DE69525504T2

DE69525504T2 - Automatische Werkzeugwechselvorrichtung für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE69525504T2
Application number: DE69525504T
Authority: DE
Inventors: Mikihiko Sato
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2015-11-15
Also published as: EP0712685B1; US5820536A; JP2787282B2; EP0712685A1; JPH08141863A; DE69525504D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung für Werkzeugmaschinen, die einen Wechselarm verdreht und verstellt, um ein Werkzeug zwischen einem Magazinsitz, der durch ein Werkzeugmagazin einer Wechselposition zugeordnet ist, und dem Vorderende einer Spindel der Werkzeugmaschine, die ein Werkzeug um eine Rotationsachse dreht, zu transportieren.
Eine herkömmliche Werkzeugwechselvorrichtung verfügt über gesonderte Antriebssysteme für ein Werkzeugmagazin und einen Wechselarm. Z. B. benötigt eine Vorrichtung zum Antreiben eines Wechselarms durch einen Nockenmechanismus zwei Antriebsmotoren, nämlich solche zum Antreiben des Wechselarms und zum Antreiben eines Werkzeugmagazins. Alternativ benötigt eine Vorrichtung, bei der ein Wechselarm durch NC (numeric control = numerische Steuerung) angetrieben wird, drei Motoren, nämlich einen zum Drehen des Wechselarms und einen zum Einsetzen und Entnehmen des Werkzeugs sowie einen zum Drehen eines Werkzeugmagazins.
Bei diesen Arten automatischer Werkzeugwechselvorrichtungen wird das Antriebssystem kompliziert, und die Herstellkosten nehmen zu, wenn die Anzahl der Antriebsmotoren erhöht wird.
Eine derartige Werkzeugmaschine (siehe den Oberbegriff des Anspruchs 1) ist aus GB-A-2 193 357 bekannt, und sie verfügt über eine Spindel, ein Werkzeugmagazin und einen Verschwenkarm zum Transportieren eines Werkzeugs zwischen dem Werkzeugmagazin und dem Vorderende der Spindel. Die Rotationsachse des Werkzeugmagazins ist parallel zu einer Ebene rechtwinklig zur Rotationsachse der Spindel und des Verschwenkarms angeordnet. Um den Verschwenkarm und das Werkzeugmagazin anzutreiben, werden zwei unabhängige Antriebsmotoren verwendet, um die verschiedenen Drehbewegungen derselben zu veranlassen.
Eine andere bekannte Werkzeugmaschine (DE 14 77 347 Al) ist mit einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung mit einem Werkzeugmagazin und einem Werkzeugträger versehen. Am Werkzeugmagazin sind mehrere Magazinsitze in einem Kreis zum Aufnehmen von Werkzeug angeordnet, und der Werkzeugträger ist so angeordnet, dass er ein Werkzeug zwischen einem Magazinsitz und dem Vorderende einer Spindel der Werkzeugmaschine transportiert. Das Werkzeugmagazin kann durch einen Elektromotor, d. h. den Spindelmotor, mittels eines Getriebemechanismus mit einer Kupplung zum Steuern der Kraftübertragung um eine Achse gedreht werden.
Der Werkzeugträger verfügt über einen ersten und einen zweiten Werkzeughalter, die mit einer ersten bzw. einer zweiten Halterung verbunden sind. Der Werkzeugträger kann um eine Rotationsachse gedreht werden, die parallel zur Rotationsachse des Werkzeugmagazins und parallel zur Rotationsachse der Spindel verläuft. Jeder Werkzeughalter kann entlang der Rotationsachse des Werkzeugträgers zwischen dem Werkzeugmagazin und dem Vorderende der Spindel individuell verstellt werden. Die Längsbewegung der Werkzeughalter und die Drehbewegung des Werkzeugträgers werden durch den Spindelmotor über jeweilige Getriebemechanismen veranlasst. Die Übertragungsvorgänge betreffend die Antriebskraft werden durch mehrere Kupplungen gesteuert.
Diese automatische Werkzeugwechselvorrichtung verwendet denselben Elektromotor wie die Spindel der Werkzeugmaschine, so dass die Anzahl der Antriebsmotoren verringert ist. Jedoch ist es während einer Bearbeitung eines Werkstücks nicht möglich, Antriebskraft vom Spindelmotor zur automatischen Werkzeugwechselvorrichtung zu übertragen, ohne die Drehzahl, die Qualität und die Effizienz des Bearbeitungsvorgangs zu beeinträchtigen.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine billige Werkzeugwechselvorrichtung für eine Werkzeugmaschine mit vereinfachtem Antriebssystem zu schaffen, das zum Antreiben dieser Werkzeugwechselvorrichtung geeignet ist, ohne den Bearbeitungsvorgang zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe ist durch die automatische Werkzeugwechselvorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Bei der im Anspruch 1 beschriebenen Anordnung ist ein einzelner Antriebsmotor dazu verwendet, sowohl den Wechselarm für Dreh- und Verstellbewegungen als auch das Werkzeugmagazin für eine Drehbewegung anzutreiben. Das Antriebssystem kann vereinfacht werden, wodurch eine billige automatische Werkzeugwechselvorrichtung für Werkzeugmaschinen geschaffen ist, die dazu in der Lage ist, einen Werkzeughalter des Werkzeugmagazins, das das als nächstes zu verwendende Werkzeug enthält, an einer Wechselposition zu positionieren, während ein Werkstück durch ein Werkzeug bearbeitet wird, das vom Werkzeughalter am Vorderende der Spindel bearbeitet wird.
Wenn die zweite Rotationsachse, um die sich das Werkzeugmagazin dreht, parallel zu einer Ebene rechtwinklig zu dieser ersten Achse verläuft, nimmt der der Wechselposition zugeordnete Magazinsitz in der Wechselposition eine Stellung parallel zur Spindel der Werkzeugmaschine ein, so dass der Antriebsmechanismus zum Antreiben des Wechselarms zum Transportieren eines Werkzeugs zwischen dem Vorderende der Spindel und dem Magazinsitz vereinfacht werden kann.
Ferner kann das Drehmoment des Antriebsmotors leicht an das Werkzeugmagazin übertragen werden, wenn die Antriebskraft über ein erstes Antriebszahnrad, das sich um eine Rotationsachse parallel zur dritten Rotationsachse drehen kann, vom Antriebsmotor an das Werkzeugmagazin übertragen wird.
Ferner kann das Drehmoment des Antriebsmotors leicht an das Werkzeugmagazin übertragen werden, wenn die Antriebskraft über ein zweites Antriebszahnrad, das sich um eine Rotationsachse parallel zur dritten Rotationsachse drehen kann, und einen Nockenmechanismus, der vom zweiten Antriebszahnrad ein Drehmoment empfängt, um dieses in Dreh- und Verstellbewegungen des Wechselarms umzusetzen, vom Antriebsmotor an das Werkzeugmagazin übertragen wird.
Ferner ermöglicht die Auslenkung des Verschiebezahnrads eine einfache Konstruktion zum Übertragen einer Antriebskraft vom einzelnen Antriebsmotor sowohl an das Werkzeugmagazin als auch den Wechselarm, wenn die automatische Werkzeugwechselvorrichtung ein Antriebselement, das durch den Antriebsmotor um eine Rotationsachse parallel zur dritten Rotationsachse gedreht wird, und ein Verstellzahnrad aufweist, das am Antriebselement für Auslenkung entlang demselben zwischen einer ersten Position, in der es mit dem ersten Antriebszahnrad in Eingriff steht, und einer zweiten Position, in der es mit dem zweiten Antriebszahnrad in Eingriff steht, angebracht ist.
Ferner kann der Wechselarm während des Betriebs des Werkzeugmagazins nicht betätigt werden, wenn das Verschiebezahnrad mit einem Sperrelement versehen ist, das selektiv in der ersten Position in das zweite Antriebszahnrad, um zu verhindern, dass sich dieses dreht, und in der zweiten Position in das erste Antriebszahnrad eingreift, um zu verhindern, dass sich dieses dreht. Umgekehrt kann das Werkzeugmagazin während des Betriebs des Wechselarms ebenfalls nicht betätigt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Fig. 1 veranschaulicht ein Bearbeitungszentrum, bei dem eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung für Werkzeugmaschinen, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, angewandt ist;
Fig. 2 ist ein Teilschnitt eines Werkzeugmagazins und dessen Antriebssystem;
Fig. 3 ist ein Teilschnitt eines Wechselarms entlang dem Pfeil 3 in der Fig. 2; und
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 4-4 in der Fig. 3.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die Erfindung wird nun mittels der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die Fig. 1 veranschaulicht die Gesamtkonstruktion eines vertikalen Bearbeitungszentrums, bei dem eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung gemäß der Erfindung angewandt ist. An einem Bett 1 auf einem Boden im vertikalen Bearbeitungszentrum ist ein Sattel 2 montiert. Der Sattel 2 wird in einer ersten horizontalen Richtung, z. B. nach vorne und hinten, geführt und positioniert. Auf dem Sattel 2 ist ein Tisch 3 montiert. Der Tisch 3 wird in einer zweiten horizontalen Richtung rechtwinklig zur ersten horizontalen Richtung, z. B. nach links und rechts, geführt und positioniert. Auf dem Boden ist benachbart zum Bett 1 eine Säule 4 angeordnet.
Die Säule 4 trägt einen Spindelkopf 5, der entlang der vertikalen Richtung positioniert wird. Der Spindelkopf 5 trägt mittels mehrerer Lager, nicht dargestellt, eine Spindel 6 für Rotation um eine vertikale Achse. In eine sich verjüngende Öffnung, die nicht dargestellt ist, ist ein Werkzeughalter 7 lösbar eingesetzt, um ein Werkzeug am Vorderende der Spindel 6 zu befestigen. Die Drehung der Spindel 6 sorgt so dafür, dass sich ein an das Vorderende der Spindel 6 angesetztes Werkzeug um eine vertikale Achse dreht.
Die Säule 4 ist benachbart zum Spindelkopf 5 mit einem Werkzeugmagazin 8 versehen, das dazu dient, mehrere, Werkzeuge aufnehmende Magazinsitze in einem Kreis zu positionieren. Das Werkzeugmagazin 8 dreht sich um die Mittelachse des Kreises, um einen spezifizierten Magazinsitz, der aus den mehreren Magazinsitzen ausgewählt wird, einer Wechselposition in der untersten Stellung zuzuordnen. Zwischen dem Werkzeugmagazin 8 und dem Spindelkopf 5 ist eine Wechselarmeinheit 9 angeordnet. Diese Wechselarmeinheit 9 transportiert den ein Werkzeug haltenden Werkzeughalter 7 zwischen dem Werkzeugmagazin 8 und der sich verjüngenden Öffnung der Spindel 6.
Das Werkzeugmagazin 8 wird, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, durch die Säule 4 für Rotation um eine horizontale Achse gehalten. Das Werkzeugmagazin 8 ist scheibenförmig ausgebildet, mit Magazinsitzen 11, die durch eine Schwenkachse 10 jeweils am Umfang des Werkzeugmagazins 8 gehalten werden. Der Werkzeugsitz 11 wird im Wesentlichen so gehalten, dass er eine Stellung entlang einer horizontalen Achse aufweist. Wenn der Magazinsitz 11 auf NC- Befehle hin einmal der Wechselposition zugeordnet ist, arbeitet eine hydraulische Steuerung (alternativ eine pneumatische Steuerung) 12 so, dass sie es einem Hydraulikzylinder 13 ermöglicht, den Magazinsitz 11 um die Schwenkachse 10 zu verdrehen. Der Magazinsitz 11 verdreht sich um 90º, um eine Stellung parallel zur Spindel 6 einzunehmen. Das Werkzeugmagazin 8 wird über ein Antriebssystem 14 durch einen einzelnen Antriebsmotor 15 angetrieben.
Die Wechselarmeinheit 9 verfügt, gemäß der Fig. 3, über ein an der Säule 4 befestigtes Gehäuse 16 und einen an diesem gehaltenen Wechselarm 17 zum Transportieren des Werkzeughalters 7. Eine Drehachse 18 wird durch Lager im Gehäuse 16 für Drehung um eine vertikale Achse gehalten. Der Wechselarm 17 ist über eine Nutfeder am unteren Ende der Drehachse 18 befestigt. Der Wechselarm 17 verfügt über eine über der Drehachse 18 befestigte Halterung 17a und ein Paar Halter 17b, die sich ausgehend von der Halterung 17a in horizontaler Richtung erstrecken, um an ihrem Vorderende den Werkzeughalter 7 zu ergreifen. Der Wechselarm 17 ist so dazu in der Lage, sich auf eine Drehung der Drehachse 18 hin um eine vertikale Achse zu drehen und auch in vertikaler Richtung entlang der Nutfeder der Drehachse 18 verschoben zu werden.
Der Wechselarm 17 wird durch einen Nockenmechanismus 20 angetrieben, der eine Drehbewegung einer sich in horizontaler Richtung erstreckenden Nockenantriebsachse 19 in Dreh- und Vertikalbewegungen des Wechselarms 17 umsetzt. Der Nockenmechanismus 20 verfügt über eine erste Nockenplatte 21, die für wechselseitige Drehung an der Nockenantriebsachse 19 befestigt ist, und einen Verschwenkhebel 22, der mit der ersten Nockenplatte 21 zusammenwirkt. Ein Basisende des Verschwenkhebels 22 wird durch einen Stift 23 schwenkbar an einem Bock 24 gehalten, der vom Gehäuse 16 vorsteht. Der Verschwenkhebel 22 trägt an seinem Vorderende eine erste Führungsrolle 25, die in eine Ringnut 17c an der Außenfläche einer Muffe eingreift, die als Halterung 17a des Wechselarms 17 dient. Eine zweite Führungsrolle 26 ist drehbar an einer mittleren Position zwischen dem vorderen und dem Basisende des Verschwenkhebels 22 gehalten. Die zweite Führungsrolle 26 greift in eine Nockennut 21a ein, die in einer Fläche der ersten Nockenplatte 21 ausgebildet ist. Wenn sich die erste Nockenplatte 21 gleichzeitig mit der Nockenantriebsachse 19 dreht, bewirkt die Nockennut 21a, dass die zweite Führungsrolle 26 in vertikaler Richtung ausgelenkt wird, da die Nockennut 21a ihren Ort in der radialen Richtung ändert. Der Verschwenkhebel 22 verschwenkt so um den Stift 23, um dafür zu sorgen, dass der Wechselarm 17 in vertikaler Richtung entlang der Nutfeder der Drehachse 18 ausgelenkt wird, während die erste Führungsrolle 25 auf das Vorderende des Verschwenkhebels 22 einwirkt.
Der Nockenmechanismus 20 ist ferner, wobei ebenfalls auf die Fig. 4 bezogen wird, mit einer zweiten Nockenplatte 27 versehen, die benachbart zur ersten Nockenplatte 21 an der Nockenantriebsachse 19 befestigt ist. In der Umfangsendfläche der zweiten Nockenplatte 27 ist eine Nockennut 27a ausgebildet. An der Drehachse 18 ist eine Führungsrollenanordnung 28 so angebracht, dass sie in die Nockennut 27a eingreift. Diese Führungsrollenanordnung 28 verfügt über mehrere Rollen 29 mit jeweils einer Rotationsachse, die sich radial ausgehend von der Achse der Drehachse 18 erstreckt. Wenn sich die zweite Nockenplatte 27 gleichzeitig mit der Nockenantriebsachse 19 dreht, bewirkt die Auslenkung der durch die Nockennut 27a geführten Rollen 29 eine intermittierende Drehung des Wechselarms 17 um 90 und 180º um die Drehachse 18.
Die Drehung der Nockenantriebsachse 19 wird über das Antriebssystem 14 durch den Antriebsmotor 15 veranlasst. Der auf diese Weise ohne jegliche gesonderte Antriebsmotoren verwendete einzelne Antriebsmotor 15 ermöglicht es, den Zuordnungsbetrieb des Werkzeugmagazins 8 und den Werkzeugwechselvorgang durch den Wechselarm 17 gleichzeitig auszuführen. Daher kann die Konstruktion der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung vereinfacht werden, wodurch die Herstellkosten gesenkt werden können. Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung des Antriebssystems 14.
Das Antriebssystem 14 verfügt, wie es aus der Fig. 2 erkennbar ist, über eine Antriebsachse 32 als Antriebselement, das durch eine vom Antriebsmotor 15 über ein Paar Kegelzahnräder 30 und 31 übertragene Antriebskraft um eine horizontale Achse verdrehbar ist. An der Antriebsachse 32 ist ein Verschiebezahnrad 33 angebracht, das zwischen einer ersten und einer zweiten Position entlang einer Nutfeder der Antriebsachse 32 verschiebbar ist. Am Verschiebezahnrad 33 ist an einem Ende desselben in axialer Richtung ein erster Zahnradabschnitt 33a ausgebildet, der in einer ersten Position des Verschiebezahnrads 33 mit einem ersten Antriebszahnrad 34 in Eingriff steht. Das erste Antriebszahnrad 34 kann sich um eine horizontale Achse drehen, und es steht mit dem Zahnradabschnitt 8a in Eingriff, der am Umfang des Werkzeugmagazins 8 ausgebildet ist. Demgemäß wird die Drehung des Verstellzahnrads 33 über das erste Antriebszahnrad 34 an das Werkzeugmagazin 8 übertragen.
Am Verschiebezahnrad 33 ist am anderen Ende in der axialen Richtung ein zweiter Zahnradabschnitt 33b ausgebildet, der in der zweiten Position des Verschiebezahnrads 33 mit einem zweiten Antriebszahnrad 35 in Eingriff steht. Das zweite Antriebszahnrad 35 steht mit einem Nachlauf-Zahnrad 36 in Eingriff, das an der Nockenantriebsachse 19 der Wechselarmeinheit 9 befestigt ist. So wird die Drehung des Verstellzahnrads 33 über das zweite Antriebszahnrad 35 an die Nockenantriebsachse 19 übertragen.
Am Verstellzahnrad 33 ist für eine Relativverdrehung an einer ringförmigen Umfangsnut 33c an der Außenfläche des Verstellzahnrads 33 ein Verschiebeelement 37 angebracht. Das Verschiebeelement 37 wird bei der Aktivierung einer einstückig mit ihm ausgebildeten Antriebsachse 38 und einem mit dieser verbundenen Hydraulikzylinder 39 angetrieben. Der Hydraulikzylinder 39 wird durch eine Hydrauliksteuerung 40 gesteuert. Die Einleitung von Hydraulikdruck in den Hydraulikzylinder 39 sorgt dafür, dass die Antriebsachse 38 nach vorne geschoben wird, um das Verschiebezahnrad 33 in die zweite Position zu bringen. Ein Absenken des Hydraulikdrucks im Hydraulikzylinder 39 sorgt dafür, dass die Antriebsachse 38 zurückgezogen wird, um das Verschiebezahnrad 33 in die erste Position zu bringen. Das Verstellelement 37, das gemeinsam mit dem Verschiebezahnrad 33 verstellbar ist, ist mit einem Sperrelement 41 versehen, das zwischen einer ersten Position, in der es in eine Eingriffsaussparung 35a des zweiten Antriebszahnrads 35 eingeführt ist, um zu verhindern, dass sich dieses dreht, und einer zweiten Position verstellbar ist, in der es in eine Eingriffsaussparung 35a des ersten Antriebszahnrads 34 eingeführt ist, um eine Drehung desselben zu verhindern.
Nun wird der Betrieb dieser Ausführungsform beschrieben. Es sei angenommen, dass ein Werkstück W durch ein Werzeug bearbeitet wird, das vom Werkzeughalter 7 am Vorderende der Spindel 6 gehalten wird. Die Hydrauliksteuerung 40 steuert den Hydraulikdruck im Hydraulikzylinder 39 in solcher Weise, dass er abnimmt. Das Verschiebezahnrad 33 bewegt sich in die erste Position, um den Eingriff zwischen dem ersten Zahnradabschnitt 33a und dem ersten Antriebszahnrad 34 zu ermöglichen. Wenn der Antriebsmotor 35 unter diesen Bedingungen arbeitet, wird über das Paar Kegelräder 30 und 31 ein Drehmoment an die Antriebsachse 32 und dann über den ersten Zahnradabschnitt 33a des Verschiebezahnrads 33 und das erste Antriebszahnrad 34 bis schließlich zum Zahnradabschnitt 8a des Werkzeugmagazins 8 übertragen. Das Werkzeugmagazin 8 wird verdreht, um den als Nächstes zu verwendenden Werkzeughalter 7 der Wechselposition zuzuordnen. Anschließend arbeitet die Hydrauliksteuerung 12 so, dass sie den Hydraulikdruck im Hydraulikzylinder 13 erhöht, um dadurch den Magazinsitz 11 in die radiale Richtung zu verkippen. Der Werkzeughalter 7 wird auf diese Weise in die Wechselposition gestellt.
Bei Abschluss der Bearbeitung des Werkstücks W wird der Spindelkopf 5 vertikal verstellt und an einer bestimmten Wechselposition positioniert. Auf die Ausgabe von NC-Wechselbefehlen hin arbeitet die Hydrauliksteuerung 40 so, dass sie Hydraulikdruck an den Hydraulikzylinder 39 anlegt. Die Antriebsachse 38 fährt vor, um das Verschiebezahnrad 33 in der zweiten Position zu positionieren. In der zweiten Position steht der zweite Zahnradabschnitt 33b des Verschiebezahnrads 33 mit dem zweiten Antriebszahnrad 35 in Eingriff, und gleichzeitig ist das Sperrelement 41 in die Eingriffsaussparung 34a des ersten Antriebszahnrads 34 eingeführt. Dabei ist das Sperrelement 41 aus der Eingriffsaussparung 35a des zweiten Antriebszahnrads 35 herausgezogen, um es zu ermöglichen, dass die Drehung des zweiten Zahnrads 33b an das zweite Antriebszahnrad 35 übertragen wird.
Indessen gelangt der erste Zahnradabschnitt 33a außer Eingriff mit dem ersten Antriebszahnrad 34, so dass die Drehung des Verschiebezahnrads 33 nicht an das erste Antriebszahnrad 34 übertragen wird. Außerdem arbeitet das Sperrelement 41 so, dass es in zuverlässiger Weise eine Drehung des ersten Antriebszahnrads 34 verhindert. Wenn danach der Antriebsmotor 15 arbeitet, wird das Drehmoment über das Paar Kegelräder 30 und 31 an den zweiten Getriebeabschnitt 33b des Verschiebezahnrads 33 und das zweite Antriebszahnrad 35 und schließlich an das Nachlauf-Zahnrad 36 übertragen. Demgemäß dreht sich die Nockenantriebsachse 19, um die erste und die zweite Nockenplatte 21 und 27 anzutreiben. Die Drehung der zweiten Nockenplatte 27 sorgt dafür, dass sich die Führungsrollenanordnung 28 um die Drehachse 18 dreht, während sie durch die Nockennut 27a geführt wird. Der Wechselarm 17 dreht sich wiederum am unteren Ende der Drehachse 18 um 90º. Die Halter 17b an den beiden Enden des Wechselarms 17 ergreifen gleichzeitig einen an der Spindel 6 angebrachten benutzten Werkzeughalter 7 bzw. einen am Magazinsitz 17 angebrachten Bereitschaft-Werkzeughalter 7. Der Wechselarm 17 kann unter diesen Bedingungen selbst dann nicht in vertikaler Richtung ausgelenkt werden, wenn sich die erste Nockenplatte 21 dreht, da die zweite Führungsrolle 26 des Verschwenkhebels 22 mit einem konzentrischen Bogen kleinen Durchmessers durch die Nockennut 21a geführt wird.
Wenn angenommen wird, dass sich die erste und die zweite Nockenplatte 21 und 27 weiter drehen, erreicht die zweite Führungsrolle 26 des Verschwenkhebels 22 einen exzentrischen Teil der Führungsnut 21a. Der Wechselarm 17 wird in vertikaler Richtung abgesenkt, um die Werkzeughalter 7 aus der Spindel 6 bzw. dem Magazinsitz 11 herauszuziehen. Der Wechselarm 17 kann sich unter diesen Bedingungen nicht drehen, da die Rollen 29 der Führungsrollenanordnung 28 einen linearen Teil der Nockennut 27a an der zweiten Nockenplatte 27 erreicht haben.
Wenn angenommen wird, dass sich die erste und die zweite Nockenplatte 21 und 27 weiter drehen, erreichen die Rollen 29 der Führungsrollenanordnung 28 den vorderen Teil der Nockennut 27a, was dafür sorgt, dass der Wechselarm 17 um 180º gedreht wird. Die Werkzeughalter 7, 7 an den beiden Enden des Wechselarms 17 werden gegeneinander ausgelenkt. Dann wird die zweite Führungsrolle 26 des Verschwenkhebels 22 durch die Nockennut 21a der ersten Nockenplatte 21 geführt, und der Wechselarm 17 wird in vertikaler Richtung angehoben. Durch diesen Vorgang führt der Wechselarm 17 den benutzten Werkzeughalter 7 in den Magazinsitz 11 und den Bereitschafts-Werkzeughalter 7 in das Ende der Spindel 6 ein. Dann arbeitet die zweite Nockenplatte 27 so, dass sie den Wechselarm 17 um 90º verdreht, damit dieser von den Werkzeughaltern 7, 7 wegläuft und in die ursprüngliche Bereitschaftsposition zurückkehrt. Danach wird der Spindelkopf 5 in vertikaler Richtung abgesenkt, um die Bearbeitung des Werkstücks W zu starten.
Die Hydrauliksteuerung 40 arbeitet erneut in solcher Weise, dass sie den Hydraulikdruck im Hydraulikzylinder 39 absenkt, um dadurch das Verschiebezahnrad 33 in der ersten Position zu positionieren. Der Eingriff zwischen dem zweiten Zahnradabschnitt 33b des Verschiebezahnrads 33 und dem zweiten Antriebszahnrad 35 wird aufgehoben, während das Sperrelement 41 aus der Eingriffsaussparung 34a des ersten Antriebszahnrads 34 herausgezogen wird. Andererseits wird zwischen dem ersten Zahnradabschnitt 33a des Verschiebezahnrads 33 und dem ersten Antriebszahnrad 34 Eingriff hergestellt, während das Sperrelement 41 gemeinsam mit dem Verschiebezahnrad 33 verschoben wird und in die Eingriffsaussparung 35a des zweiten Antriebszahnrads 35 eingeführt wird. Die Drehung des Antriebsmotors 15 sorgt dafür, dass über die Kegelräder 30 und 31 ein Drehmoment an die Antriebsachse 32 und dann an den ersten Zahnradabschnitt 33a des Verschiebezahnrads 33 und das erste Antriebszahnrad 34 und schließlich an den Zahnradabschnitt 41 des Werkzeugmagazins 8 übertragen wird. Der Magazinsitz 11, der einen anderen, als nächstes zu verwendenden Werkzeughalter 7 aufnimmt, wird der Wechselposition zugeordnet. Das Sperrelement 41 steht mit der Eingriffsaussparung 35a des zweiten Antriebszahnrads 35 in Eingriff, um dadurch auf zuverlässige Weise eine Drehung desselben zu verhindern.

Claims

1. Automatische Werkzeugwechselvorrichtung zum Anbringen an einer Werkzeugmaschine mit einer Spindel (6), die ein Werkzeug um eine erste Rotationsachse drehen kann, mit:

- einem Werkzeugmagazin (8) mit mehreren entlang einem Kreis angeordneten Magazinsitzen (11) zum Aufnehmen von Werkzeugen, wobei dieses Werkzeugmagazin (8) um eine zweite Rotationsachse koaxial mit der Kreisachse gedreht wird, um einen spezifizierten Magazinsitz (11) einer Wechselposition zuzuordnen; und

- einem Wechselarm (17) mit einer Halterung (17a), die um eine dritte Rotationsachse verdrehbar und entlang derselben verschiebbar ist, und einem Halter (17b), der sich ausgehend von der Halterung (17a) erstreckt, um an seinem Vorderende ein Werkzeug zu ergreifen, wobei der Wechselarm (17) verdreht und verschoben werden kann, um ein Werkzeug zwischen dem spezifizierten Magazinsitz (11) und dem Vorderende der Spindel (16) zu transportieren;

gekennzeichnet durch

- einen einzelnen Antriebsmotor (15) zum ausschließlichen drehenden und verschiebenden Antreiben des Wechselarms (17) und zum verdrehenden Antreiben des Werkzeugmagazins (18) mittels eines Antriebssystems (17) zum abwechselnden Koppeln des Antriebsmotors entweder mit dem Wechselarm oder dem Werkzeugmagazin.

2. Automatische Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rotationsachse, um die sich das Werkzeugmagazin (8) dreht, parallel zu einer Ebene rechtwinklig auf der ersten Rotationsachse verläuft.

3. Automatische Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebskraft vom Antriebsmotor (15) über ein erstes Antriebszahnrad (34), das sich um eine Rotationsachse parallel zur zweiten Rotationsachse drehen kann, an das Werkzeugmagazin (8) übertragen wird.

4. Automatische Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebskraft vom Antriebsmotor (15) über ein zweites Antriebszahnrad (35), das sich um eine Rotationsachse parallel zur zweiten Rotationsachse drehen kann, und einen Nockenmechanismus (21, 27), der vom zweiten Antriebszahnrad (35) ein Drehmoment erfährt, um dieses in Dreh- und Verschiebebewegungen des Austauscharms (17) umzusetzen, an den Wechselarm (17) übertragen wird.

5. Automatische Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass

- ein Antriebselement (32) vom Antriebsmotor (15) um eine Rotationsachse parallel zur zweiten Rotationsachse verdrehbar ist; und

- ein Verschiebezahnrad (33) an diesem Antriebselement (32) für Verschiebung entlang demselben zwischen einer ersten Position, in der es mit dem ersten Antriebszahnrad (34) in Eingriff steht, und einer zweiten Position, in der es mit dem zweiten Antriebszahnrad (35) in Eingriff steht, vorhanden ist.

6. Automatische Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschiebezahnrad (33) mit einem Sperrelement (41) versehen ist, das selektiv in der ersten Position in das zweite Antriebszahnrad (35) eingreift, um ein Drehen desselben zu verhindern, und in der zweiten Position in das erste Antriebszahn (34) eingreift, um eine Drehung desselben zu verhindern.