DE3501108C2 - Vorrichtung zum Wechseln von werkzeugbestückten Werkzeughaltern in einer Anlage zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechseln von werk­ zeugbestückten Werkzeughaltern in einer Anlage zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, mit mehreren reihenartig parallel nebeneinander angeordneten Werkzeugmaschinen, an denen die Werkstücke entlang einer Transportbahn vorbeigeführt und be­ arbeitet werden, wobei die Werkzeughalter auf vorprogrammier­ bare Weise jeweils mittels eines Werkzeugwechslers aus einem Werkzeugspeicher in die betreffende Werkzeugmaschine und um­ gekehrt überführbar sind.

Bei einer aus der DE-OS 20 00 998 bekannten Anlage zur spanen­ den Bearbeitung von Werkstücken ist an den beiden Enden der Werkzeugmaschinenreihe sowie zwischen jeweils zwei Werkzeug­ maschinen ein Werkzeugspeicher vorhanden, so daß sich zu beiden Seiten jeder Werkzeugmaschine ein Werkzeugspeicher be­ findet. Dabei sind jeder Werkzeugmaschine zwei Werkzeugwechs­ ler zugeordnet, die jeweils zwischen der betreffenden Werk­ zeugmaschine und dem zugewandten Werkzeugspreicher sitzen.

Eine solche Anlage ist wegen der Vielzahl der Werkzeugspei­ cher und Werkzeugwechsler sehr aufwendig. Ferner ist der Platzbedarf groß, da die Anlage eine sich aus den Abmessun­ gen der Werkzeugmaschinen und der Werkzeugspeicher zusammen­ setzende Länge aufweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe der Platzbedarf und der mit der Werkzeugspeiche­ rung und dem Werkzeugwechsel verbundene Aufwand verringert und der Bewegungsablauf zum Erzielen eines schnellen Arbei­ tens vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkzeugwechsler im Bereich der Werkzeugmaschinen-Vordersei­ ten und des seitlich von den Werkzeugmaschinen angeordneten Werkzeugspeichers oberhalb der Werkzeugmaschinen an diesen entlang verfahrbar angeordnet ist, wobei der Werkzeugwechsler in vertikaler Richtung und die den Werkzeugkopf enthaltende jeweilige Einheit der Werkzeugmaschinen in horizontaler, quer zur Fahrrichtung des Werkzeugwechslers verlaufender Richtung in eine dem Werkzeugwechsler gegenüberliegende Stellung zur Übergabe eines Werkzeughalters bewegbar ist, daß die Werkzeug­ halter an ihrer Oberseite eine über die Werkzeughalterbreite durchgehende Haltenut oder einen Haltesteg aufweisen, der oder dem ein Haltesteg oder eine Haltenut am Werkzeugwechsler formschlüssig ineinander schiebbar zugeordnet ist, und daß die Werkzeughalter an ihrer dem Werkzeug abgewandten Rück­ seite eine vertikal verlaufende Stecknut oder ein Steckteil aufweisen, der oder dem an den Werkzeugköpfen der Werkzeug­ maschinen und an dem Werkzeugspeicher angeordnete Steckteile oder Stecknuten zum formschlüssigen Befestigen ineinander­ schiebbar zugeordnet sind.

In dem einzigen Werkzeugspeicher werden die Werkzeughalter für sämtliche Werkzeugmaschinen bereitgestellt. Dabei bildet der Werkzeugwechsler, der die Werkzeughalter sowohl vom Werk­ zeugspeicher und den Werkzeugmaschinen abnehmen als auch an diese abgeben kann, sozusagen ein Transportmittel, das einen Pendelverkehr zwischen dem Werkzeugspeicher und den einzelnen Werkzeugmaschinen herstellt. Somit ist für sämtliche Werk­ zeugmaschinen nur ein Werkzeugspeicher und ein Werkzeugwechs­ ler vorhanden, so daß der damit verbundene Aufwand entspre­ chend niedrig ist. Ferner können die Werkzeugmaschinen prak­ tisch unmittelbar nebeneinander aufgestellt werden, so daß die Baulänge der Anlage verkürzt wird.

Der Bewegungsablauf wird auch dadurch vereinfacht, daß sich die Verbindung zwischen dem Werkzeugwechsler und den am Speicher oder an den Werkzeugmaschinen sitzenden Werkzeug­ haltern einfach durch horizontales Verfahren des Werkzeug­ wechslers herstellen läßt, ähnlich wie sich die Werkzeughal­ ter durch eine einfache Vertikalbewegung des Werkzeugwechs­ lers mit dem betreffenden Speicherplatz bzw. dem Werkzeug­ kopf zusammenstecken lassen. Dabei kann der Werkzeugwechsler oberhalb der Werkzeugmaschinenreihe seiner ortsfest instal­ lierten Fahrbahn entlang zu der jeweils gewünschten Werkzeug­ maschine gefahren und dort in vertikaler Richtung in die Höhe des Werkzeugkopfes der Maschine bewegt werden, während die dritte bei einem Werkzeugwechsel erforderliche Koordi­ natenbewegung quer zur Fahrrichtung des Werkzeugwechslers von der den Werkzeugkopf enthaltenden Einheit der jeweiligen Werkzeugmaschine ausgeführt werden kann.

Während der Zeit, in der der Werkzeugwechsler hin und her fährt oder in der kein Werkzeugwechsel stattfindet, kann der Werkzeugspeicher in eine solche Position gebracht werden, in der der Werkzeugwechsler einen Werkzeughalter an ihn abgeben oder von ihm aufnehmen kann.

Aus der DE-OS 19 16 193 ist eine einzelne Werkzeugmaschine mit zugeordnetem Werkzeugspeicher bekannt, wobei die Werkzeug­ halter mittels eines Werkzeugwechslers aus dem Werkzeugspei­ cher in die Werkzeugmaschine umsetzbar sind. Der Werkzeug­ wechsler ist im Bereich der Werkzeugmaschinen-Vorderseite und des seitlich der Werkzeugmaschine angeordneten Werkzeugspei­ chers oberhalb der Werkzeugmaschine verfahrbar, wobei er außerdem in vertikaler Richtung bewegbar ist.

Ansonsten ist die Anordnung hier jedoch anders getroffen. Ganz abgesehen davon, daß es sich nicht um mehrere Werkzeugma­ schinen handelt, ist in diesem bekannten Falle nicht nur der Ablauf kompliziert sondern auch der damit zusammenhängende Aufbau des Werkzeugwechslers aufwendig. Hinzu kommt, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die horizontale Bewegung zu den Werkzeugköpfen der Werkzeugmaschinen gelegt worden ist, so daß der Werkzeugwechsler nur die Vertikalbewegung ausführt, während bei der Anordnung nach der DE-OS 19 16 193 auch die horizontale Bewegung in den Werkzeugwechsler gelegt ist, so daß die Vertikalbewegung und die Horizontalbewegung nicht gleichzeitig ausgeführt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch in dieser Hinsicht schneller, wozu noch beiträgt, daß durch das Verlagern der Horizontalbewegung in die Maschinenköpfe die Masse des Werkzeugwechslers verringert wird, so daß dieser schneller beschleunigt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Dar­ stellung:

Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Anlage in Draufsicht,

Fig. 2 die Anlage gemäß Fig. 1 in Vorderansicht gemaß Pfeil II, wobei die Werkstück-Trans­ portbahn entfernt ist,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1, wobei hier der in Fig. 1 fehlende Werkzeugwechsler eingezeichnet ist,

Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 im Vertikalschnitt gemäß Linie IV-IV und

Fig. 5 einen Werkzeughalter schräg von hinten gesehen.

Die in der Zeichnung dargestellte Anlage ist nach Art einer Transferstraße ausgebildet und dient zur Werkzeugbearbeitung von Werkstücken. Es ist eine Mehrzahl von reihenartig in paralleler Ausrichtung zueinander nebeneinander angeordneten Werkzeug­ maschinen 1, 2, 3 vorhanden, die entlang einer Werk­ stück-Transportbahn 4 seitlich an dieser aufgestellt sind. Auf der Transportbahn 4 werden auf übliche und hier nicht weiter interessierende Weise die zu bearbeitenden Werkstücke nacheinander an den einzelnen Werkzeugmaschinen vorbeigeführt. Diese führen nacheinander die gewünschten Arbeiten an den Werkstücken aus. Die Werkzeugmaschinen weisen jeweils einen dem Werkstück-Transportbahn 4 zuge­ wandten Werkzeugkopf 5 auf, an dem ein Werkzeughalter 6 austauschbar befestigt ist, in dem das jeweilige Werkzeug 7, im falle der Werkzeugmaschine 3 beispielsweise ein Bohrer, festgelegt ist. Die den Werkzeugkopf 5 aufweisende und die Antriebs­ spindel für das jeweilige Werkzeug sowie deren An­ trieb enthaltende Einheit 8 der Werkzeugmaschinen ist horizontal rechtwinkelig zur Werkstück-Trans­ portbahn 4 verfahrbar. Hierzu ist am Maschinenbett 9 eine entsprechend gerichtete Längsführung 10 vorhanden. Die Bewegung der Einheit 8 in diese Richtung ermöglicht das Zustellen des jeweiligen Werkzeugs zu den Werkstücken. Die genannte Verfahr­ barkeit der Einheit 8 ist noch aus einem anderen Grunde von Bedeutung, auf den später zurückgekommen werden wird.

Die Anlage enthält ferner einen Werkzeugspeicher 11, der beim Ausführungsbeispiel am Ende der Werkzeug­ maschinenreihe angeordnet ist. An dem Werkzeugspeicher 11 sitzen in geordneter Anordnung mit Werkzeugen be­ stückte Werkzeughalter 6, die vom Werkzeugspeicher abnehmbar sind. Der Werkzeugspeicher ist ein ebenes Gebilde, beim Ausführungsbeispiel eine Kreisscheibe, an der jeweils einem Werkzeughalter zugeordnete Be­ festigungseinrichtungen 12 angeordnet sind. Diese Befestigungseinrichtungen bzw. die an ihnen ange­ brachten Werkzeughalter bilden eine über den Umfang verlaufende Reihe, wobei der Werkzeugspeicher 11 außerdem umlaufend ausgebildet ist (Achse 11a), so daß jeder Werkzeughalter 6 bzw. jede einem Werk­ zeughalter zugeordnete Befestigungseinrichtung 12 in eine Position überführbar ist, in der er bzw. sie einem noch zu beschreibendem Werkzeug­ wechsler gegenüberliegt. Der Werkzeugspeicher kann im einzelnen auch anders ausgebildet sein, so kann er beispielsweise eine die Befestigungseinrichtungen für die Werkzeughalter tragende, umlaufende Kette aufweisen. Die Ebene des Werkzeugspeichers 11 ist beim Ausführungsbeispiel parallel zur Bearbeitungs­ ebene der Werkstücke, d. h. parallel zur Längsrichtung der Werkstück-Transportbahn 4 und rechtwinkelig zu dieser stehend angeordnet.

Die im Werkzeugspeicher 11 befindlichen und die an den Werkzeugmaschinen sitzenden Werkzeughalter können gegeneinander ausgetauscht werden. Hierzu ist oberhalb der Werkzeugmaschinen ein entlang der Werkzeugmaschinenreihe und bis zum Werkzeug­ speicher 11 hin und her verfahrbarer Werkzeug­ wechsler 13 mit einer Halteeinrichtung vorhanden, mit dessen Hilfe die Werkzeughalter 6 aus dem Werk­ zeugspeicher 11 entnehmbar und zu den einzelnen Werkzeugmaschinen überführbar sind und umgekehrt. Der Werkzeugwechsler 13 ist parallel zur Werkstück- Transportbahn 4 im Bereich der Werkzeugmaschinen- Vorderseiten verfahrbar. Hierzu ist beim Aus­ führungsbeispiel eine die Werkzeugmaschinenreihe und den Werkzeugspeicher 11 überspannende Schiene 14 (in Fig. 1 nur gestrichelt angedeutet) vorgesehen, an der der Werkzeugwechsler 13 hängend befestigt ist. Hierzu dient ein an der Schiene 14 geführter Wagen 15. Der Wagen 15 steht in Mitnahmeverbindung mit einer nur strichpunktiert angedeuteten Kette 16, die einen umschaltbaren Antrieb besitzt, so daß sich der Wagen 15 hin und her fahren läßt.

Der Werkzeugwechsler 13 ist in Richtung gemäß Doppel­ pfeil 17 vertikal heb- und senkbar sowie um seine Vertikalachse 18 drehbar. Die Antriebseinrichtungen hierfür sind nicht eingezeichnet, hierfür stehen die üblichen Möglichkeiten zur Verfügung. Er weist ferner einen an die Unterseite seinem vertikalen Hubstange 19 rechtwinkelig T-ähnlich angesetzten Haltearm 2 auf, der an jedem seiner Enden mit gleichem Abstand zur Vertikalachse 18 eine Halteeinrichtung 21, 22 für jeweils einen Werkzeughalter 6 aufweist. Diese Halteeinrichtungen 21, 22 werden beim Ausführungsbei­ spiel jeweils von einem im Querschnitt schwalben­ schwanzförmigen Haltesteg (siehe Fig. 4) gebildet, der nach unten hin vor den Arm 20 vorsteht und sich parallel zur Längsrichtung des Arms 20 erstreckt. Insbesondere aus Fig. 5 geht hervor, daß die Werk­ zeughalter 6 an ihrer Oberseite, die am am Werk­ zeugspeicher 11 sitzenden Zustand radial außen angeordnet ist, eine über die Werkzeughalterbreite b durchgehende Haltenut 23, z. B. eine Schwalben­ schwanznut, besitzen. Die Haltestege 21, 22 des Werkzeugwechslers passen formschlüssig in die Haltenut 23 und sind in diese einschiebbar. Die Anordnung könnte auch umgekehrt getroffen sein, d. h. an den Werkzeughaltern könnte ein Haltesteg und am Werkzeugwechsler könnten Haltenuten vorge­ sehen sein.

Aus Fig. 5 geht des weiteren hervor, daß die Werk­ zeughalter 6 an ihrer dem Werkzeug 7 abgewandten Rückseite eine im am Werkzeugkopf 6 befestigten Zu­ stand vertikal verlaufende Stecknut 24, die wiederum schwalbenschwanzförmig sein kann, aufweisen. Die Werkzeugköpfe 6 der Werkzeugmaschinen sowie der Werkzeugspeicher 11 besitzen beim Ausführungsbeispiel als Befestigungseinrichtungen für die Werkzeughalter in die genannte Stecknut 24 passende und in diese einschiebbare Steckteile. Die am Werkzeugspeicher 11 sitzenden Steckteile sind mit der Bezugsziffer 12 und die Steckteile der Werkzeugköpfe durch die Bezugs­ ziffer 25 gekennzeichnet. Bei den Steckteilen 12, 25 handelt es sich also um bei der dargestellten Aus­ führungsform ebenfalls schwalbenschwanzförmige
Leisten od. dgl. Auch hier könnte die Anordnung umgekehrt getroffen sein, d. h. man könnte an den Werkzeughaltern vorstehende Steckteile und am Werkzeugspeicher sowie an den Werkzeugköpfen Steck­ nuten vorsehen.

Die geschilderte Anlage wirkt wie folgt:

An einer der Werkzeugmaschinen, beispielsweise an der Werkzeugmaschine 3, soll das Werkzeug 7 ausge­ wechselt und durch ein anderes Werkzeug ersetzt werden, das im Werkzeugspeicher 11 gespeichert ist. Hierzu wird zunächst der Werkzeugspeicher 11 in die dargestellte Position gedreht, in der der das ge­ wünschte Werkzeug tragende Werkzeughalter der Schiene 14 gegenüberliegt. Der Werkzeugwechsler wird dann mit seinem einen Haltesteg 22 in Höhe der Haltenut des Werkzeughalters gebracht und an­ schließend so weit auf der Schiene 14 verfahren, daß der Haltesteg 22 in die Haltenut 23 eingreift. Anschließend wird der Werkzeugwechsler vertikal nach oben gehoben, wodurch der Werkzeughalter von dem Steckteil 12 am Werkzeugwechsler abgezogen wird. Der Werkzeughalter 6 mit dem gewünschten Werkzeug hängt dann frei am Werkzeugwechsler ober­ halb des Werkzeugspeichers. Hierauf fährt der Werkzeugwechsler zu der Werkzeugmaschine (Fig. 2).

Deren Einheit 8 wird vorher oder gleichzeitig so weit horizontal rechtwinkelig zur Werkstück- Transportbahn 4 verfahren, daß der Werkzeugkopf 5 bzw. der an ihm sitzende Werkzeughalter unter­ halb der Bewegungsbahn des Werkzeugwechslers liegt. Der Werkzeugwechsler 13 wird ein kurzes Stück neben der Werkzeugmaschine 3 gestoppt und abgesenkt, bis sein freier Haltesteg 2) neben der Haltenut 23 des Werkzeughalters am Werkzeugkopf zu liegen kommt. Durch horizontales Verfahren des Werkzeug­ wechslers gelangt der freie Haltesteg 21 in die Haltenut. Der Werkzeugwechsler wird sodann wieder angehoben, so daß der auszuwechselnde Werkzeug­ halter von der Werkzeugmaschine 3 freikommt, indem der Werkzeughalter von dem Steckteil 25 abgezogen wird. Hierauf wird der Arm 20 des Werkzeugwechslers 13 um 180° gedreht, so daß der vom Werkzeugspeicher kommende Werkzeughalter oberhalb dem Haltesteg am Werkzeugkopf der Maschine 3 zu liegen kommt. Durch Absenken des Werkzeugwechslers gelangt der neue Werkzeughalter in Steckverbindung mit dem Werkzeugkopf. Der Haltesteg 22 des Werkzeugwechslers wird dann durch dessen seitliches Verfahren aus dem Werkzeughalter gezogen. Am Werkzeugwechsler sitzt nun nur noch der Werkzeughalter mit dem alten Werk­ zeug, der vom Werkzeugwechsler in der gewünschten Höhe oberhalb der Werkzeugmaschinen zum Speicher 11 gefahren und dort auf das Steckteil 12 aufge­ setzt wird.

Die Werkzeughalter 6 können eine Drehlagerung für das jeweilige Werkzeug enthalten, die beim Auf­ stecken auf den Werkzeugkopf selbsttätig mit der Antriebsspindel gekuppelt wird.

Zwischen den Werkzeugmaschinen ist genügend Platz für das Einfahren des Werkzeugwechslers vorhanden.

Die geschilderten Bewegungsabläufe können programm­ gesteuert ablaufen. Auf diese Weise können zu vorbe­ stimmten Zeitpunkten an den Werkzeugmaschinen, die vom Werkzeugwechsler einzeln angefahren werden können, die Werkzeuge gegen Werkzeuge des Werkzeugspeichers ausgetauscht werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Wechseln von werkzeugbestückten Werk­ zeughaltern in einer Anlage zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, mit mehreren reihenartig parallel nebeneinander angeordneten Werkzeugmaschinen, an denen die Werkstücke ent­ lang einer Transportbahn vorbeigeführt und bearbeitet werden, wobei die Werkzeughalter auf vorprogrammierbare Weise jeweils mittels eines Werkzeugwechslers aus einem Werkzeugspeicher in die betreffende Werkzeugmaschine und umgekehrt überführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugwechsler (13) im Bereich der Werkzeugmaschinen-Vorderseiten und des seit­ lich von den Werkzeugmaschinen angeordneten Werkzeugspeichers (11) oberhalb der Werkzeugmaschinen an diesen entlang ver­ fahrbar angeordnet ist, wobei der Werkzeugwechsler (13) in vertikaler Richtung und die den Werkzeugkopf (5) enthaltende jeweilige Einheit (8) der Werkzeugmaschinen in horizontaler, quer zur Fahrrichtung des Werkzeugwechslers (13) verlaufender Richtung in eine dem Werkzeugwechsler (13) gegenüberliegende Stellung zur Übergabe eines Werkzeughalters (6) bewegbar ist, daß die Werkzeughalter (6) an ihrer Oberseite eine über die Werkzeughalterbreite durchgehende Haltenut (23) oder einen Haltesteg aufweisen, der oder dem ein Haltesteg (21, 22) oder eine Haltenut am Werkzeugwechsler (13) formschlüssig ineinan­ derschiebbar zugeordnet ist, und daß die Werkzeughalter (6) an ihrer dem Werkzeug (7) abgewandten Rückseite eine vertikal verlaufende Stecknut (24) oder ein Steckteil aufweisen, der oder dem an den Werkzeugköpfen (5) der Werkzeugmaschinen und an dem Werkzeugspeicher (11) angeordnete Steckteile (25, 12) oder Stecknuten zum formschlüssigen Befestigen ineinander­ schiebbar zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugspeicher (11) eben umläuft und die Ebene des Werk­ zeugspeichers (11) parallel zur Ebene der Werkzeugmaschinen- Vorderseiten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Werkzeugwechsler (13) oberhalb des Werkzeugspei­ chers (11) verfahrbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugwechsler (11) um seine Verti­ kalachse (18) drehbar ist, wobei er mindestens zwei mit gleichem Abstand zur Vertikalachse (18) angeordnete Halteein­ richtungen (21, 22) für jeweils einen Werkzeughalter (6) auf­ weist.