DE3926496C2 - Einrichtung zum selbsttätigen Wechseln von Werkzeugen bei einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Wechseln von Werkzeugen bei einer Werkzeugmaschine, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.

Derartige Einrichtungen weisen zum Speichern und zum Wei­ tertransport zur Übergabestelle Werkzeugmagazine auf, wel­ che z.B. als Trommel- oder als sogenannte Kettenmagazine ausgebildet sind, wobei letztere für eine größere Anzahl Werkzeuge besser geeignet sind. Bei diesen Kettenmagazinen sind entweder die Halterungen für die Werkzeuge direkt als Kettenglieder ausgebildet und gelenkig miteinander verbun­ den oder auf Gliederketten aufgesetzt und fest mit diesen verbunden. Beides ist in der Herstellung sehr aufwendig, wobei das Magazin im Verhältnis zum Gewicht der Werkzeuge auch ein hohes Gewicht aufweist, was auch einen entspre­ chend starken Antrieb für den Weitertransport erfordert. Besonders bei der Anordnung von einem derartigen Magazin auf einem verfahrbaren Schlitten, wie z.B. bei einem Drehbearbeitungszentrum, ist dies von großem Nachteil.

Die DE-OS 31 14 498 beschreibt einen Werkzeugspeicher für Werkzeugmaschinen. Dieser weist Haltevorrichtungen für Werkzeuge auf, die an einem Zahnriemen außenseitig angeordnet sind. Der Zahnriemen wird über Zahnradscheiben, die als Umlenkrollen dienen, geführt. Mittels des Zahnriemens und der Haltevorrichtungen werden die zu transportierenden Werkzeuge zur Übergabestelle an der Werkzeugmaschine transportiert. Nachteilig ist, daß die Abstützung der Haltevorrichtungen im Bereich der Umlenkrollen wegen der nur geringen Führungslänge ungenügend ist und ferner die Positionierung der Haltevorrichtungen an der Übergabestelle an der Werkzeugmaschine den hieran gestellten Genauigkeitsanforderungen nicht genügt.

Die DE-OS 34 31 091 betrifft ein Kettenmagazin für Werkzeugmaschinen mit einem Kettenförderer. Dabei bilden die Kettenglieder selbst die Werkzeugaufnahmen, die über Kettenbolzen miteinander verbunden sind. Die durch Kettenglieder und Kettenbolzen gebildete Endloskette wird um insgesamt sieben Kettenräder geführt, wobei die Kettenräder jeweils mit Ausnehmungen für die Werkzeugaufnahmen und die Kettenbolzen versehen sind. Die Ausnehmungen der Kettenräder entsprechen einem Teilbereich der Kontur der Werkzeugaufnahmen, welche direkt am Kettenrad geführt werden.

Aus der GB-PS 12 49 631 ist eine Einrichtung zum automatischen Wechseln von Werkzeugen aus einem Werkzeugspeicher bekannt. Dabei wird als umlaufende Fördervorrichtung ein normaler Zahnriemen verwendet, der über Umlaufrollen geführt wird und an seiner Außenseite Haltevorrichtungen für die Werkzeuge aufweist. Der Austausch der Werkzeuge erfolgt, indem eine leere Haltevorrichtung für Werkzeuge durch Verlagern zweier beweglicher Umlaufrollen an eine Vorrichtung zum Wechseln der Werkzeuge herangeführt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine einwandfreie Führung der Haltevorrichtungen im Bereich der Umlenkrollen und für eine einwandfreie Positionierung der Werkzeuge an der Werkzeugwechselvorrichtung zu sorgen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Fördervorrichtung wird für eine einwandfreie Führung der Haltevorrichtungen im Bereich der Umlenkrollen und für eine einwandfreie Positionierung der Werkzeuge an der Werkzeugwechselvorrichtung gesorgt. Außerdem wird durch den aus Kunststoff hergestellten Zahnriemen ein ruhiger Lauf erreicht, wobei auch eine einfache Befestigung der Haltevorrichtungen für die Werkzeuge gegeben ist.

Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen in Ausführungsbeispielen dargestellt und nachfolgend beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Teil-Draufsicht auf eine Drehmaschine mit einer Werkzeugwechseleinrichtung und einem Werkzeugmagazin,

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt eine Drehmaschine mit einem zwei Längsführungen 2 und 3 aufweisenden Maschinenständer 1 und einem Spindelstock 4. Auf der Längsführung 2 ist ein Schlitten 5 längs der Drehachse 6 verschiebbar angeordnet, welcher einen zur Längsführung vertikal und dazu horizontal verschiebbaren Kreuzschlitten 7 aufweist. Auf dem Kreuzschlitten 7 ist ein um eine Achse schwenkbarer Werkzeugträger 8 angeordnet, welcher eine in einer Spindel 9 angeordnete Werkzeugaufnahme 10 für Werkzeuge 11 aufweist.

Für die selbsttätigen Wechsel der Werkzeuge 11 ist oberhalb des Werkzeugträgers 8 eine Werkzeugwechselvorrichtung 12 angeordnet, welche mit einem Werkzeugmagazin 13 zusammenwirkt.

Die Werkzeugwechselvorrichtung 12 weist einen heb-, senk-, kipp- und schwenkbaren Greifarm 14 auf, an dessen beiden Enden die Werkzeuge 11 fassende Greifer 15 angeordnet sind.

Das Werkzeugmagazin 13 ist mittels Trägern 16 seitlich oberhalb der Längsführung 2 am Maschinenständer 1 befestigt und weist eine um zwei Umlenkrollen 17 laufende Fördervorrichtung 18 auf. Diese weist einen handelsüblichen Zahnriemen 19 auf, welcher aus einem Kunststoff hergestellt und im Inneren mit Stahlseilen verstärkt ist.

An der glatten Außenseite 19a des Zahnriemens 19 sind in gleichmäßigem Abstand Haltevorrichtungen 20 für die Werkzeuge 11 und jeweils gegenüberliegend auf der verzahnten Innenseite 19b Versteifungsstege 21 angeordnet.

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, sind die Haltevorrichtungen 20 und die Versteifungsstege 21 mittels Schrauben 22 am Zahnriemen 19 befestigt, wobei die Schrauben 22 durch Durchgangslöcher 23 des Zahnriemens 19 gesteckt in Gewinden 24 der Haltevorrichtung 20 eingeschraubt sind. Die Befestigung kann auch als Klemmverbindung mit seitlich des Zahnriemens angeordneten Schrauben ohne Durchgangslöcher im Riemen ausgeführt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Haltevorrichtung 20 durch Kleben oder durch Vulkanisation mit dem Zahnriemen 19 zu verbinden.

Zwischen den beiden Umlenkrollen 17 ist ein kastenförmiger Träger 25 angeordnet, an welchem an zwei gegenüberliegenden Seiten Auflageschienen 26, 26a und Führungsschienen 27, 27a befestigt sind.

Die im Querschnitt vierkantigen Versteifungsstege 21 weisen an ihren stirnseitigen Enden Rollen 28 auf, mittels welchen der Zahnriemen 19 zwischen den Auflage- und Führungsschienen 26 und 27 geführt wird.

Auf der dem Zahnriemen 19 gegenüberliegenden Innenseite 39 des Versteifungssteges 21 ist eine Führungsrolle 29 angeordnet,­ deren Achse senkrecht zu den Achsen der Rollen 28 verläuft. Durch diese Führungsrollen 29 wird der Zahnriemen 19 in vertikaler Richtung zwischen den Auflage- und Führungsschienen 26a und 27a geführt.

Jede Haltevorrichtung 20 weist ein am Zahnriemen 19 befestigtes Halteteil 30 auf, in dessen Bohrung 31 ein Aufnahmeteil 32 auswechselbar eingesetzt ist.

Das Aufnahmeteil 32 weist eine dem Werkzeugschaft 11a entsprechende Bohrung 33 auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Werkzeugschaft 11a als genormter Steilkegel ausgebildet, wobei die Bohrung 33 entsprechende konische Partien 33a zur zentrischen Halterung der Werkzeuge 11 aufweist.

Die Haltevorrichtung 20 kann auch mit einer Schnappvorrichtung zur axialen Halterung des Werkzeuges 11 versehen sein, welche eine gegen Federdruck in eine Rille des Werkzeuges einschnappende Kugel bzw. einen abgerundeten Bolzen aufweist.

Bei von oben eingesetzten Werkzeugen (Fig. 1) kann auf die Schnappvorrichtung verzichtet werden, da die Werkzeuge durch das Eigengewicht axial gehalten sind.

Die beiden Umlenkrollen 17 weisen am Außenumfang eine dem Zahnriemen 19 entsprechende Verzahnung 34, axial verlaufende Ausnehmungen 35 für die Versteifungsstege 21 und eine Umfangsrille 36 für die Führungsrollen 29 auf. Die Tiefe 37 der Ausnehmungen 35 wird dabei so gewählt, daß die in den Ausnehmungen 35 liegenden Versteifungsstege 21 mit ihrer Innenseite 39 am Grund 38 der Ausnehmungen 35 aufliegen. Dadurch wird der Riemenzug auch in der Ausnehmung 35 aufgenommen, und es ist eine feste Abstützung und Versteifung der Haltevorrichtungen 20 im Bereich der Umlenkrollen 17 gegeben.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist vorzugsweise die Werkzeugwechselvorrichtung 12 mit der Werkzeugentnahme im Bereich einer Umlenkrolle 17 angeordnet, da hier die Lage des Werkzeugs 11 durch die Auflage des Versteifungssteges 21 im Grund 38 der Ausnehmung 35 in radialer Richtung und durch die Verzahnung 34 auf der Umlenkrolle 17 in Umfangsrichtung fixiert ist. Eine der Umlenkrollen 17 wird durch einen vorzugsweise numerisch gesteuerten Antrieb angetrieben.

Durch den numerisch gesteuerten Antrieb ist ein schneller Transport des jeweils für die Bearbeitung benötigten Werkzeuges zur Übergabestelle abhängig vom Maschinenprogramm gewährleistet. Durch einen hydraulischen Drehantrieb werden kurze Beschleunigungszeiten bei hoher Transportgeschwindigkeit und somit kurze Wechselzeiten ermöglicht. Die als Zahnriemen ausgebildete Fördervorrichtung kann auch um mehr als zwei Umlenkrollen in nahezu beliebiger Form umgelenkt werden, wobei nicht alle Umlenkrollen mit einer Verzahnung versehen sein müssen.

Eine günstige Anordnung eines Werkzeugmagazins ergibt sich bei einer viereckigen Ausbildung der Fördervorrichtung, wobei der Zahnriemen um vier Umlenkrollen jeweils um 90° umgelenkt wird.

Hierbei kann das Werkzeugmagazin mit dem Längs- und Vertikalschlitten mitbewegbar an letzterem befestigt werden und dabei den dritten Zustellschlitten und den Werkzeugträger umschließen.

Durch das geringe Gewicht des Zahnriemens ist eine derartige Anordnung besonders vorteilhaft, da bei geringem Platzbedarf eine große Anzahl Werkzeuge speicherbar ist und die Werkzeugwechselzeiten durch das mit den Schlitten mitbewegte Magazin sehr kurz sind.

Die handelsüblichen Zahnriemen können z. B. durch Verstellen einer als Spannrolle ausgebildeten Umlenkrolle stark verspannt werden, wobei ein späteres Nachspannen nicht mehr erforderlich ist. Außerdem gewährleistet der Kunststoffriemen einen ruhigen Lauf und weist eine geringe zu beschleunigende bzw. abzubremsende Masse auf.

Claims (8)

1. Einrichtung zum selbsttätigen Wechseln von Werkzeugen (11) bei einer Werkzeugmaschine mit einem als umlaufende Fördervorrichtung (18) ausgebildeten Werkzeugmagazin (13) mit Haltevorrichtungen (20) für die Werkzeuge (11), wobei die Fördervorrichtung (18) einen um Umlenkrollen (17) geführten Zahnriemen (19) umfaßt, der auf seiner Außenseite (19a) die Haltevorrichtungen (20) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der verzahnten Innenseite (19b) des Zahnriemens (19) gegenüber den Haltevorrichtungen Versteifungsstege (21) angeordnet sind, die Umlenkrollen (17) Ausnehmungen (35) für die Versteifungsstege (21) aufweisen und jeweils der in einer Ausnehmung (35) liegende Versteifungssteg (21) mit seiner Innenseite (39) am Grund (38) der Ausnehmung (35) aufliegt, und daß im Bereich einer Umlenkrolle die Werkzeugwechselvorrichtung (12) mit der Werkzeugentnahme angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Versteifungssteg (21) mit je einer Haltevorrichtung (20) und mit dem Zahnriemen (19) mittels Schrauben (22) fest verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den stirnseitigen seitlichen Enden des Versteifungssteges (21) Rollen (28) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Versteifungssteg (21) auf der inneren Seite mindestens eine Führungsrolle (29) angeordnet ist, deren Achse senkrecht zu den Achsen der Rollen (28) verläuft.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Haltevorrichtung (20) eine dem Werkzeug-Aufnahmekonus entsprechende konische Partie (33a) einer Bohrung (33) aufweist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnriemen (19) um mindestens zwei Umlenkrollen (17) umgelenkt ist, wobei mindestens eine der Umlenkrollen (17) mit einer Verzahnung (34) versehen ist, von denen eine mittels eines numerisch gesteuerten Antriebs antreibbar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Umlenkrollen (17) Auflageschienen (26, 26a) und Führungsschienen (27, 27a) für die Rollen (28, 29) angeordnet sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Umlenkrollen (17) als Spannrolle ausgebildet ist.