DE3134833C2 - Palettenwechseleinrichtung bei einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine - Google Patents

Abstract

Palettenwechseleinrichtung für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, die den Wechsel einer ein zu bearbeitendes Werkstück tragenden Palette zwischen einer Palettenlagerung und der eigentlichen Werkzeugmaschine durchführt. Die Palettenwechseleinrichtung verfügt über eine Palettenhalteeinrichtung zum Halten und zum Aufnehmen der Palette bei Durchführung des Wechsels, sowie über Palettenübertragungsmittel, die so ausgebildet sind, daß sie die Palettenhaltemittel zu einer Bewegung zwischen der Palettenlagerung und der Werkzeugmaschine veranlassen, zur Übertragung der Palette von dem einen auf das andere Teil. Dabei sind die eigentlichen Palettenübertragungsmittel an einem der beiden, Querbewegungen durchführenden Arbeitsschlitten der Bearbeitungsmaschine montiert, so daß die Bewegung der Palettenwechseleinrichtung bewirkt wird durch die Bewegung der Maschinenschlitten.

Description

• Die Erfindung geht aus von einer Palettenwechseleinrichtung bei einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
• Bei einer bekanntenPalettenwechseleinrichtung dieser Art (DD-PS 1 35 047) besteht die Wechseleinrichtung aus einem zweiarmigen Drehtisch, der zwischen dem Maschinentisch, auf welchem die Bearbeitung stattfindet, und einer Paletten-Bereitstellstation angeordnet ist. Der zweiarmige Drehtisch besteht dabei aus einer doppelarmig ausgebildeten Wechslergabel, die zum Maschinentisch und zur Bereitstellstation fluchtende Werkstückträgeraufnahmen aufweist. Getragen ist die Wechslergabel von einer in der Bereitstellstation drehbar gelagerten Hülse, die aber axial verschiebbar ist, so daß ein sich am Boden abstützender Arbeitszylinder über seine Kolbenstange dieWechslergabel anheben kann. Hierdurch kommen die einander gegenüber liegenden gegabelten Endstücke der Doppelgabel von ihren Auflagen, nämlich dem Maschinentisch einerseits bzw. der Bereitstellstation gleichzeitig nach oben frei und durch eine sich hieran anschließende, von einem gesonderten Motor in Form eines Arbeitszylinders erzeugten, sich auf die Lagerhülse für die Doppelgabel auswirkenden Drehbewegung verschwenkt sich die Doppelgabel so, daß nunmehr die Werkstückträgeraufnahme der Bereitstellstation über den Maschinentisch ausgerichtet wird, während die Werkstückträgeraufnahme, die sich bisher auf dem Maschinentisch befand, zur Bereitstellstation gleichzeitig befördert wird. Der Bearbeitungsvorgang kann nach dieser Verdrehbewegung sofort wieder eingeleitet werden, nachdem dann noch die Werkstückträgeraufnahmen in geeigneter Weise am Maschinentisch festgespannt werden.
• Die Antriebsenergien für die Bewegungsabläufe der Palettenwechseleinrichtung müssen separat erzeugt werden, und zwar durch die jeweils in geeigneter Weise abgestimmte Ansteuerung von ersten Arbeitszylindern für die Durchführung der Hubbewegung und zweiten Arbeitszylindern für die Durchführung der sich daran anschließenden Drehbewegung.
• Bei einer weiteren bekannten Palettenwechseleinrichtung (US-PS 41 72 512) besteht diese im Grunde aus einem einfachen, speziell dreizackig ausgebildeten Schieber, der jeweils eine Palette in Querrichtung zur Werkzeugmaschine auf an dieser beidseitig seitlich angesetzten, massiven Trageteilen über Schienen verschiebt. Um daher die Palettenbereitstellstation sowie die für die Verschiebung der Paletten erforderlichen Schienen an der Werkzeugmaschine selbst anzubringen, baut diese außerordentlich breit und muß auch entsprechenden Festigkeitsanforderungen genügen. Ferner erfolgt der Antrieb des die Reziprokbewegung der Paletten bewirkenden, kammartigen Verschiebeglieds dadurch, daß der Hauptgetriebezug vom Antriebsmotor zur Verdrehung des bei dieser Werkzeugmaschine vorgesehenen Drehtisches innerhalb des Getriebezuges auf den Antrieb des Palettentransportkamms umgeschaltet werden muß.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine einfache und unkompliziert aufgebaute Palettenwechseleinrichtung zu schaffen und dabei so auszubilden, daß die ohnehin erforderliche Bewegung von Maschinenelementen im Bearbeitungsbereich der Werkzeugmaschine und damit auch die schon vorhandenen Antriebsmittel unmittelbar auch für den Palettenwechselvorgang eingesetzt werden können.
• Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß sämtliche Bewegungsabläufe für den Palettenwechsler aus den üblichen Bewegungen der Werkzeugschlitten der Werkzeugmaschine abgeleitet werden, also weder selbständige Antriebsmittel noch weitreichende Antriebszüge für den Wechsler erforderlich sind. Dabei läßt sich die Palettenwechseleinrichtung aufgrund ihres geringen Gewichts, da weder Antriebsmotoren noch umfassende Getriebemittel erforderlich sind, an einem der beiden bei der Werkzeugmaschine vorgesehenen Schlitten befestigen und kann so die relative lineare Verschiebebewegung der Schlitten zueinander für den Palettenwechselvorgang in die numerische Ansteuerung der Werkzeugmaschine problemlos einzubeziehen, da sich die Befehle für den Palettenwechselvorgang an die gleichen Antriebsmittel richten wie für den Bearbeitungsvorgang bei einem Werkstück.
• Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß für den Palettenwechsel die Palette mit dem auf ihr befestigten Werkstück zwar von der Unterlage, also einmal dem Maschinentisch und andererseits der Auflage der Bereitstellstation nach oben freikommen, also abgehoben werden muß, daß diese Abhebebewegung aber nicht in aufeinanderfolgenden horizontalen Ebenen zu erfolgen braucht, sondern der Palettenträger die Palette auch schräg ebenfalls soweit anheben kann, bis die jeweiligen Halterungen gelöst und eine aus einer Verdrehung abgeleitete Verschwenkbewegung des Palettenträgers mit Palette durchgeführt werden kann. Hierdurch ergibt sich eine besonders kostengünstige, im Aufbau unkomplizierte Konstruktion mit nur wenigen Einzelteilen bei gleichzeitig nur geringem zusätzlichen Flächenbedarf im Umkreis der Werkzeugmaschine. Es ist daher möglich, die Bereitstellstation unmittelbar vor der Werkzeugmaschine zu stationieren, die daher in Querrichtung besonders kurz bauen kann, und wobei die ganze Palettenwechseleinrichtung lediglich aus einem zusätzlichen Anbaublock am obersten Schlitten besteht, der die Tiefe der Werkzeugmaschine nicht verändert. Dabei stört der Palettenträger während der Bearbeitung nicht, da er stets unter der zu bearbeitenden Palette verbleibt, und diese daher beim erforderlich werdenden Palettenwechsel sofort wieder abheben kann.
• Der Transport der mit dem zu bearbeitenden bzw. dem bearbeiteten Werkstück beladenen Palette zwischen der Bereitstellstation und dem Maschinentisch der Werkzeugmaschine erfolgt daher durch zwei Antriebsmotoren, die aber gleichzeitig Vorschubmotoren für die beiden senkrecht zueinander erfolgenden Querbewegungen der Schlitten der Werkzeugmaschine sind. Es ist dann lediglich noch ein druckmittelbetriebener, in die Palettenwechseleinrichtung integrierter Arbeitszylinder als Hubeinrichtung erforderlich.
• Die Palettenwechseleinrichtung nutzt daher die Relativbewegung der beiden Schlitten zueinander sowie deren numerische Steuereinrichtung aus und benötigt weder spezielle Betätigungsmittel noch separate Steuersysteme.
• Ferner ist vorteilhaft, daß die Bereitstellstation als einfache Palettenlagerung getrennt zur eigentlichen Werkzeugmaschine oder als integraler, vorspringender Teil an dieser vorgesehen sein kann. Die Bereitstellstation kann ein einfaches Lagerteil oder ein Tisch sein, der lediglich die Funktion übernimmt, eine auf ihr abgestellte Palette oder mehrere Paletten zu tragen. Daher ist bei einfachstem Aufbau ein sinnvoller, in den Betrieb der Werkzeugmaschine integrierter Arbeitsablauf für den Palettenwechsel möglich.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Palettenwechseleinrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Bewirkung des mechanischen Kupplungseingriffs zur Durchführung der Schwenkbewegung des Palettenträgers in dem Moment, in welchem der Palettenträger aufgrund der Wirkung der Hubeinrichtung jeweils eine Palette vom Maschinentisch oder von der Bereitstellstation abgehoben hat.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 eine Seitenansicht einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit Palettenwechseleinrichtung,
• Fig. 2 eine Draufsicht auf die Darstellung der Fig. 1,
• Fig. 3 eine maßstäblich vergrößerte Schnittdarstellung eines wesentlichen Teils der Gesamtdarstellung der Palettenwechseleinrichtung der Fig. 1 und 2,
• Fig. 4 eine Ansicht von unten auf den Getriebemechanismus der Palettenwechseleinrichtung längs der Linie IV-IV der Fig. 3,
• Fig. 5 eine Teilschnittdarstellung längs der Linie V-V der Fig. 3 und die
• Fig. 6 eine der Darstellung der Fig. 3 entsprechende seitliche und teilweise geschnittene Frontansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Palettenwechseleinrichtung.
• In den Fig. 1 bis 5 einschließlich ist entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel eine Palettenwechseleinrichtung bei einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine dargestellt. Wie weiter vorn schon erwähnt, handelt es sich bei der im folgenden als Palette bezeichneten Anordnung um einen Tisch zur Aufnahme und Lagerung eines zu bearbeitenden Werkzeugs bei der genannten Maschine. Den Darstellungen der Fig. 1 und 2 läßt sich ein ersten Schlitten 16 entnehmen, der längs einer Führungsfläche 14 in Richtung der Z-Achse verschiebbar ist. Die Führungsfläche 14 ist gebildet vom Bett 12 der eigentlichen Werkzeugmaschine 10; der Antrieb des ersten Schlittens 16 erfolgt über einen in Richtung der Z-Achse wirkenden Antriebsmotor 18 entsprechend den in Fig. 1 mit Z gekennzeichneten Doppelpfeil. Längs einer in der X-Achse weisenden Führungsfläche 20 ist ein zweiter Schlitten 22 verschiebbar angeordnet; diese zweite Führungsfläche 20 ist gebildet von dem ersten Schlitten 16. Der Antrieb des zweiten Schlittens erfolgt von einem Antriebsmotor 24 in Richtung der X-Achse; in der Fig. 2 ist diese Richtung durch den mit X bezeichneten Doppelpfeil angegeben. Im folgenden können der erste Schlitten 16 und der zweite Schlitten 22 gelegentlich auch als unterer Schlitten und als oberer Schlitten bezeichnet werden. Längs einer in der Y-Achse weisenden Gleitfläche, die nicht dargestellt ist, ist ein Spindelkopf 28 verschiebbar angeordnet; die Y-Gleitfläche ist vertikal an einer Säule 26 gebildet, die am weiter vorn erwähnten Bett 12 befestigt bzw. ein Teil desselben ist; der Antrieb in der Y-Achse erfolgt mittels eines Antriebsmotors 34. Auf oder am zweiten Schlitten 22 ist ein Palettenpositioniertisch 36 in der Weise gelagert und montiert, daß er in der Lage ist, um eine zur Y-Achse parallel verlaufenden Achse um vorgegebene Teilbeträge verdreht zu werden. Am Palettenpositioniertisch 36 sind vier verjüngt zulaufende Positionszapfen 38 angeordnet, von denen in der Darstellung der Fig. 3 lediglich zwei zu erkennen sind. Dabei wird dann jeweils eine Palette 42 a oder 42 b (siehe Fig. 2), die entsprechend verjüngt zulaufende Ausnehmungen 40 zur bündigen Aufnahme der Positionierzapfen 38 aufweisen, am Palettenpositioniertisch 36 festgespannt. Werkstücke W sind auf den Paletten 42 a und 42 b befestigt und montiert. An der drehbar vom Spindelkopf 38 gelagerten Spindel 30 ist ein Werkzeug 32 befestigt. Die sich ergebende Relativbewegung zwischen dem Werkstück W, welches auf der Palette 42 a (siehe Fig. 1 und 2) montiert ist, und dem Werkzeug 32, welches von einem numerisch arbeitenden Regler oder einer Steuereinrichtung 44, der seinerseits wieder den Betrieb der in der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse wirkenden Antriebsmotoren 24, 34 und 18 steuert, gesteuert ist, ermöglicht dann die Bearbeitung des Werkstücks W in die gewünschte Produktform. Dabei ist getrennt zur eigentlichen Werkzeugmaschine 10 auf einer Bereitstellstation 46 eine Palette 42 B angeordnet bzw. aufgelegt, die ein nicht bearbeitetes Werkstück B trägt, wobei mindestens eine Palettensitzfläche 45 gebildet ist.
• Der Darstellung der Fig. 3 läßt sich entnehmen, daß an der Bodenfläche der dort gezeigten Palette 42 a ein Klemm- oder Spannelement 48 befestigt ist; dieses Spannelement 48 läßt sich relativ zum Palettenpositioniertisch 36 mittels eines Spannkolbens 50, der am Palettenpositioniertisch 36 angeordnet ist, jeweils in eine Spannposition und in eine gelöste Position bringen, d. h. also in eine Position, an welcher die Palette am Palettenpositioniertisch festgespannt ist und in eine Position, an welcher sie freigegeben ist. Die auf das Spannelement 48 der Palette ausgeübte Spannwirkung erzielt man dadurch, daß man ein unter Druck stehendes Wirkmittel, beispielsweise drucköl, in einen oberen Arbeitsraum 54 einführt, der gebildet ist zwischen einem Kappenteil 52 und dem Spannkolben 50. Die Druckmittelzuführung erfolgt über eine Einlaßöffnung 56 a derart, daß der Spannkolben nach unten bewegt wird, so daß sich ein Festspannen des Spannelements 48 ergibt. Die Freigabe des Spannelements 48 erzielt man dadurch, daß das unter Druck stehende Öl in einen unteren Arbeitsraum 54 b durch eine Öleinlaßöffnung 56 b zugeführt wird, wodurch der Spannkolben 50 sich nach oben bewegt und das Spannelement 48 freigibt. Die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Darstellung dieser Teile in Fig. 3, längs der Linie V-V. Für den Wechsel der Palette wird zwischen die Palette 42 a und dem Palettenpositioniertisch 36 ein gabelförmig ausgebildeter Palettenträger 58 geschoben. Dabei ist an der Seitenfläche des zweiten Schlittens 22 unterhalb des rückwärtigen Endes des Palettenträgers 58 ein Block 60 befestigt. Drehbar innerhalb dieses Blockes 60 ist ein Schwenkzylinder 62 angeordnet und in dessem mittleren Teil mit Hilfe von Lagern 64 a und 64 b gehalten. Im mittleren Teil des Schwenkzylindern 62 ist dann wiederum ein Hebekolben 66 von runder, stangenförmiger Form eingepaßt und mit dem Schwenkzylinder über eine Verkeilung 68 verbunden derart, daß sich eine Verschiebbarkeit in axialer Richtung und eine Verdrehung zusammen mit dem Schwenkzylinder 62 ergibt. Hebekolben 66 und Schwenkzylinder 62 bilden dabei eine Hubeinrichtung für den Palettenträger 58. An der oberen Fläche des Schwenkzylinders 62 ist noch ein Träger 70 befestigt. Der Träger 70 und der Palettenträger 58 sind über einen Schwenkzapfen 72 zur Durchführung einer Schwenkbewegung miteinander verbunden, so daß eine Drehbewegung um den Schwenkzapfen 72 möglich ist. Das obere Ende des Hebekolbens 66 ist über einen weiteren Zapfen 74 mit dem rückwärtigen Ende des Palettenträgers 58 verbunden. Schließlich ist auf das untere Ende des Hebekolbens 66mit Hilfe eines Keils 78 ein Zahnrad 76 aufgekeilt und mittels eines Gewinderinges oder einer Mutter 80 gehalten. Wie der Darstellung der Fig. 4 entnommen werden kann, ist ferner vom Block 60 eine Welle 86 drehbar gelagert, an welcher Zahnräder 82 und 84 befestigt sind. Das Zahnrad 82 befindet sich dabei im besonderen in ständigem Eingriff mit einer Zahnstange 88, die an der Seitenfläche des ersten Schlittens 16 befestigt ist und sich in Richtung der X -Achse erstreckt (sie Fig. 2). Befindet sich der Hebekolben 66 in seiner unteren Endposition, dann ist das weiter vorn schon erwähnte Zahnrad 76 ebenfalls in einer unteren, in Fig. 3 durch gestrichelte Linienführung dargestellten Position angeordnet, wobei sich ein Eingriff dieses Zahnrads 76 mit dem Zahnrad 84 ergibt. Auf diese Weise bilden dann die Zahnräder 82, 84 und 76, der Hebekolben 66 und der Schwenkzylinder 62 Verdrehmittel 90 im Sinne einer Übergabeeinrichtung für die Paletten, deren Arbeitsweise weiter unten noch genauer beschrieben wird.
• Wird ein Druckmittel, beispielsweise Hydrauliköl, in die obere Arbeitskammer 96 a zwischen eine Abschlußkappe 94 und dem Hebekolben 66 durch den Drucköleinlaß 92 a eingeführt, der im Block 60 und im Schwenkzylinder 62 eingearbeitet ist, wobei sich der Spannkolben 50 in seiner Freigabeposition befindet, dann wird der Hebekolben 66 abgesenkt, so daß, auf Grund dieser Bewegung, die Palettenhalteeinrichtung 58 um den Drehzapfen 72 verdreht wird, wodurch sich ein Anheben der Palette 62 a und deren Freigabe durch Lösen der Ausnehmungen 40 der Palette 42 a von dem Positionierzapfen 38 ergibt. Gleichzeitig wird durch diese Drehbewegung der Palettenträger 58 das Zahnrad 76 soweit abgesenkt, daß es in Eingriff mit dem Zahnrad 84 gelangt.
• Wird demgegenüber unter Druck stehendes Öl in einen unteren Arbeitsraum 96 b über einen Drucköleinlaß 92 b eingeführt, der ebenfalls im Schwenkzylinder 62 und im Block 60 gebildet ist, dann führt dies zu einem Anheben des Hebekolbens 66, wodurch die Palette 42 a auf den Palettenpositioniertisch 36 abgesenkt wird und auf diesem zum Sitz kommt und wobei sich dann gleichzeitig die Zahnräder 84 und 76 voneinander lösen.
• Im folgenden wird nunmehr die Arbeitsweise der insoweit beschriebenen Palettenwechseleinrichtung bei einer numerisch kontrollierten Werkzeugmaschine im einzelnen erläutert, und zwar der Austausch der sich auf dem Palettenpositioniertisch 36 mit einem bearbeiteten Werkstück W befindenden Palette 42 a gegen die andere Palette 42 b, auf welcher ein nicht bearbeitetes Werkstück W montiert ist und die sich auf einer Palettenlagerung 46 in einer Position 46 b befindet.
• Sobald die Bearbeitung des auf der Palette 42 a montierten Werkstücks W beendet ist, steuert der numerische Regler oder die entsprechende Steuereinrichtung 44 (Fig. 1 und 2) den ersten Schlitten 16 und den zweiten Schlitten 22 so, daß sich eine Bewegung in die Vorwärtsposition 100 der Z-Achse und in die Palettenwechselposition 104 der X-Achse ergibt, wobei diese Positionen in Fig. 2 jeweils durch eine strichpunktierte Linienführung gekennzeichnet sind. Anschließend wird der Spannkolben 50 so angehoben, daß die Palette 42 a aus ihrer Klemmverbindung mit dem Palettenpositioniertisch 36 freikommt. Anschließend wird der Hebekolben 66 abgesenkt, so daß die Palette 42 a von dem Palettenpositioniertisch 36 unter Lösen der Positionierzapfen 38 aus den Ausnehmungen 40 der Palette 42 a freikommt, wobei sich gleichzeitig, wie weiter vorne schon beschrieben, ein formschlüssiger Eingriff zwischen dem Zahnrad 84 und den Zahnrad 76 ergibt. Anschließend wird dann der zweite Schlitten 22 in seiner Bewegung so gesteuert, daß er in die Palettenwechselposition 106 der X-Achse überführt wird, wie in Fig. 2 gezeigt. Während dieser Verschiebebewegung des zweiten Schlittens 22 bewirkt die Drehbewegung des mit der Zahnstange 88 kämmenden Zahnrades 92, übertragen über das Zahnrad 84 auf das Zahnrad 76 und von diesem über den Hebekolben 66 auf den Schwenkzylinder 62, schließlich die Drehbewegung des Palettenträgers 58 um den Hebekolben 66 als Drehpunkt in einer Richtung, die in Fig. 2 durch den Doppelpfeil G angegeben ist. Diese Drehbewegung des Palettenträgers 58 löst gleichzeitig auch das Spannelement 48 aus seinem Eingriff mit dem Spannkolben 50 durch seitliches Herausschieben. Die Palettenwechseleinrichtung ist so ausgebildet, daß die Palette direkt oberhalb der Position 46 a der Palettenlagerung 46 in ihrer Bewegung abgestoppt wird, wenn der zweite Schlitten 22 die Palettenwechselposition 106 längs der X-Achse erreicht hat.
• In dieser Stellung, in welcher die Palette 42 a direkt oberhalb der Position 46 a der Palettenlagerung 46 positioniert ist, wird der Hebekolben 66 angehoben, so daß es zu einem Absenken der Palette 42 a und zu deren Ablage auf der Palettenlagerung 46 an der Position 46 a kommt. Anschließend wird der erste Schlitten 16 in die Rückposition 102 der Z -Achse (vgl. Fig. 2) zurückgeführt, bei weiterhin nach oben angehobenem Hebekolben, was mit anderen Worten bedeutet, daß der Palettenträger 58 in horizontaler Stellung verbleibt, so daß es zu einem Zurückziehen des gabelförmig ausgebildeten Endbereichs des Palettenträgers 58 aus dem Raum zwischen der Palette 42 a und der Palettenlagerung 46 kommt. Anschließend wird dann der zweite Schlitten 22 so gesteuert, daß er sich längs der X-Achse in die Palettenwechselposition 104, wie in Fig. 2 gezeigt, begibt. Während dieser Bewegung des zweiten Schlittens 22 in die Wechselposition 104 der X-Achse wird der Palettenträger 58 nicht verdreht, da sich die Zahnräder 84 und 76 nicht mit in Eingriff befinden. Anschließend wird der erste Schlitten 16 erneut in die Vorwärtsposition 100 der Z-Achse überführt und der Palettenträger 58 wird zwischen die Palette 42 b, die zu übernehmen ist, und die Palettenlagerung 46 eingeführt. Es kommt dann zu einem Absenken des Hebekolbens 66, so daß der Palettenträger 58 die Palette 42 b übernimmt, wobei gleichzeitig die Zahnräder 84 und 76 in Eingriff gelangen. Anschließend wird der zweite Schlitten 22 längs der X-Achse in die Palettenwechselposition 106entsprechend Fig. 2 überführt. Während dieser Bewegung des zweiten Schlittens 22 in die Wechselposition 106 wird auf Grund des Eingriffs zwischen dem Zahnrad 84 und der Zahnstange 88 der Palettenträger 58 verdreht, und zwar in der in Fig. 2 durch den Doppelpfeil H angegebenen Richtung soweit, bis die Palette 42 b sich direkt oberhalb des Palettenpositioniertisches 36 befindet. Nach Vollendung dieser Positionierbewegung der Palette 42 b direkt über den Palettenpositioniertisch 36, wobei auch, durch seitliches Einschieben, die Wirkverbindung zwischen dem Spannelement 48 und dem Spannkolben 50 hergestellt wird, erfolgt die Lösung der Zahnräder 84 und 76 voneinander. Anschließend wird der Spannkolben 50 abgesenkt, wodurch es zu einer Fixierung der neuen Palette 42 b auf dem Palettenpositioniertisch 36 kommt. Nachdem die mit einem unbearbeiteten Werkstück W bestückte Palette 42 b fixiert und in ihrer Position festgelegt worden ist, kann der Bearbeitungsvorgang beginnen. Dabei verbleibt der Palettenträger 58 eingeschoben zwischen die Palette 42 b und dem Palettenpositioniertisch 36 während dieses Bearbeitungsvorganges; es kommt allerdings nicht zu einer Drehbewegung der Palettenhalteeinrichtung 58 bei einer Verschiebung des zweiten Schlittens 22, da die Zahnräder 84 und 76 außer Eingriff sind. Erst nachdem der Bearbeitungsvorgang dann wieder vollendet worden ist, wird der erste Schlitten 16 in die Vorwärtsposition 100 der Z-Achse für den nächsten Palettenwechselvorgang überführt. Bei diesem nächsten Palettenwechselvorgang ist die Position 46 b auf der Palettenlagerung 46 von der vorbereiteten Palette noch nicht besetzt, daher wird der zweite Schlitten 22 in die Palettenwechselposition 106 der X-Achse bewegt; dann wird der Hebekolben 66 abgesenkt und der zweite Schlitten 22 wird in die Palettenwechselposition 104 der X-Achse überführt, wo die mit einem bearbeiteten Werkstück W bestückte Palette 42 b in die durch den Doppelpfeil H gezeigte Richtung gedreht wird, was schließlich zur Übergabe der Palette 42 b an die Position 46 b der Palettenlagerung 46 führt.
• Andererseits ist in der Zwischenzeit das auf der Palette 42 a befestigte und bearbeitete Werkstück W - die Palette 42 a ist vorhergehend schon auf die Palettenlagerung 46 überführt worden - ersetzt worden durch das nächste Werkstück W, welches bearbeitet werden soll. Die Palette 42 b wird dann für die Palette 42 a auf die gleiche Weise ausgetauscht, wie weiter vorn schon beschrieben.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel verfügt die Palettenlagerung 46 über zwei Positionen 46 a und 46 b zur Aufnahme der Paletten; es versteht sich aber, daß die Palettenlagerung 46 zur Durchführung des gleichen Zwecks auch durch ein Palettenmagazin ersetzt werden kann, welches in der Lage ist, eine weitere Anzahl von Paletten aufzunehmen und in entsprechender Weise zu lagern.
• Es versteht sich, daß dieser kombinierte Palettenwechselvorgang, durchgeführt durch den ersten Schlitten 16, den zweiten Schlitten 22, den Palettenpositioniertisch 36, den Palettenträger 58 und die Verdrehmittel 90 der eigentlichen Werkzeugmaschine 10, auch automatisch und numerisch gesteuert zusammen mit dem Bearbeitungsvorgang durchgeführt werden kann, indem man nämlich die numerische Steuereinrichtung 44 so ausbildet bzw. programmiert, daß dieser Palettenwechselvorgang durchgeführt wird. Man erkennt, daß die Palettenwechseleinrichtung in wirksamer Weise Arbeit und Zeitaufwand beim automatischen Bearbeitungsvorgang einspart.
• In der Darstellung der Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Palettenwechseleinrichtung bei einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine dargestellt, wobei ein Teil des in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Arbeitsmechanismus weiter vereinfacht werden konnte. Bei der Darstellung der Fig. 6 sind zunächst gleiche Teile und Elemente wie bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen versehen; die bemerkenswerteste Eigenschaft des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 besteht in dem vereinfachten Mechanismus bei dieser Werkzeugmaschine für die Positionierung und das Festspannen der Paletten 42 a oder 42 b auf dem Palettenpositioniertisch 36 sowie für deren Freigabe, verglichen mit dem weiter vorn beschriebenen Mechanismus des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 bis 5. Beiden Ausführungsbeispielen ist dabei Aufbau und Funktion für die Durchführung des eigentlichen Palettenwechselvorgangs zwischen der Werkzeugbearbeitungsmaschine 10 und der getrennten Palettenlagerung 46 mit Hilfe des Palettenträgers 58 und den Verdrehmitteln 90 der Palettenübergabeeinrichtung gemein. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich daher lediglich noch auf den oben erwähnten Spannmechanismus. Der Grundgedanke bei diesem Ausführungsbeispiel liegt darin, daß die Palette auf dem Palettenpositioniertisch durch den Palettenträger 58 selbst fixiert und festgespannt wird. Hierzu sind an den Paletten 42 a, 42 b Bügel 110 vorgesehen, die mit diesen Paletten einstückig ausgebildet sein können oder die an diesen in geeigneter Weise befestigt sind. Diese Bügel sind an entsprechenden Steitenflächen angeordnet, wobei sich an den jeweiligen gabelartig ausgebildeten Armen 58 a des Palettenträgers 58 nach unten gerichtete Vorsprünge oder Erhebungen 112 befinden. Die Paletten 42 a, 42 b werden dann dadurch auf dem Palettenpositioniertisch 36 niedergedrückt und mit Bezug auf diesen in einer eingespannten Position gehalten, daß die Vorsprünge 112 in Eingriff gelangen mit den Bügeln 110. Bei dieser Spanntechnik macht man von dem Umstand Gebrauch, daß der Palettenträger 58 stets zwischen die Palette 42 a oder 42 b und dem Palettenpositioniertisch 36 während des Bearbeitungsvorgangs des Werkstückes W durch die Werkzeugmaschine 10 eingeschoben ist. Der Hebekolben 66 wird dabei in seiner nach oben ausgefahrenen Position vorgespannt gehalten, indem man unter Druck stehendes Druckmittel kontinuierlich dem unteren Arbeitsraum 96 b des Schwenkzylinders 62 durch die Drucköl-Einlaßöffnung 92 b zuführt, und zwar während des Werkstückbearbeitungsvorgangs, so daß der Palettenträger 58 ständig in die in Fig. 6 durch den Pfeil L angegebene Richtung vorgespannt und gepreßt gehalten wird. Dementsprechend drücken die Vorsprünge 112 an den Gabelarmen die jeweiligen Bügel 110 nach unten, so daß die Palette auf dem Palettenpositioniertisch 36 eingespannt gehalten wird. Um die Palette freizugeben wird dann Druckmittel in den oberen Arbeitsraum 96 a des Schwenkzylinders 62 über den Druckmittelzulauf 92 a zugeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es daher möglich, den gesonderten Spannmechanismus beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel, bestehend aus dem Spannelement 48 und dem Spannkolben 50 sowie die jeweiligen Druckmittelzufuhrleitungen 56 a und 56 b wegzulassen und so den Mechanismus der Palettenwechseleinrichtung insgesamt zu vereinfachen, indem man nämlich das Einspannen und Freigeben der jeweiligen Palette auf dem Palettenpositioniertisch 36 durch die Bügel 110 in Zusammenwirkung mit den Vorsprüngen 112 an den Gabelarmen des Palettenträgers bewirkt, in Verbindung mit der vom Hebezylinder 66 jeweils gelieferten, nach oben und nach unten gerichteten Druckwirkung.
• Der bisherigen Darstellung der beiden Ausführungsbeispiele läßt sich entnehmen, daß die Erfindung in der Lage ist, Funktion und Aufbau einer Palettenwechseleinrichtung erheblich zu vereinfachen, desgleichen auch den Raum für den Aufbau einer solchen Einrichtung zu reduzieren, indem auf Betätigungsmittel sowie Steuerungen verzichtet werden kann, die sonst ausschließlich für eine solche Palettenwechseleinrichtung üblicher Art vorgesehen sein müssen. Bei der Erfindung wird lediglich eine Palettenlagerung als separate Komponente der Palettenwechseleinrichtung verwendet, wobei die erfindungsgemäße Palettenwechseleinrichtung mit Hub- und Verschwenkeinrichtung am zweiten Schlitten 22 montiert ist; dieser ist jedoch einer der Aufbaukomponenten der eigentlichen Werkzeugmaschine 10, wobei gleichzeitig auch noch die Antriebsmotoren 24 und 18 sowie die Positionsmechanismen für die X -Achsenverschiebung und die Z -Achsenverschiebung sowie der Regler 44 verwendet werden gleichzeitig für die Steuerung der Palettenwechseleinrichtung; diese Teilelemente sind aber wesentliche Bestandteile auch der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine und werden hier ergänzend für den Palettenwechselvorgang eingesetzt.

Claims (12)

1. Palettenwechseleinrichtung bei einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit einer Bereitstellstation (46) und mit einer einen vorzugsweise gabelförmigen Palettenträger (58) haltenden Hubeinrichtung (62, 66) mit Antrieb und Verdrehmittel zum Verschwenken des Palettenträgers, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (62, 66) an einem der zwei Schlitten (16, 22) der Werkzeugmaschine befestigt ist und daß eine lineare, zueinander relative Verschiebebewegung der Schlitten (16, 22) den Verschwenkantrieb des Palettenträgers (58) über die Verdrehmittel (90) bewirkt.

2. Palettenwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (62, 66) mit ihrem Palettenträger (58) am oberen Schlitten (22) befestigt ist und durch einen als Gegenlager für den Palettenträger wirkenden mit verschwenkbarem Träger (70) der Palettenträger ( 58) mit aufliegender Palette (42 a, 42 b) bei Aktivierung der Hubeinrichtung (62, 66) zur nachfolgenden Verschwenkung schräg angehoben wird.

3. Palettenwechseleinrichtung nch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Aktivierung der Hubeinrichtung (62, 66) die Verdrehmittel (90) für den Verschwenkantrieb des Palettenträgers (58) in Eingriff geraten.

4. Palettenwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Schlitten (16) eine parallel zur Bewegungsrichtung des oberen Schlittens (22) verlaufende Zahnstange (88) angeordnet ist, die mit den Verdrehmitteln (90) im Eingriff steht.

5. Palettenwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (62, 66) einen in einem stationären Block (60) am oberen Schlitten (22) drehbaren Schwenkzylinder (62) umfaßt, in welchem drehfest ein unter der Wirkung eines Druckmittels axial verschiebbarer Hebekolben (66) gelagert ist, der am Palettenträger (58) angreift und in seiner Endposition, in welcher die vom Palettenträger (58) jeweils getragene Palette (42 a, 42 b) zur Durchführung der Verschwenkbewegung schräg angehoben ist, gleichzeitig die Verdrehmittel (90) zur Durchführung des Verschwenkantriebs einkuppelt.

6. Palettenwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehmittel (90) ein erstes Zahnrad (82) umfassen, welches drehbar am oberen Schlitten (22) befestigt ist und ständig mit der Zahnstange (88) kämmt, und daß durch die Hubbewegung des Hebekolbens (66) mit diesem Zahnrad (82) ein- bzw. auskuppelbare Zwischenzahnräder (76, 84) vorgesehen sind, von denen eines der Zahnräder (76) mit dem Hebekolben (66) verbunden ist.

7. Palettenwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit gegabelten Haltearmen die jeweilige Palette untergreifende Palettenträger (58) mit seinem rückwärtigen Endteil am oberen Ende des Hebekolbens (66) verbunden ist, der seinerseits drehfest in einem von den Verdrehmitteln (90) je nach relativer Schlittenverschiebung in der einen oder anderen Drehrichtung angetriebenen Schwenkzylinder (62) als zweiten Teil der Hubeinrichtung (62, 66) gelagert ist.

8. Palettenwechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zwischenzahnrad (84) koaxial zum ersten, mit der Zahnstange (88) im Eingriff stehenden Zahnrad (82) drehbar am oberen Schlitten (22) befestigt ist, und der Kupplungseingriff zwischen dem zweiten Zwischenzahnrad (84) und dem am untereen Ende des Hebekolbens (66) befestigten ersten Zwischenzahnrad (66) erfolgt.

9. Palettenwechseleinrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkzylinder (82) in einem stationären Lagerblock (60) am oberen Schlitten (22) in einem stationären Lagerblock (60) am oberen Schlitten (22) gehalten ist und den Stützträger (70) lagert oder ausbildet, der den Palettenträger (58) zwischen dem Anlenkpunkt am Hebekolben (66) und den gegabelten Haltearmen über einen Schwenkzapfen (72) unterstützt.

10. Palettenwechseleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Spannmittel zwischen Palette (42 a und 41 b) und Positioniertisch (36) vorgesehen sind und ein an der Palette befestigtes Spannelement (48) sowie einen am Palettenpositioniertisch (36) montierten, über ein Druckmittel betätigten Spannkolben (50) umfassen, der so ausgebildet ist, daß er nach Ablage der Palette auf dem Positioniertisch mit dem Spannelement (48) der Palette in Wirkverbindung tritt und diese gegen den Positioniertisch gepreßt hält.

11. Palettenwechseleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Spannmittel zwischen Palette und Palettenpositioniertisch Druckmittel (58 a, 112) umfassen, die als Folge einer Bewegung des Hebekolbens (66) den Palettenträger (58) gegen den Palettenpositioniertisch (36) pressen.

12. Palettenwechseleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel ein Paar an der Palette (42 a, 42 b) befestigte Bügel (110) sowie ein Paar entsprechende Vorsprünge (112) am Palettenträger (58) umfassen, die dann über eine Eingriffswirkung mit den Bügeln (110) die Palette auf den Palettenpositioniertisch (36) pressen, wenn eine entsprechende Druckbewegung von dem Hebekolben (66) ausgeht.