DE68905359T2

DE68905359T2 - Automatischer werkzeugwechsler.

Info

Publication number: DE68905359T2
Application number: DE8989303727T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Research Centr Kubota; Masamitsu Research Nakaminami; Yoshinori Research C Yamaguchi
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2009-04-15
Also published as: DE68905359D1; US4928381A; JPH0683941B2; EP0337807A3; EP0337807A2; EP0337807B1; JPH01264734A

Description

ie vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen automatischen Werkzeugwechsler.
Ein solcher automatischer Werkzeugwechsler kann verwendet werden in automatischen Werkzeugmaschinen, wie z.B. in NC-Maschinen (numerically controlled), um ein gebrauchtes bzw. verbrauchtes Werkzeug an einer Spindel durch ein neues auszuwechseln.
Es ist früher bereits vorgeschlagen worden, einen automatischen Werkzeugwechsler an NC-Maschinen zu verwenden, um eine Unterbrechung des Betriebs zu vermeiden, wenn ein gebrauchtes Werkzeug an der Schaftspindel durch ein neues bzw. anderes Werkzeug ausgetauscht wird, das in einem Magazin bereitgehalten wird. Derartige früher vorgeschlagene Werkzeugwechsler haben einen ziemlich komplizierten Mechanismus, der einen das Werkzeug tragenden Arm für die Verschiebung (Überführung) des neuen Werkzeuges aus dem Magazin zu einem Wechslerkopf einschließt. der dann das Werkzeug transportiert und an der Hauptspindel montiert.
Der das Werkzeug tragende Arm erfordert für die Arbeit einen relativ großen Raum für sich selbst und für die zugehörigen Bauteile. Dies vergrößert die Abmessungen und Kosten der Werkzeugwechsler.
Zusätzlich liegt eine Schwierigkeit in der Anordnung des das Werkzeug tragenden Armes genau in einer Position, in welcher die Werkzeuge ausgetauscht werden. Die Lokalisierungsarbeit ist zeitaufwendig. Bei dem Versuch, die Anordnungsarbeit in kurzer Zeit auszuführen, wird oft die Genauigkeit preisgegeben. Beim Gewindeschneiden wird beispielsweise ein Loch durch einen Bohrer vorgeformt, der das gebrauchte Werkzeug darstellt und das frische (neue) Werkzeug ist ein Gewindeschneider. Die Positionen des Bohrers und des Gewindeschneiders sind bezüglich des Werkstückes dieselben. Um jedoch eine Kollision mit dem Werkstück zu vermeiden, muß der Bohrer in eine Position verschoben werden, in der er durch den Gewindeschneider ersetzt wird. Nachdem der Bohrer durch den Gewindeschneider ersetzt wurde, wird der Gewindeschneider in die Arbeitsposition verschoben. Auf diese Weise erfordern die bekannten Werkzeugwechsler die Bewegung des das Werkzeug tragenden Armes, was zeitaufwendig ist. Die mechanischen Bewegungen erzeugen Reibungswärme in den Vorschubschrauben bzw. -Spindeln und verschleißen die Teile, die für den Werkzeugwechsel verwendet werden. Der Werkzeugaustausch ist ein höchst diffiziler Vorgang. Selbst geringe Fehlanpassung führt zu einer ungenauen Anordnung des neuen Werkzeuges. Wenn der Werkzeugwechsel eine lange Zeit erfordert, ist es besonders nachteilig, wenn Routinearbeiten mit einem kleinen Werkzeug ausgeführt werden. Der Werkzeugwechsel sollte so schnell wie möglich vollendet sein.
Die DE-A-23 12827 offenbart einen Werkzeugwechsler, der eine hohle Hauptspindel aufweist mit einem Werkzeugfutter an einem Ende, einer Mehrzahl von Werkzeugen und Einrichtungen, um die Werkzeuge in der hohlen Spindel in Richtung auf das Werkzeugfutter bzw. Spannfutter vorzuschieben, um dadurch das Arbeitswerkzeug auszutauschen. In der Vorrichtung gemäß DE-A-23 12 827 sind die Ersatzwerkzeuge in einem Magazin aufgenommen, das von der Spindel beabstandet ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein automatischer Werkzeugwechsler für den Austausch eines Werkzeuges durch ein anderes vorgesehen, wobei der Werkzeugwechsler aufweist:
eine Hauptspindel, die eine Innenbohrung hat,
ein Werkzeugfutter, das an einem offenen Ende der Hauptspindel vorgesehen ist,
eine Mehrzahl von Werkzeugen, und
eine Einrichtung, um die Werkzeuge in Richtung des offenen Endes der Hauptspindel zu verschieben bzw. zu drücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge in der Bohrung der Hauptspindel aufgenommen sind, wobei die Werkzeuge einzeln axial bezüglich der Hauptspindel gleitend bewegbar sind, wodurch die Einrichtung zum Schieben bzw. Drücken so betreibbar ist, daß sie ein erstes Werkzeug in dem Werkzeugfutter durch ein zweites Werkzeug, das in der Bohrung der Hauptspindel aufgenommen ist, ersetzt
Vorzugsweise ist die hohle Hauptspindel dreh bar in einem Hauptspindelkopf montiert;
ein zylindrisches Werkzeugmagazin ist in den hohlen Hauptspindelkopf eingesetzt. wodurch das Werkzeugmagazin in dem Hauptspindelkopf aufgenommen ist;
das Spannfutter weist einen zylindrischen Werkzeughalter und Einrichtungen zum Führen eines Werkzeuges zu dem Werkzeughalter auf;
die Werkzeuge haben gleich geformte Schäfte, die in dem zylindrischen Werkzeugmagazin aufgenommen sind, wobei die Werkzeuge gleichermaßen entlang des Umfanges beabstandet sind und einzeln in Axialrichtung des Magazins gleitbar sind; und
der Werkzeugwechsler enthält eine Werkzeugverschiebeeinrichtung, die in dem Werkzeugmagazin angeordnet ist, wobei die Werkzeugverschiebeeinrichtung so wirkt, daß sie ein gebrauchtes Werkzeug von dem Werkzeughalter nach hinten in das Werkzeugmagazin und ein Ersatzwerkzeug nach vorn aus dem Werkzeugmagazin bewegt, bis eine Spitze des Werkzeuges durch den Werkzeughalter um eine vorbestimmte Länge hervorsteht.
Ein solcher automatischer Werkzeughalter kann in der Lage sein, innerhalb kurzer Zeit ein Werkzeug durch ein anderes auszutauschen.
Der automatische Werkzeugwechsler kann in der Lage sein, ein Ersatzwerkzeug bezüglich eines Werkstückes an einer exakten Position anzuordnen.
Die Erfindung wird schematisch veranschaulicht anhand eines Beispieles in den beigefügten Zeichnungen, wobei:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in welchem ein automatischer Werkzeugwechsler gemäß der Erfindung in einer NC-Werkzeugmaschine aufgenommen ist,
Figur 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht, welche den Werkzeugwechsler gemäß Figur 1 zeigt,
Figuren 3 und 4 Schnittansichten in vergrößertem Maßstab zeigen, die jeweils einen Hauptteil des Werkzeugwechslers der Figuren 1 bzw. 2 zeigen,
Figur 5 ein Querschnitt entsprechend der Linie 5-5 in Figur 3 ist,
Figur 6 ein Querschnitt mit einer Schnittlinie 6-6 in Figur 3 ist,
Figur 7 ein Querschnitt ist, der eine Modifikation eines automatischen Werkzeugwechslers gemäß der Erfindung zeigt, und
Figur 8 eine Querschnittsansicht ist, welche eine weiter modifizierte Ausführungsform eines automatischen Werkzeugwechslers gemäß der Erfindung zeigt.
Es wird jetzt zunächst auf Figur 1 Bezug genommen, die ein Beispiel eines automatischen Werkzeugwechslers gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet und die ein Bett 1, einen Schlitten 2, der in Längsrichtung auf dem Bett 1 bewegbar ist, eine Säule 3, die in Seitenrichtung des Bettes 1 beweglich ist, eine Kopfplatte 4, die gleitbar an der Säule 3 montiert ist, und einen Hauptspindelkopf 5 aufweist, der an der Kopfplatte 4 befestigt und, wie in Figur 2 dargestellt, als hohler Zylinder ausgebildet ist. Die Hauptspindel 5 weist einen Spindelmotor 6 auf.
Der Hauptspindelkopf 5 trägt eine Hauptspindel 11, die eine Bohrung 12 hat und in Lagem 13 und 14 montiert ist. Die Hauptspindel 11 ist einstückig von einem Rotor 7 des Spindelmotors 6 umgeben, um eine einheitliche Bewegung der Spindel 11 und des Rotos 7 zu bewirken. Der Motor 6 hat einen Stator 8, der an dem Hauptspindelkopf 5 befestigt ist.
Ein Spannfutter 15 ist vorgesehen, das eine Spannzange 16 aufweist, welche ein Ende 11a der Hauptspindel 11 übergreift. Wie am besten in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, weist dies Spannzange 16 einen zylindrischen Werkzeughalter 17 für das Ergreifen eines Werkzeuges, eine mit konischen Wänden versehene Öffnung 18, um die Bewegung eines Ersatzwerkzeuges zu ermöglichen und einen Anschlag 19 auf, der verhindert, daß das Ersatz- bzw. Austauschwerkzeug übermäßig nach außen hervorsteht bzw. herausgedrückt wird. Ein erstes Spannzangenteil 20 paßt sich an eine konisch zu laufende Öffnung in dem Werkzeughalter 17 an. Ein Werkzeug wird in dem Werkzeughalter 17 mit Hilfe einer Mutter 21 befestigt, die auf einen Gewindeabschnitt 22 des Werkzeughalters 17 aufgeschraubt wird. Die Mutter ist mit einer Verzahnung 23 versehen, die in Axialrichtung in ihren Umfang eingeschnitten ist.
Eine zweite Spannzange 24 sichert die Mutter 21 an dem Werkzeughalter 17. Die zweite Spannzange 24 weist einen zylindrischen Abschnitt 25 auf, acht durch einen Spalt getrennte Rippen 26 und eine ringförmige Aussparung 27, die in den Fußabschnitten der durch einen Spalt getrennten Rippen 26 eingeschnitten ist. Jede Rippe 26 ist mit Verzahnungen 28 versehen, die mit den Verzahnungen 23 an der Mutter 21 in Eingriff bringbar sind. Die zweite Spannzange 24 hat eine konisch zu laufende Fläche 29 und ist mit ihrem zylindrischen Abschnitt 25 an dem Hauptspindelkopf 5 mit Hilfe von Schrauben 30 befestigt. Die ringförmige Aussparung 27 gibt den durch einen Spalt bzw. Schlitz getrennten Rippen 26 (Im folgenden auch kurz: "Schlitzrippen") eine federnde Nachgiebigkeit. Die zweite Spannzange 24 wird durch einen Ring 31, der eine konisch zulaufende Wand 32 hat, welche mit einer konischen Fläche der Schlitzrippen 26 in Berührung gehalten wird, fest gegen die Mutter 21 gepreßt. Der Ring 31 weist einen Kolbenabschnitt 33 auf, der zwischen dem zylindrischen Abschnitt 25 der zweiten Spannzange 24 und einer inneren Wand eines Zylinders 34 angeordnet ist, der mit Hilfe von Schrauben 35 an dem Hauptspindelkopf 5 befestigt ist. Der Kolbenabschnitt 33 ist normalerweise durch eine Feder 36 nach vorn vorgespannt Wenn der Kolbenabschnitt 33 durch die Feder 36 nach vorn gedrückt wird, werden die durch einen Spalt getrennten Rippen 26 von der Mutter 21 freigegeben (Figur 4).
Wenn der Kolbenabschnitt 33 durch hydraulischen oder pneumatischen Druck gegen die Kraft der Feder 36 zurückbewegt wird, werden die Schlitzrippen 26 durch den Ring 31 festgespannt, wie in den Figuren 3 und 5 dargestellt. Dadurch kommen die Verzahnungen 23 und 28 der Mutter 21 bzw. der Schlitzrippen 26 in Eingriff und verhindern dadurch, daß die Mutter 21 sich dreht, so daß sie in axialer Richtung bewegbar ist. Der Kolbenabschnitt 33 ist mit einem Haltestift 37 versehen, wodurch ein möglicherweise übermäßiges Festziehen der Schlitzrippen 26 verhindert wird.
Die Werkzeuge werden in einem zylindrischen Magazin 41 aufbewahrt, welches eine Mehrzahl von Bohrungen 42 aufweist (die dargestellte Ausführungsform hat sechs Bohrungen), welche entlang seines Umfanges in gleichen Intervallen bzw. Abständen angeordnet sind. Jede Bohrung 42 divergiert an einem Eintrittsende 43, in welchem das Werkzeug gehalten wird, und ist mit einer ringförmigen Schulter 44 an ihrem anderen, hinteren Ende versehen, welches eine Feder 50 aufnimmt. Das Magazin 41 ist mit Hilfe eines Flansches 45 befestigt.
Das Magazin 41 wird wieder lösbar in die Bohrung 12 der Hauptspindel 11 eingesetzt und der Flansch 45 wird über einen Deckel 46 mit Hilfe von Bolzen 47 an dem Hauptspindelkopf 5 befestigt. Führungsstäbe 48 sind gleitbar in den Führungsbohrungen 42 des Magazins 41 geführt. Jede Führungsbohrung 42 ist an ihrer Schulter 44 abgestuft und jeder Gleitstab 48 ist an seinem hinteren Ende mit einem Flansch 49 versehen. Die jeweilige Feder 50, welche zwischen der Schulter 44 und dem Flansch 49 eingesetzt wird, spannt normalerweise jeden Gleitstab 48 nach hinten vor.
Ein zylindrisches Gehäuse 51 nimmt eine Anzahl von pneumatischen Zylindern 53 auf, die der Anzahl von Gleitstäben 48 entsprechen, wobei die pneumatischen Zylinder Kolbenstangen 54 haben, die an ihren vorderen Enden mit Schiebern 55 ausgerüstet sind. Die Kolbenstangen 54 drücken die Gleitstabe 48 gegen die Kraft der Federn 50 nach vorn.
Das Werkzeugmagazin 41 nimmt eine Mehrzahl von Werkzeugen 61 bis 66 auf, von denen jedes einen Schaft 60 derselben Gestalt, jedoch mit einer besonderen bzw. einzigartigen Arbeitsspitze hat. Zum Gewindeschneiden weisen die Arbeitsspitzen z.B. einen Zentrierbohrer 61a einen Bohrer, einen Kegelsenker bzw. Entgrater oder einen Gewindeschneider auf.
Jedes Werkzeug 61 bis 66 ist in einer an sich bekannten Weise, wie z.B. durch ein Schraubverbindungsverfahren an einem Schafthalter 58 lösbar befestigt, der einen Flansch 59 hat. Wie oben erwähnt, haben die Schäfte 60 der Werkzeuge 61 bis 66 dieselbe Ausgestaltung, was es erlaubt, daß die Schafthalter 58 dieselbe Ausgestaltung haben. Jeder Schafthalter 58 ist über Lager 67 drehbar mit einer Kupplung 68 verbunden und der Flansch 59 kommt mit dem Anschlag 19 des Werkzeugfutters 16 in Eingriff und ordnet dadurch das Werkzeug in seiner Arbeitsposition an.
Jedes Werkzeug 61 bis 66 ist mit seinem Gleitstab 48 über einen Draht 69 verbunden, der mit einem Ende an der Kupplung 68 und mit dem anderen Ende an dem Gleitstab 48 befestigt ist.
Wenn der Gleitstab 48 vollständig zurückgezogen wird, wird der Draht 69 in die Bohrung 42 gezogen, bis das Kupplungsstück 68 in Anlage mit dem Eintrittsende 43 der Bohrung 42 kommt. Wenn einer der Gleitstäbe 48 vollständig durch die Bohrung 42 vorgeschoben ist, steht das betreffende Werkzeug einzeln soweit vor, daß seine Spitze durch die Spannzange 20 um jeweils vorbestimmte Längenabschnitte heraussteht. In diesem Stadium hält die Hülse bzw. Spannzange 20 den Schaft 60 des betreffenden Werkzeuges. Dann wird die Hauptspindel 11 angetrieben, um zu ermöglichen, daß das Werkzeug seine Arbeit als Bohrer, als Senker oder als Gewindeschneider ausführt. Während eines dieser Werkzeuge arbeitet, befinden sich die Kolbenabschnitte 33 in ihrer vorderen Position aufgrund der Wirkung der Federn 36 und geben dadurch die Schlitzrippen 26 frei, um zu ermöglichen, daß die Mutter 21 von diesen frei ist.
Wie in Figur 2 dargestellt, ist ein Sensor 70 vorgesehen, der die Drehung der Hauptspindel 11 mißt. Beim Gewindeschneiden ist der Sensor beispielsweise hilfreich beim Synchronisieren der Drehung der Hauptspindel 11 mit ihrer Vorschubgeschwindigkeit.
Ein Beispiel des Vorganges wird im folgenden beschrieben:
In Figur 3 ist ein Werkzeug 61 ein bereits verwendetes Werkzeug, das seine Arbeit beendet hat, und das Werkzeug 66 ist ein neues Werkzeug, das das Werkzeug 61 ersetzen soll. In diesem Stadium wird der Zylinder 34 mit pneumatischem oder hydraulischem Druck beaufschlagt und ermöglicht dadurch, daß der Kolbenabschnitt 33 gegen die Kraft der Federn 36 zurückgezogen wird. Der Ring 31 zieht die Schlitzrippen 26 der zweiten Spannzange 24 entsprechend der Bewegung des Kolbenabschnittes 33 zunehmend fest und bewirkt dadurch, daß die Verzahnungen 38 der Schlitzrippen 26 mit den Verzahnungen 23 der Mutter 21 (Figur 5) in Eingriff treten. Der Haltestift 37 wirkt als Sicherheitseinrichtung, wodurch verhindert wird, daß der Ring 31 die Schlitzrippen 26 übermäßig festzieht. Auf diese Weise wird die Mutter 21 daran gehindert, daß sie sich dreht, ist jedoch in axialer Richtung beweglich. Die Kolbenstangen 54 der pneumatischen Zylinder 53 werden nach hinten zurückgezogen.
Dann wird die Hauptspindel 11 in umgekehrter Richtung mit niedriger Geschwindigkeit gedreht (in Richtung des Uhrzeigersinns, wenn man von links auf Figur 3 sieht), und ermöglicht damit, daß die Mutter 21 an dem Spannfutter 16 gelöst wird. Damit bewegt sich die Mutter 21 in axialer Richtung und gibt die Spannzange 20 frei und setzt dadurch auch das verwendete Werkzeug 61 von dem Spannfutter 20 frei und ermöglicht, daß es in die Führungsbohrung 32 zurückgezogen werden kann unter der Wirkung der jeweiligen Feder 50 und des Drahtes 69, bis sie auf dem Eingangsende 43 ihrer entsprechenden Führungsbohrung 42 ruht. Dann wird die Hauptspindel 11 gestoppt.
Unter Ansprechen auf das Anhalten der Hauptspindel 11 beginnt der nächste Schritt mit dem In-Gang-Setzen (Unter-Energie-Setzen) der entsprechenden pneumatischen Zylinder 53, um den Gleitstab 48 des Werkzeuges 60 nach vorn zu bewegen. Das neue Werkzeug 66 wird aus seinem Eintrittsende 43 durch die entsprechende Gleitstange 48 und den Draht 69 herausgedrückt und wird durch den Werkzeughalter 17 unter Führung durch die mit konisch zulaufenden Wänden versehene Öffnung 18 hindurchgeführt. Das Werkzeug 66 hält an, wenn seine Spitze 66a durch die Spannzange 20 um einen vorbestimmten Längenabschnitt hinausragt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Hauptspindel 11, gesehen von links in Figur 3, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und bewirkt damit, daß die Mutter 21 festgezogen wird, d.h. daß sie sich in axialer Richtung so bewegt. daß sie die Spannzange 20 festzieht. Das Werkzeug 66 wird damit durch die Spannzange 20 ergriffen.
Wenn das Werkzeug 66 durch die Spannzange 20 ergriffen worden ist, wird der pneumatische oder hydraulische Druck aus dem Zylinder 34 abgelassen bzw. abgepumpt und der Kolbenabschnitt 33 wird durch die Feder 36 nach vorn in die Position bewegt, die in Figur 4 dargestellt ist, und ermöglicht damit, daß der Ring 31 die Schlitzrippen 26 freigibt. Die Schlitzrippen 26 werden innerhalb der ringförmigen Aussparung 27 nach außen elastisch deformiert, wodurch sie sich von der Mutter 21 lösen, so daß die Verzahnungen 23 und 28 außer Eingriff kommen.
Dann kann die Hauptspindel 11 mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden, um das Werkzeug 66 anzutreiben, und um so zu ermöglichen, daß es seine Funktion ausübt. Der Draht bzw. das Kabel 69 und der Gleitstab 48 bleiben trotz ihrer Verbindung mit dem Werkzeug 66 stationär wegen der vorhandenen Lager 67. Die anderen Werkzeuge 61 bis 65 bleiben ebenfalls stationär bzw. in Ruhe.
Dieser Vorgang wird für aufeinanderfolgende Werkzeuge wiederholt.
In der dargestellten Ausführungsform werden die Rückholfeder 50 und die Zylinder verwendet, um die Werkzeuge zu verschieben, es können jedoch auch andere geeignete Einrichtungen verwendet werden.
Es ist möglich, die Werkzeuge 61 bis 66 in dem Werkzeugmagazin, die Kabel 69, die Gleitstäbe 48, die Rückholfedem 50 und das zylindrische Gehäuse 51 in einer Kassette aufzunehmen, die in der Bohwng 12 der Hauptspindel beherbergt bzw. aufgenommen werden kann.
Es wird jetzt auf Figur 7 Bezug genommen, in welcher eine modifizierte Version der Mutter 21 mit Aussparungen 71 versehen ist, die in gleichmäßigen Abständen entlang des Umfanges angeordnet und in der Lage sind, einen Haltestift 72 aufzunehmen, um damit zu verhindern, daß die Mutter 21 der Drehung der Hauptspindel 11 folgt.
Der Haltestift 72 ist in einem Gehäuse 73 aufgenommen, das in dem Hauptspindelkopf 5 vorgesehen ist, so daß er normalerweise von der Mutter 21 durch eine Feder 74 weggehalten wird. Ein pneumatischer Zylinder 75 hat eine Kolbenstange 76, die an dem Haltestift 72 anschlagen kann, um so zu bewirken, daß er in Richtung der Mutter 21 gegen die Kraft der Feder 74 vorsteht. Der Haltestift 72 kann an irgendeiner der Aussparungen 71 eingreifen, um damit die Drehung der Mutter 21 anzuhalten, wie oben beschrieben, während er die Mutter 21 in axialer Richtung beweglich läßt. In diesem Zustand kann die Hauptspindel 11 mit niedriger Geschwindigkeit im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden und damit die Mutter 21 festziehen oder lösen.
Das in der Öffnung 11a der Hauptspindel 11 vorgesehene Spannfutter ist nicht auf das oben beschriebene Spannzangenfutter 15 beschränkt, sondern kann durch verschiedene Arten von Spannfuttern ausgetauscht werden.
Figur 8 zeigt ein Beispiel unter Verwendung einer Kurbeleinheit, die ein Paar von Verbindungsgliedern 81 und 82 aufweist, welche jeweils mit de Kupplung 68 verbunden sind, und zwar über Schwenkzapfen 83 an einem Ende, und mit dem Gleitstab 48 verbunden sind über Schwenkzapfen 84 an dem anderen Ende. Wenn das Werkzeug in eine nicht wirksame Stellung zurückgezogen wird, sind der Gleitstab 48, die Glieder 81, 82, die Kupplung 68 und das Werkzeug koaxial miteinander ausgerichtet. Wenn das Werkzeug durch den Gleitstab 48 in Richtung seiner Arbeitsposition nach vorn geschoben wird, werden die Verbindungsglieder 81 und 82 im Uhrzeigersinn gedreht, wie man in Figur 8 erkennen kann, und ermöglichen dadurch, daß sich das Werkzeug auf bzw. entiang der Achse der Hauptspindel 11 gegen die Fedem 85 und 86 verschiebt. Jeder Gleitstab 48 ist mit einer Nut 87 versehen, der einen Haltestift 88 aufnimmt, um zu verhindern, daß der Gleitstab 48 sich dreht, obwohl er bezüglich der Hauptspindel 11 in axialer Richtung beweglich bleibt. Die Anordnung gemäß Figur 8 stellt sicher, daß das Werkzeug parallel zur Achse der Hauptspindel 11 verschoben wird.
Wie man aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich erkennt, liegt einer der Vorteile darin, daß der Werkzeugwechsel momentan ausgeführt werden kann, ohne daß irgendwelche Zwischenbewegungen eines das Werkzeug tragenden Armes und seiner zugehörigen Teile hat bzw. braucht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß es nicht notwendig ist, die Hauptspindel und den Werkzeugwechselarm an einer Stelle anzuordnen, wo der Werkzeugwechsel stattfindet, um dadurch die genaue Anordnung eines neuen Werkzeuges sicherzustellen. Der Werkzeugwechsler kann kompakte Abmessungen haben, weil die Hauptspindel all diese Werkzeuge innerhalb ihrer Innenbohrung aufnehmen kann, wodurch das Erfordernis beseitigt wird, daß ein Aufnahmeraum um die Hauptspindel herum vorbereitet wird. Alle Werkzeuge und die zugehörigen Bauteile können in einer Kassette aufgenommen sein, das Kassettensystem kann den Austausch von Werkzeugen erleichtern.

Claims

1. Automatischer Werkzeugwechsler für den Austausch eines Werkzeuges (61) durch ein anderes (66), wobei der Werkzeugwechsler aufweist:

eine Hauptspindel (11) mit einer inneren Bohrung (12),

ein Werkzeugfutter (15), das an einem offenen Ende (11a) der Hauptspindel (11) vorgesehen ist,

eine Mehrzahl von Werkzeugen (61-66),

eine Einrichtung zum Vorschieben der Werkzeuge in Richtung des offenen Endes der Hauptspindel,

dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge in der Bohrung (12) der Hauptspindel (11) so aufgenommen sind, daß die Werkzeuge (61-66) einzeln in Axialrichtung der Hauptspindel (11) gleitbar sind, wodurch die Einrichtung zum Vorschieben so betreibbar ist, daß ein erstes Werkzeug (61) in dem Werkzeugfutter (15) durch ein zweites Werkzeug (66) ersetzt wird, das in der Bohrung (12) der Hauptspindel (11) aufgenommen ist.

2. Automatischer Werkzeugwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Hauptspindel (11) in einem Hauptspindelkopf (5) drehbar montiert ist, ein zylindrisches Werkzeugmagazin (41) in die hohle Hauptspindel (11) eingesetzt ist, wodurch das Werkzeugmagazin (41) in dem Hauptspindelkopf (5) aufgenommen ist, das Werkzeugfutter (15) einen zylindrischen Werkzeughalter (17) und Einrichtungen zum Führen des Werkzeuges zu dem Werkzeughalter (17) aufweist,

die Werkzeuge (61-66) Schäfte (60) derselben Form haben, die in dem zylindrischen Werkzeugmagazin (41) aufgenommen sind, wobei die Werkzeuge (61-66) entlang des Umfanges des Magazines gleichmäßig beabstandet und einzeln relativ zum Magazin (41) in Axialrichtung gleitbar sind, und daß

der Werkzeugwechsler eine Werkzeugverschiebeeinrichtung (48-55) aufweist, die in dem Werkzeugmagazin angeordnet ist, wobei die Werkzeugverschiebeeinrichtung in der Weise wirksam ist, daß sie ein verwendetes Werkzeug (61) von dem Werkzeughalter (17) nach hinten zu dem Werkzeugmagazin (41) verschiebt und ein Austauschwerkzeug (66) von dem Werkzeugmagazin (41) nach vorn bewegt, bis die Spitze (66a) des Werkzeuges durch den Werkzeughalter (17) um eine vorbestimmte Länge vorsteht.

3. Automatischer Werkzeugwechsler nach Anspruch 2, wobei die Werkzeugverschiebeeinrichtung Gleitstäbe (48) aufweist, welche gleitbar in individuellen Führungsbohrungen (42) aufgenommen sind, die sich in Axialrichtung des Werkzeugmagazins (41) erstrecken, wobei Drähte bzw. Kabel < 69) die hinteren Enden der einzelnen Werkzeuge (61-66) mit den vorderen Enden der Gleitstäbe (48) verbinden, wobei die Drähte (69) und die Werkzeuge (61-66) über Lager (67) relativ zueinander drehbar sind, weiterhin Rückholfedern (50) für das Zurückziehen der Gleitstäbe (48) in hintere Positionen aufweist und Einrichtungen (54) zum Vorschieben jedes Gleitstabes (48) nach vorn gegen die jeweilige Rückholfeder (50), um zu bewirken, daß das Austauschwerkzeug sich in eine Position bewegt, wo es durch das Werkzeugfutter (15) gehalten wird.

4. Automatischer Werkzeugwechsler nach Anspruch 3, wobei die Werkzeugverschiebeeinrichtung Gleitsfäbe (48) aufweist, die gleitbar in individuellen Führungsbohrungen (42) aufgenommen sind, welche sich in axialer Richtung des Werkzeugmagazins (41) erstrecken, und wobei parallele Verbindungsglieder (81, 82) vorgesehen sind, welche die einzelnen Werkzeuge mit den Gleitstäben (48) verbinden.

5. Automatischer Werkzeugwechsler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Werkzeugfutter (15) eine Spannzange ist, die über eine Mutter (21) festgezogen oder gelöst wird, und die Mutter (21) an einer Drehung gehindert werden kann durch eine Befestigungseinrichtung (23, 28 oder 71, 72), welche an dem Hauptspindelkopf (5) angeordnet ist, während sie in axialer Richtung bewegbar bleibt.

6. Automatischer Werkzeugwechsler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Mehrzahl von Werkzeugen, die in dem Werkzeugmagazin (41) aufgenommen sind, in einer Kassette zusammen mit den Werkzeugverschiebeeinrichtungen enthalten sind.

7. Automatischer Werkzeugwechsler nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Hauptspindel (11) durch einen Spindelmotor (6) gedreht werden kann, welcher in den Hauptspindelkopf (5) eingepaßt ist, und wobei der Motor einen Rotor (7) hat, der in einem Stück die Hauptspindel (11) umgibt.