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Werkzeugmagazin für Drehmaschinen Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmagazin
für Drehmaschinen mit einer Mehrzahl mit einem Träger verschieblich gelagerter Werkzeugkassetten,
welche jeweils von einer Entnahmestation im Magazin mittels eines Greifersan den
Wechaelsupport der Drehmaschine übergeben werden.
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Bei Drehmaschinen, die teilautomatisch oder vollautomatisch - z.3.
numerisch gesteuert - betrieben werden, sind die Anwendungamöglichkeiten eines Drehmçißels
begrenzt.
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Man ist daher dazu übergegangen, Werkzeugmagazine zu verwenden, die
eine Anzahl DrehmeißetspeichenX wobei diese zweckmäßiger Weise in Kassetten aufgenommen
werden. Während des Betriebes übernimmt die Maschine dann selbsttätig aus diesem
Magazin jeweils das Werkzeug, das für den nächstfolgenden Arbeitsgang benötigt wird.
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Die Magazine können verschiedene Formen aufweisen.
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So sind z.B acheibenförmige, bandförmige oder als endlose Kette
auagebildete
Magazine üblich. Die Ubergabe vom Magazin an den Wechselsupport erfolgt entweder
direkt oder durch Zwischenschaltung eines Greifers oder Übergebers.
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Die Anordnung des Magazins erfolgt bei einer Type ortsfest auf dem
Drehmaschinenbett, vorzugsweise am Reitstock.
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In diesen Fall muß der Support von der letzten Bearbeitungsstelle
am Werkstück im Eilgang an das Ende der Maschine bzw. bei Spitzendrehmaschine bis
an das Ende des Werkstückes zurückfahren, um dort den Werkzeugwechsel vorzunehmen.
Durch die Notwendigkeit, den Support jeweils am Ende eines Arbeitsganges zu verfahren,
erhöhen sich insbesondere bei großen Längen die Wechselzeiten ganz erheblich, so
daß die Nebenzeiten ungünstig werden. Außerdem hat ein solches Magazin nur eine
begrenzte Aufnahmekapazität von neun bis maximal zwölf Werkzeugen.
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Bei einer anderen Magazintype wird das Magazin unabhängig vom Bett
vorzugsweise mit einer Ladeposition in der Mitte des Arbeitsbereiches angeordnet.
Dabei wird das Magazin hinter der Drehmitte in Höhe des Werkzeugsupportes oder darüber
angeordnet. Jedoch erfordert auch diese Anordnung zum Wechseln stets das Anfahren
einer bestimmten Position, was mit hohen Ladezeiten verbunden ist. Zwar kann bei
dieser Magazintype die Anzahl der Werkzeugträger erheblich erhöht werden, und zwar
bis auf zwanzig oder mehr Werkzeuge, jedoch bleiben die Wechselzeiten noch ungünstiger
als bei der erstbeschriebenen Type, da zur Auswahl des nächstbenötigten Werkzeuges
während des Wechselns das Abfahren des umfangreichen Magazines noch hinzukommt.
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Ferner sind noch Werkzeugmagazine bekannt, die direkt auf dem Bettschlitten
der Drehmaschine angeordnet sind. Solche Magazine befinden sich direkt amSupport
und ermöglichen optimale Wechselzeiten. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn die
Supportaufnahme für die Werkzeughalter mit zwei, um beispielsweise 1800 versetzten
Aufnahmestellen versehen sind. Daher kann während des Arbeitens mit einem Meißel
an der anderen Seite des Wechselaupportes das Werkzeug für den nächsten Arbeitsgang
eingesetzt werden. Die Stillstandfr zeiten zum Einsetzen des nächsten Werkzeuges
verringern sich dann auf eine minimale Zeitdauer, da lediglich das Supportoberteil
geschwenkt werden muß. Diesen kurzen Wechselzeiten steht jedoch die geringe Aufnahmekapazität
von etwa sechs Werkzeugen gegenüber. Hinzu kommt noch, daß diese Werkzeug aus räumlichen
Gründen nur sehr klein und damit schwach konstruiert werden können. Ferner muß berücksichtigt
werden, daß die zusätzliche Belastung des Bettschlittens mit dem Gewicht des Magazines
eine Verschlechterung der Einfahrtoleranzen bei automatischen Maschinen ergibt,
was während des Abbremsens bzw. Anfahrens aufgrund der größeren Massen nachteiligt
wirkt.
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Mit der Erfindung soll demgegenüber ein Werkzeugmagazin die geschaffen
werden, das einmal/optimalen Wechselzeiten eines Wechselsupportes ermöglicht, und
an das zum anderen nach Beendigung eines Arbeitsganges nicht erst der Support herangefahren
werden muß. Dieses Ziel erreicht die Erfindung dadurch, daß der Magazinträger an
einer Laufkatze befestigt ist, die mittels einer Nachfahrsteuerung
oberhalb
der Drehmaschine derart verfahrbar ist, daß die Entnahmestation des Magazins ständig
in einer konstanten Position relativ zu dem Support gehalten wird.Die Anbringung
des Magazines an einer Laufkatze schaltet jede Beeinflussung des Supportes durch
große Massen aus, so daß Maßtoleranzen nicht beeinträchtigt werden. Da die Laufkatze
dem Support ständig nachgeführt wird, braucht der Support bei Beevndigung eines
Arbeitsganges nicht an das Magazin herangeführt zu werden, sondern kann in jeder
beliebigen Stellung ein anderes Werkzeug aufnehmen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die
Laufkatze in einer Kranbrücken-ähalichen Konstruktion geführt ist. Die Krankbrücken-Konstruktion
ermöglicht es, auch relativ große und damit schwere Magazine an die Laufkatze anzuhängen,
ohne daß das Gewicht die Drehmaschine beeinflußt. Außerdem kann die Laufkatze soweit
von der Drehmaschine wegverfahren werden, I daß' Werkstücke ohne Behinderung mit
einem Kran in die Maschine eingesetzt werden können.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Nachfahrsteuerung
der Laufkatze als hydraulische Nachfahrsteuerung ausgebildet. Dabei sind vorzugsweise
zum Verfahren der Laufkatze zwei hydraulische Verschiebezylinder vorgesehen, deren
Längsachsen um 900 versetzt sind, und deren Druckbeaufschlagung von zwei um 900
versetzten Fühlelementen gesteuert ist, welche eine auf den Support angebrachte,
mit dessen Schwenkachse koaxial liegende Steuerstange abtasten. Druch das hydraulische
Verfahren der Laufkatze wird in besonders einfacher und dennoch genauer Weise sichergestellt,
daß bei jeder Verschiebung zwangsläufig der Ist-Wert mit dem Soll-Wert übereinstimmt.
Es können aber auch pneumatische, mechanische oder andere Systeme als Nachfahrsteuerung
zur Anwendung kommen.
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Die ffbergabe der Werkzeugkassetten von dem Magazin an den Wechselsupport
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß über der Laufkatze ein Hubzylinder mit
senkrechter Mittelachse angebracht ist, an dessen Kolbenstange unten der Greifer
befestigt ist. Da die Entnahmestation ständig senkrecht über dem Support gehalten
wird, braucht die Kolbenstange lediglich senkrecht auf und nieder gefahren zu werden,
um die die Werkzeuge von dem Magazin zum Support oder umgekehrt zu transportieren.
Dabei kann der Greifer an dem Ende der tolbenstange in irgendeiner geeigneten Weise,
z. B. hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch betätigt werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend
in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei stellen dar: Fig. 1 eine Vorderansicht einer Maschine, die
mit dem erfindungsgemäßen Werkzeugmagazin ausgerüstet ist.
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Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene II - II der Fig. 1
Die
in den Zeichnungen dargestellte Drehbank 1 ist eine Maschine mit halbautomatischem
oder vollautomatischen Arbeitsablauf, die in herkömmlicher Weise ausgebildet ist.
Lediglich auf dem Support 2 ist zusätzlich eine senkrecht nach oben ragende Steuerstange
3 angebracht. Der Support 2 ist so ausgebildet, daß er mit Hilfe eines Schwenkmotors
4 um 1800 um eine senkrechte Achae verschwenkt werden kann, wobei die Schwenkachse
des Supports 2 und die Achse der Steuerstange 3 koaxial liegen. Der Support 2 ist
ferner mit zwei Kassettenaufnahmen 5a und 5b versehen, in die WerkzeugkassEten 6
eingesetzt und festgespannt werden können.
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Oberhalb der Drehbank 1 ist eine Laufkatzenkonstruktion angeordnet,
die auf Pfeilern 7a und 7b ruht. An den oberen Enden der Pfeiler 7 sind waagerecht
liegende Laufschienen 8a und'8b befestigt, die vorzugsweise aus U-Eisen hergestellt
sind.
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In den Laufbehienen 8 sind Laufräder 9a und 9b einer Querbrücke 10
eingesetzt, mit deren Hilfe die Querbrücke 10 oberhalb der Drehbank 1 in die Richtungen
quer zur Längsachse der Drehbank 1 verfährt. Den Antrieb für die Querfahrt bildet
ein nahe bei dem Laufrad 9b angeordneter, hydraulischer Verschiebezylinder 11, dessen
Kolbenstange 12 an dem hinteren Ende der Laufachiene 8b starr befestigt ist.
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Die Laufräder 9a und 9b der Querbrücke 10 sind an zwei BrUckenträgern
13a und 13b angebracht, die in ähnlicher Weise wie die Laufsohiene 8 aus U-Eieen
gefertigt sind. In den Brückenträgern 13 sind Laufräder 14a und 14b geführt, an
denen eine
Laufkatze 15 angehängt ist. Die Laufkatze 15 wird mit
Hilfe eines Verschiebezylinders 16, dessen Kolbenstange 17 an einer Endseite der
Brückenträger 13 starr befestigt ist, in Längsrichtung der Drehbank 1 verfahren.
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An der Unterseite der Laufkatze 15 ist eine Magazinaufhängung in
Form von zwei parallel verlaufenden, an den Außenseiten der Laufkatze 15 befestigten
Rollenführungen 18a und 18b angebracht.
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In den Führungen 18 sind Laufrollen 19 gehalten, an denen unten eine
Magazinkette 20 angehängt ist. An den Enden der Rollenführungen 18 sind Umlenkräder
21a und 21b angeordnet, welche die Kette 20 nach Verlassen einer Rollenführung 18
in einem Halbkreisbogen in die andere Rollenführung einführen. Dae Umlenkrad 21b
ist von einem auf-der Laufkatze 15 aufgesetzten Motor 22 angetrieben, der bei Betätigung
mit Hilfe des Umlenkrades 21b die Magazinkette 20 durch die Rollenführungen 18 zieht.
An der Kette 20 sind unten eine Anzahl Magazinhalter 23 befestigt, in denen Werkzeugkassetten
6 eingehängt oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise angebracht sind.
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Auf der Laufkatze 15 ist oben ein senkrecht stehender, hydraulischer
Hubzylinder 24 angebracht, dessen Kolbenstange 25 senkrecht zwischen der Nagazinkette
20 und dem Support 2 verfährt, wobei sie an ihrem unteren Ende mit einer Greifeinrichtung
26 ausgestattet ist. Die Greifeinrichtung 26 ist so ausgebildet, daß sie in der
Lage ist, Werkzeugkassetten 6 aus einem Magazinhiter 23 zu entnehmen Irlrl an die
Kasettenaufnahme 5b und den Support 2 zu übergeben, bzw. in umgekehrter Reihenfolge
aus der Aufnahme
5b an einen der Halter 23 zu übergeben.
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z .3.
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An der Unterseite der Laufkatze 15 sind/iWei Fühlelemente 27a und
27b angebracht, die mit ihren Längsachsenum 900 gegeneinander versetzt sind. In
den Fühlelementen 27 ist jeweils ein Taststift 28a bzw. 28b eingesetzt, der mit
seiner Spitze aufgrund von Federbeaufschlagung an der Steuerstange 3 des Supportes
2 anliegt. Durch die Taststifte 28 werden in den Fühlelementen 27 angeordnete Steuerventile
betätigt, die mit den entsprechenden Zylindern 11 bzw. 16 verbunden sind.
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Fährt die Steuerstange 3 dabei etwas von den Fühlelementen ab, so
wird der Taststift 28a aufgrund von Federbeaufschlagung aus dem Fühlelement 27 herausgedrückt.
Über das in dem Element angeordnete Steuerventil wird der Zylinder 16 in der Richtung
mit Druck beaufschlagt, in der die Kolbenstange 17 aus dem Zylinder herausgedrückt
wird. Da der Zylinder 16 fest mit der Laufkatze 15 verbunden ist, verfährt diese
gleichfalls in der Richtung des Supportes 2, und zwar solange, bis der Taststift
28a wieder seine Mittellage einnimmt, in der sich der Zylinder 16 im Druckgleichgewicht
befindet. Wird der Taststift 28a von der Steuerstange 3 in das puhlelement 27a hineingedrückt,
so wird der Zylinder 16 in der entgegengesetzten Richtung mit Drucgbeaufschlagt,
so daß die Kolbenstange 17 in den Zylinder hineingezogen wird.
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Die Arbeitsweise des Taststiftes 28b bzw. des Fühlementes 27b, die
auf den Zylinder 11 einwirken, ist die gleiche wie die zuvor beschriebene, wobei
lediglich die BewegungBrichtung des
Taststiftes 28b und des Zylinders
11 um 900 versetzt ist.
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Mit HllS der beiden Fühlelemente 27a und 27b wird somit erreicht,
daß die Laufkatze 15 jeder Bewegung des Supportes 2 nachläuft. Dabei ist die Nachlaufgeschwindigkeit
der Laufkatze so gewählt, daß sie in beiden Richtungen größer ist als die maximale
Verfahrgeschwindigkeit des Supportes 2.
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Neben dem selbsttätigem Nachfahrsystem ist für die beiden Zylinder
11 und 16 eine (zeichnerisch nicht weiter dargestellte) manuelle Steuerung vorgesehen,
mit der die Laufkatze unabhängig von dem Nachfabrsystem verfahren werden kann, wie
es z.B. zum Einsetzen eines Werkstückes in die Drehbank 1 notwendig ist. Die Einspeisung
des gesamten Hydrauliksystems erfolgt durch einen Motor 29, der auf der Quesbrücke
10 angebracht ist und eine (nicht dargestellt) Pumpe antreibt, die das Öl einem
Öltank 30 entnimmt.
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Vor Beginn der Dreh-Bearbeitung durch die Drehbank 1 wird zunächst
die Magazinkette 20 durch das Umlenkrad 21b in die Stellung gezogen, in der die
an einem der Magazinahlter 23 angebrachte Werkzeugkassette 6 mit dem zuerst benötigten
Werkzeug, in einer Entnahmeposition direkt unter der Eolbenstange 25 des Hubzylinders
24 steht. Anschließend wird die Kolbenstange 25 ausgefahren, d.h. nach unten abgesenkt.
Während des Absenkens ergreift sie mit ihrer Greifeinrichtung 26 die in der Entnahmeposition
befindliche Kassette 6, befördert sie nach unten und setzt sie in die Kassettenaufnahme
5b zu Suppertes 2 ein.
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Danach fährt die Kolbenstange 25 wieder nach oben in ihre Ruhestellung.
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Die Werkzeugkassette 6 in der Kassettenaufnahme 5b wird durch geeignete
Vorrichtungen festgespannt, worauf anschließend der Support 2 durch den Schwenkmotor
4 um 1800 verschwenkt wird. Nach dem Verschwenken kann sofort mit der Dreharbeit
begonnen werden. Anschließend wird die Magazinkette 20 durch das Umlenkrad 21b soweit
gezogen, daß die für den zweiten Arbeitsgang benötigte Werkzeugkassette 6 unter
der Kolbenstange 25 in der Entnahmeposition steht. Danach wird die Kolbenstange
25 wieder abgesenkt, eo daß nunmehr auch die zweite Kassettenaufnahme mit einer
Werkzeugkassette 6 versehen wird. Somit wird während des Ablaufes des ersten Arbeitsganges
die Drehbank 1 schon für den zweiten Arbeitsgang vorbereitet.
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Nach dem Einsetzen der zweiten Werkzeugkassette 6 fährt die Kolbenstange
25 nach oben und wartet in dieser Stellung das Ende des ersten Arbeitsganges ab.
Bei Beendigung des ersten Arbeitsganges wird der Support 2 um 1800 geschwenkt, so
daß die zweite Werkzeugkassette in ihre Arbeitsposition gebracht wird und der zweite
Arbeitsgang sofort begonnen werden kann. Nach dem Verschwenken senkt eich die Kolbenstange
25 wieder ab und erfaßt mit ihrer Greifeinrichtung 26 die Kassette 6 des ersten
Arbeitsganges und setst sie in einen der Magazinhalter 23 wieder ein.
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Nach dem Einsetzen fährt die Kette 20 weiter, so daß die Greifeinrichtung
26 die darauffolgende Kassette entnehmen kann.
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Die Vorbereitung des Supportes 2 für den nächsten Arbeitagang ist
unabhängig von seiner Stellung, a die Laufkatze 15, auf
der der
Hubzylinder 24 für die Kolbenstange 25 befestigt ist, durch das Nachfahrsystem ständig
in der gleichen Stellung relativ zu der auf dem Support 2 angebrachten Steuerstange
3 gehalten wird. Da die Schwenkachse des Supportes 2 und die Achse der Steuerstange
3 koaxial liegen, weieen beide Kassettenaufnahmen 5a bzw. 5b stets den gleichen
Abstand zu der Greifeinrichtung 26 der Eolbenstange 25 auf, so daß die Kolbenstange
25 die Kassetten genau in die Kassettenaufnahmen 5 absenken kann.
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Das Füllen des Magazins kann auf verschiedene Arten vorgenommen werden.
Eine Möglichkeit besteht darin, daß in die Kassettenaufnahme 5b des Supportes 2
Kassetten 6 eingesetzt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man die
Verbindung zwischen der Laufkatze 15 und den Rollenführungen 18 lösbar ausbildet,
so daß das gesamte Magazin durch einen Kran oder Gabelstapler abgenommen und abseits
der Drehbank mit Kassetten 6 gefüllt werden kann. Die letztere Möglichkeit bietet
noch einen weiteren Vorteil, indem man nämlich zwei Magazine verwenden kann, wobei
sich eines jeweils an der Drehbank 1 befindet, während das andere mit Kassetten
6 gefüllt wird. Dadurch lassen sich die Nebenzeiten der Drehbank 1 während des Auswechselns
der Werkzeuge an im Magazin erheblich verringern.
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Die anderen Nebenzeiten, die während des Betriebes der Drehbank 1
entstehen, sind dadurch weitgehend reduziert worden, daß bei Beendigung eines Arbeitsganges
lediglich der Support 2 um 1800 verschwenkt werden muß, wobei dann das Werkzeug
für den nächsten Arbeitsgang tandem Werkstück anliegt. Im Verlauf dieses
Arbeitaganges
wird die vom Werkstück abgewandte Seite des Supportes 2 mit einem Werkzeug für den
darauffolgenden Arbeitsgang bestückt, so daß durch den Werkzeugwechsel bedingte
Nebenzeiten relativ kurz sind.
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Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeugmagazin ist es somit möglich, bei
herkömmlichen Drehbänken die Nebenzeiten weitgehend zu reduzieren, ohne daß irgendwelche
größeren baulichen Veränderungen an der Drehmaschine vorgenommen werden müssen.
Da ferner der Support 2 an der Steuerstange 3 unabhängig von dem Gewicht des Magazins
lediglich mit wenigen Gramm belastet wird, bleibt die Bearbeitungsgenauigkeit der
Maschine im vollen Umfang erhalten. Die kranbrücken-ähnliche Tragkonstruktion läßt
eine beliebige Vergrößerung des Magazins sowohl hinsichtlich der räumlichen Abmessungen
als auch hinsichtlich des Gewichtes zu.
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Außerdem kann die Tragkonstruktion schnell und ohne große Störungen
des Drehbetriebes errichtet werden.
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- Ansprüche -