DE3539296A1 - Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit mindestens einem Maschinentisch, welcher in wenigstens einer Richtung verfahrbar ist, mit mindestens einer Arbeitseinheit, z. B. Bohreinheit, welche das Werkzeug, z. B. den Bohrer, an­ treibt und in wenigstens eine Richtung verfahrbar ist, mit wenigstens einem Werkzeugmagazin, welches mindestens eine in Werkzeugaufnahmelöchern oder dgl. mit Werkzeugen zu bestücken­ den, im wesentlichen parallel zum Maschinentisch anordenbaren Speicherplatte austauschbar an einem Gestell enthält, sowie mit einem Hubgreifer, welcher am Maschinentisch befestigt und mit diesem verfahrbar sowie dazu bestimmt und geeignet ist, ein bestimmtes sich im Werkzeugmagazin bzw. der Arbeitseinheit befindliches Werkzeug zu erfassen und an die Arbeitseinheit bzw. das Werkzeugmagazin abzugeben.

Eine solche Werkzeugmaschine ist aus der DE 33 01 036 A1 bekannt. Bei der bekannten Maschine soll erreicht werden, daß die beweglichen Teile der Maschine von dem Werkzeugwechsler hoher Kapazität nicht belastet sind. Aus diesem Grunde ist ein Werkstückträger in zwei Richtungen verschiebbar angeordnet, während der Träger der Arbeitseinheit ortsfest angeordnet ist. Hierdurch ergeben sich jedoch Beeinträchtigungen des zur Verfügung stehenden Arbeitsraumen und verhältnismäßig große Werkzeugwechselzeiten, weil der Werkzeugüberträger große Weg­ strecken zurücklegen muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugma­ schine der gattungsgemäßen Art bei einfacher und zuverlässiger Funktionsweise dahingehend zu verbessern, daß die notwendige Arbeitsfreiheit bei geringen Wegstrecken des Hubgreifers gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Werkzeugtisch nur in horizontaler Richtung seiner Tiefe verfahrbar ist und daß sowohl die Arbeitseinheit als auch das Werkzeugmagazin an einem Traversenschlitten befestigt ist, welcher nur in horizontaler Richtung der Breite des Werkzeugtisches verfahrbar ist.

Hierbei weicht man bewußt von dem in der DE 33 01 036 A1 gelehrten Prinzip ab, die Arbeitseinheit und das Werkzeugma­ gazin großer Kapazität unbewegt, d. h. ortsfest am Maschinen­ bett zu befestigen. Stattdessen erreicht man mit der Erfin­ dung, da sich jeweils Werkzeugmagazin und Arbeitseinheit einerseits und Hubgreifer andererseits gleichzeitig bewegen können, kürzere Werkzeugwechselzeiten, was für das Bearbeiten von Leiterplatten für gedruckte Schaltungen, für welche solche Werkzeugmaschinen vornehmlich Einsatz finden, von besonderer Bedeutung ist. Ferner kann in vorteilhafter Weise jeweils an den Maschinentisch und an dem Traversenschlitten ein eine einzige Linearbewegung bewirkende Antriebseinheit vorgesehen sein.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist das Gestell des Werkzeugmagazins an einem an dem Traversen­ schlitten befestigten Transfertisch höhenverstellbar. Auf diese Weise kann das Werkzeugmagazin während des Einsatzes der Arbeitseinheit in eine obere Endlage gefahren werden. Aufgrund dieser Maßnahme kann das Werkzeugmagazin zur Gewährleistung kurzer Werkzeugübertragungswege unmittelbar neben der Arbeits­ einheit an dem Traversenschlitten befestigt sein, ohne die notwenige Arbeitsfreiheit zu beeinträchtigen.

Das Gestell des Speichermagazins ist vorzugsweise mittels eines Hubzylinders höhenverstellbar.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal kann die untere Endpo­ sition des Gestells des Speichermagazins durch einen an dem Transfertisch befestigten und verstellbaren Anschlag bestimmt sein, so daß das Speichermagazin für die Übergabe bzw. Über­ nahme eines Werkzeugs an den Hubgreifer bzw. von dem Hubgrei­ fer die richtige Position einnimmt.

Zur Vergrößerung der Speicherkapazität wird mit der Erfindung ferner vorgeschlagen, daß das Speichermagazin einen um eine horizontale Achse derart drehbaren Drehspeicher aufweist, daß je eine der in dem Drehspeicher enthaltenen Speicherplatten in eine Position im wesentlichen parallel zur Arbeitsebene des Maschinentisches bewegbar ist. Auf diese Weise kann das Spei­ chermagazin eine Vielzahl von jeweils in Arbeitsposition bringbare Speicherplatten aufweisen, wodurch die Speicherkapa­ zität entsprechend der Anzahl der Speicherplatten vervielfacht werden kann.

Vorzugsweise enthält der Drehspeicher n Speicherplatten und ist von einem an dem Gestell angebrachten Drehzylinder über einen Freilauf um jeweils 360°/n pro Hub drehbar.

Die jeweilige Drehendlage des Drehspeichers kann erfindungs­ gemäß mittels einer Kugelraste gesichert sein, welche jeweils in eine von mehreren umfangsmäßig verteilten konischen Boh­ rungen in einem Schaltteller des Drehspeichers eingreift.

Es kann ferner vorgesehen sein, daß die Drehendlage des Dreh­ speichers mittels Induktivschalter und (weiteren) Bohrungen des Schalttellers überwacht wird.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der Hubgreifer unter die Arbeitsebene des Arbeitstisches absenkbar ist. Dadurch wird eine weitere Maßnahme getroffen, um die notwendige Arbeits­ freiheit auf der Arbeitsebene zu schaffen, weil der Hubgreifer lediglich für den Werkzeugwechsel hochgefahren wird.

Der Hubgreifer ist zweckmäßigerweise mittels einer Kolben-Zy­ linder-Einheit heb- und senkbar.

Diese Kolben-Zylinder-Einheit kann beispielsweise mittels einer Kugelführung verdrehsicher an dem Maschinentisch gehal­ ten sein.

Die Greifbewegung der Klemmbacken des Hubgreifers wird in Weiterbildung des Erfindungsgedankens mittels zweier einfach­ wirkender Kolben bewirkt und über eine Hülse zentriert.

Dabei können die beiden einfachwirkenden Kolben je gegen eine Rückstellfeder arbeiten, um nach Druckloswerden wieder in ihre Ausgangsposition zu gelangen.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1A und Fig. 1B eine Vorderansicht und eine Seitenan­ sicht (letztere teilweise geschnitten) der erfin­ dungsgemäßen Werkzeugmaschine in Werkzeugwechsel­ stellung,

Fig. 2A und 2B in Darstellungen entsprechend Fig. 1A und 1B die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Werkzeug­ übergabestellung,

Fig. 3A und 3B in Darstellungen entsprechend Fig. 1A und 1B die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Arbeits­ stellung,

Fig. 4A und 4B in Vorderansicht und in Seitenansicht (letztere teilweise geschnitten) das einen Dreh­ speicher aufweisende Werkzeugmagazin der erfindungs­ gemäßen Werkzeugmaschine.

Fig. 5A und 5B in Darstellungen entsprechend Fig. 4A und 4B ein mit einer einzigen Speicherplatte ausgerüstete Werkzeugmagazin der erfindungsgemäßen Werkzeugma­ schine,

Fig. 6A, 6B und 6C in Frontansicht (teilweise geschnitten) Seitenansicht (teilweise geschnitten) und Draufsicht den Hubgreifer der erfindungsgemäßen Werkzeugma­ schine.

Die in der Zeichnung dargestellte Werkzeugmaschine hat einen Maschinentisch 5, welcher in horizontaler Richtung Y, als in Richtung seiner Tiefe verstellbar ist. Die Werkzeugmaschine besitzt ferner eine Arbeitseinheit 1, im dargestellten Falle eine Bohreinheit, welche ein Werkzeug 25, im dargestellten Falle einen Bohrer, antreiben kann. Die Arbeitseinheit 1 ist an einem Traversenschlitten 4 befestigt, welcher in horizon­ taler Richtung X, also in Richtung der Breite des Werkzeug­ tisches 5 und damit senkrecht zur Richtung Y verfahrbar ist. Die Werkzeugmaschine hat ferner ein Werkzeugmagazin 2, welches mindestens eine in Werkzeugaufnahmelöcher oder dgl. mit Werk­ zeugen 25 zu bestückende, im wesentlichen parallel zum Ma­ schinentisch 5 anordenbare Speicherplatte austauschbar an einem Gestell 26 enthält. Das Werkzeugmagazin 2 ist wie die Arbeitseinheit 1 an dem Traversenschlitten 4 befestigt und mit dieser in X-Richtung verfahrbar. Die Werkzeugmaschine hat ferner einen Hubgreifer 3, welcher am Maschinentisch 5 be­ festigt und mit diesem verfahrbar sowie dazu bestimmt und geeignet ist, ein bestimmtes sich im Werkzeugmagazin 2 bzw. der Arbeitseinheit 1 befindliches Werkzeug 25 zu erfassen und an die Arbeitseinheit 1 bzw. das Werkzeugmagazin 2 abzugeben. Das Gestell 26 des Werkzeugmagazins 2 ist an einem an dem Traversenschlitten 4 befestigten Transfertisch 6 mittels eines Hubzylinders 7 höhenverstellbar. Die untere Endposition des Gestells 26 des Speichermagazins 2 ist durch einen an dem Transfertisch 6 befestigten und verstellbaren Anschlag 8 bestimmt.

Das Speichermagazin 2 hat einen um eine horizontale Achse A derart drehbaren Drehspeicher 9, daß je eine der in dem Dreh­ speicher 9 enthaltenen Speicherplatten 15 in eine Position im wesentlichen parallel zur Arbeitsebene 27 des Maschinentisches 5 bewegbar ist. Der Drehspeicher 9 enthält im dargestellten Falle vier Speicherplatten 15 und ist von einem an dem Gestell 6 angebrachten Drehzylinder 11 über einen Freilauf 10 um jeweils 90° pro Hub drehbar. Die jeweilige Drehendlage des Drehspeichers 9 wird mittels einer Kugelraste 12 gesichert, welche jeweils in eine von mehreren umfangsmäßig verteilten konischen Bohrungen in einem Schaltteller 13 des Drehspeichers 9 eingreift. Die Drehendlage des Drehspeichers 9 kann darüber hinaus oder stattdessen mittels Induktivschalter und (weite­ ren) Bohrungen des Schalttellers 13 überwacht werden.

Der Hubgreifer 3 ist mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 18, 19 heb- und senkbar, und zwar bis unter die Arbeitsebene 27 des Arbeitstisches 5, so daß die erforderliche Arbeitsfreiheit auf der Arbeitsebene 27 des Maschinentisches 5 gewährleistet ist. Die Kolben-Zylinder-Einheit 18, 19 ist mittels einer Kugelführung 20 verdrehsicher an dem Maschinentisch 5 gehal­ ten. Die Greifbewegung der Klemmbacken 21 des Hubgreifers 3 wird mittels zweier einfachwirkender Kolben 22 bewirkt und über eine Hülse 23 zentriert. Die beiden einfachwirkenden Kolben 22 arbeiten dabei je gegen eine Rückstellfeder 24.

Der Arbeitsablauf der erfundenen Werkzeugmaschine ist folgen­ der:

Bei Beginn des Arbeitsprogrammes befindet sich kein Werkzeug in der Arbeitseinheit 1. Das Werkzeugmagazin 2 und der Hub­ greifer 3 werden mit dem Traversenschlitten 4 in Richtung der X-Achse und/oder der Maschinentisch 5 ggf. gleichzeitig in Richtung der Y-Achse verfahren, bis der Hubgreifer 3 unter dem erforderlichen Werkzeug 25 steht. Das Werkzeugmagazin 2 mit der Speicherplatte 15 und den Werkzeugen 25 wird in die untere Endposition abgesenkt. Gleichzeitig wird der Hubgreifer 3 mit geöffneten Klemmbacken 21 in seine obere Endposition. Die Klemmbacken 21 schließen sich und ziehen das Werkzeug 25 beim Absenken des Hubgreifers 3 aus den Werkzeugaufnahmelöchern der Speicherplatte 15. Das Werkzeugmagazin 2 fährt zurück in die obere Endposition. Zur Übergabe des Werkzeuges 25 an die Maschineneinheit 1 fährt die Maschineneinheit 1 seitlich über den Hubgreifer 3 und/oder der Hubgreifer 3 an dem Arbeitstisch 5 unter die Arbeitseinheit 1. Der Hubgreifer 3 hebt das Werk­ zeug 25 bis zum Anschlag in die geöffnete Spannzange der Spindel der Arbeitseinheit 1. Nach dem Öffnen der Klemmbacken 21 des Hubgreifers 3 schließt die Spannzange in der Spindel der Arbeitseinheit 1 und der Hubgreifer 3 fährt in die untere Endposition. Die zur Beschickung notwendige Arbeitsfreiheit wird durch Absenken des Hubgreifers 3 unter die Arbeitsebene 27 (untere Endposition) und Heben des Werkzeugmagazins 2 in die obere Endstellung erreicht. Das Ablegen des Werkzeuges 25 zum Wechseln bzw. am Ende des Arbeitsprogramms erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Das Werkzeugmagazin 2 kann entsprechend den Fig. 4A, 4B und 5A und 5B in zwei Varianten, nämlich mit einem Drehspeicher 9, mit vier Speicherplatten 15, z. B. à 100 Werkzeugen 25 bzw. einem Einfachspeicher 16 mit einer Speicherplatte 15 bei­ spielsweise à 100 Werkzeugen 25 bestückt sein. Bei der Aus­ führung mit Drehspeicher 9 dient als Basis ein Transfertisch 6, an welchem der Drehspeicher 9 von einem Hubzylinder 7 auf­ und abbewegbar ist. Die untere Endposition ist durch einen einstellbaren Anschlag 8 genau definierbar. Der Drehspeicher 9 wird von einem Drehzylinder 11 über einen Freilauf 10 um jeweils 90° pro Hub in Pfeilrichtung gedreht. Die Endlage wird durch Einrasten einer Kugelraste 12 in eine konische Bohrung auf dem Schaltteller 13 fixiert. Ein Induktivschalter 14 überwacht die Vollendung der Drehbewegung über weitere Bohrun­ gen im Schaltteller 13. Der Drehspeicher 9 ist mit vier Spei­ cherplatten 15 für je 100 Werkzeuge 25 bestückt. Bei dem Einfachspeicher 16 ist für die gleiche Höhenverstellbarkeit gesorgt. Lediglich die Speicherkapazität ist auf ein Viertel reduziert.

Der Hubgreifer 3 ist gemäß den Fig. 6A bis 6C mit einem An­ schraubwinkel 17 vorne am Maschinentisch 5 montiert. Der Hub­ greifer 3 wird durch einen Hubzylinder 16 gehoben und gesenkt, dessen Kolbenstange 19 feststehend am Maschinentisch 5 einge­ spannt ist. Als Verdrehsicherung dient die Kugelführung 20 hinter dem Hubzylinder 18. Die Greifbewegung der Klemmbacken 21 wird durch zwei einfachwirkende Kolben 22 bewirkt und über eine Hülse 23 in der Mittellage zentriert. Die Klemmbacken 21 öffnen bei drucklosen Kolben 22 über zwei Rückstellfedern 24.

• Bezugszeichenliste:  1 Arbeitseinheit, insbesondere Bohreinheit
   2 Werkzeugmagazin
   3 Hubgreifer
   4 Traversenschlitten
   5 Maschinentisch
   6 Transfertisch
   7 Hubzylinder
   8 Anschlag
   9 Drehspeicher
  10 Freilauf
  11 Drehzylinder
  12 Kugelraste
  13 Schaltteller
  14 Induktivschalter
  15 Speicherplatte
  16 Einfachspeicher
  17 Anschraubwinkel
  18 Hubzylinder
  19 Kolbenstange
  20 Kugelführung
  21 Klemmbacken
  22 Kolben
  23 Hülse
  24 Rückstellfeder
  25 Werkzeug
  26 Gestell
  27 Arbeitsebene

Claims (13)

1. Werkzeugmaschine mit mindestens einem Maschinentisch (5) welcher in wenigstens einer Richtung (Y) verfahrbar ist, mindestens einer Arbeitseinheit (1), z. B. Bohreinheit, welche das Werkzeug (25), z. B. den Bohrer, antreibt und in wenig­ stens einer Richtung (X) verfahrbar ist, mit wenigstens einem Werkzeugmagazin (2), welches mindestens eine in Werkzeugauf­ nahmelöchern oder dgl. mit Werkzeugen (25) zu bestückenden, im wesentlichen parallel zum Maschinentisch (5) anordenbaren Speicherplatte (15) austauschbar an einem Gestell (26) ent­ hält sowie mit einem Hubgreifer (3), welcher am Maschinen­ tisch (5) befestigt und mit diesem verfahrbar sowie dazu bestimmt und geeignet ist, ein bestimmtes sich im Werkzeug­ magazin (2) bzw. der Arbeitseinheit (1) befindliches Werkzeug (25) zu erfassen und an die Arbeitseinheit (1) bzw. das Werk­ zeugmagazin (2) abzugeben, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugtisch (5) nur in horizontaler Richtung (Y) seiner Tiefe verfahrbar ist und daß sowohl die Arbeitseinheit (1) als auch das Werkzeugmagazin (2) an einem Traversenschlitten (4) befestigt ist, welcher nur in horizontaler Richtung (X) der Breite des Werkzeugtisches (5) verfahrbar ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (26) des Werkzeugmagazins (2) an einem an dem Traversenschlitten (4) befestigten Transfertisch (6) höhen­ verstellbar ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (26) des Speichermagazins (2) mittels eines Hubzylinders (11) höhenverstellbar ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die untere Endposition des Gestells (26) des Speichermagazins (2) durch einen an dem Transfertisch (6) befestigten und verstellbaren Anschlag (8) bestimmt ist.

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermagazin (2) einen um eine horizontale Achse (A) derart drehbaren Drehspeicher (9) auf­ weist, daß je eine der in dem Drehspeicher (9) enthaltenen Speicherplatten (15) in eine Position im wesentlichen parallel zur Arbeitsebene (27) des Maschinentisches (5) bewegbar ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspeicher (9) n Speicherplatten (15) enthält und von einem an dem Gestell (6) angebrachten Drehzylinder (11) über einen Freilauf (10) um jeweils 360°/n pro Hub drehbar ist.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die jeweilige Drehendlage des Drehspeichers (9) mittels einer Kugelraste (12) gesichert ist, welche jeweils in eine von mehreren umfangsmäßig verteilten konischen Bohrungen in einem Schaltteller (13) des Drehspeichers (9) eingreift.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehendlage des Drehspeichers (9) mittels Induktivschalter (14) und (weiteren) Bohrungen des Schalttellers (13) überwacht wird.

9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubgreifer (3) unter die Arbeitsebene (27) des Arbeitstisches (5) absenkbar ist.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubgreifer (3) mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit (18, 19) heb- und senkbar ist.

11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit (18, 19) mittels einer Kugel­ führung (20) verdrehsicher an dem Maschinentisch (5) gehalten ist.

12. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Greifbewegung der Klemmbacken (21) des Hubgreifers (3) mittels zweier einfachwirkender Kolben (22) bewirkt und über eine Hülse (23) zentriert wird.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einfachwirkenden Kolben (22) je gegen eine Rückstellfeder (24) arbeiten.