DE1552324C3 - Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel - Google Patents

Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel

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DE1552324C3
DE1552324C3 DE1552324A DE1552324A DE1552324C3 DE 1552324 C3 DE1552324 C3 DE 1552324C3 DE 1552324 A DE1552324 A DE 1552324A DE 1552324 A DE1552324 A DE 1552324A DE 1552324 C3 DE1552324 C3 DE 1552324C3
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Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel, mit waagerechter, vorschiebbarer Spindel, bei der das Werkzeugmagazin über der Spindel angeordnet ist und die Werkzeuge senkrecht zur Spindelachse hält und ein die Werkzeuge in die Spindelachse schwenkender Greifermechanismus vorgesehen ist. Eine solche Werkzeugmaschine, bei der die Spindel allerdings nicht vorschiebbar ist, ist bereits früher vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 14 77 429.9).
Der Greifermechanismus nach dem älteren Vorschlag arbeitet auf eine in Ruhestellung befindliche Spindel, während eine andere, in Arbeitsstellung befindliche Spindel auf das Werkstück arbeitet. Bei der Maschine nach dem älteren Vorschlag fällt also die Wechselzeit in die Arbeitszeit, so daß es auf besondere Geschwindigkeit des Wechselvorgangs normalerweise nicht ankommt.
Bei einer Einspindelmaschine muß die Werkzeugauswechselung jedoch zwischen zwei Arbeitsgängen vorgenommen werden, so daß der Auswechselvorgang so schnell wie nur irgend möglich abgewickelt werden muß.
Zum schnellen Auswechseln von Werkzeugen ist bereits ein Doppelgreifer bekannt, der gleichzeitig das in der Spindel befindliche Werkzeug und das neu benötigte Werkzeug im Magazin erfaßt und diese gegeneinander auswechselt (USA.-Patentschrift 3 052 011). Bei diesem bekannten Doppelgreifer ist ein Verschwenken der Werkzeuge im Magazin vor dem Auswechselvorgang erforderlich, vor allem aber wechselt dort ein Werkzeug laufend seinen Platz im Magazin, so daß das Werkzeug selbst gekennzeichnet sein muß. Diese beiden Nachteile werden bei einer anderen Doppelgreiferkonstruktion vermieden, bei der der Doppelgreifer das Werkzeug axial aus dem Magazin zieht, zur Werkzeugaufnahme in der Spindel vorläuft und dann die Werkzeuge gegeneinander auswechselt (USA.-Patentschrift 3 129 506). Dafür tritt jedoch bei diesem bekannten Wechselmechanismus der Nachteil auf, daß das Werkzeugmagazin hinter dem Spindelkopf angeordnet sein muß, und zwar in diesem Falle sogar entsprechend der Ausladung des längsten zu erwartenden Werkzeuges. Es geht dadurch viel kostbarer Raum über der Spindel verloren.
Gemäß der Erfindung werden deshalb zur Vermeidung aller dieser Nachteile zwei auf die gleiche Spindelwerkzeugaufnahme arbeitende, gleichartige Einzelgreifer vorgesehen, die jeder mit einem eigenen Antrieb ausgestattet sind und deren Bewegungsbahnen in der Nähe der Spindel und in der Nähe des Werkzeugmagazins identisch und in einem Zwischenbereich getrennt sind, wobei die Antriebe gegenläufig gesteuert werden und die Schwenkachse senkrecht zur Spindelachse liegt. Zum Auswechseln ergreift dabei ein Greifer das Werkzeug in der Spindel, die daraufhin zurückgezogen wird, der andere Greifer das Werkzeug im Magazin, und beide laufen aneinander vorbei. Der eine setzt ein Werkzeug im Magazin und der andere eines in der Spindel ab, wobei diese wieder vorgefahren wird. Bei solcher Ausbildung des Wechselmechanismus kann sowohl eine Werkzeugkennzeichnung vorgesehen werden als auch eine Kennzeichnung der Magazinplätze, je nach Anwendungsfall. Eine Kennzeichnung der Magazinplätze hat vor allem den Vorteil, daß das Werkzeug nicht um den Platz für die Kennzeichnung verlängert werden muß; darüber hinaus kommt bei großem Werkzeugvorrat, der jeweils nur zum Teil im Einsatz ist, nur Platzkcnnzeichnung in Frage.
Beim Passieren müssen die Greifer sich gegenseitig
3 4
Platz machen, d. h. einander ausweichen. Vorzugs- ten Ausführungsform der Erfindung aus einer Kreisweise geschieht dieses Ausweichen dadurch, daß die scheibe 45 (F i g. 1 und 2) mit nach außen offenen beiden Greifer beim Passieren auseinanderschwen- Aussparungen zur Aufnahme von Werkzeugen wie ken. Dabei können sie um eine zur Werkzeugachse 46, die auf einer vertikalen Welle 47 drehbar gelagert parallele Achse oder um eine zur Werkzeugachse 5 ist. Die Einstellung des Werkzeugmagazins 27 in die senkrechte Achse schwenken. Der letztere Fall ist gewünschte Stellung erfolgt in üblicher Weise, vorzuziehen, wenn zu erwarten ist, daß Werkzeuge braucht also nicht näher erläutert zu werden; die ausgewechselt werden müssen, die über die doch Werkzeuge 46 sind in den nach außen offenen Ausziemlich schmal gehaltenen Greiferbacken seitlich sparungen gehaltert,
vorstehen, wie beispielsweise Fräser. io Unterhalb der Magazinscheibe 45 sind auf beiden
Bei der älteren Werkzeugmaschine ist ein Greifer- Seiten der Werkzeugspindel 28 je ein Greifer 48 bzw.
mechanismus vorgesehen, der parallel zur Spindel- 49 um eine zur Spindelachse rechtwinklig liegende
achse gerichtete Translationsbewegungen ausführt. Achse 50 schwenkbar gelagert. Beide Greifer sind
Solche Bewegungen erfordern, daß genügend Raum gleichartig aufgebaut, es wird deshalb nur der in
zwischen dem Werkzeugplatz im Magazin und der 15 Vorschubrichtung links liegende, in Fig.2 vor der
Werkzeugaufnahme der Spindel zur Verfügung steht, Spindel 28 liegende Greifer 49 beschrieben,
der Werkzeugplatz im Magazin muß also verhältnis- Der Greifer 49 besteht aus einem um die Achse 50
mäßig weit zurückliegen, so daß ein erheblicher Teil schwenkbaren Tragkörper 51 mit einer Greiferbacke
des Raumes über der Spindel nicht für die Unterbrin- 52 und einer in Längsrichtung des Tragkörpers 51
gung des Werkzeugmagazins ausgenützt werden 20 verschiebbaren zweiten Greiferbacke 53, die mittels
kann. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfin- einer auf einem Bolzen 54 geführten Feder 55 auf
dung ist deshalb ein eine reine Schwenkbewegung die untere Backe 52 zu gedrängt ist. Der Führungs-
ausführender Greifer vorgesehen, der mit einem der stift 54 ist gleichzeitig als Rollenbolzen ausgebildet
Werkzeugaufnahme im Magazin zugeordneten festen und trägt an seiner Unterseite eine Führungsrolle 56.
Nocken und einem der Werkzeugaufnahme der Spin- 25 Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, weist die obere
del zugeordneten zurückziehbaren, vorzugsweise hy- Backe 53 eine nach außen offene Aufnahmeöffnung
draulisch gesteuerten Nocken zum Öffnen der fe- 57 auf, deren Maulweite (I1 dem Durchmesser eines
dernd in die Schließstellung gedrängten Greiferbak- Werkzeughalters 58 angepaßt ist, d.h. geringfügig
ken zusammenwirkt. größer ist als dieser, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Auf
Der mit federnd in die Schließstellung gedrängten 30 der Unterseite ist konzentrisch zur Öffnung 57 eine
Greiferbacken ausgestattete Greifer nach dem er- Aussparung 59 vorgesehen, deren Durchmesser d2
wähnten älteren Vorschlag ist in Art einer Zange dem Durchmesser eines Halterflansches 60 am
ausgebildet. Zum Einschieben der geöffneten Zange Werkzeughalter 58 angepaßt ist, d.h. wieder etwas
wird vergleichsweise viel Raum zwischen den Werk- größer ist als dieser. Die untere Backe 52 ist mit
zeugen benötigt, so daß auf einer gegebenen Länge, 35 einer glatten Aufnahmeöffnung entsprechend der
sei es in Richtung des Umfangs einer als Werkzeug- Aufnahmeöffnung 57 mit gleicher Maulweite verse-
magazin dienenden Scheibe oder in Längsrichtung hen.
einer als Werkzeugmagazin dienenden Kette, nur Im Weg der beiden Führungsrollen 56 ist in Voreine begrenzte Anzahl Werkzeuge untergebracht schubrichtung gesehen vor dem über der Spindel bewerden können. 40 findlichen Werkzeug 46 ein fester Nocken 61 an-
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung geordnet, und im ebenfalls gemeinsamen Wegteil der wird der Raumbedarf zum Erfassen der Werkzeuge beiden Führungsrollen 56 ist über der Spindel 28 ein dadurch verringert und damit die mögliche Anzahl zurückziehbarer Nocken 62 angeordnet. Dieser Nokan Werkzeugen auf eine vorgegebene Länge erhöht, ken sitzt an einer Kolbenstange 63 eines hydraulidaß der Greifer aus zwei in Richtung der Werkzeug- 45 sehen Kolbens 64, der mittels einer Feder 65 in die achse gegeneinander verschiebbaren Backen be- Ruhestellung gedrängt ist, d. h. in die in F i g. 5 darsteht, die beide eine dem Werkzeughalterdurchmes- gestellte Lage, in der der Nocken 62 aus dem Weg ser entsprechende Radialöffnung aufweisen, der der Rollen 56 gezogen ist. Bei Beaufschlagung des Werkzeughalter mit einem unterhalb des Magazins Kolbens 64 mit Druckmittel wird der Nocken 62, wie bzw. außerhalb der Spindel liegenden Flansch verse- 50 in F i g. 2 in unterbrochenen Linien dargestellt, in die hen ist und eine der beiden Backen dem Flansch ent- Bahn der Rollen 56 vorgeschoben,
sprechend ausgedreht ist. Zum Verschwenken des Greifers 49 ist ein hydrau-
Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeich- lischer Kolben 66 vorgesehen, der eine Zahnstange
nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu- 67 verschiebt, die mit einem der Übersichtlichkeit
tert werden. Es zeigt 55 halber nicht dargestellten Ritzel auf der Welle 50
F i g. 1 eine Aufsicht auf ein teilweise geschnitte- kämmt. In der Welle 50 sitzt ein Schieber 68, der an
nes Werkzeugmagazin mit einem darunter befindli- einem Ende in einer Führungsnut 69 geführt ist und
chen ebenfalls teilweise geschnittenen Werkzeug- am anderen Ende bei 70 an den Grundkörper 51 des
Wechselmechanismus, Greifers 49 angelenkt ist. Der Greifer 49 ist bei 71
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1, 60 um eine zur Welle 50 senkrecht liegende Achse 71
F i g. 3 schematisch die beiden erfindungsgemäß schwenkbar; die Schwenkebene schwenkt selbstver-
vorgesehenen Greifer beim Passieren, ständlich mit Drehung um die Welle 50.
F i g. 4 die obere Greiferbacke von unten gesehen Die Arbeitsweise der Greifer soll an Hand von
und F i g. 5 erläutert werden, in der der Schwenkweg der
F i g. 5 schematisch eine Abwicklung der Greifer- 65 beiden Greifer in Abwicklung dargelegt ist, und zwar
wege. in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel in Winkelgraden.
Ein oberhalb einer Werkzeugspindel 28 angeord- Es sei angenommen, daß sich der Greifer 48 in der
netes Werkzeugmagazin 27 besteht in der dargestell- Wartestellung hinter dem Magazin befindet und der
Greifer 49 in seiner Wartestellung zwischen Magazin und Spindel. Der Greifer 49 ist dabei durch Verschwenken um die Achse 71 aus der geraden Verbindungslinie von der Spindel 28 zum über ihr befindlichen Werkzeugplatz im Magazin 45 herausgelenkt.
In der Spindel 28 befindet sich ein Werkzeug W1, das gegen ein Werkzeug Wl ausgewechselt werden soll. Das Werkzeug Wl ist deshalb durch entsprechende Verdrehung des Magazins 45 auf den Platz über der Spindel 28 und vor dem Greifer 48 gebracht worden.
Ist der Bearbeitungsvorgang mit dem Werkzeug Wl beendet, so werden die Greifer 48 und 49 gleichzeitig in Bewegung gesetzt, und zwar schwenken sie bei der Darstellung in Fig. 5 nach kleinerem Verdrehwinkel zu, d. h. zur Spindel hin. Dabei erfaßt der Greifer 48 das Werkzeug Wl, daraufhin läuft der Greifer 48 über das Ende des Nockens 61 hinweg, so daß der Greifer unter der Wirkung der Feder 55 schließt und das Werkzeug festhält. Beim Weiterlaufen zieht der Greifer 48 das Werkzeug Wl aus dem Magazin heraus und schwenkt dann um seine Achse 71, bis er die Stelle (Winkel 40°) erreicht hat, die vorher der Greifer 49 eingenommen hatte, nur daß der Greifer 48 in entgegengesetzter Richtung um seine Achse 71 verschwenkt ist, er also gewissermaßen dem Greifer 49 ausgewichen ist (vgl.F i g. 3).
Der Greifer 49 hingegen wurde auf seinem Weg zur Spindel 28 hin wieder in die gemeinsame, direkte Verbindungsebene eingeschwenkt, so daß er über das Werkzeug WX kommt und dieses erfassen kann; während dieses Vorganges ist selbstverständlich der Nocken 62 ausgefahren, d. h. liegt in der Bahn der Führungsrolle 56, so daß der Greifer 49 geöffnet wird. Anschließend wird der Nocken 62 zurückgefahren, die Spindel wird zurückgezogen und gibt das Werkzeug Wl frei, und daraufhin läuft auch der Greifer 49 zurück, wobei das Werkzeug W1 diesmal beim Passieren der Stelle des Nockens 62 festgehalten wird. Durch die Führung 69 schwenkt der Greifer 49 natürlich wieder um die Achse 71, so daß die beiden Greifer um 20° gegeneinander verschwenkt sind (vgl. Fig. 3), wenn sie bei einer Winkelstellung von 40° gemäß F i g. 5 einander passieren. Sobald der Greifer 49 den Winkel 40° erreicht hat, beginnt der Greifer 48 aus seiner gestrichelt dargestellten Stellung weiter zur Spindel 28 zu laufen, auf die gleiche Weise, wie das vorher der Greifer 49 gemacht hat. Der Nocken 62 bleibt dabei zunächst zurückgezogen, bis das Werkzeug bei 0° vor der Spindel steht. Die Spindel fährt dann wieder vor, das Werkzeug wird gespannt und der Greifer 48 läuft in die 40°- oder Passierstelle, d.h. die in Fig. 5 gestrichelt dargestellte Stellung zurück; dabei ist der Nocken 62 wieder vorgeschoben, so daß sich der Greifer 48 beim Rücklauf öffnet und das soeben eingespannte Werkzeug Wl auch freigibt. In der Zwischenzeit ist das Werkzeugmagazin 45 auf den Platz des vom Greifer 49 nunmehr zurückzubringenden Werkzeuges Wl verdreht worden, so daß der ohne Aufenthalt durchlaufende Greifer 49 mit dem Werkzeug Wl unter Zurückschwenken um die Achse 71 das Werkzeug Wl an seinem Magazinplatz absetzen kann. Daran anschließend läuft der Greifer 49 weiter in die Stellung zurück, die vorher der Greifer 48 eingenommen hat, so daß das Magazin jetzt auf das nächste zur Bearbeitung heranstehende Werkzeug W 3 weiterschwenken kann; wenn dieses in die Spindel eingesetzt werden soll, wiederholen sich die beschriebenen Vorgänge sinngemäß, nur daß jetzt die Bewegung des Greifers 49 vom Greifer 48 und die des Greifers 48 vom Greifer 49 ausgeführt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel, mit waagerechter vorschiebbarer Spindel, bei der das Werkzeugmagazin über der Spindel angeordnet ist und die Werkzeuge senkrecht zur Spindelachse hält und ein die Werkzeuge in die Spindelachse schwenkender Greifermechanismus vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf die gleiche Spindelwerkzeugaufnahme arbeitende, gleichartige Einzelgreifer (48, 49) vorgesehen sind, die jeder mit einem eigenen Antrieb (66, 67) ausgestattet sind und deren Bewegungsbahnen in der Nähe der Spindel (28) und in der Nähe des Werkzeugmagazins (45) identisch und in einem Zwischenbereich getrennt sind (Fig. 5), wobei die Antriebe gegenläufig gesteuert werden und die Schwenkachse (50) senkrecht zur Spindelachse liegt.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Greifer (48, 49) um eine zweite Achse (71) schwenkbar sind und jeder Greifer eine über diese zweite Achse (71) vorstehende Verlängerung (70) aufweist, die mit einer Führung (69) zusammenwirkt, die der Bewegungsbahn des betreffenden Greifers entsprechend geformt ist und während des Schwenkens (um Achse 50) vom Magazin zur Spindel bzw. umgekehrt eine Schwenkung um die zweite Achse (71) bewirkt.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Achse jedes Greifers zur Achse des vom Greifer erfaßten Werkzeugs parallel ist.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Achse (71) jedes Greifers zur Achse des vom Greifer erfaßten Werkzeuges senkrecht ist (F i g. 3).
5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine reine Schwenkbewegung ausführender Greifer (48, 49) vorgesehen ist, der mit einem der Werkzeugaufnahme im Magazin (45) zugeordneten festen Nocken (61) und einem der Werkzeugaufnahme der Spindel (28) zugeordneten zurückziehbaren, vorzugsweise hydraulisch gesteuerten Nocken (62) zum öffnen der in bereits vorgeschlagener Weise federnd in die Schließstellung gedrängten Greiferbacken (52, 53) zusammenwirkt.
6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (48, 49) aus zwei in Richtung der Werkzeugachse gegeneinander verschiebbaren Backen (52, 53) besteht, die beide eine dem Werkzeughalterdurclimesscr (J1) entsprechende Radialöffnung (57) aufweisen, der Werkzeughalter (58) mit einem unterhalb des Magazins bzw. außerhalb der Spindel liegenden Flansch (60) verschen ist und eine der beiden Backen (53) dem Flansch (60) entsprechend ausgedreht ist.
DE1552324A 1966-07-13 1966-07-13 Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel Expired DE1552324C3 (de)

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