DE4036916A1 - Werkzeugwechsler fuer werkzeuge einer werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugwechsler für Werkzeuge ei­ ner Werkzeugmaschine, mit einem Greifer, an dem mindestens eine bewegliche Backe zum formschlüssigen Ergreifen der Werkzeuge an­ geordnet ist, wobei der Greifer einen mittels eines raumfesten Anschlages der Werkzeugmaschine in einer Sackbohrung axial verschiebbaren, gegen die Kraft einer Feder arbeitenden Bolzen aufweist, der die mindestens eine Backe in eine Spreizstellung zum Ein- und Ausführen der Werkzeuge bzw. in eine Schließstel­ lung zum formschlüssigen Ergreifen der Werkzeuge verschwenkt, wobei vorzugsweise ferner zwischen dem Bolzen und der mindestens einen Backe ein Öffnungsgetriebe und ein Schließgetriebe angeordnet sind, die in Abhängigkeit von der Axialbewegung des Bolzens die Backe in die Spreizstellung bzw. in die Schließ­ stellung verschwenken, und wobei von dem Bolzen und der Sack­ lochbohrung gemeinsam ein Hohlraum begrenzt ist.

Ein derartiger Werkzeugwechsler ist aus der DE-OS 37 17 201 bekannt.

Der bekannte Werkzeugwechsler findet in modernen Werkzeugma­ schinen Verwendung, in denen an einer Vielzahl von Werkstücken nacheinander eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten ausgeführt wird. Die verschiedenen Werkzeuge werden in diesen Werkzeugma­ schinen in einem Magazin bereitgehalten, so daß beim Wechsel von einem Bearbeitungsschritt zum nächsten das zuvor benutzte Werkzeug mittels eines Greifers ausgewechselt und ein neues Werkzeug für den nächsten Bearbeitungsschritt aus dem Magazin in die Spindel eingesetzt werden kann. Der bekannte Werkzeug­ wechsler weist dazu einen beweglichen Arm und einen an dem freien Ende des Armes angeordneten Greifer auf.

Der bekannte Greifer ist mit zwei festen Backen versehen, die derart im Abstand zueinander angeordnet sind, daß das jeweilige Werkzeug formschlüssig zwischen diesen festen Backen axial geführt wird. Weiterhin sind an dem bekannten Greifer zwei bewegliche Backen vorgesehen, die in ihrer Schließstellung das zwischen den festen Backen aufgenommene Werkzeug formschlüs­ sig umgreifen. In der Spreizstellung der beweglichen Backen kann das jeweilige Werkzeug aus den feststehenden Backen entnommen bzw. in diese eingeführt werden.

Das Öffnen der beweglichen Backen erfolgt über einen Betäti­ gungsknopf, der zu diesem Zweck gegen einen an der Werkzeugma­ schine vorgesehenen raumfesten Anschlag gefahren wird. Der Betätigungsknopf ist federbelastet, so daß beim Verlassen des raumfesten Anschlages der Betätigungsknopf in seine Ruhelage zurückgedrängt wird, in der er die beweglichen Backen in der Schließstellung hält.

Der Betätigungsknopf ist Teil eines in einer Sackbohrung axial verschiebbaren Bolzens, wobei zwischen dem Bolzen und jeder der beiden beweglichen Backen je ein Öffnungsgetriebe und ein Schließgetriebe vorgesehen sind. Der Bolzen weist an seinem Außenumfang vier Führungsschrägen auf, die in Längsrichtung des Bolzens und radial von innen nach außen verlaufen. Die Führungsschrägen wirken je über eine Kugel mit an den Backen vorgesehenen Nocken zusammen und sind einander paarweise zugeordnet und derart ausgebildet, daß in den beiden axialen Endstellungen des Bolzens jeweils zwei Kugeln in die Führungs­ schrägen eintreten und die beiden anderen Kugeln aus den Führungsschrägen austreten. Diese Radialbewegung der Kugeln beim axialen Verschieben des Bolzens wird dazu ausgenutzt, die beweglichen Backen zwischen der Schließstellung und der Spreizstellung zwangsweise hin- und herzubewegen.

Der Bolzen verfügt über eine axiale Sackbohrung, in der die Feder angeordnet ist. Da der Bolzen selbst in einer Sackbohrung geführt ist, stützt sich die Feder einenends an dem Boden der in dem Bolzen vorgesehenen Sackbohrung und anderenends an dem Boden der Sackbohrung ab, in der der Bolzen selbst geführt ist. Zwischen dem Bolzen und der Sackbohrung bildet sich so ein Hohlraum aus, der sich beim axialen Verschieben des Bolzens verändert.

Bei dem bekannten Werkzeugwechsler hat es sich als nachteilig erwiesen, daß trotz ausreichender Schmierung das Öffnungsge­ triebe und das Schließgetriebe häufig sehr schwergängig sind. So reicht oft die Kraft der Feder nicht aus, den von dem raumfesten Anschlag freigekommenen Bolzen in seine Ruhelage zurückzudrücken und somit die beweglichen Backen in ihre Schließstellung zu überführen. Auf diese Weise bleibt der Greifer geöffnet und ein von ihm aufgenommenes Werkzeug kann beim wie üblich schnellen Bewegen des Greifers herausfallen und beträchtliche Schäden anrichten.

Darüberhinaus reicht manchmal auch die Kraft nicht aus, mit der der Greifer von dem Werkzeugwechsler gegen den raumfesten Anschlag gedrückt wird, um die Backen in ihre Spreizstellung zu bringen und somit das Werkzeug freizugeben. Dies führt zu beträchtlichen Verzögerungen beim Bearbeitungsablauf, denn eine Bedienungsperson muß helfend eingreifen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeug­ wechsler der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll ein zuverlässiger Betrieb des Werkzeugwechs­ lers möglich werden, wozu ein leichtgängiges Öffnen und Schließen des Greifers erreicht werden soll. Darüberhinaus sollen auch bestehende Werkzeugwechsler ohne großen konstruk­ tiven Aufwand nachgerüstet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von dem Hohlraum eine Belüftungsöffnung ins Freie führt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Die Anmelderin hat nämlich erkannt, daß der Bolzen und die ihn führende Sackbohrung eine Art Kolben- Zylinder-Einheit bilden. Beim Hineindrücken des Bolzens in die Sackbohrung über den raumfesten Anschlag muß somit zusätz­ lich zu der Kraft der Feder noch der sich in dem Hohlraum aufbauende Überdruck überwunden werden. Bei längerem Verbleiben des Bolzens in dieser Stellung baut sich der Überdruck wieder ab, so daß beim Herausdrücken des Bolzens durch die Feder der sich nun in dem Hohlraum aufbauende Unterdruck überwunden werden muß. Daraus wird deutlich, daß die bisher vorgenommene Schmierung des Bolzens und der Sackbohrung gerade das Gegenteil von dem bewirkt hat, was beabsichtigt war. Durch das Schmier­ mittel wird nämlich der Bolzen sozusagen luftdicht in der Sackbohrung geführt, so daß Überdruck und Unterdruck sich nur um so stärker aufbauen können. Erst durch die von dem Hohlraum ins Freie führende Belüftungsöffnung sind diese Überdruck-/Unterdruckprobleme beseitigt.

Der Greifer des erfindungsgemäßen Werkzeugwechslers ist sehr leichtgängig zu öffnen und zu schließen, da die Kolbenwirkung wegfällt.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es bevorzugt, wenn die Sackbohrung an ihrem Boden die Belüftungsöffnung aufweist.

Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft, weil ohne größere Umrüstarbeiten auch bestehende Greifer mit einer Belüftungsöff­ nung versehen werden können. Der Einbau eines neuen Bolzens o. ä. ist nicht erforderlich.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Belüftungsöffnung eine in etwa zentrisch zu dem Bolzen nach unten durch den Boden verlaufende Bohrung aufweist.

Diese Maßnahme ist insofern von Vorteil, als wegen der nach unten weisenden Öffnung bzw. Bohrung zumindest von oben keine Späne oder Bohrwasser in das Innere des Greifers gelangen können, wo sie die Öffnungs- und Schließgetriebe verschmutzen und in ihrer Funktion beeinträchtigen könnten.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Belüftungsöffnung durch ein Spänensieb nach außen abgeschlossen ist.

Durch diese Maßnahme wird auf vorteilhafte Weise verhindert, daß die beim Koch- und Heruntergehen des Bolzens hervorgerufene Pumpwirkung nicht dazu führt, daß Späne und ggf. Bohrflüssigkeit in den Hohlraum und von da in das Innere des Greifers gelangen. Eine derartige Verschmutzung in dem Inneren würde nämlich dazu führen, daß die Öffnungs- und Schließgetriebe trotz der Belüftungsöffnung, die die Kolbenwirkung beseitigt, schwergängig laufen und evtl. sogar wegen der an den Getrieben haftenden Späne verklemmen. Weiterhin ist es von Vorteil, daß auf diese Weise verhindert wird, daß sich die Belüftungsöffnung mit einem Gemisch aus Spänen und Bohrwasser zusetzt, so daß sich wieder ein Überdruck in dem Hohlraum aufbauen kann. Durch das Spänesieb wird die Belüftungsöffnung sozusagen offengehal­ ten, wobei gleichzeitig eine Verschmutzung des Innenraumes des Greifers verhindert wird.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Spänesieb aus Metall gefertigt ist.

Diese Maßnahme ist insofern von Vorteil, weil Metall von dem Bohrwasser nicht angegriffen und von den z. T. scharfen Spänen nicht zerstört wird. Die Siebwirkung bleibt somit für lange Zeit aufrecht erhalten, so daß einerseits ein Schmutzeintrag in den Greifer und andererseits ein Verstopfen der Belüftungs­ öffnung verhindert werden.

Ferner ist es hier von Vorteil, wenn das Spänesieb einen Stopfen aus porösem Metall, insbesondere aus Sintermetall aufweist.

Diese Maßnahme ist wegen der sehr guten Filterwirkung von Sintermetall und der ebenfalls hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber den scharfen Spänen von Vorteil. Ein aus Sintermetall bestehendes Spänesieb kann von den herumfliegenden Spänen weder verstopft noch zerstört werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Greifer eines erfin­ dungsgemäßen Werkzeugwechslers, in Spreizstellung;

Fig. 2 eine Darstellung, ähnlich Fig. 1, jedoch in Schließ­ stellung;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung in der Ansicht der Fig. 2, und zwar in der Ebene III-III aus Fig. 4, und

Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 gezeigten Greifers, teilweise gebrochen und im Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 10 insgesamt einen Werkzeug­ wechsler, der zum Ergreifen und Halten eines in Fig. 1 schema­ tisch angedeuteten Werkzeuges 11 vorgesehen ist. Ein Arm 12 des Werkzeugwechslers 10 ist in Fig. 1 nur abgebrochen darge­ stellt, er verläuft im allgemeinen aus der Zeichenebene der Fig. 1 und 2 heraus. Ein Greifer 13 des Werkzeugwechslers 10 erstreckt sich dagegen in der Zeichenebene.

Mit 15, 15a sind zwei feste Backen des Greifers 13 bezeichnet. Die Backen 15 sind nach vorne offen und weisen gerade, zueinan­ der parallele Führungen 16, 16a auf, die zwischen sich eine lichte Weite d freilassen. Die lichte Weite d ist so dimen­ sioniert, daß das Werkzeug 11 formschlüssig zwischen den festen Backen 15, 15a axial geführt wird. Das Werkzeug 11 ist hierzu mit einem axialen Profil versehen, wie dies an sich bekannt ist und im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht weiter erläutert wird.

Weiterhin weist der Greifer 13 zwei bewegliche Backen 18, 18a auf, die oberhalb der festen Backen 15, 15a angeordnet sind. In Fig. 2 sind die beweglichen Backen 18, 18a in ihrer Schließ­ stellung 19 und in Fig. 1 in ihrer Spreizstellung 20 gezeigt. Die beweglichen Backen 18, 18a sind mit kreisbogenförmigen Halterungen 21, 21a versehen, die ebenfalls an die an sich bekannte Außenkontur der Werkzeuge 11 angepaßt sind. In ihrer Schließstellung 19 halten die beweglichen Backen 18, 18a mit den Halterungen 21, 21a ein in dem Greifer 13 aufgenommenes Werkzeug formschlüssig radial fest.

Zum Öffnen oder Schließen werden die beweglichen Backen 18, 18a um ihre bei 23 bzw. 23a angedeuteten Achsen verschwenkt. Hierzu sind ein Öffnungsgetriebe bzw. ein Schließgetriebe vorgesehen, die über einen Knopf 24 betätigt werden. Die Funktionsweise des Knopfes und der Schließ- und Öffnungsgetriebe wird jetzt anhand der Fig. 3 und 4 näher erläutert.

Man erkennt, daß der Knopf 24 Teil eines Bolzens 25 ist, der eine erste axiale Sackbohrung 26 aufweist, in der eine Schrau­ benfeder 27 angeordnet ist. In dem Greifer 13 ist eine zu der ersten entgegengesetzte und konzentrische zweite Sackbohrung 28 vorgesehen, in der der Bolzen 25 axial läuft. Die Schrauben­ feder 27 stützt sich einenendes an einem Boden 29 der ersten Sackbohrung und anderenendes an einem Boden 30 der zweiten Sackbohrung ab.

Oberhalb des Bolzens 25 ist in Fig. 4 ein ortsfester Anschlag 31 angedeutet, der Teil der Werkzeugmaschine ist. Beim Bewegen des Greifers 13 in Richtung des Doppelpfeiles 32 gelangt der Knopf 24 des Bolzens 25 mit dem raumfesten Anschlag 31 in Anlage und bei einer weiteren Bewegung des Greifers in dieser Richtung wird der Bolzen 25 nach unten gegen die Kraft der Schraubenfeder 27 in die zweite Sackbohrung 28 hineingedrückt. Wenn der Greifer 13 wieder von dem ortsfesten Anschlag 31 weggefahren wird, drückt die Schraubenfeder 27 den Bolzen 25 wieder in die in Fig. 4 gezeigte Stellung zurück.

In Fig. 3 ist zu erkennen, daß die zweite Sackbohrung 28 an ihrem oberen Ende den Bolzen 25 nicht über den gesamten Umfang führt. Die zweite Sackbohrung 28 ist vielmehr durch vier Umfangsteile 33, 34, 35, 36 des Greifers 13 gebildet, die jeweils über einen gewissen Umfangsabschnitt voneinander beabstandet sind. Hierdurch befinden sich zwischen den Um­ fangsteilen 33, 34, 35, 36 radial zu dem Bolzen 25 verlaufende Kanäle, die am Außenumfang des Bolzens 25 enden. In diesen Kanälen laufen Kugeln 37, 38, 39, 40.

Wie man deutlich aus Fig. 4 erkennt, ist der Bolzen 25 an seinem Außenumfang im Bereich der Kanäle mit Führungsschrägen bzw. -nuten versehen, von denen zwei, nämlich Führungsschrägen 41 und 42 in Fig. 4 deutlich zu sehen sind, während die den Kugeln 38 und 40 zugeordneten Schrägen nicht gezeigt sind.

Die Anordnung der Führungsschrägen 41, 42 ist so getroffen, daß in den beiden axialen Endstellungen des Bolzens 25 jeweils zwei Kugeln in die Führungsschrägen eintreten und zwei Kugeln austreten, so daß sie am Außenumfang des Bolzens 25 anliegen.

Diese Radialbewegung der Kugeln 37, 38, 39, 40 beim axialen Verschieben des Bolzens 25 wird ausgenutzt, um die beweglichen Backen 15, 15a zwischen den in den Fig. 1 und 2 erkennbaren Endstellungen hin- und herzubewegen.

Hierzu sind die beweglichen Backen 15, 15a mit Nocken 43, 44, 45, 46 versehen, die den Kugeln 37, 38, 39, 40 zugeordnet sind. So bilden die Nocke 43 und die Kugel 37 sowie die Nocke 46 und die Kugel 40 je ein Schließgetriebe 47, während die Nocke 44 und die Kugel 38 sowie die Nocke 45 und die Kugel 39 je ein Öffnungsgetriebe 48 bilden. Die Anordnung dieser Getriebe ist aus der DE-OS 37 17 201 bekannt und braucht hier deshalb nicht weiter beschrieben zu werden.

In Fig. 4 ist weiter zu erkennen, daß an dem Boden 30 der zweiten Sackbohrung 28 ein Hohlraum 50 vorhanden ist, der von der zweiten Sackbohrung 28 einerseits und dem Bolzen 25 anderer­ seits vollständig begrenzt ist. Insbesondere ein gut geschmier­ ter Bolzen 25 wird als Kolben in der zweiten Sackbohrung 28 laufen und beim Hinuntergehen die Luft in dem Hohlraum 50 komprimieren, während er beim Hochgehen in dem Hohlraum 50 einen Unterdruck erzeugt.

Um die durch diese Kolbenwirkung hervorgerufene Bedämpfung der Bewegung des Bolzens 25 zu verhindern, ist in dem Boden 30 eine zu dem Bolzen 25 zentrische Bohrung 51 vorgesehen, die als Belüftungsöffnung 52 wirkt.

Somit ist ein Luftaustausch zwischen dem Hohlraum 50 und der Umgebung möglich, eine Bedämpfung der Bewegung des Bolzens 25 geschieht lediglich durch die Schraubenfeder 27.

Um zu verhindern, daß durch die Pumpwirkung des von der Schrau­ benfeder 27 nach oben gedrückten Bolzens 25 Späne und/oder Bohrwasser in den Hohlraum 50 hineingesogen werden, ist die Bohrung 25 mit einem Sintermetallstopfen 53 verschlossen, der als Spansieb 54 wirkt. Der Sintermetallstopfen 53 ist einerseits so porös, daß in Richtung des Doppelpfeiles 55 Luft durch ihn hindurchtreten kann, während andererseits Späne und Bohrwasser an ihm hängen bleiben. Der Sintermetallstopfen 53 weist darüber­ hinaus eine sehr große Härte auf, so daß die häufig sehr scharfen Späne dem Sintermetallstopfen 53 keine mechanischen Beschädigungen zufügen können. Darüberhinaus werden die an dem sintermetallstopfen 53 hängenden Späne beim Herunterdrücken des Bolzens durch den Anschlag 31 von der in Richtung des Pfeiles 55 aus dem Hohlraum 50 ausströmenden Luft weggeblasen, so daß der Sintermetallstopfen 53 nicht verstopft. Auch Bohr­ wasser kann wegen der Porösität des Sintermetalls den Stopfen 53 nicht verkleben.

Claims (6)

1. Werkzeugwechsler für Werkzeuge einer Werkzeugmaschine, mit einem Greifer (13), an dem mindestens eine bewegliche Backe (18, 18a) zum formschlüssigen Ergreifen der Werkzeuge (11) angeordnet ist, wobei der Greifer (13) einen mittels eines raumfesten Anschlages (31) der Werkzeugmaschine in einer Sackbohrung (28) axial ver­ schiebbaren, gegen die Kraft einer Feder (27) arbeitenden Bolzen (25) aufweist, der die zumindest eine Backe (18, 18a) in eine Spreizstellung (20) zum Ein- und Ausführen der Werkzeuge (11) bzw. in eine Schließstellung (19) zum formschlüssigen Ergreifen der Werkzeuge (11) verschwenkt, wobei vorzugsweise ferner zwischen dem Bolzen (25) und der mindestens einen Backe (18, 18a) ein Öffnungsgetriebe (48) und je ein Schließgetriebe (47) angeordnet sind, die in Abhängigkeit von der Axialbewegung des Bolzens (25) die Backe (18, 18a) in die Spreizstellung (20) bzw. in die Schließstellung (19) verschwenken, und wobei von dem Bolzen (25) und der Sackbohrung (28) gemeinsam ein Hohlraum (50) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Hohlraum (50) eine Belüftungsöffnung (52) ins Freie führt.

2. Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sackbohrung (28) an ihrem Boden (30) die Belüf­ tungsöffnung (52) aufweist.

3. Werkzeugwechsler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsöffnung (52) eine etwa zentrisch zu dem Bolzen (25) nach unten durch den Boden (30) ver­ laufende Bohrung (51) aufweist.

4. Werkzeugwechsler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsöffnung (52) durch eine Spänesieb (54) nach außen abgeschlossen ist.

5. Werkzeugwechsler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spänesieb (54) aus Metall gefertigt ist.

6. Werkzeugwechsler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spänesieb (54) einen Stopfen (53) aus porösem Metall, insbesondere aus Sintermetall aufweist.