DE3616550A1

DE3616550A1 - Maschine mit werkzeugwechseleinrichtungen

Info

Publication number: DE3616550A1
Application number: DE19863616550
Authority: DE
Inventors: Lawrence I. Springfield Vt. Millay
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1986-05-16
Publication date: 1986-12-04
Also published as: JPS6224965A; SE8602467D0; SE458670B; IT8648067A0; CH672085A5; US4692990A; SE8602467L; IT1191928B

Description

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER 3 6 1 6 5 5

PATENTAN //ALTE UHLANDSTRASSE 14. c D 7000 ST^TTGAR~ ι

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A 47 030 b Anmelder: Ex-Cell-0 Corporation

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12. Mai 1986 Troy, Michigan 48084

U.S-A.

Maschine mit Werkzeugwechseleinrichtungen

Die Erfindung betrifft eine Maschine mit einem drehbaren Werkzeughalter, mit einem einen Hohlraum aufweisenden Werkzeug, welches lösbar auf dem Werkzeughalter gehaltert ist, und mit einer den Werkzeughalter tragenden und der Positionierung desselben dienenden Schlittenanordnung.

Eine Innenschleifmaschine mit einem einzigen Werkstück-Spindelstock, bei der ein Werkzeug-Spindelstock an einer Kreuzschlittenanordnung montiert ist, ist in der US-PS 4,419,612 beschrieben. Eine elektromechanische Steuerung zum Steuern aller Bewegungen der Schlittenanordnung umfasst bei dieser Maschine einen Steuerrechner, welcher über Schnittstellen mit Servo-Antriebseinrichtungen verbunden ist, die ihrerseits die Elektromotoren für die einzelnen Schlitten steuern.

Im Betrieb kann sich ein walzenförmiges Schleifwerkzeug, welches vom Werkzeug-Spindelstock der Maschine getragen wird, so weit abnützen, daß es ausgewechselt werden muß. Das Schleifwerkzeug kann fest auf

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einem Dorn bzw. einem Werkzeughalter sitzen, welcher seinerseits an der Werkzeugspindel eingespannt ist, wie dies in einer mit der vorliegenden Anmeldung verknüpften Anmeldung der Anmelderin (US Serial No. 646,992 vom 4. September 1984 mit dem Titel "Tool Quill Exchanging Mechanism for a Machine Tool" (Werkzeughalterauswechselmechanismus für eine Werkzeugmaschine)) beschrieben ist. Gemäß dieser Anmeldung wird der Werkzeughalter selbst ausgewechselt, wenn das Werkzeug verschlissen ist. Das Schleifwerkzeug kann auch lösbar mit dem Werkzeughalter verbunden sein, wenn es einen Hohlraum mit einer deformierbaren Kunststoffnabe aufweist, in die ein.mit einer Keilverzahnung oder dergleichen versehener Werkzeughalter (bzw. ein Dorn des Werkzeughalters) hineingedrückt wird, wie dies beispielsweise in der DE-OS 25 25 147 beschrieben= ist.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Maschine der eingangs angegebenen Art das Auswechseln von verschlissenen Werkzeugen zu erleichtern und zu beschleunigen, um auf diese Weise die Ausfallzeiten der Maschine und die Arbeitszeit für ein manuelles Eingreifen beim Werkzeugwechsel zu verringern. Insbesondere soll gemäß der Erfindung ein Werkzeugwechsel bei Werkzeugen gemäß der DE-OS 25 25 147 beschleunigt und erleichtert werden.

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Diese Aufgabe wird bei einer Maschine der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Speichereinrichtungen zum Speichern mindestens eines einen Hohlraum aufweisenden Ersatzwerkzeugs vorgesehen sind,

daß Werkzeugabführeinrichtungen zum Aufnehmen eines verschlissenen, von dem Werkzeughalter abgestreiften Werkzeugs vorgesehen sind,

daß eine Schwenkarmanordnung vorgesehen ist, die -zwischen einer Werkzeugaufnahmeposition und einer Werkzeugabgabeposition angrenzend an die Werkzeugabführeinrichtungen schwenkbar ist und eine Werkzeugübernahmestation, in die ein verschlissenes Werkzeug auf dem Werkzeughalter zunächst durch entsprechende Bewegungen der Schlittenanordnung einführbar ist, sowie eine Werkzeugabstreifstation aufweist, in der das verschlissene Werkzeug anschließend durch Verschwenken der Schwenkarmanordnung bezüglich des Werkzeughalters positionierbar ist und die Werkzeugfangeinrichtungen zum Erfassen des in der Abstreifstation befindlichen Werkzeugs aufweist, wobei das verschlissene Werkzeug von dem Werkzeughalter an der Abstreifstation dadurch abgestreift wird, daß die Schlittenanordnung den Werkzeughalter aus der Abstreifstation zurückzieht, während das verschlissene Werkzeug von den Werkzeugfangeinrichtungen festgeh alten und anschließend durch Verschwenken der Schwenkarmanordnung mit dem von ihr gehaltenen verschlissenen Werkzeug zu den Werkzeugentladeeinrichtungen in letztere ent-

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laden wird, und wobei die Schlittenanordnung den Werkzeughalter ohne ein darauf befindliches Werkzeug zu den Speicherexnrichtungen transportiert und den Werkzeughalter dort in das in den Speichereinrichtungen befindliche hohle Ersatzwerkzeug einschiebt, um das Ersatzwerkzeug lösbar an dem Werkzeughalter zu sichern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt eine erfindungsgemäße Schleifmaschine, bei der hohle, walzenförmige Schleifwerkzeuge mittels einer deformierbaren Nabe lösbar ab dem Werkzeughalter befestigt sind, Speichereinrichtungen für Ersatzwerkzeuge, Entladeeinrichtungen für verschlissene Werkzeuge, einen schwenkbaren Entladearm mit einer Übernahmestation und einer Abstreifstation für verschlissene Werkzeuge und eine Schlittenanordnung zum Verfahren des Werkzeughalters zwischen dem Entladearm und den Werkzeugspeichereinrichtungen. Zum Abziehen eines verschlissenen Werkzeugs vom Werkzeughalter wird erfindungsgemäß typischerweise der Entladearm in die Position geschwenkt, in der sich die übernahmestation auf der Mittellinie des Werkstückhalters befindet, und anschließend wird die Schlittenanordnung in Richtung auf den Entladearm verfahren, um das verschlissene Werkzeug auf dem Werkzeughalter in die Übernahmestation des Entladearms einzuführen. Der Arm wird dann bezüglich des auf dem Werkzeughalter sitzenden Werkzeugs derart verschwenkt, daß das Werkzeug in die Abstreif-

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station bewegt wird, wo das Werkzeug durch Werkzeugfangeinrichtungen gefangen bzw. eingeschlossen wird. Anschließend wird die Schlittenanordnung so betätigt, daß der Werkzeughalter von der Abstreifstation weggezogen wird, während das Werkzeug in dieser gefangen ist, wodurch der Werkzeughalter aus der Werkzeugnabe herausgezogen wird, so daß das verschlissene Werkzeug an der Abstreifstation zurückbleibt. Der Entladearm wird dann in eine Position geschwenkt, in der sich die Abstreifstation an einer Werkzeugabführeinrichtung befindet, wo das verschlissene Werkzeug, insbesondere unter dem Einfluß der Schwerkraft, von der Abstreifstation in die Abführeinrichtung übergeben wird. Die Schlittenanordnung wird betätigt, um den Werkzeughalter, von dem das verschlissene Werkzeug nunmehr abgestreift ist, zu den Ersatzwerkzeug-Speichereinrichtungen zu bewegen, wo die Achsen des Werkzeughalters und eines hohlen Ersatzwerkzeugs koaxial zueinander ausgerichtet werden, woraufhin der Werkzeughalter in das Ersatzwerkzeug vorgeschoben wird und eine deformierbare Nabe im Inneren desselben verforint, um das Ersatzwerkzeug lösbar auf dem Werkzeughalter zu befestigen. Schließlich wird der mit dem Ersatzwerkzeug bestückte Werkzeughalter wieder aus den Speichereinrichtungen zurückgezogen, so daß der Betrieb nunmehr mit einem frischen Werkzeug wieder aufgenommen werden kann.

Das Schwenken des Entladearms und die Bewegungen der

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Schlittenanordnung werden gemäß der Erfindung typischerweise durch einen zentralen, programmierbaren. Steuerrechner der Schleifmaschine gesteuert, so daß das Auswechseln eines verschlissenen Werkzeugs gegen ein•Ersatzwerkzeug automatisch bewirkt werden kann, sobald festgestellt wird, daß ein Werkzeug verschlissen ist, was insbesondere durch Ermittlung des Werkzeugdurchmessers an einer Abrichtstation für das Werkzeug geschehen kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Schleifmaschine gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Maschine gemäß Fig. 1, gesehen von der Linie 2-2 in dieser Figur;

Fig. 3 eine Teil-Ansicht eines Entladearms der Maschine gemäß Fig. 1 und 2, gesehen von der Linie 3-3 in Fig. 2, wobei einige Teile im Schnitt dargestellt sind;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines für eine erfindungsgemäße Schleifmaschine geeigneten Werkzeughalters;

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Fig. 5 eine Stirnansicht des Werkzeughalters gemäß Fig. 5;

Fig. 6 ein Block-Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer Steuerung für eine Schleifmaschine gemäß Fig. 1 und 2; und

Fig. 7 eine vergrößerte Detail-Darstellung einer Halterung des Arms gemäß Fig.3,

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine elektromechanisehe Innenschleifmaschine 10 mit einer einzigen Arbeitsstation, in der ein dornförmiger Werkzeughalter 12 vorgesehen ist, der mit einer drehbaren Spindel 14 eines Spindelstockes 16 verschraubt ist. Die Spindel 14 besitzt eine Drehachse Q. Der Spindelstock 16 wird von einem Kreuzschlitten 18 getragen, zu dem ein in Richtung der X-Achse verfahrbarer Querschlitten 18a und ein in Richtung der Z-Achse verfahrbarer Längsschlitten 18b gehören, wobei für den Antrieb der Schlitten 18a, 18b längs ihrer Achsen Servo-Motoren 20 bzw. 22 vorgesehen sind. Auf dem Werkzeughalter sitzt lösbar ein hohles, walzenförmiges Schleifwerkzeug 24.

Die Schleifmaschine 10 besitzt eine übliche Basis bzw. ein Maschinenbett 30, an dem der Kreuzschlitten 18

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sowie ein konventioneller Werkstück-Spindelstock 3 2 montiert sind- Der Werkstück-Spindelstock 32 kann in üblicher, konventioneller Weise ausgebildet sein und besitzt eine Spannvorrichtung 34 zum Einspannen eines hohlen Werkstücks, dessen zylindrische Innenbohrung zu schleifen ist, während das Werkstück um seine Drehachse R rotiert.

Zwischen dem Werkzeug-Spindelstock und dem Werkstück-Spindelstock 32 ist ein Werkzeug -Entladearm 40 vorgesehen, der um eine zur Drehachse R des Werkstück-Spindelkopfes 34 im wesentlichen parallele Schwenkachse A schwenkbar ist, und zwar mit Hilfe eines Motors 42, der am Maschinenbett 30 montiert ist.

Wie erwähnt, ist der Werkzeughalter 12 an der Spindel 14 festgelegt, welche in bekannter Weise durch einen Spindelmotor 44 angetrieben wird. Der Spindelstock 16 kann mit Hilfe der Schlitten 18a, 18b in bekannter Weise gleichzeitig in Richtung der X-Achse und der Z-Achse verfahren werden. Durch die Bewegung der Schlitten 18a, 18b kann das Schleifwerkzeug 24 auf dem Werkzeughalter 12 auf das in der Spannvorrichtung 3 4 gehaltene Werkstück zu und von diesem weg bewegt werden, nämlich in die Bohrung des Werkstücks hinein zum Schleifen der Wand der Bohrung, wobei der Arm 4 0 vorab aus dem Arbeitsbereich herausgeschwenkt wird. Das walzenförmige Schleifwerkzeug 24, welches auf dem

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Werkzeughalter 12 sitzt, kann durch die Schlitten 18a, 18b ferner bezüglich des Arms 40 verfahren werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, sowie zu einer Ersatzwerkzeugrutsche 46, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.

Fig. 6 zeigt ein Block-Diagramm einer Steuerung zum Steuern der Bewegungen des Arms 40 und der Schlitten 18a, 18b, von denen der Spindelstock 16 getragen wird. Die Steuerung umfasst einen Steuerrechner 62, der zur Steuerung aller Maschinenfunktionen programmiert ist und diese miteinander verknüpft. Zu den zu steuernden bzw. zu überwachenden Funktionen gehören der Schmierzustand, die Sicherheitsverriegelungen, der Motorzustand und die Arbeitsbedingungen an der Bearbeitungsstation. Der Steuerrechner 62 kann jeder geeignete Digitalrechner oder Mikroprozessor sein. In dem Steuerrechner 62 sind alle Positionen und Geschwindigkeiten für sämtliche Bewegungsachsen für die verschiedenen Arbeitszyklen gespeichert, zu denen ein Schleifzyklus, ein Ausricht- bzw. Abrichtzyklus, ein Zyklus zum Entfernen eines verschlissenen Schleifwerkzeugs und zum Ersätzen desselben durch ein neues Schleifwerkzeug usw. gehören können- Der Steuerrechner 62 sendet Servo-Antriebssignale zu den Servo- Treibereinrichtungen 6 6 und 68 zum Steuern der Servo-Motoren 20,22 für die Bewegungen der Schlitten 18a, 18b längs der X-Achse bzw. der Z-Achse, um eine Bewegung des Schleifwerkzeugs längs eines angestrebten Arbeitsweges zu bewirken. Die Servo-Treibereinrichtungen 66,68 erhalten Rück-

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kopplungssignale von Drehzahlmessern bzw. Tachometern 76,78. Außerdem liefern Drehgeber, Codierer bzw. sogenannte "INDUCTOSYN"-Wandler in geschlossenen Regelschleifen mit den Tachometern Rückkopplungssignale an die Treibereinrxchtungen 66,68.

Ein geeigneter Steuerrechner 62 wird von der Firma INTEL unter der Bezeichnung "INTEL" 86/05 in den Handel gebracht. Bei diesem Rechner handelt es sich um einen Ein-Plattinen-Computer. Die Servo-Treibereinrichtungen 6 6,68,6 9 können beispielsweise übliche Servo-Treiber sein, wie sie von der Firma Hyper Loop unter dem Warenzeichen "HYAMP" vertrieben werden. Bei diesen Treibern handelt es sich um Servo-Treiber für Gleichstrommotoren, die mit einer Phase arbeiten, einen Vollweg-Gleichrichter umfassen und mit einem steuerbaren Halbleiter-Gleichrichter ausgestattet sind. Diese Servo-Treiber liefern für die damit verbundenen Motoren eine exakt geregelte Antriebsleistung zur genauen Drehzahlsteuerung und -regelung über einen breiten Drehzahlbereich. Ein weiterer geeigneter Servo-Treiber wird von der Firma General Electric als Antrieb mit der Bezeichnung "Size 50" in den Handel gebracht.

Die Servo-Motoren 20,22,42 können beliebige Gleichstrom-Servo-Motoren sein. Derartige Motoren werden beispielsweise von der Firma TORQUE SYSTEMS unter dem Warenzeichen "SNAPPER" vertrieben und sind in den

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Größen 3435 und 5115 erhältlich. Ein qroßer Motor dieses Typs wird ferner von der Firma H.K. Porter vertrieben.

Die Tachometer 7 6,78,79 sind Bestandteil der zugehörigen Servo-Motoren. Die Drehgeber, Codierer bzw. INDUCTOSYN-Wandler 80,82,83 sind handelsübliche Baueinheiten und können beliebige konventionelle Positions-RückmeIdeeinrichtungen sein, wie.sie auf dem Markt erhältlich sind. Drehgeber dieses Typs werden beispielsweise von der Firma Clifton Precision Company geliefert. Lineare Präzisions-INDUCTOSYN-Positions-Drehwandler sind von der Firma Farrand Controls erhältlich. Ein brauchbarer optischer Windelcodierer wird ferner von der Firma Dynamics Research Corporation unter der Bezeichnung DRC-3 5 in den Handel gebracht.

Die Schlitten 18a, 18b für die X- bzw. die Z-Achsen werden mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Steuerung mittels einer üblichen Kugelgewindespindel (nicht gezeigt) ,einer Acme-Spindel oder eines anderen Spindelantriebs angetrieben, dessen Antrieb durch die Servo-Motoren 20 bzw. 22 erfolgt, wie dies beispielsweise in der US-PS 4,419,612 erläutert ist.

Die Arbeitsweise einer Schleifmaschine 10 im Schleifbetrieb unter Steuerung durch einen Steuerrechner ist ebenfalls in der US-PS 4,419,612 beschrieben.

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Gemäß vorliegender Erfindung umfasst die Schleifmaschine ferner die bereits erwähnte Ersatzwerkzeugrutsche 46, in der ein oder mehrere hohle Ersatz-Schleifwerkzeuge 50 für den zukünftigen Gebrauch gespeichert sind. Ferner ist eine Rutsche 52 vorgesehen, in die die verschlissenen Schleifwerkzeuge abgeworfen werden. Ferner ist an dem Werkzeug-Entladearm 40 eine Halterung 53 vorgesehen, welche eine Werkzeug-Übernahmestation S. und eine Werkzeug-Abstreifstation S~ aufweist, wie dies am besten aus Fig. 7 deutlich w_

Im einzelnen umfasst die Ersatz-Werkzeugrutsche 46 einen im wesentlichen senkrechten, U-förmigen Kanal 60, der fest an der Basis 30 montiert ist und an seinem unteren Ende einen V-förmigen Anschlag aufweist, auf dem jeweils eines der Ersatzwerkzeuge 50 liegt, bei denen es sich um hohlzylindrische, walzenförmige Schleifwerkzeuge handelt, welche einen hohlen Schleifzylinder aufweisen, in dessen Zylinderbohrung eine verformbare Kunststoffnabe bzw. Buchse 64 vorgesehen ist. Die Kunststoffbuchse 64 kann einstückig an dem Zylinder befestigt sein.oder als separate Buchse ausgebildet sein, die reibschlüssig in der Zylinderbohrung gehaltert ist. In dem Kanal 6 0 können mehrere Ersatzwerkzeuge 5 0 übereinander angeordnet sein. Die Längsachsen der hohlzylindrischen Ersatzwerkzeuge in der Rutsche 46 sind im wesentlichen parallel zu den Drehachsen Q, R und A ausgerichtet.

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Die Rutsche 52 für die verschlissenen Werkzeuge ist an dem Maschinenbett 30 mittels geeigneter Halterungen fest montiert und auf der der Ersatzwerkzeugrutsche 46 gegenüberliegenden Seite des Arms 40,angrenzend an eine Werkstück-Entladerutsche 70 angeordnet. Die Rutsche 52 für die verschlissenen Werkzeuge hat unten ein offenes Ende 72, durch welches die verschlissenen Werkzeuge in einen Kasten oder dergleichen (nicht dargestellt) fallen können. In entsprechender Weise besitzt die Rutsche 70 für die Werkstücke unten ein offenes Ende 74, durch welches die geschliffene Werkstücke in einen anderen Kasten oder dergleichen (nicht gezeigt) fallen können. Die beiden Rutschen 52 und 70 besitzen ferner ein oberes, offenes Ende 80 bzw. 82, an dem die verschlissenen Werkzeuge 5OW bzw. die geschliffenen Werkstücke W von der Halterung 53 des Arms 40 zugeführt werden können, welcher also dem Entladen von Werkstücken und Werkzeugen dient. Der Werkstück-Entladearm 4 0 ist in Fig. 1 bis 3 detailliert dargestellt und besitzt eine schwenkbare zylindrische Nabe 90, die in einem Gehäuse 91 montiert ist, welches an der Basis 30 befestigt ist, wobei ein nach hinten - in Fig. 1 nach links - gerichteter Wellenteil 92 durch einen Drehantriebsmotor 42 über ein konventionelles Reduziergetriebe 96 zu einer Schwenkbewegung angetrieben werden kann. Der Arm 40 besitzt ferner eine Strebe 100 mit einer Platte 100a und einer Verstärkungsplatte 100b (Fig. 3). Am freien Ende

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der Strebe 100 ist mittels Schrauben 102 die Halterung 5 3 befestigt, an der eine Befestigungsplatte mit Bohrungen für die Schrauben 102 vorgesehen ist. Die Schrauben 102 durchgreifen die Bohrungen der Befestigungsplatte 106 und sind in damit fluchtende Gewindebohrungen 108 der Strebe 100 eingeschraubt. Ausgehend von der Befestigungsplatte 106 erstreckt sich eine Platte 110 der Halterung 53 in Richtung auf den Spindelstock 16. An der Platte 110 ist ein im wesentlichen U- bzw. V-förmiges Werkzeug-Aufnahmeelement 112 befestigt. Das dem Spindelstock 16 am nächsten benachbarte Ende des Elements 112 ist an einer Frontplatte 114 befestigt, insbesondere angeschweißt. Sowohl das Werkzeug-Aufnahmeelement als auch ein Werkstück-Auf nahmeelement 116, welches ebenfalls U- bzw. V-förmig ausgebildet ist, sind jeweils auf ihrer dem Werkstück-Spindelkopf 3 2 zugewandten Seite offen. Das andere Ende des Werkzeug-Aufnahmeelements 112, welches dem Werkzeug-Spindelstock 16 zugewandt ist, ist durch die Frontplatte 114 verschlossen, wie dies besonders aus Fig. 2 deutlich wird. An diesem anderen Ende des Werkzeug-Aufnahmeelements 112 ist in der Frontplatte 114 eine schlüssellochförmige Öffnung 120 vorgesehen. Die Öffnung 120 besitzt einen Bereich 120a großen Durchmessers, wobei der Durchmesser so gewählt ist, daß durch die Öffnung ein verschlissenes Schleifwerkzeug hindurchtreten kann, und einen Teil 120b kleineren Durchmessers, welcher den dornförmigen Ansatz

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des Werkzeughalters 12 aufnehmen kann, jedoch nicht das Schleifwerkzeug. Der Teil 120a der Öffnung 120 definiert die Werkzeugübernahmestation S., während der engere Teil 120b zusammen mit dem angrenzenden Flansch 112a der Frontplatte 112 die Werkzeugabstreifstation S^ definiert. Der Flansch bzw. Randbereich 112a dient dazu, das verschlissene Werkzeug in dem Werkzeug-Aufnahmeelement 112 zu fangen, wenn der Werkzeughalter 12 zum Abstreifen eines verschlissenen Werkzeugs zurückgezogen wird. Die Mittelpunkte der Teile 120a und 120b der Öffnung 120 liegen auf einem gemeinsamen Kreisbogen um die Schwenkachse A des Arms 4 0.

Beim Auswechseln eines verschlissenen Werkzeugs, welches lösbar auf dem Werkzeughalter 12 sitzt, gegen ein Ersatz-Schleifwerkzeug wird zunächst der Arm 40 derart geschwenkt, daß die Werkzeugübernahmestation S., die durch den Öffnungsteil· 120a großen Durchmessers gebildet wird, koaxial zur Drehachse R bzw. zur Längsachse des Werkstücks ausgerichtet ist. Anschliessend wird dann der X-Achsen-Schlitten 18a mit Hilfe des Servo-Motors 20 derart verfahren, daß die Achse Q des Werkzeughalters 12 koaxial zu der Übernahmestation S. ausgerichtet ist. Anschließend wird der Z-Achsen-Schiitten 18b mit Hiife des Servo-Motors 22 so verfahren, daß das verschlissene, vom Werkzeughalter gehalterte Werkzeug in Längsrichtung bzw. axial voll-

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ständig auf die dem Werkstück-Spindelkopf 32 zugewandte Seite der Frontplatte 114 verfahren wird. Auf diese Weise wird die Abstreif-Startposition P₁ (Fig. 1) erreicht. Anschließend wird der Arm 20 bezüglich des Werkzeughalters 12 derart verschwenkt - in Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn - daß die Werkzeugabstreifstation S„, welche durch den kleineren Teil 120b der Öffnung 120 gebildet wird, koaxial zur Drehachse R ausgerichtet ist, wobei der Durchmesser des Öffnungsteils 120b ausreichend groß ist, um den Werkzeughalter 12 bzw. dessen dornförmigen Ansatz aufzunehmen, jedoch kleiner als der Durchmesser des verschlissenen Werkzeugs, so daß dieses seitlich vor dem Flansch 112a liegt, welcher verhindert, daß das verschlissene Werkzeug in Richtung auf den Werkzeug-Spindelstock 16 aus dem Werkzeug-Aufnahmeelement 122 herausgezogen wird. Somit befindet sich das verschlissene Werkzeug nunmehr in der Werkzeug-Abstreifposition. Nunmehr wird der Längsschlitten 18b mit Hilfe des Servo-Motors 22 in axialer Richtung von dem Arm 40 wegbewegt, und während dieser Bewegung wird der Werkzeughalter 12 aus der verformten Nabe 64 des hohlen Schleifwerkzeugs herausgezogen. Der Schlitten 18b hält an, sobald die Position P_ erreicht ist, in der das Werkzeug abgestreift ist. Nach dem Abstreifen des Werkzeugs vom Werkzeughalter 12 verbleibt das verschlissene Werkzeug zunächst in dem Werkzeug-Aufnahmeelement 112. Nunmehr wird der Arm 4 0 weiter geschwenkt - in Fig.2

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im Gegenuhrzeigersinn - um die Halterung 53 in die Abgabe- bzw. Entladeposition P. (Fig. 2) zu bringen, in der sich das Werkzeug-Aufnahmeelement 112 und das Werkstück-Aufnahmeelement 116 in der Nähe der oberen offenen Enden 80,82 der Entladerutschen 52 bzw. 70 befinden, wobei die Aufnahmeelemente 112,114 zu den offenen Rutschenenden offen sind, so daß ein verschlissenes Werkzeug oder ein geschliffenes Werkstück in die betreffende Rutsche 52 bzw. 70 abgeworfen werden kann.

Zur gleichen Zeit, zu der sich der Arm 40 in die Entladeposition P₄ bewegt, werden die Schlitten 18a und 18b gleichzeitig von ihren zugeordneten Servo-Motoren 20 bzw. 22 angetrieben, um den in die Spindel 14 eingeschraubten Werkzeughalter 12, der nunmehr kein Werkzeug mehr trägt, in eine Position P^ (Fig. 1)zu verfahren, in der sich der Werkzeughalter vor der Ersatz-Werkzeugrutsche 46 befindet. Der Arm 40 verbleibt danach in der Position P., bis ein weiteres Werkstück übernommen werden muß oder bis ein weiteres verschlissenes Werkzeug entfernt und über die Rutsche 70 entladen werden muß. Der Werkzeughalter 12 wird dann von der Position P_ durch Verfahren des Schlittens 18b in die Nabe eines in der Rutsche 46 befindlichen Ersatzwerkzeugs vorgefahren, wobei die Keilrippen 130 des Werkzeughalters 12 (Fig. 4 und 5) die Kunststoffnabe bzw. -buchse des Ersatzwerkzeugs verformen und dieses lösbar an dem Werkzeughalter 12 festlegen. In Fig. 1

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ist diese Position,in der das Ersatzwerkzeug an dem Werkzeughalter 12 lösbar festgelegt ist, mit P, bezeichnet. Anschließend wird der Schlitten 18b in Längsrichtung von der Rutsche 46 wegbewegt, wobei das Ersatzwerkzeug auf dem Werkzeughalter 12 verbleibt und nunmehr für das Schleifen von Werkstücken eingesetzt werden kann, nachdem seine Oberfläche mit Hilfe eines Abrichtwerkzeugs 140 abgerichtet ist. Dabei wird der Werkzeughalter 12 mit Hilfe der Schlitten 18a und 18b in die richtige Position vor dem Abrichtwerkzeug 140 verfahren.

Das Verfahren der Schlitten 18a, 18b und das Schwenken des Arms 40 zum Auswechseln eines verschlissenen Schleifwerkzeugs gegen ein Ersatzwerkzeug in der vorstehend beschriebenen Weise wird automatisch durch den zentralen Steuerrechner 62 gesteuert, wobei eine beträchtliche Verringerung der Werkzeugwechselzeiten erreicht wird und wobei kein manueller Eingriff mehr erforderlich ist.

Während die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer Innenschleifmaschine erläutert wurde, versteht es sich, daß die Erfindung auch bei anderen Maschinen mit hohlen Werkzeugen realisiert werden kann. Ferner versteht es sich, daß dem Fachmann, ausgehend von den Ausführungsbeispielen, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

Claims

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER 3 6 1 6 5 5 PATENTANWÄLTE UhLANDSTRASSE 14. ο - D 7000 STUTTGART ι A 47 030 b Anmelder: Ex-Cell-0 Corporation k - 176 2855 Coolidge 12. Mai 1986 Troy, Michigan 48084 U.S.A. Patentansprüche

1. Maschine mit einem drehbaren Werkzeughalter, mit einem einen Hohlraum aufweisenden Werkzeug, welches lösbar auf dem Werkzeughalter gehaltert ist, und mit einer den Werkzeughalter tragenden und der Positionierung desselben dienenden Schlittenanordnung,

dadurch gekennzeichnet, daß Speichereinrichtungen (46) zum Speichern mindestens eines einen Hohlraum aufweisenden Ersatzwerkzeugs (50) vorgesehen sind, daß Werkzeugabführeinrichtungen (70) zum Aufnehmen eines verschlissenen, von dem Werkzeughalter (12) abgestreiften Werkzeugs (50B) vorgesehen sind, daß eine Schwenkarmanordnung (40) vorgesehen ist, die zwischen einer Werkzeugaufnahmeposition und einer Werkzeugabgabeposition angrenzend an die Werkzeugabführeinrichtungen (70) schwenkbar ist, und eine Werkzeugübernahmestation (S₁), in die ein verschlissenes Werkzeug (5 0W) auf dem Werkzeughalter (12) zunächst durch entsprechende Bewegungen der Schlittenanordnung (18) einführbar ist, sowie eine Werkzeugabstreifstation (S₉) aufweist, in der

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das verschlissene Werkzeug (50W) anschließend durch Verschwenken der Schwenkarmanordnung (40) bezüglich des Werkzeughalters (12) positionierbar ist und die Werkzeugfangeinrichtungen (112a) zum Erfassen des in der Abstreifstation (S„) befindlichen Werkzeugs (50W) aufweist, wobei das verschlissene Werkzeug (5 0W) von dem Werzeughalter (12) an der Abstreifstation (S„) dadurch abgestreift wird, daß die Schlittenanordnung (18) den Werkzeughalter (12) aus der AbstreifStation (S ) zurückzieht, während das verschlissene Werkzeug (50W) von den Werkzeugfangeinrichtungen (112a) festgehalten und anschließend durch Verschwenken der Schwenkarmanordnung (40) mit dem von ihr gehaltenen verschlissenen Werkzeug (50W) zu den Werkzeugentladeeinrichtungen (52) in letztere entladen wird, und wobei die Schlittenanordnung (18) den Werkzeughalter (12) ohne ein darauf befindliches Werkzeug zu den Speichereinrichtungen (46) transportiert und den Werkzeughalter (12) dort in das in den Speichereinrichtungen (46) befindliche hohle Ersatzwerkzeug (50) einschiebt, um das Ersatzwerkzeug (50)lösbar an dem Werkzeughalter (12) zu sichern.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstückspindelstock vorgesehen ist, mit dessen Hilfe ein Werkstück (34W) zu einer Drehbewegung um eine Drehachse (R) antreibbar ist, und

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daß die Werkstückdrehachse (R) im wesentlichen parallel zur Schwenkachse (A) der Schwenkarmanordnung (40) ausgerichtet ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarmanordnung (40) in einer zur Werkstückdrehachse (R) und zur Schwenkarmschwenkachse (A) im wesentlichen quer verlaufenden Ebene schwenkbar ist.

4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarmanordnung (40) eine Halterung (53) mit einer Platte (114) aufweist, an der ein Werkzeugaufnahmeelement (112) befestigt ist, und in der eine mit dem Werkzeugaufnahmeelement (112) in Verbindung stehende schlüssellochförmige Öffnung (120) vorgesehen ist, welche einen ersten kreisrunden Teil (120a) aufweist, dessen Durchmesser ausreichend groß für das Hindurchtreten eines verschlissenen Werkzeugs (5 0W) ist und der die Werkzeugübernahmestation bildet, sowie einen im wesentlichen runden Teil (120b) kleineren Durchmessers, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß dieser Teil (120b) der Öffnung (120) den an das verschlissene Werkzeugs (50W) angrenzenden Teil des Werkzeughalters (12) aufnehmen kann und die Werkzeugabstreifstation (S₂) bildet, und daß die Mittelpunkte der beiden Teile (120a, 120b) der schlüssellochförmigen Öffnung (120) bezüglich der Schwenkachse (A) der Schwenkarmanordnung (40) auf demselben Kreisbogen liegen.

A 47 030 b

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12. Mai 1986

5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspeichereinrichtungen (46) eine senkrechte Rutsche aufweisen, welche mehrere Ersatzwerkzeuge (5 0) derart aufnimmt, daß deren Längsachsen im wesentlichen parallel zur Schwenkachse (A) der Schwenkarmanordnung (40) ausgerichtet sind.

6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarmanordnung (40) Werkstückaufnahmeeinrichtungen (116) aufweist, durch welche bearbeitete Werkstücke (50) aufnehmbar sind,und daß Werkstückentladeeinrichtungen (70) vorgesehen sind, welche angrenzend an die Werkzeugentladeeinrichtungen (52) angeordnet sind, derart, daß ein bearbeitetes Werkstück (50) und ein verschlissenes Werkzeug (50W) gleichzeitig an die zugeordneten Entladeeinrichtungen (52 bzw. 70) übergebbar sind.

7. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugübernahmestation (S ) bei einem Werkzeugwechsel zunächst im wesentlichen koaxial zu der Werkstückdrehachse (R) ausgerichtet ist, und daß dann beim Abstreifvorgang die Werkzeugabstreifstation (S_) im wesentlichen koaxial zu der Werkstückdrehachse (R) ausgerichtet ist.

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