DE3016026A1

DE3016026A1 - Automatische werkzeugaustauschvorrichtung einer werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE3016026A1
Application number: DE19803016026
Authority: DE
Inventors: Katsuyoshi Aiso; Mitsuharu Satoh
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1979-04-29
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1980-11-06
Also published as: JPS55144946A; US4343077A

Description

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Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha, Tokio,Japan

Automatische Werkzeugaustauschvorrichtung einer Werkzeugmaschine

Die Erfindung geht aus von einer automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung einer Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft die Verbesserung einer automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung einer Werkzeugmaschine und insbesondere einen Werkzeugtransportmechanismus, der in die Werkzeugaustauschvorrichtung eingeschlossen ist.

In einer bekannten automatischen Werkzeugaus tauchvorrichtung einer Werkzeugmaschine wird ein vorherbestimmtes Werkzeug aus einer Anzahl von Werkzeugen, die in einem Werkzeugspeichermagazin bzw Werkzeugvorratsmagazin gespeichert werden, an der Seite des Werkzeug maschinenkörpers angeordnet und mit einem Werkzeug ausgetauscht, das in eine Spindel der Werkzeugmaschine eingepaßt ist» Aus der US-PS 4 119 213, die eine Werkzeugspeichermagazinvorrichtung in Form eines inneren und eines äußeren konzentrischen , ringförmigen Magazins einer Werkzeugmaschine betrifft, ist bekannt, daß ein gewünschtes Werkzeug in dem Magazin in eine Werkzeugbüchse eines Werkzeugaustauschmechanismus mit Hilfe eines Werkzeug transportarmes befördert wird, der innerhalb des Werk zeugspeichermagazins angeordnet ist, und der Werkzeugtransportarm wird dann in horizontaler Ebene geschwenkt, um das Werkzeug mit einem Werkzeug auszutauschen, das in eine Spindel einer Werkzeugmaschine eingepaßt ist«,

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Eine derartige Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß der We'rkzeugaustauscharm jedesmal geschwenkt oder bewegt werden muß, wenn ein gebrauchtes Werkzeug von der Spindel zu einer Werkzeugbüchse des Magazins zuriickge bracht und ein gewünschtes neues Werkzeug in dem Magazin zu der Spindel befördert wird, und zu dieser Zeit muß . das Werkzeugspeichermagazin gedreht werden, um das gebrauchte Werkzeug in eine leere Werkzeugbüchse aufnehmen zu können und um ein gewünschtes neues Werkzeug in eine vorherbestimmte V/erkzeugaustauschposition zu bringen.

Dieser Arbeitsablauf erfordert einen aufwendigen Aufbau der Vorrichtung und erschwert die Arbeitsweise des Werkzeugaustauscharmes, wobei die präzise Steuerung der Drehung des Werkzeugspeichermagazins ebenfalls erschwert ist.

Aufgabe der Erfindung ist es", diese Nachteile abzustellen und eine automatische Werkzeugaustauschvorrichtung einer Werkzeugmaschine anzugeben, die die Arbeitsgänge des Werkzeugtransportes und Werkzeugaustausches leicht und präzise ausführt. Dabei soll ein Werkzeugtransportmechanismus angegeben werden, der in die Werkzeugaustauschvorrichtung eingeschlossen ist, der ein Werkzeug in einem Werkzeugspeichermagazin mit einem Werkzeug, das in eine Spindel einer Werkzeugmaschine eingepaßt ist, präzise austauschen kann.

Diese Aufgabe wird bei einer automatischen Werkzeugaustauschvorrichtung einer Werkzeugmaschine der Art, die einen Maschinenkörper, ein an der Seite des Maschinenkörpers angeordnetes Magazin zur Speicherung einer Anzahl von Werkzeugen , eine Werkzeugmaschinenspindel, einen Werkzeugaustauschmechanismus und einen Werkzeugtransportmechanismus _s die zwischen der Spindel und dem Werkzeugspeichermagazin angeordnet sind, und eine Antriebseinrichtung zum Antrieb

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des Werkzeugaustauschmechanismus und des Werkzeugtransportmechanismus umfaßt, wobei der Werkzeugaustauschmechanismus mit einer Werkzeugzwischenbüchse versehen und zum Austauschen eines in die Spindel eingepaßten Werkzeuges mit einem in die Werkzeugzwischenbüchse aufgenommenen Werkzeug schwenkbar ausgebildet ist, und wobei der Werkzeugtransportmechanismus geeignet ist, ein Werkzeug zwischen einer vorbestimmten Werkzeugbüchse des Werkzeugspeichermagazins und der Werkzeugzwischenbüchse zu befördern, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkzeugtransportmechanismus eine Führungsstange j, die horizontal zwischen einer Stelle, an der eine vorbestimmte Werkzeugbüchse des Werkzeugspeicher— magazins angeordnet bzw. eingerastet ist, und der Werk zeugzwischenbüchse angeordnet ist, einen Werkzeugschlitten, der von der Führungsstange beweglich gehalten wird, einen Mechanismus zum Hin- und Herbewegen des Werkzeugschlittens, einen Werkzeugtransportarm , der von dem Werkzeugschlitten drehbar gehalten wird und geeignet ist, ein Werkzeug festzuklemmen, einen Mechanismus zum Drehen des Werkzeugtransportarms ., der an dem Werkzeugschlitten befestigt ist, und einen Mechanismus zum Hin- und Herbewegen des Werkzeugtransportarms aufweist. . .

Ferner ist erfindungsgemäß ein verbesserter Werkzeugtransportarm vorgesehen , der mit der Drehwelle betrieblich verbunden ist und zwei Klemmarme aufweist, die gewölbte Abschnitte haben und in entgegengesetzter Richtung um eine gemeinsame Achse drehbar sind, sowie ein Mechanismus zum Drehen der Klemmarme und ein Mechanismus zum Aufbringen einer Werkzeugklemmkraft auf ein Werkzeug, das zwischen den gewölbten Abschnitten gehalten wird.

Vorteilhafterweise sind die beiden Klemmarme mit einer Einrichtung zum präzisen Drehen der Klemmarme in entgegengesetzten Richtungen und einer Einrichtung zum festen¹ .und sicheren Einklemmen eines Werkzeuges zwischen den Armen versehen. „

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Die- Erfindung betrifft somit eine automatische Werkzeugaustauschvorrichtung einer Werkzeugmaschine mit einem Maschinenkörper, einem Werkzeugspeichermagazin, einer Spindel, die an dem Maschinenkörper befestigt ist, einem Werkzeugtransportmechanismus und einem Werkzeugaustauschmechanismus, die zwischen dem Werkzeugspeichermagazin und der Spindel angeordnet sind, um ein Werkzeug in dem Magazin mit einem Werkzeug in der Spindel auszutauschen, und mit einer Antriebseinheit zum Antrieb des Werkzeugaustauschmechanismus und des Werkzeugtransport mechanismus. Der Werkzeugtransportmechanismus umfaßt eine Führungsstange, die horizontal zwischen einer vorherbestimmten Stellung des Werkzeugspeichermagazins und einer Werkzeugzwischenbüchse des Werkzeugaustauschmechanismus angeordnet ist, einen Werkzeugschlitten, der von der Führungsstange beweglich gehalten wird, einen Mechanismus zum Hin- und Herbewegen des Werkzeugschlittens, einen Werkzeugtransportarm , der von dem Werkzeugschlitten drehbar gehalten wird und mit Klemmarmen versehen ist, um ein Werkzeug festzuklemmen, einen Mechanismus zum Drehen des Werkzeugtransportarms und einen Mechanismus zum Hin- und Herbewegen des Werkzeugtransportarms.

Weitere Merkmale,Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Werkzeugspeichermagazins, das mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugaustauschvorrichtung einer Werkzeugmaschine verbunden ist;

Fig. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Werkzeugtransportmechanismus der Werkzeugaustauchvorrichtung gemäß Fig. 1;

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Fig. 3 den Transportmechanismus gemäß Fig. 2, in Richtung des Pfeils Y gesehen;

Fig 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4;

Fig.. 7 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf einen Werkzeugtransportarm;"

Fig. 8 und 9 Querschnitte entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7j wenn ein Werkzeug von dem Werkzeugtransportarm festgeklemmt wird;

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 8;

Fig. 11 eine schematische Darstellung des Werkzeugtransportarms , in Richtung des Pfeils Z in Fig. 7 gesehen, und

Fig. 12 eine Abbildung , die ein hydraulisches Antriebssystem zur Betätigung des Werkzeugtransportmechanismus gemäß Fig. 2 darstellt„

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Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 ist eine Spindel 101 einer Werkzeugmaschine drehbar an einem Werkzeugmaschinenkörper 100 auf der rechten Seite von Fig. 1 befestigt, und ein Werkzeugvorratsmagazin 200 enthält eine Anzahl von Werkzeugbüchsen oder Werkzeugbehältern, die so angeordnet sind, daß sie in Form einer Kette bewegbar sind. Ein Werkzeugtransportmechanismus bzw. Werkzeugfördermechanismus 400 und ein automatischer Werkzeugaustauschmechanismus 350, der an einem Schwenkarmmechanismus 300 befestigt ist, sind zwi sehen der Spindel 101 und dem Werkzeugvorratsmagazin 200 angeordnete Das Werkzeugvorratsmagazin 200 wird so gesteuert, daß ein gewünschtes Werkzeug in einer Position ein — rastet, die durch eine Werkzeugbüchse 201a dargestellt ist. Der Werkzeugtransportmechanismus 400 arbeitet in der Weise, daß er ein Werkzeug, das in der Werkzeugbüchse 201a befindlich ist, in eine Werkzeugzwischenbüchse 301 überführt, die in dem Werkzeugaustauschmechanismus 350 angeordnet ist. Die Achsen der Werkzeugzwischenbüchse 301, die Achse, um die ein Werkzeugaustauscharm 351 drehbar ist, und die Achse der Spindel 101 liegen in der gleichen horizontalen Ebene.

Der Schwenkarmmechanismus 300 umfaßt einen Schwenkarm 302, den Werkzeugaustauschmechanismus 350, der an dem Schwenkarm 302 befestigt ist, den Werkzeugaustauscharm 351, der um die Mitte 350a des Werkzeugaustauschmechanismus 350 drehbar ist, die Werkzeugzwischenbüchse bzw. den Werkzeugzwischenbehälter 301 und eine Vorrichtung zum Antrieb des Schwenkarmmechanismus . Der Schwenkarmmechanismus 300 ist mit einem Rahmen 404 des Werkzeugtransportmechanismus 400 durch einen Stift 304 verbunden, so daß er um 90° darum drehbar ist. Wenn in Fig. 2 der Schwenkarm 302 um den Stift 304 gedreht wird, wird die Werkzeugzwischenbüchse 301 in eine Stellung

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verschoben, in der die Achse der Werkzeugbüchse 301 parallel zu den Achsen der Werkzeugbüchse 201a und der Spindel 101 liegt.

Ein in der Werkzeugzwischenbüchse 301 aufgenommenes Werkzeug wird mit einem gebrauchten Werkzeug,das an der Spindel 101 befestigt ist, durch die Tätigkeit des Werkzeugaustauscharms 351 ausgetauscht, wenn die Werkzeugzwischenbüchse 301 in die Position gedreht ist, in der ihre Achse parallel zur Achse der Spindel 101 liegt ο Ein .Werkzeug, das von der Spindel zur Werkzeugzwischenbüchse 3o1 befördert ist, wird zu einer leeren Werkzeugbüchse des Werkzeugvorratsmagazins 200 in einer Weise zurückbefördert, die umgekehrt wie die oben be schriebene abläuft.

Der Werkzeugtransportmechanismus bzw. der Werk zeugfördermechanismus 400 arbeitet in einem Werkzeugaus tauschkreislauf in der nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 3 bis 11 beschriebenen Weise.

Der Rahmen 404 des Werkzeugtransportmechanismus 400, der aus einem Metallblech gebildet ist, ist an der Seite des Werkzeugvorratsmagazins 200 mit Hilfe von Bolzen 404a befestigt. Der Rahmen 404 trägt beide Enden einer Führungsstange 403, so daß sie horizontal angeordnet ist, wie in Figp 6 dargestellt, und eine Führung 409 ist frei an der Führungsstange 4o3 befestigt und arbeitet als Führungsglied für einen Werkzeugschlitten 401. Eine hydraulische Zylinderkolbenanordnung 405 ist an dem Werkzeugvorratsmagazin parallel zur Führungsstange 403 befestigt und arbeitet so, daß sie den Werkzeugschlitten hin- und herbewegt. Eine Kolbenstange 405a der hydraulischen Anordnung 405 wird von einer !Lagereinrichtung 434 getragen, die an dem Rahmen

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befestigt ist, wie in Fig. 5 dargestellt, und der Werkzeugschlitten 401 ist an einem Ende der Kolbenstange 405a befestigt.

Grenzschalter 430 und 431 sind an dem Rahmen 404 befestigt, die erfassen, daß der Werkzeugschlitten 401 in seine linke und rechte Grenzposition ( wie in Fig. 3 dargestellt) bewegt ist, wenn ein Anschlag 406, der an dem Werkzeugschlitten befestigt ist, die Schalter 430 bzw. 431 berührt. Eine Drehwelle 407 wird in einer Richtung senkrecht zur-Achse der Führungsstange 403 von dem Werkzeugschlitten 401 über Lager 411 und 417 gehalten, und ein Werkzeugtransportarm 402 mit zwei Klemmarmen 451 und 452 ist an einem Ende der Drehwelle 407 befestigt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Drehwelle 407 weist an ihrer Umfangsfläche eine Vertiefung 407a auf, in die ein Keil 407b eingreifen kann, um die freie Drehung eines Werkzeugaustauscharm- Drehmechanismus zu verhindern, der die Drehwelle 407, das Lager 417 und damit benach barte Teile zum Drehen der Welle 407 umfaßt. Ein Antriebsrad 410 steht in Eingriff mit der Welle 407 , um diese zu drehen, und das Antriebsrad 410 wird in Eingriff mit einem Zahnstangenteil 412 angetrieben, das an der Außenfläche eines Zylinders 416a einer hydraulischen Zylinderkolbenanordnung 416 ausgebildet ist. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, wird die Kolbenstange 413 der Anordnung 416 an ihren beiden Enden von dem Werkzeugschlitten 401 getragen, und die Innenfläche des Zylinders 416 berührt einen Kolben 413a , der in einem mittleren Abschnitt der Kolbenstange 413 angeordnet ist. Die beiden Enden des Zylinders 4i6a sind so gekrümmt, daß die gekrümmten Enden mit der Kolbenstange 413 in Berührung stehen, wodurch geschlossene Kammern 418 und 419 gebildet werden. In der Kolbenstange 413 sind Öldurchlaßkanäle 414a und 415a ausgebildet, und Ölzufuhrrohre 414 und 415 stehen mit den Ölkammern 419 und 418 durch die Öldurchlaßkanäle 414a und 415a in

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Verbindung, um so einen Hydraulikkreislauf zu bilden, der nachfolgend in Verbindung mit Fig. 12 beschrieben werden wird.

Die Hin- und Herbewegung des Werkzeugtransportarms 402 wird durch eine hydraulische Zylinder-Kolbenanordnung 420 hervorgerufen, die parallel zur Achse derDrehwelle 407 angeordnet ist, (Fig» 4)„ Ein Ende des Zylinderteils der hydraulischen Anordnung 420 ist an dem Werkzeugschlitten 401 befestigtj und das freie Ende einer Kolbenstange 420a der Anordnung 420 wird von einer Tragplatte 421 gehalten, die einstückig mit dem Lager 417 ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Drehwelle 407 entsprechend der Bewegung der Kolbenstange 420a der Hydraulikanordnung 420 hin- und herbewegt werden, womit der Werkzeugtransportarm 402 ebenfalls hin- und herbewegt wird.

Eine Stange 422 , die die Grenzen der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Drehwelle 407 erfaßt, ist parallel zur Achse der Welle 407 angeordnet, wie in Fig. 4 dargestelltist. Der linke Endabschnitt der Stange 422 wird von dem Werkzeug schlitten 401 und einer Rippenplatte 424 beweglich gehalten, und das rechte Ende der Stange durchdringt die Tragplatte 421 und wird dort frei gehalten» Ein Teil 422a mit einem Durch messer, der größer als derjenige der Stange 422 ist, ist am äußersten rechten Ende der Stange 422 befestigt und liegt an der Tragplatte 421 nur dann an, wenn die Stange 422 sich nach links bewegt, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Ein Anschlag 423 ist an der linken Seite der Stange 422 befestigt, und eine Spiralfeder 425 ist zwischen dem Anschlag 423 und der Rippenplatte 424 angeordnet, so daß die Stange 422 immer nach links gedrängt wird. Ein Grenzschalter 426 mit einem normalerweise geschlossenen Kontakt ist an dem Werkzeugschlitten 401 befe stigt und erfaßt die Tatsache, daß der Werkzeugtransportarm

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402 seine rückwärtige Grenzstellung erreicht hat, wenn der Anschlag 423 den Grenzschalter 426 berührt. Ein weiterer Grenzschalter 427 ist an der Rippenplatte 424 befestigt und erfaßt die. Tatsache, daß der Arm . 402 seine vorderste Grenzposition erreicht hat, wenn die Tragplatte 421 gegen den Grenzschalter 427 anstößt.

Der Aufbau des Werkzeugransportarm .s 402 wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 7 bis 11 in seinen Einzelheiten beschrieben:

Wie in Fig. 11 dargestellt ist, umfaßt der Werkzeugtransportarm· bzw. der Werkzeugförderarm 402 zwei Klemmarme 451 und 452, die übereinanderliegen, und diese Arme werden in entgegengesetzte Richtungen um die langgestreckte Achse einer Welle 473 gedreht, damit sie geöffnet werden, wie nachfolgend beschrieben wird und in Fig_o- 10 dargestellt ist. Die Arme 451 und 452 weisen gewölbte Abschnitte 451a und 452a auf , die mit einer V-förmigen Nut versehen sind, wie aus Fig. 8 oder 9 zu ersehen ist, und Keilteile 451b und 452b sind in die gewölbten Abschnitte 451a und 452a eingepaßt. Durchgangsbohrungen 454 und 455 sind von den Seiten aus in den Klemmarmen 452 und 451 ausgebildet , und die inneren Endöffnungen der beiden Durchgangsbohrungen sind aufeinander ausgerichtet, wenn die Klemmarme 452 und 451 geschlossen sind, aber beide äußeren Endöffnungen sind durch Keile 452c und 451c verschlossen, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Die Durchbohrungen sind mit stufenartigen Wandungen 454 a und 455a versehen, und eine Welle 456 ist frei innerhalb der Durchbohrungen und durch die Durchbohrungen hindurch angeordnet. Die Welle 456 ist an ihren beiden Enden mit Teilen 456a und 456b mit einem größeren Durchmesser als demjenigen der Welle 456 versehen, und Federn 457 und 458 sind zwischen dem Rand des Teils 456a und der stufenförmigen Wandung 454a und zwischen dem Rand des Teils 456b und der stufenförmigen

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Wandung 455a angeordnet, um so die Werkzeugklemmkraft auf die Kiemmarme 451 und 452 aufzubringen bzw. zu übertragen.

Um sicherzustellen, daß die Kiemmarme ein Werkzeug fest und sicher zwischen sich einklemmen können, sind abgestufte Ausnehmungen 459a und 459b vorgesehen und Stifte 460 und 461 dort eingesetzt. Die Ausnehmungen sind koaxial miteinander und verlaufen parallel zur Achse der Welle 407 in einer Position, in der ein Werkzeug festgeklemmt ist. Der Stift 460 umfaßt einen Führungsabschnitt 460a, einen Zwischenabschnitt 460b mit einem Durchmesser, der größer als derjenige des Führungsabschnittes 46Oa ist, und einen Einstellabschnitt 460c, der mit einer Aussparung 46Od versehen ist, wie in Figo 8 dargestellt ist. Der Führungsabschnitt 460a ist in die Ausnehmung 459a in einer Art eingesetzt j daß er in axialer Richtung des Stiftes 460 ver schiebbar ist, und der Einstellabschnitt 460c kann in die Aussparung 459b verschoben werden, wenn der Stift 460 durch die Arbeitsweise eines Klemmkeiles 471 im Eingriff mit der Aussparung 460d nach rechts verschoben ist, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Der andre Stift 461 weist einen Führungsabschnitt 461a , einen Zwischenabschnitt 46ib mit einem Durchmesser, der größer als derjenige des Führungsabschnittes 461a ist, und einen Druckkopf 461c auf. Der Stift 461 ist verschiebbar in die Ausnehmung 459t> eingepaßt.

Eine Welle 473 ist innerhalb einer Blindbohrung 472 angeordnet, die ihrerseits innerhalb der Welle 407 ausgebildet ist, und die Öffnung der Bohrung 472 ist durcheinen Gewindering 474 geschlossen, der an der Wandung der Bohrung 472 befestigt ist und die Welle 473 frei trägt,wobei die Welle an ihrem einen Ende mit einem Teil 473a mit einem Durchmesser, der größer als derjenige des Wellenkörpers

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473 ist, versehen ist. Eine Feder 476 ist zwischen dem Gewindering 474 und dem Rand des Endteils 473a angeordnet. Der Klemmteil 471 ist mit einer Durchgangsbohrung 471a in seinem mittleren Abschnitt versehen, durch die das andere Ende der Welle 473 frei hindurchgeht, und ein Feststellten 475 ist an dem Ende der Welle befestigt, das durch die Bohrung 471a hervorspringt, und hindert die Bewegung des Klemmkeils 471 nach links wegen der Druckkraft der Feder 4?6, wie in Fig. 8 dargestellt ist.

Ein hydraulisches Antriebssystem zum Antrieb des Werkzeugtransportmechanismus wird nachfolgend in Zusammenhang mit Fig. 12 beschrieben.

Eine Hydraulikeinheit 500 mit einer HydraulikzufulHV quelle führt unter Druck stehendes Öl einem hydraulischen Betriebssystem 500a zu, um den Werkzeugtransportarm 402 hin- und herzubewegen und zu drehen und um stufenweise den Werkzeugschlitten 401 hin- und herzubewegen. Die Steuerung der Hin- und Herbewegung des Werkzeugtransportarms 402 wird durch ein Richtungswandlungsabsperrorgan 501 urd eine hydraulische Zylinder-Kolbenanordnung 420 hervorgerufen, die betrieblich mit dem Umwandlungsabsperrorgan verbunden ist.

Der Werkzeugtransportarm 402 wird durch die Drehwelle 407 im Uhrzeigersinn durch das Antriebsrad 410 gedreht, das in Eingriff mit dem Zahnstangenteil 412 steht, das seiner seits durch das Drucköl angetrieben wird, das in die Ölkammer 418 durch ein Richtungswandlungsabsperrorgan 502 und ein Rückschlagabsperrorgan 503 zugeführt wird. Der Arm 402 wird gegen den Uhrzeigersinn gedreht, indem das unter Druck stehende Öl durch ein Rückschlagabsperrorgan 505 durch Schaltung des Richtungswandlungsabsperrorgans 502 in die Ölkammer 419 zugeführt wird. In dem Hydraulikbetriebssystem

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50Oa sind variable Drosselklappen 504 und 506 angeordnet, um die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugtransportarms 402 durch Steuerung der Absperr organe 504 und 506 zu variieren.

Die Steuerung der Hin- und Herbewegung des Werkzeugschlittens 401 wird durch Schaltung eines Richtungswandlungsabsperrorgans 507 ausgeführt, wodurch unter Druck stehendes Öl einer hydraulischen Zylinder- Kolbenanordnung 403 zugeführt wird.

Der Vferkzeugtransportmechanismus 400 arbeitet wie nachfolgend dargestellt wird.

Zunächst wird ein vorherbestimmtes Werkzeug in eine Stellung gebracht, die als Werkzeugbüchse 201a in Fig.1 dargestellt ist. Die hydraulische Zylinder- Kolbenanordnung 405 wird dann betätigt, um den V/erkzeugschlitten 401 aus seiner rechten Endposition, die in Fig. 3 dargestellt ist, in eine Position zu bewegen, in der der Anschlag 406, der an dem Werkzeugschlitten 401 befestigt ist, gegen den Grenzschalter 430 anstößt. Wenn der Anschlag 406 mit dem Grenzschalter 430 in Berührung gerät, wird ein Signal erzeugt, wodurch die Zufuhr des unter Druck stehenden Öls von der Hydraulikeinrichtung 4o5 gestoppt wird, wodurch die Bewegung des Werkzeugschlittens 401 ebenfalls gestoppt wird. Der Werkzeugtransportarm 402 befindet sich nun in seiner rückwärtigen Grenzstellung, in der ein Werkzeug (Fig. 7 oder Fig. 10) von den gewölbten Abschnitten der Klemmarme 451 und 452 gefaßt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt liegt das rechte Ende des Führungsabschnittes 461a des Stiftes 461 an einem Anschlag (nicht dargestellt) des Werkzeugschlittens 401 an, und der Stift 460 wird nach links gedrückt, wie aus Fig, 8 zu ersehen ist, so daß der Stift 460 aus der Ausnehmung 459t> herausgerät und die

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Klemmarme 451 und. 452 des Werkzeugtransportarms 402 geöffnet werden, wie in Fig. 10 dargestellt ist.

Die hydraulische Zylinder-Kolbenanordnung 420 wird in Reaktion auf das Signal "betätigt, das zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, in dem der Anschlag 406 gegen den Grenzschalter 430 anstößt, und der Werkzeugtransport arm 402 . wird vorwärtsbewegt. Der Arm 402 bewegt sich entlang einer als Führungsteil wirkenden Führungsplatte 463 (Fig. 4) vorwärts, bis der Stift 460 vollständig in die Ausnehmungen 459a und 459b eingepaßt ist. Nun halten die KLemmarme das Werkzeug 600 sicher fest.

Der Umstand, daß der Werkzeugtransportarm 402 seine vordere Endstellung erreicht hat, wird durch die Berührung der Tragplatte 421 mit dem Grenzschalter 427 erfaßt, wodurch ein Signal erzeugt wird,den Arbeitsvorgang der hydraulischen Zylinder-Kolbenanordnung 420 zu beenden. Gleichzeitig wird die hydraulische Zylinder-Kolbenanordnung 405 betätigt, um den Werkzeugschlitten 401 nach rechts zu bewegen, und der Umstand, daß der Werkzeugschlitten 401 seine rechte Endposition erreicht hat, wird durch den Kontakt des Anschlages 406 mit dem Grenzschalter 431 erfaßt. Dabei wird von dem Grenzschalter 431 ein Signal erzeugt, das die Bewegung des Werkzeugschlittens 401 stoppt, und als Reaktion auf das erzeugte Signal wird unter Druck stehendes Öl durch das Richtungswandlungsabsperrorgan 502 und das Rückschlagabsperrorgan 503 in die Ölkammer 418 eingeführt.Dadurch senkt sich der Zylinder 416a , d.h. die Zahnstange 412, der Hydraulikanordnung 416 , und das Antriebsrad 410, das sich in Eingriff mit der Zahnstange 412 befindet, wird im Uhrzeigersinn gedreht. Der Werkzeugtransportarm 402

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wird ebenfalls durch die Drehwelle 407, die mit dem Antriebsrad 410 in Eingriff steht, im Uhrzeigersinn ge dreht, und die Drehung des Armteils 402 kann entspre chend einer Reihe von schon vorher beschriebenen Arbeitsvorgängen durch die Berührung des unteren Endes des Zylinders 416a mit dem Grenzschalter 432 erfaßt werden.

Als nächstes wird die hydraulische Zylinder-Kolbenanordnung 420 wieder betätigt, um den Werkzeugtransportarm 402 zurückzubringen, und das Werkzeug 600, das von den Klemmarmen gehalten wird, wird zu einer Werkzeugzwischenbüchse 301 befördert. Zu diesem Zeitpunkt drückt das Ende des Führungsabschnittes des Stiftes 461 gegen den Anschlag des Werkzeugschlittens 401 j und die Tragplatte 463 berührt die Unterfläche des K-lemmarmes 451, wobei sie die Werkzeugklemmarme trägt, bevor das Werkzeug 600 zu der Werkzeugzwischenbüchse 301 befördert wird. Wenn die Arbeits platte 463 außer Eingriff mit der Unterfläche des Armes 451 kommt, drückt der Werkzeugschlitten 401 gegen das Ende des Stiftes 461., und der Stift 461 drückt seinerseits den Stift 460 nach links. Wenn danach der Klemmarm 451 vollständig von der Arbeitsplatte 463 gelöst ist und der Stift 460 aus der Bohrung 459b ausgerückt ist, ist das Werkzeug 600, das von dem Armteil 402 gehalten ist, gelöst. Der Werkzeugtransportarm 402 wird dann zusammen mit der Stange 422 zurückbewegt, und das Armteil 402 wird in seiner rückwärtigen Grenzstellung angehalten, wenn der Anschlag 423 aus dem Grenzschalter 426, der einen normalerweise geschlossenen Kontakt hat, ausgerückt ist.

Der Werkzeugschlitten 401wird in seine linke Grenzstellung durch die Betätigung der hydraulischen Zylinder-Kolbenanordnung 405 bewegt und dort angehalten, wenn der Anschlag 406 gegen den Grenzschalter 430 anstößt.

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Anschließend wird der Schwenkarm 302 durch die Betätigung der hydraulischen Zylinder-Kolbenanordnung 303 in eine Position gedreht, in der die Achse der Spindel 101 parallel zur Achse der Werkzeugzwischenbüchse 301 verläuft. Die Werkzeuge, die in der Werkzeugzwischenbüchse 301 und in der Spindel 101 sind, werden gleichzeitig ausgetauscht, und der Schwenkarm wird dann in seine ursprüngliche Stellung gedreht. Der Werkzeugschlitten 401 wird wieder nach rechts bewegt, und die gewölbten Abschnitte 451a und 452a der Kiemmarine werder? in eine Stellung gebracht, die geeignet ist, den Griffabschnitt des Werkzeuges, das sich in·'der Werkzeugzwischenbüohse 301 befindet, zu erfassen.

Der Werkzeugtransportarm 402 wird durch eine Arbeitsweise vorwärtsbewegt, die umgekehrt zu der bisher beschriebenen verläuft, und das Werkzeug, das in der Werkzeugzwischenbüchse 301 ist, wird von da befördert. Der Arm 402 wird dann gegen den Uhrzeigersinn um 180° gedreht. Der Werkzeugschlitten 401 wird in seine linke Grenzstellung verschoben, so daß der Werkzeugtransportarm 402 rückwärts" bewegt wird, und das Werkzeug, dasvon den Klemmarmen gehalten wird, wird in eine Werkzeugbüchse des Werkzeugvorratsmagazins 200 zurückgelegt. Danach wird der Werkzeugschlitten 410 in seine rechte Grenzposition verschoben und dort festgesetzt. Auf diese Weise ist ein Werkzeugaustauschkreislauf vollständig durchgeführt, und ein Werkzeug in dem Werkzeugvorratsmagazin , das für den nächsten Arbeitsvorgang auswählt ist, wird nachfolgend mit einem gebrauchten Werkzeug in der Spindel ausgetauscht werden, indem der oben beschriebene Werkzeugaustauchvorgang wiederholt wird.

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BAD

2Λ

Leerseite

Claims

301602a

Paienianwälie

Reicliel u. Reichel

Parksiraße 13 9654

Frankfurt a. M. 1

Toshiba Kikai Kabushiki Käisha, Tokio, Japan

Patentansprüche

(jLy Automatische Werkzeugaustauschvorrichtung einer Werkzeugmaschine der Art, die einen Maschinenkörper, ein an der Seite des Maschinenkörpers angeordnetes Magazin zur Speicherung einer Anzahl von Werkzeugen, eine Werkzeugmaschinenspindel, einen Werkzeugaustauschmechanismus und einen Werkzeugtransportmechanismus, die zwischen, der Spindel und dem Werkzeugspeichermagazin angeordnet sind, und eine Antriebseinheit, zum Antrieb des Werkzeugaustauschmechanismus und des Werkzeugtransportmechanismus imfaßt,wobeL der Werkzeugaustauschmechanismus mit einer Werkzeugzwischenbüchse versehen und zum Austauchen eines in die Spindel eingepaßten Werkzeugs mit einem in die Werkzeugzwischenbüchse aufgenommenen Werkzeug schwenkbar ausgebildet ist, und wobei der Werkzeugtransportmechanismus geeignet ist, ein Werkzeug zwischen einer vorbestimmten Werkzeugbüchse des Werkzeugspeichermagazins und der Werkzeugzwischenbüchse zu befördern,

dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugtransportmechanismus (400) eine Führungsstange (403) , die horizontal zwischen einer vorherbestimmten Position des Magazins (200) und der Werkzeugzwischenbüchse (301) angeordnet ist, einen Werkzeugschlitten (401), der von der Führungsstange (403) beweglich gehalten wird, einen Mechanismus (405) zum Hin- und Herbewegen des Werk zeugschlittens (401), einen Werkzeugtransportarm(402), der von dem Werkzeugschlitten (401) drehbar gehalten wird und geeignet ist, ein Werkzeug (600) festzuklemmen, einen Mechanismus zum Drehen des Werkzeugtransportarms (402), der an dem Werkzeugschlitten (401) befestigt ist, und einen Mechanismus (420) zum Hin- und Herbewegen des Werkzeugtransportarms (402).aufweist.

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2. Automatische Werkzeugaustauschvorrichtung nach An spruch 1,- dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus zum Hin- und Herbewegen des Werkzeugschlittens (401) eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung (405) umfaßt, die parallel zur Achse der Führungsstange (403) angeordnet ist, wobei eine Kolbenstange (405a) der hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung (405) mit dem Werkzeugschlitten (401) durch ein an der Kolbenstange (405a) befestigtes Lager verbunden ist.
3. Automatische Werkzeugaustauschvorrichtung nach.Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, daß der Mechanismus zum Drehen des Werkzeugtransportarms - (402) eine hydraulische Zylindsr-Kolben-Anordnung (416), deren Zylinder (416a) bewegbar ist, ein Zahnstangenteil (412), das an einer Außenfläche des Zylinders (416a) ausgebildet ist, ein Antriebszahnrad (410) im Eingriff mit dem Zahnstangenteil (412) und eine Drehwelle (407) umfaßt, die zusammen mit dem Antriebszahnrad (410) drehbar ist, wobei ein Endabschnitt der Drehwelle (407) mit dem Werkzeugtransportarm.( 402 ) betrieblich ver-" bunden ist.
4. Automatische Werkzeugaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugtransportarm (402) mit der Drehwelle (407) betrieblich verbunden ist und zwei Klemmarme (451, 452) , die gewölbte Abschnitte aufweisen und in entgegengesetzten Richtungen um eine gemeinsame Achse drehbar sind, einen Mechanismus zum Drehen der Klemmarme (451, 452) und einen Mechanismus zum Aufbringen einer Werkzeugklemmkraft auf ein Werkzeug (600) umfaßt, das zwischen den gewölbten Abschnitten gehalten wird.

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5» Automatische Werkzeugaustauschvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus zum Drehen der Klemmarme (451,452) innerhalb der Klemmarme angeordnet ist und zwei Stifte (460, 461) , die aneinander angreifen und lose in zwei aufeinander ausgerichtete Durchgangsbohrungen .(459a, 459b) eingesetzt sind, die für die Klemmarme vorgesehen sind, einen Klemmkeil (471), dessen eines Ende im Eingriff mit einem der Stifte (460) steht und der mit einer Durchgangsbohrung (471a) in seinem Mittelabschnitt versehen ist, eine Welle (473), die sich innerhalb der Klemmarme (451,452) erstreckt, und eine Bohrung (472) umfaßt, die im Inneren der Drehwelle (407) ausgebildet ist, daß die Welle (473) mit einem geflanschten Teil (473a) an ihrem einen Ende versehen ist, ein Gewindering (474) mit einer mittigen· Durchgangsbohrung die Bohrung (472) verschließt, eine Feder (476) zwischen dem Gewindering (474) und dem geflanschten Teil (473a) angeordnet ist, daß ferner die Welle (473) lose durch die Bohrung des Gewinderinges(474) und durch den Klemmkeil (471) hindurchgeht, daß ein Feststellteil (475) am anderen Ende der Welle (473) befestigt ist und daß die Stifte (460, 461) verschoben werden, wenn der andere der Stifte mit dem Werkzeugschlitten (401) in Eingriff gerät, um die Klemmarme (451, 452) in entgegengesetzte Richtungen zu drehen»
6. Automatische Werkzeugaustauschvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus zum Aufbringen der Werkzeugklemmkraft eine Welle (456) umfaßt, die in zwei aufeinander ausgerichteten Durchgangsbohrungen (454, 455) durch die Klemmarme (451, 452) angeordnet sind, daß die Durchgangsbohrungen (454,455) mit stufenartigen Wänden (454a,455a) an ihren Enden versehen sind, daß die Welle (456) an ihren beiden Enden mit geflanschten Teilen (456a, 456b) versehen ist- und daß Federn (457, 458) zwischen den stufenartigen Wän-

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den (454a, 455a) und den geflanschten Teilen (456a,456b) der Welle (456) angeordnet sind, die normalerweise so auf die Kiemmarme (451, 452) einwirken, daß ein Werkzeug (600) zwischen den gewölbten Abschnitten der Klemmarme (451r 452) eingeklemmt wird.

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