DE3440356A1 - Werkzeugmaschine mit automatischem wechsel der werkzeuge und der werkzeugmagazine - Google Patents

Werkzeugmaschine mit automatischem wechsel der werkzeuge und der werkzeugmagazine

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DE3440356A1 DE19843440356 DE3440356A DE3440356A1 DE 3440356 A1 DE3440356 A1 DE 3440356A1 DE 19843440356 DE19843440356 DE 19843440356 DE 3440356 A DE3440356 A DE 3440356A DE 3440356 A1 DE3440356 A1 DE 3440356A1
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Description

• Werkzeugmaschine mit automatischem VJechsel der Werkzeuge und der Werkzeugmagazine
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit automatischem Wechsel der Werkzeuge und der Werkzeugmagazine, insbesondere eine Maschine mit rotierenden Werkzeugen.
Es ist eine Werkzeugmaschine mit automatischem Wechsel der Werkzeuge und der Werkzeugmagazine bekannt, die einen unbeweglichen Körper mit Spindel aufweist. Auf dem Körper sind längs ein beweglicher Kreuzschlitten und quer eine bewegliche Säule aufgestellt. Hinter dem unbeweglichen Körper ist ein Lager für Werkzeugmagazine angebracht. Jedes Werkzeugmagazin ist aus Sitzen mit Achsen zusammengesetzt. Für die Werkzeugmaschine ist ein Autooperator zum Wechsel der Werkzeuge vorgesehen (US-PS 4 240 194).
In der bekannten Werkzeugmaschine haben die Werkzeugmagazine eine runde Form. Die Werkzeuge sind senkrecht zu ihrer Ebene und gleichzeitig senkrecht zur Spindel der Maschine angeordnet. Eines der Werkzeugmagazine ist an der Säule der Maschine befestigt, während sich die anderen in Zellen im Lager für Werkzeugmagazine befinden, das hinter der Maschine liegt. Die Entfernung zwischen zwei benachbarten Werkzeugmagazinen im Lager für Werkzeugmagazine umfaßt die maximal zulässige Länge der Werkzeuge und einen freien Raum zum Herausholen der Rückteile der Werkzeuge aus den Sitzen im Werkzeugmagazin.
Der große Abstand zwischen den Zellen im Lager für Werzeugmagazine ist einer der wesentlichen Nachteile der bekannten Maschine, weil dadurch eine große Länge des Lagers für Werkzeugmagazine und ein großer Lauf des Schlittens unter der Säule, um jedes Werkzeugmagazin im Lager erreichen zu können, erforderlich sind, was die Maschine wegen des langen Lagers für die Werkzeugmagazine,
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des großen Körpers und der großen erforderlichen Fläche aufwendig macht.
Der zweite wesentliche Nachteil besteht darin, daß -sich die Rollen, durch welche sich jedes Werkzeugmagazin von der Maschine zu dem Lager für Werkzeugmagazine oder umgekehrt bewegt, auf der einen Seite des Lagers für Werkzeugmagazine befinden. Die gravimetrische Kraft des Werkzeugmagazins und der Werkzeuge ist konsolenartig in bezug auf die Rollen. Als Ergebnis werden die leitenden Elemente nicht nur mit der gravimetrischen Kraft sondern auch mit einem großen Torsionsmoment belastet. Das verlangt die Benutzung von starken leitenden Balken sowie von großen führenden Rollen für jedes Magazin.
Der dritte wesentliche Nachteil ist die Komplizierung des Autooperators für den Wechsel der Werkzeuge, da es erforderlich wird, eine zusätzliche Operation auszuführen, nämlich eine Drehung um 90° von jedem Werkzeug nach seinem Herausnehmen aus dem Werkzeugmagazin, damit die Achse des Werkzeugs parallel zu der Achse der Spindel wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine mit automatischem Wechsel der Werkzeuge und der Werkzeugmagazine zu schaffen, die über ein kompaktes Lager für Werkzeugmagazine verfügt und eine stabile Führung der Werkzeugmagazine während ihrer Verschiebung von dem Lager für Werkzeugmagazine zum Schlitten der Werkzeugmaschine und zurück hat.
Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit automatischem Wechsel der Werkzeuge und der Werkzeugmagazine gelöst, die einen unbeweglichen Körper mit Spindel aufweist, Auf dem Körper sind ein beweglicher Kreuzschlitten sowie eine bewegliche Säule aufgestellt. Hinter dem unbeweglichen Körper ist ein Lager für Werkzeugmagazine angebracht. Jedes Werkzeugmagazin ist aus Sitzen mit Achsen
zusammengesetzt. Erfinäungsgemäß liegen die Achsen der Sitze in einer Ebene, die parallel zur Spindel ist, wobei eines der Werkzeugmagazine am Kreuzschlitten mittels einer Empfangsstation befestigt ist, während die anderen Werkzeugmagazine in den entsprechenden Zellen im Lager für Werkzeugmagazine fixiert sind. Jedes Werkzeugmagazin hat ein konsolenartig herausragendes Zahnrad zur Inbetriebsetzung der Sitze, das sich mit der Welle eines Motors, der an der Empfangsstation starr befestigt ist, in Verbindung setzt sowie einige Stützen zum Verschieben des Werkzeugmagazins mittels Leitplättchen mit Hilfe eines Mechanismus, der an der Empfangsstation befestigt ist. Im Vorderteil der Empfangsstation sind zwei Mechanismen zum Fixieren der Sitze, die sich in Bereitschaft für das Wechsel befinden sowie zwei Umschalter ohne Kontakt zum Zählen der Sitze während ihrer Verschiebung angebracht. Im hinteren Abschnitt der Empfangsstation ist der Körper eines Fixators befestigt, der einen Ansatz aufweist, welcher in einer entsprechenden öffnungen einer an dem Werkzeugmagazin starr befestigten Platte angebracht ist. Die Empfangsstation und die Zellen des Lagers für Werkzeugmagazine haben einen U-förmigen Querschnitt.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Lager für Werkzeugmagazine kompakt ist und eine stabile Führung hatf so daß die funktioneilen Möglichkeiten der Werkzeugmaschine wesentlich erweitert werden.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Werkzeugmaschine von vorn ohne Arbeitstisch,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Maschine von Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht der Maschine von Fig. 1,
Fig. 4 den Schnitt A-A von Fig. 2,
Fig. 5 die Einzelheit B von Fig. 2,
Fig. 6 den Schnitt C-C von Fig. 5,
Fig. 7 den Schnitt D-D von Fig. 5,
Fig. 8 in einer Draufsicht die Maschine bei der Rückkehr des ersten Werkzeuges ins Lager und
Fig. 9 in einer Seitenansicht die Maschine bei der Rückkehr des ersten Werkzeuges ins Lager.
Die Werkzeugmaschine besteht aus einem unbeweglichen Körper 1, auf dem in Längsrichtung ein beweglicher Kreuzschlitten 2 (Achse X) und in Querrichtung eine bewegliche Säule 3 (Achse Z) angeordnet sind. An der quer beweglichen Säule 3 ist senkrecht ein beweglicher Spindelstock 4 (Achse Y) mit horizontaler Achse 5 für die Spindel 6 vorgesehen. Vor dem Kreuzschlitten 2 ist starr an einem Fundament die Basis einer Arbeitsbank 7 befestigt, die eine unterschiedliche Form haben, und weiter unbeweglich sein oder eine Drehbewegung ausführen kann.
An dem Kreuzschlitten 2 ist starr eine Empfangsstation "8 mit U-förmigem Querschnitt angebracht- In ihrem Oberteil sind Leitschienen 9 für ein Werkzeugmagazin 10 befestigt. Hinter dem Kreuzschlitten 2 ist starr die Basis eines Lagers 11 für Werkzeugmagazine angebracht, das in diesem Fall fünf Zellen 12 für Werkzeugmagazine 10 enthält. Die Zellen haben denselben U-förmigen Querschnitt wie die Empfangsstation 8. Die Zelle 12 des Werkzeugmagazins 10 ist leer, während sich in den anderen Zellen Werkzeugmagazine 13, 14, 15 und 16 befinden. Zwischen der Empfangsstation 8 und den Zellen 12 gibt es ein kleines Spiel L.
Die Werkzeugmagazine 10 haben einen Körper 17, Kettenräder 18 und eine Kette, die von Sitzen 19 gebildet wird. Die Konstruktion des Körpers 17 und der Kette sowie die Zahl der Kettenräder sind nicht Teil der Erfindung. Die Werkzeugmagazine 10 können auch eine runde Form besitzen. Die Sitze 19 haben Achsen 20, die auch Achsen der Werkzeuge 21 sind, wobei die Achsen 20 senkrecht ~a den Achsen 22 der Kettenräder oder zu der Achse der Werkzeugmagazine sind. Das bedingt, daß die Werkzeugmagazine 10 schmal sind und im Lager sehr kompakt angeordnet werden.
Die Achsen 20 der Sitze 19 für jedes Werkzeugmagazin 10 liegen Xn einer Ebene, die parallel zu der horizontalen Achse 5 der Spindel 6 ist.
Am Körper 17 der Werkzeugmagazine sind einige Stützen starr befestigt, in denen Rollen 24 sitzen, über die Rollen 24 gelangt jedes Werkzeugmagazin auf die Leitschienen 9 der Empfangsstation 8 oder in die Zellen 12 des Lagers 11 und kann leicht längs verschoben werden.
Jedes Werkzeugmagazin besitzt ein Zahnrad 25, das konsolenartig aus dem Körper 17 herausragt. Das Zahnrad 25 ist starr an der Welle eines der Kettenräder angebracht. Jedes Werkzeugmagazin hat eine Fixierungsleiste 26 sowie eine Konsole 27 zum Verbinden mit einem Mechanismus zur Verschiebung der Werkzeugmagazine.
An jeder Zelle 12 des Lagers 11 für Werkzeugmagazine und an der Empfangsstation 8 sind je ein Fixierungselement befestigt, dessen Ansatz in der Fixierungsleiste 26 des entsprechenden Werkzeugmagazins angebracht ist.
An der Empfangsstation 8 ist starr der Körper eines Motors 29 mit einer Leiste 30 befestigt. An der Welle des Motors 29 ist ein Zahnrad 31 angebracht. Der Motor 29 ist räumlich so aufgestellt, daß sein Zahnrad 31 mit dem
konsolenartig herausragenden Zahnrad 25 des Werkzeugmagazins in Verbindung gelangt, wobei das Werkzeugmagazin in der Empfangsstation 8 fixiert ist. Durch Drehen der Welle des Motors 29 kann jeder Sitz 19 des Werkzeug- ' magazins in eine Wechselposition 32 gebracht werden. Die Achse 20 des Sitzes 19, der sich in der Wechselposition 32 befindet, ist parallel zu der horizontalen Achse 5 der Spindel 6 der Werkzeugmaschine. Zum Fixieren des Sitzes 19 in dieser Position sind zwei Fixiermechanismen vorgesehen, die an beiden Außenseiten der U-förmigen Empfangsstation 8 befestigt sind. Jeder Fixiermechanismus besteht aus einem verschwenkbaren Zylinder 33, an dessen Kolbenstange eine Tragstange angebracht ist, die an ihrem anderen Ende zwei Rollen 35 trägt.
Im vorderen Abschnitt der Empfangsstation 8 sind zwei kontaktlose Umschalter 36 und 37 vorgesehen, von denen der eine 36 zum Zählen der Sitze 19 des Werkzeugmagazins dient, während der andere Umschalter 37 für die Feststellung des ersten Sitzes 19 bestimmt ist. Jedes Werkzeugmagazin hat einen Kamm 38 zum Aktivieren des Umschalters 37.
An der Außenseite der Empfangsstation 8 ist ein Kettenlei stenmechanismus 39 zur Verschiebung der Werkzeugmagazine von der Empfangsstation 8 zum Lager 11 und umgekehrt befestigt.
An der querbeweglichen Säule 3 oder an der Empfangsstation 8 ist eine mechanische Hand 40 als Autooperator zum Wechseln von Werkzeugen zwischen der Spindel 6 und der Wechselposition 32 angebracht.
Die Werkzeugmaschine hat folgende Arbeitsweise:
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Während der Bearbeitung mit dem Werkzeug, das sich in der Spindel 6 befindet, wird der Befehl zum Loslassen und Freigeben der Zylinder 33 sowie zum Drehen des Motors 29 zum Suchen'des folgenden Werkzeugs aus dem Programm gegeben. Die Drehbewegung des Motors 29 mittels seines Zahnrads 31, des anderen Zahnrads 25 und des Kettenrads 18 treiben die Kette der Sitze 19 an. Diese Bewegung setzt sich fort,bis der gesuchte Sitz 19 die Wechselposition 32 erreicht. Dann hört die Drehung
TO des Motors 29 auf. Mit Hilfe der Zylinder 33 wird auf Fixieren geschaltet. Das auf diese Weise vorbereitete "neue" Werkzeug muß die Beendung der Bearbeitung mit dem "alten" Werkzeug abwarten. Es folgt eine Verschiebung der querbeweglichen Säule 3 längs der Achse Z und des Spindelstocks 4 längs der Achse Y bis die Spindel 6 in die Wechselposition 32 gelangt. Die mechanische Hand 40 dreht sich um und hält das "alte" und das "neue" Werkzeug. Durch ihre Bewegung nach vorn holt die Hand die Werkzeuge entsprechend vor der Stirnseite der Spindel 6 und vor der Stirn des Sitzes 19 heraus. Es folgt ein Drehen der mechanischen Hand um 180°, eine Rückkehr und ein Drehen bis in die ursprüngliche Position. Das "neue" Werkzeug ist jetzt in der Spindel 6. Dann beginnt die Bearbeitung mit diesem Werkzeug usw.
Nach Beendigung der vorgesehen Operationen mit den Werkzeugen aus dem ersten Werkzeugmagazin 10 wird ein Signal zum Wechseln der Werkzeugmagazine gegeben. Es erfolgt eine Verschiebung längs der Achse X,bis die Empfangsstation gegenüber der leeren Zelle liegt, die für das Werkzeugmagazin 10 bestimmt ist (Fig. 8). Während dieser Verschiebung bringt die mechanische Hand 40 das letzte Werkzeug vor der Spindel 6 in einen leeren Sitz 19 zurück, der vorher in der Wechselposition 32 fixiert ist. Die Spindel 6 ist jetzt frei und wartet auf Werkzeuge, beispielsweise von dem zweiten Werkzeugmagazin 13.
Nach Durchführung der beschriebenen Anfangsoperationen wird auf Freigabe der Zylinder 33 und von zwei der Fixierungselemente 28, nämlich in der Empfangsstation 8 und in der leeren Zelle 12, geschaltet. Es folgen die Verbindung des Kettenleistenmechanismus 39 mit der Konsole 27, die Verschiebung des Werkzeugmagazins 10 von der Empfangsstation 8 in die leere Zelle 12 des Lagers 11, das Fixieren des Werkzeugmagazins 10 in der Zelle
12 und das Trennen des Kettenleistenmechanismus 39 von der Konsole 27 (Fig. 9). Der Kettenleistenmechanismus 39 kehrt in die Zone der Empfangsstation 8 zurück. Der Vorgang des Zurücklassens des "alten",nicht mehr benötigten Werkzeugmagazins im Lager 11 für Werkzeugmagazine ist dadurch beendet.
Zum Nehmen des folgenden Werkzeugmagazins, beispielsweise des Werkzeugmagazins 13, ist es nötig, folgende Operationen durchzuführen, nämlich den Kreuzschlitten 2 längs der Achse X zu verschieben, bis die Empfangsstation 8 sich gegenüber der Zelle 12 des Magazins 13 befindet, den Kettenleistenmechanismus 39 zum Lager 11 für Werkzeugmagazine leer laufen zu lassen, das Werkzeugmagazin 13 aus seiner Zelle zu befreien, den Kettenleistenmechanismus 39 mit der Konsole 27 des Werkzeugmagazins
13 in Verbindung zu setzen und mit der Verschiebung . dieses Magazins von dem Lager 11 zur Empfangsstation 8 zu beginnen.
In diesem Augenblick wird der Motor 29 auf langsame Drehung geschaltet, was das Inverbindungsetzen des konsolenartig herausragenden Zahnrads 25 mit dem Zahnrad 31 erleichtert. Dann wird das Werkzeugmagazin 13 durch das Fixierungselement 28 der Empfangsstation 8 festgelegt.
Dadurch ist der Vorgang der Positionierung eines neuen Werkzeugmagazins in der Empfangsstation 8 beendet. Das
neue Werkzeugmagazin ist aber mit dem Motor 29 in willkürlicher Lage verbunden. Deswegen ist eine schnelle Drehung der Sitze 19 nötig, so daß der Kamm 38 des ersten Sitzes 19 den kontaktlosen Umschalter 37 in Betrieb setzen kann. Das Signal aus dem Umschalter 37 normalisiert die Funktion des anderen kontaktlosen Umschalters für das Zählen der Sitze 19 des Werkzeugmagazins. Die drehung des Werkzeugmagazins setzt sich fort, bis der entsprechende Sitz 19 in die Wechselposition gelangt. Dieser Sitz 19 wird durch den Zylinder 33 fixiert. Danach wird ein Signal an die mechanische Hand 40 gegeben, an der Spindel 6 ein Werkzeug aus dem neuen Werkzeugmagazin 13 anzuordnen.
Die beschriebene Konstruktion der Werkzeugmaschine ist nur ein erstes Ausführungsbeispiel. Es können auch Maschinen ohne Kreuzschlitten 2 unter der Säule 3 verwendet werden, z.B. wenn sich die Säule 3 nur längs der Achse Z verschiebt, während die Bewegung längs der Achse X durch die Arbeitsbank 7 erfolgt. In diesem Fall ist es notwendig, unter dem Lager 11 einen Mechanismus zur Querverschiebung parallel zur Achse X des Lagers 11 einzusetzen, so daß jede Zelle 12 des Lagers 11 in eine Position hinter der Empfangsstation 8 gebracht werden kann. In diesem Fall wird die Empfangsstation 8 direkt an dem unbeweglichen Körper 1 befestigt.
Es ist weiterhin möglich, die Rollen 24 zum Verschieben des Werkzeugmagazins nur auf der einen Seite des Körpers 17 des Werkzeugmagazins anzuordnen.
Bei einer anderen Variante werden statt des Zahnrads 31 und des konsolenartig herausragenden Zahnrads 25 ein Stirnkupplungselement verwendet.
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Claims (5)

  1. F. O NER EBBINGHAUS FINCK
  2. PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
  3. MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95 3 Λ ^+ 0 ^ ^S R
  4. INSTITUT SA METALOREJESCHTI Unsere Akte: DEAC-32323.9
  5. 5. November 1984 Fi/ba
    Werkzeugmaschine mit automatischem Wechsel der Werkzeuge und der Werkzeugmagazine
    Patentansprüche
    1. Werkzeugmaschine mit automatischem Wechsel der Werkzeuge und der Werkzeugmagazine, die einen unbeweglichen Körper mit Spindel aufweist, wobei auf dem Körper längs ein Kreuzschlitten, der beweglich ist, und quer eine bewegliche Säule aufgestellt sind, während hinter dem Körper ein Lager für Werkzeugmagazine befestigt ist, von denen jedes aus Sitzen mit Achsen zusammengesetzt ist, dadurch g e k e η η ■*s zeichnet, daß die Achsen (20) der Sitze (19)
    von jedem Werkzeugmagazin in einer Ebene liegen, die parallel zur Spindel (6) ist, daß eines der Werkzeugmagazine (10) an dem Kreuzschlitten (2) mittels einer Empfangsstation (8) angebracht ist, während die anderen Werkzeugmagazine (13, 14, 15, 16) in entsprechenden Zellen (12) des Lagers für Werkzeugmagazine fixiert sind, daß jedes Werkzeugmagazin ein konsolenartig herausragendes Zahnrad (25) zum Antrieb der Sitze (19), das mit der Welle eines Motors (29) verbindbar ist, der starr an der Empfangsstation
    (8) befestigt ist, sowie einige Stützen (23) mit
    Rollen (24) zum Verschieben des Werkzeugmagazins längs leitender Leisten (9) mittels eines Mechanismus (39)
    aufweist, der an der Empfangsstation (8) angebracht ist, daß am vorderen Abschnitt der Empfangsstation (8) zwei Mechanismen zum Fixieren des Sitzes (19), die sich in e'iner Wechselposition (32) befinden, sowie zwei kontaktlose Umschalter (36, 37) zum Zählen der Sitze (19) während ihrer Bewegung vorgesehen sind, und daß im hinteren Abschnitt der Empfangsstation (8) ein Körper eines Fixierungselements (28) mit einem Ansatz angeordnet ist, der in eine entsprechende öffnung einer Leiste (26) ragt, die starr an dem Werkzeugmagazin angebracht ist.
    2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsstation (8) und die Zellen (12) des Lagers für Werkzeugmagazine einen U-förmigen Querschnitt aufweisen.
DE19843440356 1983-11-03 1984-11-05 Werkzeugmaschine mit automatischem wechsel der werkzeuge und der werkzeugmagazine Withdrawn DE3440356A1 (de)

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