DE3230051A1 - Werkzeugmaschine mit automatischer werkzeugwechselvorrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR.- I NG. H. H. Wl LH ELM - D I P L. - I N G. H. D A U S T E R D-7000 STUTTGART 1 · GYMNASIUMSTRASSE 31 B · TELEFON (07 11) 29 11 33 /29 28

Anmelder:

O-M Limited

12-17, Umeda 1-chone

Kita-ku, Osaka-shi

Osaka 530/Japan

Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechselvorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine automatisch arbeitende Werkzeugmaschine mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechselvorrichtung des Typs, bei welchem οin Magazin zur Aufnahme einer Vielzahl von jeweils mit einem Schneidwerkzeug versehenen Werkzeughaltern um eine vertikale Säule herumgedreht werden, um die Werkzeughalter in einer bestimmten Position auszurichten, in welcher ein Werkzeughalter, der von einer an der vertikalen Säule angebrachten Werkzeugstange gehalten wird, durch eine hin- und hergehende vertikale Bewegung der Werkzeugstange ausgetauscht werden kann.

Ein typisches Beispiel für eine konventionelle Werkzeugmaschine mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung, die eine vertikale Säule und ein Werkzeughaltermagazin aufweist, ist in

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der anhängigen japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 55-189828, eingereicht am 27.12.1980, beschrieben. Bei der konventionellen Werkzeugmaschine ist ein tfcigazin in der Form einer eine Vielzahl von Werkzeughaltern in Aufnahmen aufnehmenden ringförmigen Platte an der Seite der vertikalen Säule angeordnet. Eine vertikal bewegliche Werkzuugstange wird von einem Sattel aufgenommen. Der Sattel ist derart angeordnet, daß er seitlich auf einer Querschiene beweglich ist, die vertikal entlang von vertikalen Führungen beweglich ist, die an der Frontfläche der vertikalen Säule angebracht ist. Wenn ein Werkzeughalter, der ein Schneidwerkzeug halt und der mit der Werkzeugstange verbunden ist, gegen einen in dem Magazin gelagerten anderen Werkzeughalter ausgetauscht wird, muß der Sattel zusammen mit der Werkzeugstange zuerst in seitlicher Richtung entlang der Querschiene geführt werden, bis sie in eine Stellung neben dem Magazin gelangen. Der Austauschvorgang wird dann mittels vertikaler Bewegungen der Werkzeugstange in dem Sattel ausgeführt. Nach Vollendung des Austauschvorgangs muß der Sattel mit der Werkzeugstange, an welcher der neue Werkzeughalter angebracht ist, in seine Arbeitsstellung zurückgebracht werden. Entsprechend wird eine lange Zeit für jeden Austauschvorgang benötigt, wobei der Austauschmechanismus ziemlich kompliziert ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ,eine neue Konstruktion einer Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechselvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, die Austauscnvorgänge in einer kurzen Zeit zu bewirken.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfache Konstruktion für den Austauschmechanismus dor automatischen Werkzeugwechselvorrichtung zu schaffen, die eine vertikale Säule aufweist, an welcher ein Sattel angebracht Ist, der eine vertikal bewegliche Werkzeugstange enthält.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Die Werkzeugmaschine enthält ein Maschinenbett und einen an dem Maschinenbett angebrachten Arbeitstisch. Eine vertikale Säule ist an dem Maschinenbett angebracht und besitzt einen Werkzeugsupport, der in einem oberen Bereich der vertikalen Säule angebracht ist. Eine Werkzeugstange ist in dem Werkzeugsupport vertikal beweglich angebracht und hat an ihrem unteren Teil Aufnahmemittel für einen Werkzeughalter. Eine Zugstange ist vertikal beweglich in der Werkzeugstange angeordnet, um einen Werkzeughalter an eine Aufnahmeeinrichtung für die Werkzeughalter der Werkzeucstancje heranzuziehen oder von dieser zu lösen. Die Zugstange hat an ihrem untersten Ende Verbindungsmittel zu einem Weikzeughalter. Ein Magazin in der Form einer Ringplatte ist an einem Teil der vertikalen Säule derart angeordnet, daß sie um die vertikale Säule herum in einer horizontalen Ebene gedreht werden kann. Das Magazin hat eine Vielzahl von Aufnahmen, die in ihrem äußeren Umfang angebracht sind. Eine Vielzahl von Kerkzeughalterstützen sind zurückziehbar an den Aufnahmen angeordnet und haben Zurückzugsmittel an ihrem inneren Grundteil. Eine Vielzahl von Werkzeughaltern, die jeweils ein Schneidwerkzeug halten, sind entfernbar in den Aufnahmen des Magazins gelagert. Jeder Werkzeughalter hat eine Seitenführungseinrichtung, die mit der entsprechenden Werkzeughalterstütze in Eingriff bringbar ist, die der Aufnahme zugeordnet ist und einen oberen sich verjüngenden Teil, der geeignet ist, in die Aufnahmeeinrichtung der Werkzeugstange eingepaßt zu werden. Ferner hat jeder Werkzeughalter Verbindungsmittel, die in der Lage sind, mit den Werkzeughalterverbindungsmitteln der Zugstange eingepaßt zu werden. Eine Ausrichtungseinrichtung ist vorgesehen, um jede der Vielzahl der Aufnahmen des Magazins in einer vorbestimmten Stellung auszurichten, in welcher ein Werkzeughalter an der Werkzeughalteraufnahmeeinrichtung der Werkzeugstange befestigt oder von dieser gelöst wird. Eine Betätigungseinrichtung ist an der vertikalen Säule angebracht, um das Zurückziehen jeder Werkzeughalterstütze von der zugehörigen Aufnahme zu bewirken und ebenso das Vorschieben jeder Werkzeughalterstütze auf der zugehörigen Aufnahme zu bewirken, während die zugehörige Aufnahme zu der vorbestimmten Position aus-

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gerichtet ist.

Vorzugsweise enthält die Aufnahmeeinrichtung für die Werkzeughalter einen Zentrierring und einen Haltering. Der Zentrierring hat eine innere, sich verjüngende Fläche/ die komplementär und kleiner als der obere sich verjüngende Teil von jedem der Vielzahl der Werkzeughalter ist. Ferner hac der Zentrierring eine Vielzahl von Schlitzen, die in seiner Wandung angebracht sind. Der Zentrierring ist in der Lage, jeden Werkzeughalter festzuklemmen, wenn dieser Werkzeughalter an der Aufnahmeeinrichtung der Werkzeugstange angebracht, wird. Der Haltering hält den Zentrierring an dem untersten Ende der Werkzeugstange.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen. Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht.

Fig. 1 ist eine Frontansicht auf eine Werkzeugmaschine mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Teildraufsiclit auf ein Magazin, das für die Werkzeugmaschine nach Fig. 1 vorgesehen ist;

Fig. 4 ist ein Teilquerschnitt einer Variante einer Werkzeugstange, die angepaßt ist, um in d-ar Werkzeugmaschine nach Fig. 1 angeordnet zu werden;

Fig. 5 ist eineder Fig. 4 ähnliche Darstellung, die den Zu-

stand zeigt, in welchem ein Werkzeughalter an der Werkzeugstange angebracht ist;

Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene Frontansicht eines Zentrierr:nges, der in der Werkzeugstange nach Fig, 4 und 5 angeordnet ist;

Fig. 7 ist ein Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 4,

Fig. 1 bis 3 zeigen eine Vertikaldrehbank mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert. Die Vertikaldrehbank hat ein sich seitlich erstreckendes Maschinenbett 1. Das Maschinenbett 1 enthält ein unteres Rundbett 2, das als integraler Teil des linken vorderen Teils ausgebildet ist und das drehbar auf ihm angeordnet einen runden Arbeitstisch 3 hat, £iuf welchem Werkstücke aufgespannt werden. Auf der Oberseite des Maschinenbettes sind ein Paar von seitlichen Führungen 4 angebracht, auf welchen eine vertikale Säule 5 in der Form eines Kastens seitlich verschiebbar angeordnet ist. Das seitliche Verschieben der vertikalen Säule 5 wird durch einen Antriebsmotor 6 und eine seitliche Zustellspindel 7a bewirkt, die in Eingriff mit einer Gewindemutter 7b ist, die an der vertikalen Säule 5 anaebracht ist.

Der Werkzeugsupport 8 ist fest an einem oberen Bereich der Frontfläche der vertikalen Säule 5 angebracht und nimmt innen eine vertikale Zugstange- auf, die an ihrem unteren Ende eine Werkzeughalteraufnahmebohrung aufweist, die später beschrieben wird. Die Werkzeugstange 10 wird vertikal mit einem vertikalen Zustellmotor 11 und einer vertikalen Zustellschraube 12a bewegt, die in eine Gewindemutter 12b eingreift. Innerhalb der vertikalen Zugstange 10 ist eine sich vertikal erstreckende (nicht dargestellte) Zugstange angeordnet, deren oberes Ende mit einem Betätigungszylinder 13 verbunden ist. Das bedeutet, daß die Zugstange innerhalb der Werkzeugstange 10 durch Betätigen des Betätigungszylinders 13 bewegt werden kiinn. Die Zugstange wird benutzt, um einen Werk-

zeughalter 15 mit der Werkzeughalteraufnahnebohrung der Werkj zeugstange 10 zu verbinden und den Werkzeughalter 15 von der Werkzeugstange 10 zu lösen.

Ein Magazin 14 zum Lagern einer Vielzahl von Werkzeughaltern 15 ist so angeordnet, daß es die vertikale Säule 5 in einer Position unterhalb deren Mitte umgibt. Dar Magazin, welches als eine große ringförmige Platte geformt ist, kann in einer horizontalen Ebene um die vertikale Säule 5 gedreht werden und ist mit einer Vielzahl von rechteckigen Aufnahmen 16 in seinem äußeren Umfang versehen. Die rechteckigen Aufnahmen 16 sind zur Aufnahme einer Vielzahl von Werkzeughaltern 15 vorgesehen. Ein Zahnring 17 mit einem umgekehrten L-förmigen Querschnitt ist an der unteren Seite an dem inneren Umfang des Magazins befestigt. Eine ringförmige Schiene 18 ist an der Unterseite dos Magazins in einer unmittelbar an die inneren Kanten der recht eckigen Aufnahmen 16 anschließenden Stellung angebracht.

Eine geeignete Anzahl von Auslegern 20 ist um die vertikale Säule 5 herum angeordnet und an dieser so eingebracht, daß sie davon abstehen. In der Mitte von jedem Arm 20 ist eine um eine vertikale Achse drehbare Stützrolle 21 angebracht, welche mit der inneren zylindrischen Fläche des Zahnringes 17 in Kontakt ist. An dem äußersten Ende von jedem 7^rm 20 ist eine um eine horizontale Achse drehbare Stützrolle 22 angebracht, so daß der Kreisring 18 darauf aufliegt. Dies bedeutet, daß die Stützrollen 21 und 22 das Magazin 14 stützen, so daß das Magazin 14 exakt und sanft um die vertikale Säule herumdrehen kann.

Das Magazin 14 wird von einem Antriebsmotor 23 gedreht, der auf der Rückseite der vertikalen Säule 5 angeordnet ist. Der Antriebsmotor 23 treibt ein Ritzel 25, das mit dem Zahnring 17 des Magazins 14 in Eingriff steht. Eine die Drehung überwachende Vorrichtung 24 ist zwischen dem Antriebsmotor und dem Ritzel 25 angeordnet und überwacht die Anzahl der Drehungen des Ritzels

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Auf diese Weise ist es möglich, die Anzahl der Drehungen des Magazins 14 über die Anzahl der Drehungen des Ritzels 25 zu überwachen. Die Überwachungssignale der Drehungsüberwachungsvorrichtung 24 werden benutzt, um die Arbeit des Antriebsmotors 23 zu steuern.

Als Ergebnis davon kann jede Aufnahme 16 des Magazins 14 in eine exakte Stellung unmittelbar unter der nach oben bewegten Werkzeugstange 10 gebracht werden. Auf diese Stellung wird im nachfolgenden als "Werkzeugwechselstellung" Bezug genommen. Entsprechend kann jeder gewünschte Werkzeughalter, der von einer entsprechenden Aufnahme 16 des Magazins 14 aufgenommen wird, in diese Werkzeugwechselstellung ausgerichtet werden.

Jeder Werkzeughalter 15, der an seinem untersten Ende ein Schneidwerkzeug 26 hält, ist oben mit einer rechteckigen Führung 27 und mit einem sich weiter nach oben erstreckenden, sieh konisch verjüngenden Teil 28 versehen. Die Spitze des sich konisch verjüngenden Teils 28 ist ausgeschnitten, um eine Schwalbenschwanznut 29 zu bilden, die sich in Umfangsrichtung des Magazins 14 als ein ausgespartes Gegenstück eines Verbindungsmittels erstreckt.

Der konisch sich verjüngende Teil 28 jedes Werkzeughalters 15 kann in eine sich verjüngende Bohrung eingepaßt werden, die in der inneren Fläche des Rings 30 vorgesehen ist, der an dem untersten Ende der Werkzeugstange 10 befestigt ist. Ein zylindrischer Vorsprung 31, der an dem untersten Ende der Zugstange befestigt ist oder mit dieser als einteiliger Teil ausgebildet ist, hat an seinem untersten Ende einen Kreisflansch 32 und erstreckt sich nach unten durch den Ring 30, der an der Werkzeugstange 10 angebracht ist. Der Vorsprung 31 und der Flansch 32 sind als vorspringende Gegenstücke der Befestigungseinrichtung ausgebildet, welche mit den vorher erwähnten ausgesparten Gegenstücken (Schwalbenschwanznut 29) jedes Werkzeughalters 15 in Eingriff gebracht werden können.

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An dieser Stelle soll festgehalten werden, daß die Form und die Abmessung der ausgesparten und der vorspringenden Gegenstücke der Verbindungsmittel sowohl der Zugstange als auch des Werkzeughalters so ausgebildet sind, daß die Verbindungsmittel der Zugstange leicht in Eingriff und außer Eingriff mit den ausgesparten Gegenstücken jedes Werkzeughalters 15 aufgrund des Drehens des Magazins 14 gebracht werden können.

Ein Paar von Gleitführungen 33 ist an jeder Aufnahme 16 des Magazins 14 auf gegenüberliegenden Seiten angebracht. Jede dieser Gleitführungen 33 bestimmt eine ausgesparte Führungsnut, die sich entlang der entsprechenden Seitenkante der Aufnahme 16 erstreckt. Eine Werkzeughalterstütze 3 4 in der Form einer Gabel mit parallelen Zinken ist in das Paar von Gleitführungen 33 jeder Aufnahme 16 eingesetzt. Die Werkzeughalterstütze 34 ist radial zurückziehbar zu der Mitte des Magazins bei Führung in dem Paar der Gleitführungen 33. In der Mitte des Grundteils der gabelförmigen Werkzeughalterstütze 34 ist ein kurzer Stift

35 befestigt, der sich nach oben von dem Grundteil erstreckt. Wenn die Werkzeughalterstütze 34 in die Gleitführungen 33 eingesetzt ist, ist er in der Lage, den entsprechenden Werkzeughalter 15 über die rechteckigen Führungen 27 des Werkzeughalters 15 in der entsprechenden Aufnahme 16 des Magazins 14 zu halten. Wenn jedoch die Werkzeughalterstütze 3 4 zurückgezogen ist, ist der Werkzeughalter 15 frei, um die entsprechende Aufnahme 16 zu durchdringen. Dies bedeutet, daß jede Werkzeughalterstütze 34 benutzt wird, um den Werkzeughalter 15 in dem Magazin 14 zu lagern.

Ein durch ein Druckmedium betätigter Betätigungszylinder 36 ist an der Stirnseite der vertikalen Säule 5 mit Hilfe eines Halteelements 37 befestigt. Der Zylinder des Betätigungszylinders

36 wird innerhalb der vertikalen Säule aufgenommen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Der Betätigungszylinder 36 ist oberhalb und nahe bei dem Magazin 14 angeordnet und hat eine Kolbenstange

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38, die ausfahrbar und zurückziehbar bezüglich des Zylinders des Betätigungszylinders 36 auf einer radialen Linie ist, welche durch die vorerwähnte Werkzeugwechselstellung verläuft. An dem äußeren Ende der Kolbenstange 38 sind zwei verdickte Teile 40 und 41 vorgesehen, die zwischen sich eine Aussparung bilden, die eine radiale Weite aufweist, die größer als der Durchmesser des kurzen Stiftes 35 jeder Werkzeughalterstütze

34 ist. Auf beiden Seiten des Haltemittels 37 sind zwei Führungsstangen 42 parallel zueinander angeordnet, um jede Werkzeughalterstütze 34 zu führen, wenn sie durch den Betätigungszylinder 36 zur vertikalen Säule 5 zurückgezogen wird.

Wenn sich die Kolbenstange 38 des Betätigungszylinders 36 in der ausgefahrenen Stellung befindet, kann der kurze Stift 35 jeder Werkzeughalterstütze 34 durch die Aussparung der Kolbenstange 38 sich während der Drehung des Magazins hindurchbewegen. Wenn eine der Aufnahmen 16 des Magazins in die Werkzeugwechselstellung gebracht und dort angehalten wurde, befindet sich der kurze Stift 35 der entsprechenden Werkzeughalterstütze 34 in der Aussparung der Kolbenstange 38. Wenn deshalb zu dieser Zeit die Kolbenstange in den Zylinder des Betätigungszylinders 36 zurückgezogen wird, wird der verdickte Teil 40 mit dem kurzen Stift

35 in Eingriff gebracht und zieht die Werkzeughalterstütze 34 radial nach innen, bis diese Werkzeughalterstütze 34 aus den Gleitführungen 33 herauskommt und von den Stangen 42 geführt wird. Wenn die Kolbenstange 38 aus dem Betätigungszylinder 36 ausgefahren wird, stößt der verdickte Teil 41 den kurzen Stift 35 nach außen. Darauf wird die Werkzeughalterstütze 34 wieder in die in den Führungen 33 befindliche Stellung zurückgeführt.

Die Wirkungsweise der Werkzeugmaschine mit der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung entsprechend der vorstehenden Ausführungsform wird im folgenden beschrieben.

Anfänglich nehmen alle Aufnahmen 16 des Magazins 14 Werkzeughalter 15 auf, die ein Schneidwerkzeug haben. Dies bedeutet, die

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Werkzeughalter 15 sind in dem Magazin 14 gelagert, während sie auf den Werkzeughalterstützen 34 ruhen, welche in die Gleitführungen 33 eingesetzt sind. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kolbenstange 38 des Betätigungszylinders 36 in ihre am weitesten ausgefahrene Stellung gebracht. Um einen gewünschten Werkzeughalter an der Werkzeugstange 10 anzubringen, wird die Werkzeugstange 10 nach oben in ihre höchste Stellung bewegt, so daß die vorspringenden Verbindungsmittel der Zugstange, die innerhalb der Werkzeugstange aufgenommen wird, unmittelbar über dem Magazin 14 zu liegen kommt. Dies bedeutet, der Vorsprung 31 mit dem Flansch 32 ist in die in Fig. 1 und 2 dargestellte Stellung gebracht.

Anschließend wird der Betätigungsmotor 23 betätigt, um das Magazin 14 um die vertikale Säule 5 zu drehen, bis der gewünschte, in dem Magazin 14 gelagerte Werkzeughalter 15 zu der Werkzeugwechselstellung unmittelbar unterhalb der Werkzeugstange 10 ausgerichtet ist. Wenn der gewünschte Werkzeughalter 15 zu der Werkzeugwechselstellung ausgerichtet ist, wird das Magazin 14 automatisch über die Drehungsüberwachungseinrichtung 24 gestoppt. Es ist zu beachten, daß bevor der gewünschte Werkzeughalter zu der Werkzeugwechselstellung ausgerichtet ist, das Magazin 14 sanft um die vertikale Säule 5 gedreht wird, da der Vorsprung 31 und der Flansch 32 so geformt, und bemessen sind, daß sie leicht in und außerhalb jeder Schwalbenschwanznut 29 von jedem Werkzeughalter 15 kommen und ebenso jeder kurze Stift 35 jeder Werkzeughalterstütze 34 so bemessen ist, daß er leicht durch die Aussparung der Kolbenstange 38 hindurchgeht.

Wenn der gewünschte Werkzeughalter 15 zu der Werkzeugwechselstellung ausgerichtet ist, wird das Magazin gestoppt. Die vorspringenden Verbindungsmittel (Vorsprung 31 und Flansch 32) der Zugstange werden mit den ausgesparten Verbindungsmitteln (Schwalbenschwanznut 29) des gewünschten Werkzeughalters 15 in Verbindung gebracht, und der kurze Stift der Werkzeughalterstütze 34, welcher den gewünschten Werkzeughalter trägt, ist innerhalb der

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Aussparung der ausgefahrenen Kolbenstange 38 des Betätigungszylinders 36 ausgerichtet. Anschließend wird der Zylinder 13 betätigt, um die Zugstange nach oben zu bewegen. Als Ergebnis wird der gewünschte Werkzeughalter 15 nach oben von der Zugstange mittels der Verbindungselemente gezogen, so daß der konisch sich verjüngende Teil 28 des gewünschten Werkzeughalters 15 in die sich verjüngende Bohrung des Ringes 30 der Werkzeugstange 15 eingepaßt wird. Damit ist der gewünschte Werkzeughalter 15 an dem untersten Ende der Zugstange 10 befestigt. Danach wird der Betätigungszylinder 36 betätigt, um die Kolbenstange 38 zurückzuziehen. Dadurch wird die Werkzeughalterstütze 34 von den Gleitführungen 33 weggezogen und zwischen den Führungen 42 gehalten. Wenn die Werkzeughalterstütze 34 von den Gleitführungen 33 weggezogen ist, ist die Führung 27 des gewünschten Werkzeughalters 15 nun in der Lage, frei durch die entsprechende Aufnahme 16 des Magazins 14 hindurchzudringen. Dann wird die Werkzeugstange 10, die den gewünschten Werkzeughalter 15 hält, mittels des Antriebsmotors 11 nach unten bewegt, bis das Schneidwerkzeug 26 des gewünschten Werkzeughalters 15 in eine Arbeitsstellung gebracht ist, in welcher das Schneidwerkzeug 26 ein Werkstück auf dem Arbeitstisch 3 schneidet.

Während der Schneidarbeit des Schneidwerkzeugs 26 des gewünschten Werkzeughalters, wird die seitliche Zustellung des Schneidwerkzeuges 26 durch Bewegen der vertikalen Säule 5 auf dem Paar von Seitenführungen 4 des Maschinenbettes 1 mittels des Antriebsmotors 6 ausgeführt. Es sollte festgestellt werden, daß während des Schneidvorgangs das Magazin 14 stillgesetzt ist.

Nach Fertigstellung des Schneidarbeitsgangs wird der benutzte Werkzeughalter 15 automatisch gegen einen anderen ausgewählten Werkzeughalter 15 in der folgenden Weise ausgewechselt. Um den benutzten Werkzeughalter 15 in das Magazin 14 zurückzugeben, wird die Werkzeugstange 10 zusammen mit dem benutzten Werkzeughalter 15 mittels des Antriebsmotors 11 nach oben bewegt, bis der benutzte Werkzeughalter 15 in der leeren Aufnahme 16 des

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Magazins 14 sich befindet. Die Führung 27 des Werkzeughalters 15 ist dabei oberhalb der Oberfläche des Magazins 14 gehalten. Anschließend wird der Betätigungszylinder 36 betätigt, um seine Kolbenstange 38 auszufahren. Die Kolbenstange 38 bewegt die Werkzeughalterstütze 34, welche aus den Gleitführungen 33 herausgezogen war. Auf diese Weise wird die Werkzeughalterstütze 34 in die Gleitführungen 33 eingeführt und unter den Werkzeughalter 15 gebracht, der in der Aufnahme 16 des Magazins aufgenommen ist. Nach dem Einführen der Werkzeughalterstütze 34 wird der Zylinder 13 betätigt, um die Zugstange abzusenken. Als Ergebnis wird der benutzte Werkzeughalter von der Werkzeugstange 10 gelöst und auf der Werkzeughalterstütze 34 abgesetzt. Damit ist die Rückgabe des benutzten Werkzeughalters 15 zu dem Magazin

14 abgeschlossen. Das Magazin 14 wird dann von dem Motor 23 derart gedreht, daß der nächste gewünschte Werkzeughalter 15 zu der Werkzeugwechselstellung ausgerichtet wird. Der ausgerichtete Werkzeughalter 15 wird dann an der Werkzeugstange 10 befestigt, und der Austausch des vorher benutzten Werkzeughalters gegen den anschließend benutzten Werkzeughalter ist abgeschlossen. Die Schneidarbeit des Schneidwerkzeugs 26 des nächsten Werkzeughalters beginnt dann.

Aus der vorausgehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß gemäß der vorliegenden Erfindung der Austausch eines Werkzeughalters

15 gegen einen anderen durch nur eine hin- und hergehende Bewegung der Werkzeugstange 10 ausgeführt wird. Deshalb kann der Werkzeugauswechselvorgang sehr schnell sein.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechselvorrichtung ist die innerhalb der Werkzeugstange 10 angeordnete Zugstange mit einem vorspringenden Verbindungsmittel versehen, das den Vorsprung 31 und den Flansch 32 enthält, wobei jeder Werkzeughalter 15 mit ausgesparten Verbindungsmitteln versehen ist, die von der Nut 29 gebildet werden, die in dem oberen Teil des konisch sich verjüngenden Teils 28 angeordnet ist. Im Unterschied dagegen, wie

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jeder Fachmann sich leicht vorstellen kann, kann eine geeignete ausgesparte Verbindung für die Zugstange vorgesehen werden und eine entsprechende vorspringende Verbindung kann für jeden Werkzeughalter 15 vorgesehen werden.

Fig. 4 bis 7 zeigen eine Abwandlung der Einheit der Werkzeugstange und Zugstange, welche anstelle der Werkzeugstange 10 und der Zugstange der Fig. 1 bis 3 benutzt werden können. In Fig. 4 bis 7 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 3 die gleichen Elemente, die für die Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechselvorrichtung der Fig. 1 bis 3 benutzt wurden.

In Fig. 4 bis 7 nimmt eine Werkzeugstange 48 innen eine Zugstange 5 0 auf, die vertikal mittels eines Betätigungszylinders bewegt werden kann (der nicht in Fig. 4 bis 7 gezeigt ist). Die Werkzeugstange ist an ihrem unteren Ende mit einer Bohrung 49 versehen, in welcher ein zylindrisches Aufnahmeelement 51 angeordnet ist, das eine zentrale Durchgangsbohrung 52 hat. Das Aufnahmeelement 51 ist an der Werkzeugstange 10 mittels Schrauben 53 befestigt. An dem untersten Ende der Werkzeugstange 48 ist ein Rückhaltering 54 mittels Schrauben befestigt, der die gleiche äußere Form wie der untere Teil der Zugstange 48 hat.

Der Rückhaltering 5 4 ist an seinem inneren untersten Ende mit einem Ringbund 55 versehen. Ein Zentrierring 57 ist innerhalb des Rückhalteringes 54 angeordnet. Der Zentrierring 57 hat einen oberen Teil 58 mit kleinem Durchmesser und einen unteren Teil mit großem Durchmesser, welcher mit drei in gleichem Winkelabstand angeordneten Schlitzen 13 versehen ist. Der Zentrierring 57 ist an seinem inneren untersten Ende mit einem sich verjüngenden Teil 61 versehen, welcher als eine sich nach unten erweiternde Kegelfläche ausgebildet ist. Weiter ist der Zentrierring 57 mit einer Stufe 6 2 an seinem äußeren untersten Ende des Teils 59 mit großem Durchmesser versehen. Die Stufe 62 des Zen-

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trierrings 57 ist gegen den Ringbund des Rückhalteringes 54 abgestützt, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Das bedeutet, daß der Zentrierring 57 durch den Rückhaltering 54 an dem untersten Ende der Werkzeugstange 58 gehalten ist. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß der Teil 58 mit dem kleinen Durchmesser des Zentrierrings 57 in die Bohrung 49 der Werkzeugstange 48 eingepaßt ist.

Die Zugstange 50 hat ein unteres Teil 63, welches an ihrem unteren Ende mittels eines Verbindungsstiftes 65 angebracht ist. Das untere Element 63 ist mit einem Vorsprung 31 und einem Flansch 32 versehen, welche als vorspringende Verbindungselemente benutzt werden, die geeignet sind, mit ausgesparten Verbindungselementen in Eingriff gebracht zu werden, die von einer schwalbenschwanzförmigen Nut 29 des Werkzeughalters 15 gebildet werden. Der Werkzeughalter 15, der das Schneidwerkzeug 26 hält, hat die gleiche Form wie der Werkzeughalter nach der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3, mit der Ausnahme, daß der konisch sich verjüngende Teil 28a mit einer vergrößerten sich verjüngenden Fläche 28b an seinem unteren Ende versehen ist. Diese vergrößerte sich verjüngende Fläche 28b ist komplementär jedoch leicht größer als die konische Fläche 61 des Zentrierrings 57.

Der Werkzeughalter 15 ist üblicherweise in einer Aufnahme des Magazins 14 mittels der Werkzeughalterstütze 34 (Fig. 7) gehalten, die einen kurzen nach oben ragenden Stift 35 aufweist. Fig. 4 zeigt einen Zustand, in welchem der Werkzeughalter 15 in dem Magazin 14 in der Werkzeugwechselstellung unmittelbar unterhalb der Werkzeugstange 48 gehalten ist.

Fig. 5 zeigt einen Zustand, in welchem der Werkzeughalter 15 an der Werkzeugstange 48 befestigt ist. Das bedeutet, der Werkzeughalter 15 ist nach oben gezogen mittels der Zugstange 50, so daß die sich verjüngende Fläche 28b glatt in die entsprechend geformte Fläche 61 des Zentrierringes 57 der Werkzeugstange 48 eingepaßt ist. In diesem Zustand, da die sich verjüngende Fläche 28b

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des Werkzeughalters 15 größer als die sich verjüngende Fläche 61 des Zentrierrings 57 ist, wird der Teil 59 mit großem Durchmesser des Zentrierrings 57 nach außen gespreizt und klemmt den Werkzeughalter 15 sicher fest. Die Führung 27 des Werkzeughalters 15 ist gegen das unterste Ende des Rückhalteringes 54 abgestützt. Dadurch wird sichergestellt, daß jeder Werkzeughalter exakt und sicher an der Werkzeugstange bei jedem Werkzeugwechselvorgang befestigt wird. Entsprechend tritt während der Schneidarbeit des Werkzeughalters 15 mit dem Schneidwerkzeug 26 keine merkbare Relativbewegung des Werkzeughalters 15 auf, sogar wenn eine beträchtliche Schneidkraft auf das Schneidwerkzeug 26 ausgeübt wird. Die Verwendung der Einheit der Werkzeugstange 48 und der Zugstange 50 erhöht somit die Genauigkeit des Schneidvorgangs und erhöht damit die Zuverlässigkeit der Werkzeugmaschine mit der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung.

Obwohl die Konstruktion, die Arbeitsweisen und die Wirkungen der bevorzugten Ausführungen der Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechselvorrichtung beschrieben wurden, soll verstanden werden, daß verschiedene Abwandlungen und Variationen gemacht werden können.

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Claims (4)

1. Ansprüche

   Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeugwechselvorrichtung, gekennzeichnet durch
   ein Maschinenbett (1, 2);

   einen an dem Maschinenbett (1, 2) angebrachten Arbeitstisch (3) ;

   eine vertikale, an dem Maschinenbett (1, 2) angebrachte Säule (5), die einen Werkzeugsupport (8) hat, welcher in einem oberen Bereich der vertikalen Säule (5) angeordnet ist;

   eine Werkzeugstange (10), die in dem Werkzeugsupport (8) vertikal beweglich angeordnet ist und an ihrem unteren Teil eine Aufnahmeeinrichtung für einen Werkzeughalter (15) hat;

   eine in der Werkzeugstange (10) angeordnete Zugstange, um einen Werkzeughalter (15) an die Aufnahmeeinrichtung der Werkzeugstange (10) heranzuziehen oder von diesem zu lösen, wobei die Zugstange an ihrem untersten Ende Verbindungsmittel zu einem Werkzeughalter (15) hat;

   eln Magazin (14) in Form einer Ringplatte, die an der vertikalen Säule (5) in einer horizontalen Ebene verdrehbar angebracht ist und die eine Vielzahl von in ihrem äußeren Umfang angeordneten Werkzeughalteraufnahmen (16) hat;

   eine Vielzahl von Werkzeughalterstützen (34), die jeweils zurückziehbar an den zugehörigen Werkzeughalteraufnahmen (16) angeordnet sind und die an ihrem inneren Ende mit das Zurückziehen ermöglichenden Mitteln (35) versehen sind; eine Vielzahl von Werkzeughaltern (15), die jeweils ein Schneidwerkzeug (26) halten und entfernbar in den Werkzeughalteraufnahmen (26) des Magazins (14) angeordnet sind, wobei jeder Werkzeughalter (15) seitliche Führungsmittel hat, die mit der entsprechenden Werkzeughalterstütze (34) in Eingriff bringbar sind, die an der Werkzeughalteraufnahme (16) angeordnet sind, wobei ein oben verjüngter Teil vorgesehen ist, der geeignet ist, in die Aufnahmeeinrichtung der Werkzeugstange eingepaßt zu werden, sowie Verbindungsmittel, die in der Lage sind, mit den Verbindungsmitteln des Werkzeughalters der Zugstange in Eingriff gebracht zu werden;

   eine Ausrichteinrichtung, um jeden der Aufnahmebehälter des Magazins in eine vorbestimmte Stellung zu bringen, in der ein Werkzeughalter an der Aufnahmeeinrichtung des Werkzeughalters der Werkzeugstange befestigt oder von dieser gelöst wird;

   eine Betätigungseinrichtung, die an der vertikalen Säule angebracht ist, um das Zurückziehen und das Verschieben jeder Werkzeughalterstütze von bzw. auf der dazugehörigen Aufnahme zu bewirken, während der zugehörige Aufnahmebehälter des Werkzeughaltermagazines in der vorbestimmten Werkzeugwechselposition ausgerichtet ist.
2. 2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung für einen Werkzeughalter (15)

   ο

   an dem untersten Ende mit einer Aufnahmebohrung versehen ist, die eine sich konisch verjüngende Fläche aufweist, der ein sich konisch verjüngender oberer Teil jedes der Vielzahl der Werkzeughalter (15) entspricht.
3. 3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung für einen Werkzeughalter (15) einen Zentrierring (57) enthält, der eine innere, sich verjüngende Fläche aufweist, die komplementär und kleiner als der obere sich verjüngende Teil jedes der Vielzahl der Werkzeughalter (15) ausgebildet ist, wobei der Zentrierring (57) eine Vielzahl von in seiner Wand angebrachten Schlitze aufweist, und wobei ein Rückhaltering (54) zum Halten des Zentrierringes (57) am untersten Ende der Werkzeugstange (4 8) vorgesehen ist, wobei ferner der Zentrierring (57) geeignet ist, jeden der Werkzeughalter (15) festzuklemmen, wenn dieser an der Aufnahmeeinrichtung angebracht wird.
4. 4. Werkzeugmaschine nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung für die Werkzeughalter (15) der Zugstange (50) einen vertikalen Vorsprung (31, 32) aufweist, der an dem unteren Ende der Zugstange (50) derart angebracht ist, daß er nach unten über das untere Ende der Werkzeugstange (48) übersteht und an seinem unteren Ende einen Flansch (32) aufweist, wobei die Verbindungsmittel jedes Werkzeughalters (15) eine Schwalbenschwanzausnehmung (29) an der Spitze des oberen, sich verjüngenden Teils enthält, wobei diese schwalbenschwanzförmige Ausnehmung (2 9) so bemessen ist, daß der Vorsprung (31) und der Flansch (32) der Zugstange (50) in diese Aussparung eintreten und aus dieser Aussparung herausgelangen können, wenn das Magazin (14) für die Werkzeughalter (15) um die vertikale Säule (5) gedreht wird.

   Werkzcugrnaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Werkzeughalterstütze (34) ein plattenförmiges Gabelteil ist, das zwei parallele, miteinander durch ein Basisteil verbundene Zinken aufweist, wobei an dem Basisteil ein kurzer, nach oben gerichteter Stift (35) angebracht ist, dem ein Betätigungselement zugeordnet ist, das eine ausfahrbare und zurückziehbare Kolbenstange (38) aufweist, die an ihrem äußeren Ende einen ausgesparten Teil (40, 41) aufweist, in welchem der kurze nach oben gerichtete Stift (35) eindringen kann, wenn die Kolbenstangs (38) in ihrer ausgefahrenen Stellung ist.

   Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Werkzeugaufnahmen (16) des Magazins (14) eine rechteckige Aussparung ist, die in dem äußeren Umfang der Ringplatt« angebracht ist, wobei seitliche j'ühruigsmittel (27) jedes Werkzeughalters als rechteckige VorSprünge ausgebildet sind, die kleiner als die rechteckigen Aussparungen des Magazins (14) sii

   Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ausrichten einen Antriebsmotor (23) enthalten, der an einem Teil der vertikalen Sau]e (5) angebracht ist und ein von ihm angetriebenes Ritzel (25) besitzt, das in einen Zahnring (17) des Magazins (14) eingreift, wobei eine die Drehung überwachende. Vorrichtung (24) ve rgesehen ist, die die Anzahl der Drehungen des Ritzels (.15) überwacht und Drehungsüberwachungssignale erzeugt, um den Betrieb des Antriebsmotors (23) zu steuern.

   Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seitliche Antriebsmittel (6, 7a, 7b) am die» vertikale Säule (5) in seitlicher Richtung auf dum Maschinenbett (1, 2) zu bewegen vorgesehen sind, die einen Antriebsmotor (6), eine mit diesem Antriebsmotor (6) verbundene und angetriebene Zustellspindel (7a) und eine Gewindemut'.er (7b) aufweisen, die an der vertikalen Säule (5) angebracht md n,it der Zustellspindel (7a) in Eingriff ist.