirnwand (8) aufweist, die eine größere bogenförmige Führungsnut für den Eingriff mit den Gleitkontakten auf der Rückseite der Zylinder (10) der nicht gebrauchten Arme aufweist, so daß, wenn die Zylinder der nicht ge-Arme im Eingriff mit dieser Führungsnut stehen, die Zylinder im Eingriff mit der die nicht b«nutzten Arme verbindenden Drehscheibe (22) gehalten sind.
4. Automatische Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_? daß die Basis (5) der Trommel (4) mit einem ringförmigen Flansch (7) an ihrem Außen-Umfang versehen ist, wobei ein Deckel (15) sich außen auf der zentralen Welle (13) derart befindet, daß er eine Vorderwand der Trommel (4) bildet, wohingegen ein Spalt für die Aufnahme von Aufsteckdornen (2) zwischen einer inneren Umfangskante des ringförmigen Flansches (7) und einer äußeren Umfangskante des Deckels (15) besteht, wobei eine Bodenseite jedes Armes (9) mittels einer der mehrfach vorhandenen Stützen abgestützt ist, die auf der zentralen Welle (3) mit vorgegebenem Abstand um die zentrale Welle (3) derart drehbar sind, daß sie gegen die Vorderseite des umgekehrt kegelstumpfförmigen Abschnittes gedruckt sind, während jeder Arm außenseitig Gleitkontakte für den Kontakt mit einer Innenseite des ringförmigen Flansches und einer äußeren Umfangskante des umgekehrt kegelstumpfförmigen Abschnittes aufweist.

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