DE3330705A1

DE3330705A1 - Werkzeugwechselvorrichtung fuer eine zentraleinheit fuer spanabhebende bearbeitung

Info

Publication number: DE3330705A1
Application number: DE19833330705
Authority: DE
Inventors: Norito Aichi Miyajima
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1983-08-25
Publication date: 1984-03-01
Also published as: GB2126136A; GB2126136B; JPS5934935U; GB8323001D0

Description

OKUMA MACHINERY WORKS, LTD. 17 759 - F/r

Werkzeugwechselvorrichtung für eine Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung, die einen eine vertikale Spindel und ein hierzu unter einem rechten Winkel angeordnete horizontale Spindel aufweisenden Spindelkopf sowie eine Werkzeugwechselvorrichtung aufweist, die einen einzigen Werkzeugwechselarm aufweist, der einen Werkzeugwechsel zwischen beiden Spindeln und einem Werkzeugspeichermagazin durchführen kann. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Werkzeugwechselvorrichtung zur Verwendung in einer Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung, bei der ein Werkzeugwechsel auch für eine Zusatzspindel möglich ist, die an der vertikalen Spindel befestigt ist.

Es sind große Zentraleinheiten vom Vertikaltyp für spanabhebende Bearbeitung bekannt, die eine horizontale Spindel aufweisen, die durch eine Drehung in einer horizontalen Ebene bezüglich der vertikalen Spindel einstellbar ist. Einige dieser bekannten Zentraleinheiten schließen eine Werkzeugwechselvorrichtung ein, die einen einzigen Werkzeugwechselarm aufweist, der um 90 zwischen einer ersten Position, an der die Drehachse des Armes eine vertikale Stellung einnimmt, und einer zweiten Position verschwenkbar sind, in der der gleiche Arm eine horizontale Stellung einnimmt, so daß der Werkzeugwechselarm

einen Werkzeugwechsel zwischen einem Werkzeugspeichermagazin und der vertikalen Spindel sowie zwischen dem Werkzeugspeichermagazin und der horizontalen Spindel durchführen kann- Diese Art von Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung ist in der japanischen Offenlegungsschrift 38 109/1976 vom 20. Oktober 1976 beschrieben.

Aufgrund der Vergrößerung der Anwendungsmöglichkeiten derartiger Zentraleinheiten und der Forderung nach einer effektiven Ausnutzung dieser Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung wird in vielen Fällen eine Zusatzspindel angebracht, damit selbst sehr große Maschinen eine komplizierte spanabhebende Bearbeitung an verschiedenen Positionen des Werkstücks ausführen können. Im allgemeinen ist die Zusatzspindel doch in spezieller Weise ausgelegt, so daß sie ein für einen Spezialzweck bestimmtes Werkzeug trägt und sie wird zusammen mit dem Werkzeug montiert oder demontiert, und zwar in Abhängigkeit von der spanabhebenden Bearbeitung, die durchgeführt werden soll. Wenn jedoch ein übliches Werkzeug an der Zusatzspindel verwendet wird, ist es erforderlich, dieses übliche Werkzeug von Hand an der Zusatzspindel anzubringen und es von dieser zu lösen, so daß eine erheblich lange Rüstzeit erforderlich ist, die den Wirkungsgrad der Bearbeitungsvorgänge in unerwünschter Weise beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugwechselvorrichtung für Zentraleinheiten für spanabhebende Bearbeitung zu schaffen, die einen Werkzeugwechsel nicht nur zwischen den vertikalen und horizonta-

len Spindeln und dem Werkzeugspeichermagazin, sondern auch zwischen einer Zusatzspindel und dem Werkzeugspeichermagazin ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebene Erfindung gelöst.

Die erfindungsgernäße Werkzeugwechselvorrichtung eignet sich insbesondere für eine Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung, die einen Spindelkopf aufweist, der von einem Führungsträger gehaltert und entlang dieses Führungsträgers zwischen einer Bearbeitungsposition und einer Werkzeugwechselposition beweglich ist. Der Spindelkopf trägt eine vertikale Spindel und eine horizontale Spindel sowie Einrichtungen zur Befestigung einer Zusatzspindel an der vertikalen Spindel, wobei die Zusatzspindel eine horizontale Hilfsspindel aufweist. Die erfindungsgemäße automatische Werkzeugwechselvorrichtung weist ein in Abstand von dem Spindelkopf angeordnetes Werkzeugspeichermagazin auf, das eine Vielzahl von Werkzeugen speichert. Eine Tragvorrichtung ist an dem Führungsträger befestigt und entlang dieses Führungsträger zwischen der Position des Magazins und der Werkzeugwechselposition beweglich. Die Tragvorrichtung trägt eine Armantriebseinrichtung derart, daß diese um 90 um eine zur Bewegungsrichtung der Tragvorrichtung parallele Achse hin und her drehbar ist und sich über eine Strecke auf und ab bewegen kann, die gleich dem Abstand zwischen der horizontalen Spindel und der horizontalen Zusatzspindel· ist. Ein Werkzeugwechselarm, der an seinen beiden längsgerichteten Enden mit Werkzeuggreifern versehen ist, ist an der Armantriebs-

vorrichtung befestigt und mit dieser drehbar, so daß der Werkzeugwechselarm entweder eine horizontale Position oder eine vertikale Position einnehmen kann. Der Werkzeugwechselarm ist an der Werkzeugwechselvorrichtung derart befestigt, daß, wenn sich der Werkzeugwechselarm in der horizontalen Position oder in der vertikalen Position befindet, er in einer horizontalen Ebene und in einer vertikalen Ebene rotieren und eine Translationbewegung in der vertikalen bzw, horizontalen Richtung bezüglich der Armantriebsvorrichtung ausführen kann. Auf diese Weise kann der Werkzeugwechselarm einen Werkzeugwechsel zwischem dem Werkzeugspeichermagazin und der vertikalen Spindel, der horizontalen Spindel und der Zusatzspindel ausführen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 ■ eine Vorderansicht einer Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung, die mit einer Ausführungsform der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung ausgerüstet ist,

Figuren 2A bis 2F schematische perspektivische Ansichten wesentlicher Teile der Werkzeugwechselvorrichtung sowie einer an der Zentraleinheit befestigten Zusatzspindel·, wobei der Werkzeugwechselvorgang zu erkennen ist, den die Werkzeugwech-

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selvorrichtung ausführt.

Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform der Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung weist ein Werkzeugmaschinenbett 1 auf, das einen Tisch 2 verschiebbar trägt, dessen Position durch eine numerische Steuerung einstellbar ist. An beiden Seitenteilen des Werk- ; zeugmaschinenbettes 1 sind zwei senkrechtstehende Stan- j der 3 angeordnet, und ein Träger U ist an den oberen Enden der Ständer 3 befestigt, so daß die Ständer 3 und der Träger 4 zusammen eine brückenförmige Struktur bilden. Der Träger 4 ist an seiner Vorderseite mit einer horizontalen Führungsfläche versehen, entlang der ein Spindelkopf 5 in Horizontalrichtung unter der Steuerung einer numerischen Stellvorrichtung nach rechts und linkjs verschiebbar ist. Der Spindelkopf 5 trägt eine Spindelhülse 6 für eine vertikale, durch eine numerische Stellvorrichtung gesteuerte Schiebebewegung. Am Ende einer Spindel 7 sind eine vertikale Spindel und ein Drehkopf 8 befestigt, der in einer horizontalen Ebene auf vier Positionen mit einem gegenseitigen Winkelabstand von 90° einstellbar ist. Der Drehkopf 8 trägt drehbar eine horizontale Spindel 9, auf die ein Drehmoment von der vertikalen Spindel 7 übertragen wird. Eine Zusatzspindel 10 ist lösbar an der Spindel 7 befestigt und lagert eine horizontale Hilfsspindel 11, die durch ein Dreh moment in Drehung versetzt werden kann, das von der vertikalen Spindel übertragen wird. Eine Zusatz- oder Zubehörgehäuse-Einrichtung 12 ist an einer Seite eines der Ständer 3 befestigt. Diese Zubehörgehäuse-Einrichtung 12 nimmt eine Vielzahl von Zusatzspindeln 10 auf, deren Be-

festigungsoberflachen nach oben gerichtet sind, um eine Indexbewegung derart zu ermöglichen, daß diese Zusatzspindeln aufeinanderfolgend in eine Zusatzspindelbefestigungsposition dreheingestellt werden. Wenn die gewünschte Zusatzspindel 10 in die Zusatzspindel-Aufnahmeposition eingestellt wird, wird die Spindel 7 des Spindelkopfes 5, die entlang des Führungsträgers 4 in die Aufnahmestellung bewegt wurde, abgesenkt, um eine automatische Aufnahme der Zusatzspindel zu ermöglichen. An der gleichen Seite des Ständers wie die Zubehörgehäuse-Einrichtung 12 ist ein Werkzeugspeichermagazin 13 angeordnet, das als Einheit mit oder getrennt von dem Ständer 3 ausgebildet ist. Das Magazin 13 schließt eine Vielzahl von Werkzeugaufnahmehaltern 14 ein, die in endloser Form mit Hilfe einer endlosen Kette miteinander verbunden sind. Die Werkzeugaufnahmehalter nehmen jeweilige Werkzeuge T auf und sie können in Abhängigkeit von Befehlen von einer numerischen Steuerung schrittweise in eine Werkzzeugwechselposition gebracht werden. Der in die Werkzeugwechselposition gebrachte Werkzeugaufnahmehalter 14. wird dann durch eine Klemmvorrichtung 21 festgeklemmt. Eine Hilfsarmvorrichtung 15 ist an einem Ende des Führungsträgers 4 in der Nähe der Seitenoberfläche des Magazinrahmens befestigt und kann ein in die Werkzeugaufnahmestellung bewegtes Werkzeug T aus dem Magazin entnehmen und ein altes Werkzeug T' in den leeren Werkzeugaufnahmehalter zurückbewegen. Die Hilfsarmvorrichtung 15 weist einen Arm 16 auf, der zusammen mit einer Hydraulikzylindereinrichtung 15a um 90° mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Hydraulikmotors zwischen einer vertikalen Position, in der der Greifer 16a an einem Ende des Armes 16 nach

unten gerichtet ist, wie dies mit voll ausgezogenen Linien in Fig. 2B gezeigt ist, und einer horizontalen Position drehbar ist, in der der Greifer 16a eine Position benachbart zu dem Magazin einnimmt, wie dies strichpunktiert in Fig. 2B gezeigt ist. Der Arm 16 ist weiterhin in seiner Längsrichtung mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Hydraulikzylindereinrichtung beweglich, und zwar zwischen einer vorgeschobenen Position und einer zurückgezogenen Position. Weiterhin kann der Arm 16 auf eine von zwei Positionen entlang einer Achse gebracht werden, die parallel zur Achse der Werkzeugaufnahmehalter 14 verläuft, wobei diese letztgenannte Bewegung durch die Betätigung der Hydraulikzylindereinrichtung 15a erreicht wird. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn der Arm 16 zwischen den obengenannten zwei Positionen bewegt wird, dieser Arm 16 zusammen mit einem Zylinder 15a¹ der Hydraulikzylindereinrichtung 15a entlang eines festen Kolbens bewegt wird, der innerhalb des Zylinders 15a¹ angeordnet ist. D.h. daß alle Teile der Hilfsarinvorrichtung 15 nach Fig. 2B zusammen miteinander bewegt werden, wenn der Arm 16 zwischen den beiden genannten Positionen bewegt wird. Eine Bereitschaftsstation 17, die an einer Seite der Hilfsarmvorrichtung 15 angeordnet ist und an einem Ende des Führungsträgers 4 befestigt ist, ist schwenkbar mit Hilfe einer Welle 17a zwischen ei ner horizontalen Position, in der sie dem Greifer 16a des Armes 16 gegenüberliegt, wie dies durch die voll ausgezogenen Linien in Fig. 2B gezeigt ist, und einer vertikalen Position beweglich gehaltert, in der die Bereitschaftsstation nach unten gerichtet ist, wie dies strich punktiert in Fig. 2B gezeigt ist. Diese Bewegung der Bereitschaftsstation 17 wird durch die Betätigung eines Hy-

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draulikzylinders erreicht, der ebenfalls nicht dargestellt ist. Die Führungsfläche des Führungsträgers 4 haltert weiterhin eine Tragvorrichtung 18, die numerisch gesteuert nach links und rechts beweglich ist, und zwar Seite an Seite mit dem Spindelkopf 5. Die Tragvorrichtung 18 ist an ihrem unteren Ende mit einer Armantriebsvorrichtung 19 versehen.

Die Armantriebsvorrichtung 19 kann einen Werkzeugarm 20 in jeder Drehrichtung über 90° und über eine Drehung von 18O° antreiben, und weiterhin zwischen zwei Positionen in der Richtung der Drehachse. Im einzelnen ist der Arm 20 im wesentlichen mit einem zwischen den in Längsrichtung liegenden Enden liegenden Mittelteil an dem äußeren Ende einer Drehwelle 20c (siehe Fig. 2d) befestigt, die drehbar von der Armantriebsvorrichtung gehaltert ist. Wie dies aus Fig. 2F zu erkennen ist, ist der Arm 20 zusammen mit der Drehwelle 2OC um 90 zwischen einer vertikalen Position, die mit voll ausgezogenen Linien in Fig. 2F gezeigt ist, und der horizontalen Position verschwenkbar, die durch die strichpunktierte Linie in Fig. 2F gezeigt ist, so daß der Arm entweder eine vertikale oder eine horizontale Position einnehmen kann. Zusätzlich ist der Arm 20 weiter um 180° im Uhrzeigersinn aus der vorstehend genannten horizontalen Position drehbar, um die von der horizontalen Position um 90° entfernte Position einzunehmen. Schließlich ist die Drehwelle 20c bezüglich der Armantriebseinrichtung 19 in Axialrichtung der Drehwelle 2OC verschiebbar, so daß der Werkzeugwechselarm 20 entweder eine vorgeschobene Position, in der er über eine vorgegebene Strecke von der Armantriebseinrichtung 19 fort vorgeschoben ist, oder

eine zurückgezogene Position in der Nähe der Armantriebsvorrichtung 19 einnehmen kann.

Die Armantriebsvorrichtung 19 ist zusammen mit einer Welle 19a um deren Achse drehbar. Die Welle 19a ist in einem Haltearm I8a der Tragvorrichtung 18 befestigt. Die Armantriebsvorrichtung 19 ist um 90° zwischen der in Fig. 2C gezeigten Position, in der die Drehwelle 2OC des Werkzeugwechselarms 20 vertikal gehaltert wird, und einer Position drehbar, die in Fig. 2D gezeigt ist, in der die Welle 2OC horizontal gehalten wird. Diese Drehung der Armantriebsvorrichtung 19 wird durch eine Drehung der Welle 19a mit Hilfe einer nichtgezeigten Hydraulikzylinderanordnung erreicht, die in dem Haltearm I8a der Tragvorrichtung angeordnet ist. Weiterhin ist der Haltearm 18a an der Tragvorrichtung 18 nach oben und nach unten hin gegenüber der Tragvorrichtung 18 befestigt, und diese Bewegung des Haltearms 18a wird durch eine nicht gezeigte Hydraulikzylindereinrichtung hervorgerufen, die in der Tragvorrichtung 18 angeordnet ist. Die Armantriebsvorrichtung 19 ist daher zusammen mit dem Haltearm 18a gegenüber der Tragvorrichtung 18 nach oben und nach unten über eine Strecke beweglich, die gleich dem Abstand zwischen der horizontalen Spindel 9 und der horizontalen Zusatzspindel 11 ist.

Der Werkzeugwechselarm 20 an sich ist bekannt und an beiden Enden mit Greifern 20a, 20b versehen, wie dies beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift 36 3^/1983 beschrieben ist. Die Greifer 20a und 20b können durch eine (nicht gezeigte) Antriebseinrichtung in der Drehwelle 20c gleichzeitig betätigt werden, so

der Zylindereinrichtung 15a hervorgerufene Bewegung in Richtung der Achse der Drehwelle entlang des Pfeils b folgt, um auf diese Weise das Werkzeug T aus dem Werkzeugaufnahmehalter 14 herauszuziehen- Danach wird der Arm 16 in der durch den Pfeil c angedeuteten Weise zurückgezogen und mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Hydraulikmotors um 90° gedreht, so daß der Greifer i6a nach unten gerichtet ist. Der Arm 16 wird dann in der durch den Pfeil d angedeuteten Richtung nach unten bewegt, um das Werkzeug in eine axiale Ausrichtung mit der Bereitsschaftsstation 17 zu bringen, worauf eine Axialbewegung entlang des Pfeils e folgt, durch die das Werkzeug T in die Bereitschaftsstation 17 eingesetzt wird.

Nach dem Festklemmen des Werkzeuges T in der Bereitschaftsstation 17 wird der Arm 16 angehoben und dann in die zurückgezogene Stellung bewegt, wie dies durch einen Pfeil f angedeutet ist. Danach wird die Bereitschaftsstation 17 um 90° auf die strichpunktiert in" Fig. 2B gezeigt Position gedreht, so daß das Werkzeug nach unten gerichtet ist. Danach wird die Armantriebsvorrichtung 19 auf der Tragvorrichtung 18 in der Bereitschaftsposition abgesenkt und die Tragvorrichtung 18 wird nach links bewegt, so daß das Werkzeug T in der Bereitschaftsstation 1' durch den Greifer 20b auf dem Werkzeugwechselarm 20 (durcl die erste Klemmwirkung) erfaßt wird, wobei sich der Werkzeugwechselarm 20 in der horizontalen Position befindet und die Bereitschaftsstation 17 anschließend das Werkzeug freigibt. Danach wird der Werkzeugwechselarm 20 in Axialrichtung der Drehwelle 2OC nach unten bewegt, um das Werkzeug T auf diese Weise aus der Bereitschaftsstation heraui zuziehen. Die Bereitschaftsstation 17 wird dann um 90 im

daß Klemm- und Freigabevorgänge gleichzeitig miteinander ablaufen (dieser gleichzeitige, durch die Greifer 20a und 20b hervorgerufene Wechsel wird im folgenden als "erste Klemmung" bezeichnet). Die Greifer sind jedoch voneinander unabhängig betätigbar, um die Klemmwirkung mechanisch und die Freigabewirkung bei einer mechanischen Berührung an der Werkzeugklemmposition durchzuführen (diese unabhängige Klemmung'wird im folgenden als "zweite Klemmung" bezeichnet). Es sei darauf hingewiesen, daß der Werkzeugwechselarm 20 und die Greifer 20a, 20b in den Zeichnungen lediglich schematisch dargestellt sind und daß die Mechanismen zur Betätigung der Greifer 20a, 20b nicht dargestellt sind, weil diese ausführlich in der japanischen Offenlegungsschrift 36 34/1983 beschrieben sind.

Die Betriebsweise der beschriebenen Ausführungsform der Werkzeugwechselvorrichtung ist wie folgt:

Es sei angenommen, daß eine Zusatzspindel bereits an dem Spindelkopf 5 befestigt ist. Die Klemmvorrichtung 21

wird entsprechend der von der numerischen Steuereinrich- j tung gelieferten Befehle.betätigt, so daß das Werkzeugspeichermagazin 13 für eine schrittweise Drehung entriegelt wird, wie dies durch den Pfeil g in Fig. 2A gezeigt ; ist, so daß das gewünschte Werkzeug T- schrittweise in die gewünschte Stellung gebracht wird und dieses durch die Klemmvorrichtung 21 festgeklemmt wird. Der die horizontale Position an der Hilfsarmvorrichtung 15 einnehmende Arm 16 wird dann in der durch den Pfeil a in Fig. 2B gezeigten Weise vorwärts bewegt, damit der Greifer I6a ein Werkzeug T erfassen kann, worauf eine durch die Betätigung

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Uhrzeigersinn gedreht, um die horizontale Position wieder einzunehmen.

Danach wird die Tragvorrichtung 18 nach rechts bewegt und der Werkzeugwechselarm wird in Axialrichtung der Drehwelle 2OC nach oben bewegt, während die Armantriebsvorrichtung 19 zusammen mit dem Haltearm 18a angehoben wird, um die Bereitschaftsposition einzunehmen. Wenn dann ein Befehl für einen Werkzeugwechsel an. der horizontalen Hilfsspindel gegeben wird, so wird die Hauptspindelhülse 6 angehoben, so daß die Ausrichtung des Drehkopfes 8 der horizontalen Spindel sowie die Ausrichtung der Zusatzspindel 10 ermöglicht wird. Danach wird der Spindelkopf 8 nach links bewegt und an der Werkzeugwechselposition angeordnet. Andererseits wird die Tragvorrichtung .18 nach rechts in eine Position bewegt, die sich etwas hinter der Werkzeugwechselposition befindet, worauf eine nach unten gerichtete Bewegung der Armantriebsvorrichtung 19 folgt. Die Armantriebsvorrichtung wird dann um 90° im Gegenuhrzeigersinn aus der in Fig.2C gezeigten Position herausbewegt, um den Arm aus der horizontalen Position in die vertikale Position zu bewegen, die in Fig. 2D gezeigt ist. Die Tragvorrichtung 18 wird in diesem Zustand nach rechts in die Werkzeugwechselposition bewegt, während die erste Klemmung beider Greifer 20a und 20b aufgehoben ist.

Danach wird der Arm 20 aus der in Fig. 2D gezeigten Stellung um 90° im Uhrzeigersinn in die Position bewegt, die durch die strichpunktierte Linie in Fig. 2F gezeigt ist, so daß der Greifer 20a das alte Werkzeug T^f auf der hori-

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zontalen Hilfsspindel 11 auf der Zusatzspindel erfaßt. Zu dieser Zeit wird die mechanische zweite Klemmung bei einer Berührung mit dem Werkzeug entriegelt und eine erste Klemmung erfolgt bei Beendigung des Erfassens. Danach wird der Arm .20 in der axialen Richtung der Drehwelle 20 zurückgezogen, um das alte Werkzeug T' aus der horizontalen Hilfswelle 11 herauszuziehen, und der Werkzeugwechselarra 20 wird um 180 im Uhrzeigersinn gedreht und seinerseits in Axialrichtung der Drehwelle 20c zurücl· gezogen, um das neue Werkzeug T in die horizontale Hilfswelle 11 einzusetzen. Das neue Werkzeug T wird dann in de Hilfswelle 11 festgeklemmt und die erste Klemmung wird ge löst. Danach wird der Arm 20 um 90° im Gegenuhrzeigersinr gedreht, um die vertikale Position einzunehmen und um die erste Klemmung erneut durchzuführen.

Die Tragvorrichtung 18 wird dann etwas nach links bewegt und die Armantriebsvorrichtung 19 führt eine Drehung im Uhrzeigersinn um 90° aus, so daß der Arm 20 die horizontale Position einnimmt. Danach wird die Armantriebsvorrichtung 19 angehoben und dann nach links bewegt, um die Bereitschaftsstellung einzunehmen.

Um das alte Werkzeug T¹ im Magazin zu speichern, wird die Armantriebsvorrichtung 19 der Tragvorrichtung 18 abgesenkt und der Werkzeugwechse,larm 20 wird nach unten in Richtung der Achse der Drehwelle 2OC herausgezogen. Andererseits wird die Bereitschaftsstation 17 im Gegenuhrzei gersinn um 90° gedreht, so daß sie nach unten gerichtet ist. Eine darauffolgende nach links gerichtete Bewegung der Tragvorrichtung 18 führt zu einer axialen·Ausrichtung des Werkzeuges mit der flereitschaftsstation 17 und der Arm

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wird in der Axialrichtung der Drehwelle 2OC zurückgezogen, um das alte Werkzeug T¹ in die Bereitschaftsstation 17 einzusetzen, so daß die letztere das alte Werkzeug T^f festklemmt, während die erste Klemmung entriegelt wird. Die Tragvorrichtung 18 wird dann nach rechts in die Bereitschaftsposition bewegt. Danach wird, während die Bereitschaftsstation 17 um 90 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, um die horizontale Position einzunehmen, der Arm 16 nach unten vorwärtsbewegt, so daß der Greifer 16a das alte Werkzeug T^f erfaßt, das in der Bereitschaftsstation entriegelt wird.

Eine darauffolgende Bewegung der Hilfsarmvorrichtung in der Richtung der Achse der Drehwelle ruft eine Rückziehbewegung des Armes 16 hervor, während das alte Werkzeug T¹ herausgezogen wird. Die Hilfsarmvorrichtung 15 wird dann um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, so .daß der Arm 16 eine horizontale Position benachbart zum Werkzeugspeichermagazin einnimmt. Danach wird der Arm 16 in Richtung auf das Magazin vorwärtsbewegt, um das alte Werkzeug T' in axiale Ausrichtung mit einem Werkzeugaufnahmehalter 14 zu bringen und die Hilfsarmvorrichtung 15 wird in Axialrichtung umgekehrt, um das alte Werkzeug T' in den Werkzeugaufnahmehalter 14 einzusetzen.

Danach wird der Arm 16 in die Bereitschaftsstellung zurückgezogen, damit das Werkzeugspeichermagazin 13 in die nächste Indexstellung gedreht werden kann.

Wenn die Spindel 7 keine Zusatzspindel trägt, so ist die nach oben und nach unten gerichtete Bewegung der Armantriebsvorrichtung an der Werkzeugwechselposition weder

für den Werkzeugwechsel für die vertikale Spindel noch für den Werkzeugwechsel für die horizontale Spindel 9 erforderlich. Wenn es erwünscht ist, einen Werkzeugwechsel zwischen dem Werkzeugspeichermagazin und der vertikalen Spindel auszuführen, so wird der Werkzeugwechselarm in Horizontalrichtung angeordnet, während zur Durchführung eines Werkzeugwechsels zwischen dem Werkzeugspeichermagazin und der horizontalen Spindel 9 die Armantriebsvorrichtung eine um 90° gedrehte Position einnimmt, damit der Arm die vertikale Position einnimmt. Wenn daher keine Zusatzspindel verwendet wird, kann der Werkzeugwechsel in der. gleichen Weise zwischen den Spindeln und dem Werkzeugspeichermagazin ausgeführt werden, obwohl die nach oben und nach unten gerichtete Bewegung der Armantriebsvorrichtung fortgelassen wird, weil sie nicht erforderlich ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß die beschriebene Ausführungsform der Werkzeugwechselvorrichtung einen einzigen Werkzeugwechselarm aufweist, der einen Werkzeugwechsel zwischen vertikalen und horizontalen Spindeln und einem Werkzeugspeichermagazin einer Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung ausführen kann, wobei der Werkzeugwechselarm weiterhin in der Lage ist, einen Werkzeugwechsel an einer Zusatzspindel auszuführen, die wahlweise an der vertikalen Spindel befestigt ist. Bei Verwendung der beschriebenen Ausführungsform der Werkzeugwechselvorrichtung ist es daher möglich, jede mensch-;

t liehe Arbeit für den Werkzeugwechsel entfallen zu lassen, selbst wenn die Zentraleinheit für die maschinelle Bearbeitung eine Zusatzspindel verwendet, um eine Bearbeitung durchzuführen, die eine Anzahl von komplizierten Schrit-

ten umfaßt, so daß eine vollständig automatische Steuerung der Zentraleinheit ermöglicht wird. Zusätzlich ergibt die beschriebene Werkzeugwechselvorrichtung eine Verkürzung der Zeit, die für den Werkzeugwechsel erforderlich ist, sowie eine Vergrößerung der Sicherheit, weil Unfälle vermieden werden, die anderenfalls bei dem manuellen Werkzeugwechsel auftreten können.

Die Verwendung der beschriebenen Werkzeugwechselvorrichtung ist weiterhin aus wirtschaftlichen u^r.^ betrieblichen Gründen vorteilhaft, weil in vorteilhafter Weise die Notwendigkeit der Vorbereitung von üblichen Werkzeugen oei deren Anwendung an der Zusatzspindel entfallen kann. Weiterhin wird die für den Werkzeugwechsel an der Zusatzspindel erforderliche Zeit weiter verkürzt, weil der Werkzeugwechsel durchgeführt werden kann, ohne einen Wechsel des Zusatz- oder Zubehörteils erforderlich zu machen. Aus dem gleichen Grunde benötigt die mit der beschriebenen Werkzeugwechselvorrichtung versehene Zentraleinheit für die spanabhebende Bearbeitung eine geringere Anzahl von Zubehör- oder Zusatzteilen, als dies vorher der Fall war.

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Claims

Patentanwälte . . -. - - Dipi.— Ing. Curt Wallacl

-·-u η *-..»■'"- DipLr-lng. Günther Koch

Europaische Patentvertreter. . .. ^ -. ^σ

„ . . _A„ Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibacl¹

European Patent Attorneys ^M ^y

Dipl.-lng. Rainer Feldkamf

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai

Datum: ²5 - August 1983

OKUMA MACHINERY WORKS LTD. Unser Zeichen:. 17 759 - F/r

Werkzeugwechselvorrichtung für eine Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung

Patentansprüche

Werkzeugwechselvorrichtung für eine Zentraleinheit für spanabhebende Bearbeitung, bei der die Zentraleinheit einen Spindelkopf aufweist, der von einem Führungsträger für eine Bewegung entlang des Führungsträgers zwischen einer Bearbeitungsposition und einer Werkzeugwechselposition beweglich gehaltert ist, und der eine vertikale Spindel, eine horizontale Spindel und Einrichtungen zur Befestigung einer Zusatzspindel an der

-. vertikalen Spindel trägt, wobei die Zusatzspin

del eine horizontale Hilfsspindel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugwechselvorrichtung ein Werkzeugspeichermagazin (13), das in Abstand von dem Spindelkopf (5) angeordnet ist und eine Vielzahl von Werkzeugen speichert, eine Tragvorrichtung (18), die an dem Führungsträger für eine Bewegung entlang des Führungsträgers zwischen einer Position in der Nähe des Magazins und der Werkzeugwechselposition gohaltort ist eine Armantriebsvorrichtung (19)," die von der Tragvorrichtung (18) derart gehaltert ist, daß sie um

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90° um eine Achse hin und her drehbar ist, die parallel zur Bewegungsrichtung der Tragvorrichtung (18) verläuft, und, daß sie über eine Strecke auf und ab bewegbar ist, die gleich der Strecke zwischen der horizontalen Spindel (9) und der horizontalen Hilfsspindel (11) ist, und einen Werkzeugwechselarm (20) aufweist, der an seinen beiden Längsenden mit Werkzeuggreifern versehen ist und an der Armantriebsvqrrichtung für eine Drehung mit dieser befestigt ist, so daß er entweder eine horizontale Position oder eine vertikale Position einnimmt, daß der» Werkzeugwechselarm (20) an der ArmantriebsvorriQhtung (19) derart befestigt ist, daß, wenn sich der Werkzeugwechselarm in der horizontalen Position bzw.der vertikalen Position befindet, der Werkzeugwechselarm sich in einer horizontalen Ebene bzw.in einer vertikalen Ebene drehen und eine Translationsbewegung in der vertikalen· Richtung bzw.in der horizontalen Richtung bezüglich der Armantriebsvorrichtung (19) ausführen kann, s-o daß der Werkzeugwechselarm einen Werkzeugwechsel zwischen dem Werkzeugspeichermagazin und der vertikalen Spindel, der horizontalen Spindel oder der Zusatzspindel ausführen kann.