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Werkzeugmagazin mit einer in senkrechter Ebene umlaufenden
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Endloskette?1.
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Endloskettet'.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugmagazin mit einer in senkrechter
Ebene umlaufenden Endloskette, mit die Werkzeuge in horizontaler Lage aufnehmenden
Kettengliedern, aus denen und in die die Werkzeuge mittels einer Entnahme- und Rückführeinrichtung
entnommen bzw. eingeführt werden.
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Außer Werkzeugspeichern in Form von Rundspeichern mit trommelartiger
oder sternförmiger Anordnung der Werkzeuge und ferner neben Koordinatenspeichern,
die dhe große Anzahl von Werkzeugen nebeneinander oder übereinander in stationären
Speicherzellen aufnehmen, sind Kettenmagazine bekannt, die, wie die Koordinatenspeicher,
eine große Zahl von Werkzeugen bei geringem Flächenbedarf aufnehmen und, wie das
Trommelmagazin, durch Eigenbewegung die Werkzeuge an die Werkzeugwechseleinrichtung
heranbringen können.
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Die Bauhöhe von Kettenmagazinen und damit die Zahl der Speicher plätze
in solchen Magazinen ist insbesondere wegen der baulichen
Gegebenheiten
am Aufstellungsort begrenzt.
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An sich wäre es möglich, mehrere Ketten auf einem gemeinsamen Gestell
oder Rahmen unterzubringen, um bei Einhaltung einer geringen Bauhöhe die Anzahl
der Speicherplätze zu steigern.
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Hierbei jedoch wäre ein Drehen des Gestelles oder Rahmens um seine
senkrechte Mittelachse notwendig, um die Ketten in dem Wirkungsbereich der Übernahmevorrichtung
zu bringen. Die Schwenkeinrichtung sowie die schwenkbare Lagerung des turmartigen
Gestells oder Rahmens wäre nicht nur kostspielig, vielmehr kann das Schwenken des
Magazins, Gestells oder Rahmens wegen der großen Masse der Werkzeuge und des Gestells
oder Rahmens mit den Ketten nur verhältnismäßig langsam erfolgen.
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Ein Nachschwingen des Gestells oder Rahmens ist hierbei zu berücksichtigen,
Die Einhaltung bestimmter Arbeitsabläufe oder aber eine spezifische Anordnung der
Werkzeuge wäre notwendig, damit die Werkzeuge aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge
stets in derselben Magazinkette untergebracht werden und damit ein Zeitverlust durch
das langsame Drehen des Gestelles oder Rahmens kompensiert wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeugmagazin
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei welchem unter Vermeidung einer großen
Bauhöhe eine große Anzahl von Werkzeugspeicherplätzen geschaffen wird, wobei eine
beliebige Reihenfolge der Entnahme der Werkzeuge aus dem Magazin in möglichst
kurzer
Zeit erfolgen kann und ohne daß die Entnahme von Werkzeugen an eine Bearbeitungsfolge
gebunden ist, d.h., daß bestimmte Werkzeuge an einem bestimmten Platz des Werkzeugmagazins
untergebracht werden müssen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Kette an
der einen Seite eines turmartigen mehreckigen feststehenden Rahmens geführt ist,
an dessen der Kette abgekehrter paralleler Rahmenseite eine gleichartige Kette geführt
und synchron mit der ersten Kette angetrieben ist, und die Entnahme- und Rückführeinrichtung
an einer dritten Rahmenseite um eine horizontale Achse um 1800 zur wahlweisen Entnahme
und Rückführung eines Werkzeugs in eine der beiden Ketten schwenkbar ist.
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Durch die Anwendung zweier synchron laufender Ketten an zwei parallel
gegenüberliegenden Seiten des turmartigen mehreckigen Rahmens ist die Aufnahme einer
großen Anzahl von Werkzeugen im Magazin bei geringer Bauhöhe gewährleistet. Andererseits
wird durch die Entnahme- und Rückführeinrichtung an einer dritten, zwischen den
Kettenebenen gelegenen Seite des feststehenden Rahmens eine schnelle Entnahme und
Rückführung jeweils eines Werkzeugs in eine der beiden Ketten gewährleistet, d.h.,
es bedarf nicht des Bewegens einer großen Masse, wie z0B. beim Drehen des gesamten
Rahmens mit daran angeordneten Ketten und Werkzeugen, sondern des Drehens einer
vergleichsweise
leichten Rückführ- und Entnahmeeinrichtung und
mit einem einzigen Werkzeug um 1800.
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An sich sind Schwenkarme für das Einbringen und Herausnehmen von Werkzeugen
in die bzw. aus der Bohrspindel von horizontal Bohr- und Fräswerken bekannt. Eine
solche Wechseleinrichtung würde jedoch nicht den gestellten Anforderungen genügen,
aus zwei sich gegenüberliegenden Ketten ein ausgewähltes Werkzeug zu entnehmen und
der Bohrspindel zuzuführen bzw. das in der Bohrspindel bisher gebrauchte Werkzeug
in eine der beiden Ketten zurückzuführen. - Die bei dem erfindungsgemäßen Werkzeugmagazin
zur Anwendung gelangende Entnahme- und Rückführeinrichtung übergibt die Werkzeuge
einem vorstehend beschriebenen Schwenkarm, der seinerseits dann den Werkzeugwechsel
von der Bohrspindel in die Entnahme- und Rückführeinrichtung und umgekehrt vollzieht.
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Bei der weiteren praktischen Ausführungsform des Werkzeugmagazins
nach der Erfindung sind die Kettenglieder beider Ketten durch einen gemeinsamen
Motor durch gleichachsige Kettenantriebsräder angetrieben.
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Fernerhin können die Kettenbolzen mit Lauf- und Führungsrollen versehen
sein, die auf den jeweils senkrechten Kettenabschnitten an Führungsleisten geführt
und an der oberen Kettenumlenkung auf, das Kettengewicht tragenden Führungsscheiben
aufliegen,
Durch die Führungsscheiben einerseits und die Führungsleisten andererseits wird
den beiden Ketten ein synchroner schwingungsfreier Lauf gegeben.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Lauf- und Führungsrollen
an der unteren Kettenumlenkung an einem in der Kettenebene senkrecht verstellbaren,
die Kette spannenden Führungsring geführt sein. Diese Maßnahme erhöht die Schwingungsfreiheit
der beiden Ketten, so daß auch ein Nachschwingen des ganzen Gestells oder Rahmens
bei Stillstand der beiden Ketten unterbunden wird und eine exakte kurzzeitige Entnahme
oder Übergabe von Werkzeugen in die freien Kettenglieder leicht ermöglicht wird.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Werkzeugsmagazins
nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines Horizontal-Bohr-
und Fräswerkes und des Werkzeugmagazins, Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch
einen turmartigen viereckigen feststehenden Rahmen und die daran angeordnete Entnahme-
und Rückführungseinrichtung, Fig. 3 einen Abschnitt einer der beiden Magazinketten,
Fig.
4 eine Seitenansicht der drei Kettenglieder nach Fig. 3, Fig. 5 ein senkrechtes
Kettenglied im horizontalen Schnitt, big. 6 und 7 die obere Umlenkstation einer
Kette im Vertikalschnitt und in Seitenansicht und Fig. 8 und 9 die untere Umkehrstation
einer Kette in Seitenansicht und Vertikalschnitt.
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Die Werkzeugmaschine, der die Werkzeuge des erfindungsgemäßen Werkzeugmagazins
zugeführt werden, ist in dargestelltem Beispiel ein Horizontal-Bohr- und Fräswerk
mit einem Ständer 1, an dem der Spindelkasten 2 auf- und abwärts bewegbar ist, der
seinerseits die Bohrspindel 3 aufweist, in deren Längsrichtung der Ständer 1 verfahrbar
ist. (Fig. 1) Das Werkstück wird auf eine Tischgruppe 4 gespannt und vollführt mit
dieser eine quer zur Bohrspindelachse gelegene horizontale Bewegung.
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Neben dem Horizontal-Bohr- undFräswerk findet das erfindungsgemäße
Werkzeugmagazin 5 derart Aufstellung, daß die Werkzeuge
in kurzer
Zeit aus diesem Magazin in die Bohrspindel einsetzbar und gebrauchte Werkzeuge aus
dieser Spindel zurück in das Werkzeugmagazin verbracht werden können. Hierzu dient
ein um eine Achse 6 drehbarer, an sich bekannter Schwenkarm 7, mit dessen Enden
gleihzeitig das von der Bohrspindel aufgenommene benutzte Werkzeug, wie auch das
neue Werkzeug des Magazins 5, erfaßt wird. Nach Drehung des Armes 7 um 1800 werden
die genannten Werkzeuge in das Werkzeugmagazin und das neue Werkzeug in die Arbeitsspindel
geschoben, wozu eine weitere, untenstehend noch näher erläuterte Entnahme- und Rückführeinrichtung
8 an dem Kettenmagazin 5 vorgesehen ist, die die Werkzeuge an den Arm 7 übergibt
bzw. von diesem übernimmt.
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Das Magazin 5 bildet in dargestelltem Beispiel einen im horizontalen
Querschnitt quadratischen Rahmen 9, mit den miteinanderverbundenen Wänden 10,11
und 12,13 (Fig. 2), wobei die über die Wände 10,11 nach außen stehenden Abschnitte
12a, 12b und 13a, 13b senkrechte, im Querschnitt winkelförmige Führungsleisten 14,15
aufweisen, die, wie Fig. 2 erkennen läßt, paarweise an den Abschnitten 12a bis 13b
angeordnet sind, wobei die sich an den Abschnitten 12a und 13a bzw. 12b und 13b
gegenüberliegenden iXhrungsleisten paarweise einander abgekehrt sind.
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Die Führirngsleisten 14,15 dienen der Führung zweier Ketten
gleichartiger
Ausbildung mit synchronem Antrieb an den beiden parallelen Vertikalseiten des Rahmens
9, so daß es genügt, eine der beiden Ketten, hier die Kette 16, zu beschreiben.
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Sofern die Anzahl der Kettenglieder geradzahlig ist, besteht die Kette
16 aus zwei Arten von Kettengliedern, die sich im wesentlichen durch den Abstand
ihrer Kettenlaschen unterscheiden, während bei Anwendung einer ungeraden Anzahl
von Kettengliedern zu diesen beiden Arten von Kettengliedern ein drittes Kettenglied
als Kettenschloß hinzutritt, Jedes Kettenglied 17 (Fig. 5) weist eine mit einer
konischen Innenbohrung versehene Buchse 18 in einem Kettengliedkörper 19 auf, wobei
der Konus 20 des Werkzeuges W in der Buchse 18 Aufnahme findet und das pilzartige
Werkzeugende 21 durch eine Federeinrichtung 22 in dem Kettengliedkörper 19 gehalten
wird.
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- In Fig. 2 sind vier Werkzeuge Wa, Wb, Wc und Wd, die auf gleicher
Höhe in den beiden Ketten 16 ruhen, dargestellt.
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Jedes Kettenglied weist seitlich des Kettengliedkörpers 19 zwei parallele
Laschen 24,25 auf, die bei der ersten Ausführungsform der Kettenglieder 17 einen
Abstand a besitzen, während die zweite Art der Kettenglieder einen Abstand b der
Laschen 24a,25a aufweist. Die dritte Art der Kettenglieder, die als Kettenschloß
dient, weist eine y-förmige Ausbildung der Laschen 24b,25b auf, bei welcher die
Abschnitte 24c und
25c einen Abstand b voneinander haben, während
die Abschnitte 24d und 25d den Abstand a haben.
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Jedes Kettenglied 17 besitzt ferner eine über die Laschenlängsseiten
26 (Fig. 5) hervorstehende Kufe 27, die sich in Längsrichtung der Laschen annähernd
über deren Länge erstreckt und zwischen zwei an dem Rahmen 9 des Werkzeugmagazins
gelagerten Rollen 28,29 geführt ist.
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Die Kettenglieder 17 der Kette 16 werden an ihrem oberen und unteren
Ende von einem Kettenbolzen 30 durchsetzt, an dessen Enden weitere Rollen 31,32
vorgesehen sind, die an den Führungsleisten 14,15 der Abschnitte 12a bis 13b des
Rahmens 9 geführt sind.
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Zwischen den Rollen 31,32 einerseits und den Laschen 24 bis 24b und
25 bis 25b andrerseits sind Buchsen 33,34 vorgesehen, die sich in die Ausnehmungen
35 paarweise und parallel auf den Antriebswellen 36,37 des Kettenantriebsmotors
38 angebrachter Antriebsräder 39 legen (Fig. 6 und 7). Das Gewicht der Kette 16
wird am oberen Umlenkabschnitt der Kette von paarweise angeordneten Führungsscheiben
40 aufgenommen, auf denen die Rollen 31,32 der Kettenbolzen 30 abrollen und deren
äußerer Abschnitt 41 in die geraden Führungsleisten 14,15 übergeht.
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Das untere Umkehrende der Ketten 16 ist um einen bogenförmigen
Teil
42 gelegt (Fig. 8 und 9), der einen Führungsabschnitt, ähnlich den Abschnitten 41
der Scheiben 40 für die Ketten, bildet. Der Teil 42 ist jedoch an einer Kulisse
43 befestigt, die mittels Langlöcher 44 und Zapfen 45 in Längsrichtung des Werkzeugmagazins
5 durch eine Schraube 46 verstellbar ist, so daß die Ketten 16 in Längsrichtung
des Rahmens 9 spannbar sind, wobei das Kettengewicht durch die Scheiben 40 aufgenommen
wird, während die Räder 39 lediglich für den Antrieb der Ketten Sorge tragen, die
mit Hilfe der Kufen 27, der Rollen 28,29 und 31,32 schwingungsfrei geführt werden.
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Zur Erhöhung der schwingungsfreien Führung der Ketten 16 an dem Rahmen
9, der weitere nicht dargestellte versteifende Mittel besitzen kann, dienen übereinander
an einem Winkelteil 50 des Rahmens 9 gelagerte Rollen 51, die an einer rückspringenden
Fläche 52 des Kettengliedkörpers 19 anliegen. Wie Fig. 5 erkennen läßt, sind die
Rollen 31,32 und 51 dreieckförmig angeordnet und führen die Kettenglieder 17 in
einer Richtung, während die Rollen 28,29 die die Basis des Dreiecks darstellenden
Kettenlaschen 24 bis 25b an den Kufen 27 in einer hierzu rechtwinkligen Richtung
führen.
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Die Auswahl der Werkzeuge und ihre Positionierung erfolgt mit Hilfe
trägheitsloser Fühler 53,54 des Rahmens 9 zu beiden #eiten jeder Kette 16.
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Auf Höhe der Achse 6 des Schwenkarmes 7 durchsetzt eine Welle
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die Wände 12,13 und ist in diesen gelagert, wobei die Achse in der Mittelebene M
des Rahmens 9 gelegen ist. Das freie, über die Enden 10a,11a der Wände 10,11 hinausragende
Ende der Welle 55 trägt an einem Kopfteil 56 einen Greifarm 57 mit einem Stellglied
58 in Form eines Blockes zum Halten zweier Parallelogrammarmpaare 59. Nit Hilfe
dieser Parallelogrammarmpaare können die Werkzeuge aus den beiden Ketten 16 zu dem
Wechselarm 7 gebracht werden, Die Entnahme- und Rückführeinrichtung mit den Teilen
55 bis 59 ist um die Längsachse der Welle 55 drehbar, so daß die Ketten 16 an dem
feststehenden Rahmen 9 des Werkzeugmagazins lediglich eine Bewegung in ihrer Kettenebene
auszuführen haben, während das Zu- und Abführen der Werkzeuge W der beiden parallelen
Ketten zu und aus dem Wechselarm 7 durch die Entnahme- und Rückführungseinrichtung
8 erfolgt.