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Insbesondere zur spanenden Bearbeitung
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einsetzbare Werkzeugmaschine Die Erfindung betrifft eine insbesondere
zur spanenden Bearbeitung einsetzbare Werkzeugmaschine mit einer ortsfesten Antriebswelle
zum Antreiben des jeweils in Arbeitsstellung befindlichen Werkzeugs, mit einem Werkzeugmagazin,
mit einem Werkzeugwechsler und mit Werkzeugkassetten zur Aufnahme von jeweils mindestens
einem Werkzeug, die mit Hilfe des Werkzeugwechslers aus einer Magazinstellung in
die Arbeitsstellung und umgekehrt überführbar sind und eine in der Arbeitsstellung
mit der Antriebswelle gekuppelte Werkzeugspindel enthalten.
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Bekannte Werkzeugmaschinen der genannten Art weisen ein Werkzeugmagazin
auf, das eine Vielzahl von
lösbar angesetzten Werkzeug-Kassetten
trägt, in denen jeweils ein oder mehrere Werkzeuge aufgenommen sind.
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Die Werkzeugkassetten enthalten eine Werkzeugspindel, die an die Antriebswelle
ankuppelbar ist, wodurch gleichzeitig die Wirkverbindung zwischen Antriebswelle
und dem in der Werkzeugkassette aufgenommenen Werkzeug hergestellt wird. Soll ein
Werkzeugwechsel vorgenommen werden, so wird das Werkzeugmagazin derart positioniert,
daß die das gewünschte Werkzeug enthaltende Werkzeugkassette in den Bereich des
Werkzeugwechslers gelangt, wo sie an diesen lösbar angesetzt wird. Durch den Wechsler
erfolgt dann eine Entnahme der gesamten, das Werkzeug aufnehmenden Werkzeugkassette
aus dem Werkzeugmagazin und ein anschließender Transport zur Antriebswelle. Nachteilig
hieran ist, daß zur Bereitstellung einer großen Anzahl von Werkzeugen eine Vielzahl
von im Werkzeugmagazin gespeicherten Werkzeugkassetten notwendig ist. Diese besitzen
jedoch einen relativ komplizierten Aufbau - sie weisen u.a. eine Halterung für die
aufzunehmenden Werkzeuge, eine drehbar gelagerte Werkzeugspindel und eine Kupplungseinrichtung
zum Kuppeln mit der Antriebswelle auf - , was zur Folge hat, daß sie und damit die
gesamte Werkzeugmaschine relativ teuer sind / ist. Als weiterer Nachteil stellt
sich heraus, daß das bekannte Werkzeugmagazin relativ viel Platz einnimmt und stark
dimensioniert ist, da die aufzunehmenden Werkzeugkassetten relativ groß bauen und
ein hohes Gewicht aufweisen. Die Größe der
Werkzeugmaschine wird
daher auch wesentlich von den Abmessungen des Werkzeugmagazins beeinflußt. Die Baugröße
der Werkzeugkassetten beschränkt weiterhin die Anzahl der im Werkzeugmagazin abspeicherbaren
Werkzeuge. Eine Vergrößerung der Speicherkapazität kann nur durch eine ungünstige
Vergrößerung des Werkzeugmagazins erreicht werden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, den oben genannten Nachteilen abzuhelfen
und eine Werkzeugmaschine zu schaffen, deren Werkzeugmagazin bei hoher Speicherkapazität
klein und kompakt baut und dessen Werkzeugaufnahmen einfach und kostengünstig herstellbar
sind.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Werkzeugmagazin spindel
lose Werkzeughalterungen enthält und daß dem Werkzeugmagazin ein Werkzeugumsetzer
zum Umsetzen der Werkzeuge zwischen den im Magazin verbleibenden Werkzeughalterungen
und der in der Magazinstellung befindlichen Werkzeugkassette zugeordnet ist.
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Vorteilhafterweise dienen also die Werkzeughalterungen im Werkzeugmagazin
nunmehr einzig und allein zur Aufnahme von Werkzeugen während deren Abspeicherung
und Bereitstellung, weitere Funktionen haben sie nicht zu erfüllen. Sie können aus
diesem Grunde einen einfachen Aufbau aufweisen und sind somit sehr kostengünstig
herstellbar. Weiterhin besitzen sie eine wesentlich geringere Baugröße als die bekannten
Werkzeugkassetten,
so daß im Werkzeugmagazin eine hohe Speicherungsdichte erzielt werden kann.
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Bei gleicher Speicherkapazität wie vergleichbare bekannte Werkzeugmaschinen
baut das erfindungsgemäße Werkzeugmagazin erheblich kleiner und kompakter.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Die Weiterbildung nach Anspruch 2 gestattet ein schnelles Positionieren
der aus dem Werkzeugmagazin zu entnehmenden Werkzeuge. Gleichzeitig wird bei dieser
Anordnung die zum Positionieren des Werkzeugmagazines erforderliche Verstellkraft
auf ein Minimum reduziert, da sich die Gewichtskräfte der gespeicherten Werkzeuge
im wesentlichen ausgleichen.
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Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, daß bei kostengünstiger
Herstellung der Werkzeughalterungen ein leichtes Einsetzen und Entnehmen von Werkzeugen
möglich ist, die zudem im eingesetzten Zustand sicher gehalten sind.
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Die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 4 bis 6 ermöglichen eine sichere
übergabe einzelner Werkzeuge zwischen dem Werkzeugmagazin und der in Magazinstellung
befindlichen Werkzeugkassette.
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Insbesondere die Weiterbildung nach Anspruch 6 erlaubt eine Integration
der Greifeinrichtung in einen programmgesteuerten Bearbeitungsablauf der Werkzeugmaschine.
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Die Weiterbildung nach Anspruch 9 ermöglicht eine günstige Anbringung
des Werkzeugumsetzers und schränkt zudem die von ihm beim Umsetzen eines Werkzeuges
zurückzulegende Wegstrecke auf ein Minimum ein, so daß das Zeitintervall zur Übergabe
sehr klein gehalten ist.
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Die Ausführungsform nach Anspruch 10 beschränkt die Anzahl der notwendigen
Werkzeugkassetten auf ein Minimum, so daß die Gestehungskosten der erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine sehr niedrig sind. Zudem kann ein sehr schneller Wechsel des Bearbeitungswerkzeuges
erfolgen, ohne daß verzögernde Totzeiten auftreten.
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Die Weiterbildung nach Anspruch 11 ermöglicht eine wesentliche Erhöhung
der Anzahl der speicherbaren Werkzeuge. Auch eröffnet diese Weiterbildung in Fertigung
und Vertrieb der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine die Möglichkeit, ausgehend von
einer Grundbaustufe der Werkzeugmaschine, verschiedene Ausbaustufen anzubieten,
die dann je nach Bedarf mit oder ohne zweites Werkzeugkassetten enthaltendes Magazin
und mit einer mehr oder weniger großen
Anzahl von Werkzeugkassetten
vertrieben werden.
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Man erhält dadurch eine vielfältige Angebotspalette von Werkzeugmaschinen
verschiedener Ausbaustufen ohne aufwendige Lagerhaltung und mit im wesentlichen
identischen Bauteilen.
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Die Weiterbildungen der Ansprüche 12 bis 14 sind Ausführungsformen
mit einer besonders kompakten Bauweise, die eine einfache Gestaltung und Konstruktion
des Werkzeugumsetzers zulassen.
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Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine wird im folgenden anhand beiliegender
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine, Fig. 2 eine Rückansicht der Werkzeugmaschine
aus Fig. 1, Fig 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 gemäß der dort gestrichelt
dargestellten Partie III und Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Werkzeugübergabevorrichtung
gemäß der umrandeten Partie IV aus Fig. 1.
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Zunächst bezugnehmend auf Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine
dargestellt. Sie enthält/ein Maschinenbett bzw. einen Werkstücktisch 1, der einen
Werkstückschlitten 2 trägt, auf dem ein gestrichelt dargestelltes Werkstück 3 gehaltert
werden kann. Der Werkstückschlitten 2 ist gemäß Pfeil 4 in einer Koordinatenrichtung
bewegbar, im dargestellten Ausführungsbeispiel in einer horizontal verlaufenden
Ebene. An der Rückseite des Maschinenbettesl ist ein Querschlitten 6 angeordnet,
der über eine Führungseinrichtung 7 im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des
Werkstückschlittens 2 und ebenfalls horizontal verschiebbar ist. Die Bewegungsrichtung
dieses Querschlittens 6 definiert eine zweite Koordinatenachse, die durch Pfeil
5 angedeutet ist.
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Des weiteren enthält die Werkzeugmaschine einen über eine Führung
10 mit dem Querschlitten 6 verbundenen Werkzeugkopf 9, der längs der axialen Achse
11 der Führung lo und im rechten Winkel sowohl zur ersten 4, als auch zur zweiten
5 Koordinatenachse bewegbar ist.
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Diese Bewegungsrichtung, die gleichzeitig die dritte Koordinatenachse
der Werkzeugmaschine darstellt, ist durch den Pfeil 8 ausgewiesen. Die Werkzeugmaschine
ist also eine sogenannte Drei-Koordinaten-Maschine, bei der das Werkstück 3 und
ein am Werkzeugkopf 9 gehaltertes Bearbeitungswerkzeug 12 relativ zueinander in
allen drei Koordinatenachsen verfahrbar sind.
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Der Werkzeugkopf 9 ist über einen Träger 13 zusätzlich noch am Querschlitten
6 geführt. Dieser Träger weist an seiner vom Maschinenbett 1 wegweisenden Seite
ein Werkzeugmagazin 14 auf (siehe auch Fig. 2), das eine Mehrzahl von Bearbeitungswerkzeugen
12 speichert. Diese Werkzeuge 12 sind mit Hilfe eines Werkzeugumsetzers 15 einem
Werkzeugwechsler 16 zuführbar, der das bzw. die Werkzeug(e) aufnehmen kann, um es
bzw. sie in Wirkverbindung mit einer im Werkzeugkopf 9 angeordneten Antriebswelle
oder Antriebsspindel 21 zu versetzen.
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Im folgenden sollen die einzelnen Baugruppen der erfindungsgemäßen
Werkzeugmaschine näher erläutert werden.
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Der Werkzeugwechsler 16 ist wie der Werkzeugkopf 9 an der Achse 11
der Führung 10 geführt. Er kann bezüglich dieser Achse eine Rotationsbewegung gemäß
Pfeil 60 und eine Hubbewegung gemäß Pfeil 61 durchführen.
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In seiner Ruhestellung ist der Werkzeugwechsler 16 der Oberseite des
Werkzeugkopfes 9 unmittelbar benachbart oder liegt auf dieser auf. Er besitzt zwei
bezüglich der Achse 11 radial abstehende Haltearme 17,17', an deren beiden freien
radialen Endbereichen jeweils eine Koppelungseinrichtung 18,18' vorgesehen ist,
an die jeweils eine sogenannte Werkzeugkassette 19 ankoppelbar ist. Fig. 1 zeigt
einen Zustand, in dem an beide Koppelungsrinrichtungen 18,
18'
jeweils eine Werkzeugkassette angesetzt ist.
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In diesem Zustand beschreibt der Werkzeugwechsler 16 zusammen mit
den angesetzten Werkzeugkassetten 19 in seinem Längsschnitt die Gestalt eines U,
das mit seiner Öffnung 20 in Richtung des Werkzeugkopfes 9 weist. Zweckmäßigerweise
ist der Werkzeugkopf 9 so dimensioniert, daß er in der Ruhestellung in der Öffnung
20 zumindest teilweise versenkt ist.
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Nachzutragen wäre noch, daß der Werkzeugwechsler 16 in seiner Ruhestellung
derart ausgerichtet ist, daß seine Längsrichtung in etwa parallel zur ersten Koordinatenachse
4 verläuft, was bedeutet, daß einer der Haltearme 17 in Richtung des Werkstückschlittens
2 und der andere der Haltearme 17' in Richtung des Werkzeugmagazins 14 weist.
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Der in Richtung des Werkstückschlittens 2 weisende Haltearm 17 hält
die angesetzte Werkzeugkassette in Arbeitsstellung, in der das in der Werkzeugkassette
19 aufgenommene Werkzeug in Wirkverbindung mit einer im Werkzeugkopf 9 angeordneten
und schematisch und gestrichelt dargestellten Antriebswelle bzw. Antriebsspindel
21 steht. Hierzu enthält die Werkzeugkassette 19 eine nicht dargestellte Werkzeugspindel,
die an die Antriebswelle 21 ankoppelbar ist und gleichzeitig mit den aufgenommenen
Werkzeugen in Verbindung steht. Die am zweiten Haltearm 17' angesetzte Werkzeugkassette
befindet sich in der Magazinstellung, in der sie
mit Werkzeugen
aus dem Werkzeugmagazin 14 bestückt werden kann.
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Die Funktionsweise des Werkzeugwechslers 16 ist folgende: unter der
Annahme, daß an beiden Haltearmen 17, 17' jeweils eine Werkzeugkassette 19 angekoppelt
ist und beide Kassetten mit Werkzeugen unbestückt sind, wird zunächst mittels des
Werkzeugumsetzers 15 ein Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin 14 entnommen und in die
am Haltearm 17' in Magazinstellung angeordnete Werkzeugkassette 19 eingesetzt (die
Funktionsweise des Umsetzers 15 wird weiter unten näher erläutert). Im Anschluß
an diese Aktion führt der Werkzeugwechsler 16 eine Hubbewegung durch, in deren Verlauf
er in Längsrichtung der Achse 11 vom Werkzeugkopf 9 angehoben wird, bis dieser aus
der Öffnung 20 herausgetreten ist. Dieser Zustand ist bei 22 gestrichelt dargestellt.
Nunmehr schließt sich eine Drehbewegung um 1800 um die Achse 11 an, so daß im Anschluß
an diese Drehbewegung die beiden Haltearme 17,17' ihre Positionen gerade vertauscht
haben. Daran anschließend senkt sich der Werkzeugwechsler 16 wieder in seine in
Fig. 1 dargestellte Ruhestellung ab, so daß sich die dort dargestellte Situation
darstellt. Das in der einen Werkzeugkassette 19 aufgenommene Werkzeug 12 steht nun
in Wirkverbindung der Antriebswelle 21, während die zweite, leere Werkzeugkassette
19 nun ebenfalls mittels des
Umsetzers 15 bestückt werden kann.
Es ist leicht zu erkennen, daß über den Werkzeugwechsler 16 sehr schnell und sehr
einfach ein Austausch von Bearbeitungswerkzeugen 12 erfolgen kann; schon während
der Bearbeitung eines Werkstückes 3 kann in der dem Werkzeugmagazin 14 zugewandten
Werkzeugkassette 19 ein Umtausch von Werkzeugen 12 vorgenommen werden.
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Im folgenden insbesodnere bezugnehmend auf Fig. 2 ist zu erkennen,
daß das Werkzeugmagazin 14 als Endlosförderer 23 ausgebildet ist. Dieser Endlosförderer
23 ist vorzugsweise eine endlose, schematisch dargestellte Förderkette 26, die um
vier Förderräder 24, beispielsweise Zahnräder, herumgeschlungen ist, deren vier
Drehachsen 25 parallel zueinander verlaufen und im rechten Winkel zu einer die Förderkette
26 aufnehmenden Ebene angeordnet sind. Zweckmäßigerweise liegen die vier Drehachsen
25 in den vier Ecken eines gedachten Rechteckes, so daß die umschlingende Förderkette
insgesamt in etwa die Gestalt eines Rechtecks mit abgerundeten Kanten besitzt. Der
Einfachheit halber ist in Fig. 2 nur eines der Förderräder 24 dargestellt, die weiteren
Förderräder sind durch ihre Drehachsen angedeutet. Selbstverständlich ist diese
Anordnung nicht zwingend, beispielsweise wäre es auch denkbar, nur zwei im Abstand
zueinander angeordnete Förderräder 24 vorzusehen, die umschlingende Förderkette
erhielte in diesem Falle die
Gestalt eines Ovals. Auch ist nicht
festgeschrieben, als Endlosförderer eine Kette einzusetzen, vielmehr wäre auch ein
bandartiges Gebilde verwendbar.
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Mindestens eines der Förderräder 24 ist ein angetriebenes Förderrad,
das bei seiner Drehung eine Förderbewegung des Endlosförderers 23 bewirkt.
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An seiner den Förderrädern 24 entgegengesetzten Förderseite 27 trägt
der Endlosförderer 23 des Werkzeugmagazins 14 eine Vielzahl von in Förderrichtung
nacheinander angeordneten Werkzeughalterungen 28, die fest mit dem Endlosförderer
23 verbunden sind.
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Bei einer beispielsweisen Ausführungsform des Endlosförderers 23 als
Förderkette 26 bietet es sich an, die einzelnen Werkzeughalterungen 28 über Stege
29 an den jeweiligen Gelenkachsen eines Kettengliedes der Förderkette 26 anzubringen.
In diesem Falle entspricht die maximale Anzahl der Werkzeughalterungen des Werkzeugmagazins
der Anzahl der Kettenglieder der Förderkette. Es sind jedoch auch andere Anbringungsmöglichkeiten
für die Werkzeughalterungen 28 möglich, so beispielsweise ein Ansetzen an den Kettengliedern
selbst, beispielsweise mittels Schweißen.
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Die Werkzeughalterungen 28 des Werkzeugmagazins 14 zeichnen sich durch
einen besonders einfachen Aufbau aus. Sie bilden quasi nur einzelne Werkzeugtaschen
30, die eine Kupplungspartie eines Werkzeugs aufnehmen können, und die zweckmäßigerweise
eine
einfache Halteeinrichtung, beispielsweise eine Rasteinrichtung,
enthalten, zum lösbaren und sicheren Einrasten der Werkzeuge im gespeicherten Zustand
(nicht näher dargestellt). Die Werkzeughalterungen 28 haben also einzig und allein
die Aufgabe, die abzuspeichernden Werkzeuge 12 im gespeicherten Zustand unverlierbar,
jedoch leicht entnehmbar aufzunehmen. Dies hat zur Folge, daß die Werkzeughalterungen
28 klein bauen und kostengünstig herstellbar sind, insbesondere im Vergleich zu
den ebenfalls Werkzeuge aufnehmenden Werkzeugkassetten 19.
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Wie die Fig. 1 und 2 weiterhin zeigen, ist das Werkzeugmagazin 14
vorzugsweise derart am Träger 13 angebracht, daß der Endlosförderer 23 mit der sich
in Magazinstellung befindlichen Kassette in ein und derselben oder einer parallelen
Ebene liegt.
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Im Ausführungsbeispiel verläuft die den Endlosförderer enthaltende
Ebene parallel zur Achse 11 und zweckmäßigerweise vertikal.
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Zur Übergabe eines Werkzeugs 12 zwischen dem Werkzeugmagazin 14 und
einer am Werkzeugwechsler 16 in Magazinstellung gehalterten Werkzeugkassette 19
ist der oben schon erwähnte Umsetzer 15 vorgesehen.
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Dieser enthält eine über eine Konsole 31 parallel zur Richtung der
Achse 11 bewegbare Greifeinrichtung 32, die eine Greifzange 33 enthält, die zum
Erw
9 wgEeifeM von in den Werkzeughalterungen 28 oder in den Werkzeugkassetten
19 gehalterten Werkzeugen dient.
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Die Ausgestaltung und Funktionsweise der Greifeinrichtung 32 wird
unter den Fig. 3 und 4 weiter unten noch näher erläutert.
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Zweckmäßigerweise ist das Werkzeugmagazin 14 bezüglich der Lage des
Werkzeugwechslers 16 derart angeordnet, daß es in der Seiten- und Rückansicht (Fig.
1 und 2) unterhalb dem Werkzeugwechsler 16 zu liegen kommt.
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Vorzugsweise erfolgt die Anordnung derart, daß die jeweilige in Magazinstellung
befindliche Werkzeugkassette 19 in einer ebene liegt mit der den Endlosförderer
23 enthaltenen Ebene. Hierbei ist der im wesentlichen eine in etwa rechteckige Gestalt
aufweisende Endlosförderer 23 so ausgerichtet, daß seine beiden längeren Rechteckseiten
im rechten Winkel zur Achse 11 verlaufen, wobei die Förderseite 27 der dem Werkzeugwechsler
16 benachbarten Rechteckseite eben diesem Werkzeugwechsler 16 zugewandt ist. Als
besonders vorteilhaft erweist sich eine Anordnung, bei der sich die jeweils in Magazinstellung
befindliche Kassette unmittelbar senkrecht oberhalb der Längsmitte der längeren
Rechteckseiten befindet (Fig. 2). Zur Umlagerung eines Werkzeuges vom Werkzeugmagazin
14 zum Werkzeugwechsler 16 entnimmt der Umsetzer 15 das jeweils in den Längsmittenbereich
der oberen Rechteckseite des Endlosförderers 23
positionierte Werkzeug
aus der entsprechenden Werkzeughalterung 28 und verfährt es parallel zur Achse 11
zum Werkzeugwechsler, Der Einfachheit halber soll im folgenden diejenige Stellung,
in der der Umsetzer 15 im Bereich des Werkzeugmagazins 14 positioniert ist und in
der eine Entnahme eines Werkzeuges durchgeführt werden kann als Speicherstellung
des Umsetzers 15 bezeichnet werden und diejenige Stellung, in der der Umsetzer im
Bereich des Werkzeugwechslers 16 positioniert ist, in der ein Einsetzen eines Werkzeuges
in eine Werkzeugkassette 19 vorgenommen werden kann, als Wechslerstellung.
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Die Übergabebewegung eines Werkzeuges zwischen Magazin und Wechsler
ist eine Hubbewegung, wobei der Antrieb für diese Bewegung über einen Arbeitszylinder
34 erfolgt, dessen Zylinder an oder im Träger 13 gehaltert ist und dessen Kolbenstange
mit einem Fortsatz 35 der Konsole 31, die an einer Vertikalführung 36 geführt ist,
zusammenarbeitet. Die Längsachse des Arbeitszylinders 34 verläuft parallel zur Achse
11 und zur Längsrichtung der Vertikalführung 36. Zweckmäßigerweise sind an der Vertikalführung
36 nicht dargestellte Endanschläge vorgesehen, die die Hubbewegung in der Wechsler-
und der Speicherstellung stoppen.
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Im folgenden soll anhand insbesondere der Fig. 3 und 4 die Greifeinrichtung
32 der Werkzeugübergabevorrichtung bzw. des Umsetzers 15 näher beschrieben werden:
zunächst bezugnehmend auf Fig. 4 ist die Speicherstellung des Umsetzers 15 dargestellt,
in der er so positioniert ist, daß eine Entnahme bzw. ein Einsetzen eines Werkzeugs
12 aus bzw. in eine Werkzeughalterung 28 durchgeführt werden kann. Zunächst soll
die ungestrichelte Darstellung betrachtet werden.
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Man erkennt eine Partie der weggeschnittenen Konsole 31, die an ihrer
Oberseite eine waagerecht und in Richtung der Koordinatenachse 4 (Fig. 1) verlaufende
Führungsschiene 37 aufweist. In dieser Richtung liegt ebenfalls die Einsteck- bzw.
Entnahmerichtung für ein Werkzeug 12 bezüglich seiner Werkzeughalterung 28. An der
Führungsschiene 37 ist die Greifzange 33 über eine Führungseinrichtung 38, z.B.
eine Schwalbenschwanzführung, in Längsrichtung der Führungsschiene 37 verschiebbar
gelagert. Gleichzeitig steht die Greifzange mit einer Kolbenstange 39 eines parallel
zur Führungsschiene 37 ausgerichteten Arbeitszylinders 40 in Verbindung, so daß
durch eine Betätigung desselben eine Horizontalverschiebung der Greifzange möglich
ist. Die Greifzange 33 steht in etwa im rechten Winkel von der Führungsschiene 37
ab und weist nach oben in Richtung zum Werkzeugwechsler 16.
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Der abstehende freie Endbereich 44 der Greifzange 33 ist gemäß Fig.
3 als feststehende Greifbacke 41
ausgebildet, die mit einer an
einer Drehachse 42 schwenkbar gelagerten Greifbacke 43 zusammenarbeitet. Beide Greifbacken
liegen in einer Ebene, die auch die Schwenkebene für die schwenkbare Greifbacke
43 definiert. In den freien Endbereich 44 der beiden Greifbacken 41, 43 ist eine
Greifausnehmung 45 eingebracht, die im geschlossenen Zustand der Greifzange eine
bogenförmige oder halkreisförmige Kontur besitzt.
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Die schwenkbare Greifbacke 43 ist ein schwenkbar gelagerter zweiarmiger
Hebel, wobei der längere Hebelarm oder Greifarm 46 sich ausgehend von der Drehachse
42 in Richtung des freien Endbereichs 44 erstreckt und der kürzere Hebelarm, der
Betätigungsarm 47, in Gegenrichtung weist. Der Greifarm 46 arbeitet mit einem Betätigungsstößel
48 zusammen, der in einer parallel zur Schwenkebene verlaufenden und in der feststehenden
Greifbacke 41, aus Richtung der schwenkbaren Greifbacke 43 ausgenommenen Sackbohrung
49 verschiebbar gelagert ist. Zwischen dem Ende der Sackbohrung und dem Betätigungsstößel
48 ist des weiteren eine Druckfeder So angeordnet, die sich einerseits am Ende der
Sackbohrung und andererseits am Betätigungsstößel 48 abstützt, der dadurch auf die
schwenkbare Greifbacke 43 einwirkt und diese in eine Offenstellung vorspannt. Demgegenüber
arbeitet der Betätigungsarm 47 der schwenkbaren Greifbacke 43 mit einem Druckstößel
51 zusammen, der ebenfalls in einer in die feststehende Greifbacke 41, in der gleichen
Ebene wir die Sackbohrung 49, eingebrachten Betätigungsbohrung 52 längsverschieblich
gelagert ist. In diese Bohrung kann über einen
Kanal oder eine
Leitung 53 ein Druckmedium zugeführt werden, zur Beaufschlagung des vom Betätigungsarm
47 abliegenden axialen Endes des Druckstößels 51. Im folgenden soll ein Übergabevorgang
eines Werkstückes 12 aus dem Werkzeugmagazin 14 in eine in der Beladestellung des
Werkzeugwechslers 16 an diesem gehalterte Werkzeugkassette 19 kurz erläutert werden:
Die an der Konsole 31 festgelegte Greifeinrichtung 32 ist dem Werkzeugmagazin benachbart
angeordnet und zwar auf dessen vom Maschinenbett 1 abgewandter Seite. Zur Aufnahme
eines Werkzeugs 12 aus der unmittelbar vertikal unterhalb der zu bestückenden Werkzeugkassette
19 angeordneten Werkzeughalterung 28, befindet sich die Greifzange 33 in der in
Fig. 4 ungestrichelt dargestellten Stellung, in der das Werkzeug zwischen den beiden
Greifbacken 41, 43 fest aufgenommen ist. Diese Position ist auch im unteren Abschnitt
der Fig. 3 dargestellt. Zum Schließen der beiden Greifbacken steht am Druckstöße
über die Leitung 53 ein Druck an, der den Druckstößel 51 auf den Betätigungsarm
47 der schwenkbaren Greifbacke 43 einwirken läßt, wodurch diese entgegen der Federkraft
So in ihre geschlossene Stellung ausgelenkt wird und hierbei eine Partie des Werkzeugs
12 mit seiner Greifausnehmung 45 spannend faßt. Um eine sichere Halterung des Werkzeugs
12 zu gewährleisten, besitzt die mit der Werkzeughalterung 28 zusammenarbeitende
Kupplungspartie 54 des Werkzeugs 12 eine Haltenut 55, in die die beiden
Greifbacken
41, 43 eintauchen können. Nachdem das Werkzeug 12 ergiffen ist, führt die Greifzange
33 unter Vermittlung des Arbeitszylinders 40 eine vom Werkzeugmagazin 14 weg gerichtete
Verschiebebewegung entlang der Führungsschiene 37 aus, bis die Kupplungspartie 54
des Werkzeugs 12 aus der Werkzeughalterung 28 entnommen ist. Diese Stellung ist
in Fig. 4 bei 56 gestrichelt dargestellt. Jetzt schließt die Hubbewegung des Umsetzers
15 an, die vom Arbeitszylinder 34 hervorgerufen wird. Mittelbar längsgeführt an
der Vertikalführung 36 erfolgt daher ein Anheben der Greifeinrichtung 32, bis das
Werkzeug 12 und seine Kupplungspartie 54 eine Position einnehmen, in der ihre Längsachse
57 koaxial zur Einstecköffnung 58 der zu bestückenden Werkzeugkassette 19 ausgerichtet
ist. Jetzt erfolgt die Betätigung des Arbeitszylinders 40, so daß seine Kolbenstange
39 ausfährt und die Greifzange 33 in Richtung auf die Werkzeugkassette 19 bewegt.
In der Endstellung dieser Bewegung ist die Kupplungspartie 54 in der Einstecköffnung
28 der Werkzeugkassette 19 aufgenommen und darin eingerastet od.dgl.
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Nun wird ein Druckabfall des in der Leitung 53 anstehenden Druckes
veranlaßt, der zur Folge hat, daß die schwenkbare Greifbacke 43 unter Wirkung der
Druckfedern So in eine geöffnete Stellung übergeht, in der sie das Werkzeug 12 freigibt.
Diese Position ist im oberen Abschnitt der Fig. 3 gestrichelt dargestellt. Da sich
die feststehende Greifbacke 41 noch im Eingriff mit der Haltenut 55 befindet, schließt
sich ein eventuelles Absenken des Umsetzers 15 an, um
die Greifzange
aus dem Werkzeugbereich zu entfernen. Diese Absenkbewegung ist jedoch nichtnotwendigerweise
erforderlich.
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Üblicherweise schließt sich nunmehr der vom Werkzeugwechsler 16 durchgeführte
Wechsel des momentanen Bearbeitungswerkzeugs an, in dessen Verlauf der Werkzeugwechsler
16 angehoben wird und das in der Werkzeugkassette 19 aufgenommene Werkzeug 12 aus
dem Bereich der Greifausnehmung45 entnommen wird. Nach Beendigung der anschließenden
Werkzeugwechslerbewegung ist das vorher dem Werkstück 3 zugewandte Werkzeug in der
Greifausnehmung 45 aufgenommen. Es schließt sich ein Zurücksetzen dieses Werkzeugs
in das Werkzeugmagazin 14 an, zu welchem Zwecke der Umsetzer 15 einen Bewegungsablauf
ausführt, der dem vorher beschriebenen entgegengesetzt ist.
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Wie oben bereits gesagt, sind die Werkzeugkassetten 19 am Werkzeugwechsler
16 lösbar angesetzt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine feste Verbindung
zwischen Kassetten und Wechsler vorzunehmen, dies schränkt die Funktionsfähigkeit
der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in keiner Weise ein.
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Für eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
ist eine lösbare Verbindung zwischen Werkzeugkassetten und Werkzeugwechsler 16 unbedingte
Voraussetzung.
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Anhand von insbesondere Fig. 2 soll diese Ausführungsform nachstehend
beschrieben werden. Demgemäß besitzt die Werkzeugmaschine ein zweites, sogenanntes
Kassettenmagazin 62, das eine Mehrzahl von Werkzeugkassetten 19,19' speichert
und
bereithält. Dieses Kassettenmagazin 62 ist ebenfalls als Endlosförderer 63 ausgebildet
und derart angeordnet, daß das Werkzeugmagazin 14 von ihm umgeben ist. Das bedeutet,
daß diejenige Ebene, in der der Endlosförderer 23 des Werkzeugmagazins 14 verläuft,
parallel zu derjenigen Ebene angeordnet ist, in der der Endlosförderer 63 des Kassettenmagazins
62 aufgenommen ist. Der Endlosförderer 63 ist in analoger Weise zum Werkzeugmagazin
14 um Umlenkräder bzw. Rollen 64 herumgeschlungen, deren Lagerachsen 65 ebenfalls
in den Ecken eines gedachten Rechtecks, jedoch mit größeren Abständen zueinander,
angeordnet sind. Die Kontur des Endlosförderers 63 ist daher diejenige eines Rechtecks
mit abgerundeten Kanten. Vorzugsweise verlaufen die zwischen zwei Lagerachsen 65
befindlichen Förderstränge parallel zu den zwischen den Drehachsen 25 angeordneten
und benachbarten Förderersträngen des Werkzeugmagazins. Auch eine koaxiale Anordnung
von Kassetten-und Werkzeugmagazin ist möglich.
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Die im Kassettenmagazin 62 aufgenommenen Werkzeugkassetten 19, 19'
sind am Endlosförderer an dessen vom Werkzeugmagazin 14 weg weisender Seite lösbar
angebracht und zwar, in Förderrichtung des Endlosförderers 63 gesehen, in Reihe
nacheinander und mit zwischenliegenden kleineren Abständen, Vorzugsweise sind die
Kassetten lösbar an am Endlosförderer 63 befestigten Haltestegen 66 angesetzt, die
von diesem Endlosförderer 63 radial und im rechten Winkel nach außen abstehen
(siehe
auch gestrichelte Darstellung in Fig. 1).
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Der zwischen Werkzeugmagazin 14 und Werkzeugwechsler 16 angeordnete
Fördererstrang 67 steht in einem Abstand zum in der jeweiligen Beladestellung befindlichen
Haltearm 17' des Werkzeugwechslers 16, der gerade der quer zur Förderrichtung gemessenen
Höhe der Werkzeugkassette 19, 19' entspricht. Das hat zur Folge, daß bei einerBewegung
des Kassettenmagazins 62, die jeweils den Werkzeugwechsler 16 passierende Werkzeugkassette
mit dessen Koppelungseinrichtung 18' momentan zusammenarbeitet. Das bedeutet, daß
immer diejenige Werkzeugkassette 19, die sich unmittelbar unterhalb des Haltearms
17' befindet, an diesen automatisch angekoppelt ist. Wird das Kassettenmagazin 62
in dieser Stellung angehalten, so kann ein Entnehmen und ein Umtausch der Kassette
erfolgen, gemäß der oben schon beschriebenen Werkzeugwechslerbewegungen.
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Die Kombination des Kassettenmagazins 62 mit dem Werkzeugmagazin 14
hat insbesondere den Vorteil einer hohen Speicherkapazität. Die Funktionsweise des
Umsetzers 15 ist vorteilhafterweise unabhängig von der Anordnung dieses Kassettenmagazins
62, da er immer mit der jeweils in Beladestellung des Werkzeugwechslers an diesen
angesetzten Werkzeugkassette 19 zusammenarbeiten kann.
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Vorteilhafterweise kann das Werkzeugmagazin 14 an einer bekannten
Werkzeugmaschine angesetzt werden, die bereits ein kassettenaufnehmendes
Magazin,
in der Art wie oben beschrieben, besitzt. Dies hat den Vorteil, daß ohne großen
Aufwand eine Nachrüstung erfolgen kann, zum Zwecke der Erhöhung der Speicherkapazität
und der Flexibilität. Noch dazu erfolgt dies mit einem wesentlich geringeren Kostenaufwand,
im Vergleich zu einer entsprechenden Erhöhrung der Anzahl der Werkzeugkassetten.
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Die obige beschriebene Werkzeugmaschine stellt selbstverständlich
nur eine beispielhafte Ausführungsform dar. Das erfindungsgemäße Werkzeugmagazin
bzw. das Kassettenmagazin und der Umsetzer können selbstverständlich auch an einer
Werkzeugmaschine Verwendung finden, die beispielsweise einen anders gestalteten
Werkzeugumsetzer 16 besitzt.
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Dieser kann beispielsweise als sogenannte Revolverwerkzeugwechsler
ausgeführt sein, der die Möglichkeit besitzt, mehrere Werkzeugkassetten gleichzeitig
zu haltern. Auch für die Ausgestaltung des Umsetzers bestehen vielfältige Möglichkeiten,
eine weitere Ausführungsform wäre beispielsweise die Ausgestaltung des Umsetzers
in Art eines zweiten Werkzeugwechslers, der zwischen der Magazinstellung einer Kassette
und dem Werkzeugmagazin angeordnet ist.
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