DD136471B1

DD136471B1 - Einrichtung fuer den automatischen werkzeugwechsel an werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DD136471B1
Application number: DD20547478A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Poettrich; Gert Weigelt; Rudolf Naumann; Hans-Juergen Janecek; Werner Maeding
Original assignee: Wolfgang Poettrich; Gert Weigelt; Rudolf Naumann; Janecek Hans Juergen; Werner Maeding
Priority date: 1978-05-19
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DD136471A1; CS217434B1; DE2911941A1; DE2911941C2

Description

A-

Titel

Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel an Werkzeugmaschinen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel an Werkzeugmaschinen, insbesondere Bearbeitungszentren, bei denen zum Zweck des Werkzeugwechsels die Arbeitsspindel in der Werkzeugachse aus der Arbeitsstellung in eine Werkzeugwechselposition bewegt und eine Werkzeugwechseleinrichtung abwechselnd in eine Obergabeposition zur Arbeitsspindel und zum Werkzeugmagazin gebracht werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Bearbeitungszentren bekannt, bei denen in Vorbereitung eines Werkzeugwechsels die Verschiebung des Ständers aus seiner Arbeitsstellung in eine Werkzeugwechselposition erfolgt und anschließend eine Werkzeugwechseleinrichtung, die abwechselnd in eine Obergsbeposition zur Arbeitsspindel und zu einem seitlich vom Ständer angeordneten Werkzeugmagazin schwenkt, den Werkzeugwechsel vornimmt (DT-OS 26 13 736, DT-Zeitschrift für industrielle Fertigung 60 (1970) Nr. 11 S. 660-661, Prospekt № 800 1276 15 M OMP der Firma Kearney & Trecker Corp./ USA).

— 2 — Der im Zusammenhang mit der Vorbereitung des Werkzeugwechsels

den bekannten Einrichtungen zugrunde liegende Funktionsablauf ist dadurch charakterisiert, daß die WerkzeugwechseIe in richtung erst dann in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel gebracht wird, wenn der Ständer die Werkzeugwechselposition erreicht hat. Dadurch ergibt sich eine Verlängerung der Werkzeugwechselzeiten, was insbesondere bei Bearbeitungszentren, bei denen häufig ein Werkzeugwechsel vorgenommen wird, zu höheren Hilfszeiten und damit zu einer Senkung der Produktivität führt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß insbesondere die Zuführbewegung der Werkzeugwechseleinrichtung, durch die diese in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel gebracht wird, in ihrem Endpunkt abgebremst werden muß. Diese Endlagenbremsung, deren Notwendigkeit sich aus der relativ hohen Geschwindigkeit ergibt, mit der bei diesen Einrichtungen die Werkzeugwechseleinrichtung diese Bewegung zur Erreichung kurzer Wechselzeiten ausführen muß, erfordert einen höheren Aufwand.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin* eine Verkürzung der Werkzeugwechselzeiten zu erreichen und den Aufwand für die Realisierung der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel zu senken.

Wesen der Erfindung

Die technischen Ursachen der genannten Mängel der bekannten Lösungen liegen im wesentlichen darin begründet, daß die Funktionsabläufe zur Bewegung der Arbeitsspindel aus der Arbeitsstellung in die Werkzeugwechselposition und der Werkzeugwechseleinrichtung in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel voneinander getrennt und zu verschiedenen Zeitpunkten realisiert werden.

— 3 —

Zur Beseitigung dieser Ursachen liegt der Erfindung als Aufgabe die Schaffung einer Einrichtung zugrunde» bei der beide Funktionsabläufe so gestaltet werden, daß sobald die Arbeitsspindel der Werkzeugwechselposition erreicht hat, die Werkzeugwechseleinrichtung die Übergabeposition zur Arbeitsspindel einnimmt und eine Endlagenbremoung für diese Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung entfallt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgcsbe dadurch gelöst, daß die Bewegung der Arbeitsspindel in die Werkzeugwechselposition von der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung in die Obergabeposition zur Arbeitsspindel überlagert wird und zwischen bsiden Bewegungen Zwangsläufigkeit besteht.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung steht die Werkzeugwechseleinrichtung mit dem Ständer der Maschine in zwangsläufiger Verbindung. Der Ständer weist ein Kurvenstück mit einer Abstützkurve auf, wobei in der in der z-Achse verlaufenden Bewegungsbahn des Kurvenstückes eine mit dor Werkzeugwechseleinrichtung fest verbundene Stützrolle angeordnet ist, die mit der Abstützkurve in Wirkverbindung steht. Die Abstützkurve besitzt einen parallel zur z-Achse verlaufenden Bereich, der durch einen der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung in die Obergabeposition zur Arbeitsspindel analogen Kurvenverlauf ergänzt wird« Die Stützrolle ist am schwenkbeweglichen Tragarm der Werkzeugwechseleinrichtung befestigt.

Ausfüh run c£be is pie1

Die Erfindung wird nachstehend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung ·

Fig. 1 : die Draufsicht eines teilweise gezeigten Bearbeitungszentrums,

Fig. 2 : die wesentlichen Merkmale der Erfindung, bei ausgeschwenkter Stellung der Werkzeugwechseleinrichtung,

Fig. 3 : die Einrichtung nach Fig. 2, bei Übergabeposition der Werkzeugwechseleinrichtung zur Arbeitsspindel,

Auf dem Ständerbett 1 ist ein in der x-Achse verschiebbarer Kreuzschlitten 2 angeordnet, der seinerseits den in der z-Achse beweglichen Ständer 3 aufnimmt. Angedeutet sind ein am Ständer 3 senkrecht verschiebbarer Werkzeugschlitten 4 mit Spindelkopf 5 und Arbeitsspindel 6. Ein Werkzeugmagazin 7 und eine um eine Achse 8 schwenkbewegliche Werkzeugwechseleinrichtung 9 sind an einem seitlich vom Ständer 3 angeordneten Traggestell 10 befestigt. Das Traggestell 10 ist mit dem Kreuzschlitten 2 fest verbunden und wird zuoätzlich am Ständer 3 gehalten. Die Werkzeugwechseleinrichtung 9 besteht im wesentlichen aus einem um die Achse 8 schwenkbaren Tragarm 11, auf dessen Führung 12 (Fig. 2 und 3) ein Schlitten 13 verschiebbar angeordnet ist. Der Schlitten 13 nimmt einen eine 180° Drehbewegung ausführenden und axial verschiebbaren Doppelarmgreifer 14 auf.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist am Tragarm 11 eine Stützrolle 15 befestigt, die an der Abstützkurve 16 eines mit dem Stander 3 fest verbundenen Kurvenstückes 17 anliegt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung soll nachfolgend im Zusammenhang mit dem Werkzeugwechselvorgang näher boschrieben werden, wobei die Erläuterung des diesbezüglichen Funktionsablaufes unter der Voraussetzung erfolgt, daß das Folgewerkzeug im Doppelarmgreifer 14 bereitgehalten wird.

Zur Vorbereitung des Werkzeugwechsels fährt der Ständer 3 zurück, wodurch die Arbeitsspindel 6 in der Werkzeugachse aus ihrer Arbeitsstellung in Richtung des Werkzeugmagazins 7 bewegt wird. Zu Beginn dieser Verschiebebeivegung des Ständers 3 befindet sich die Werkzeugwechseleinrichtung 9 in einer WartepoQition. In dieser Warteposition nimmt der Tragarm 11 die in Fig. 2 angedeutete Stellung ein, womit oer Doppelarmgreifer um 90 von der Arbeitsspindöl 6 weggeschwenkt ist.

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Im Verlauf seiner Zurückbewegung betätigt der Ständer 3 einen nicht gezeigton Endtaster, wodurch eine ebenfalls nicht dargestellte¹ hydraulische Einrichtung, im wesentlichen aus Wegeventil und Arbeitszylinder bestehend, eine dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Bewegung des Tragarmes 11 einleitet. Durch diese Bewegung legt sich die Stützrolle 15 in dem parallel zur z-Achse verlaufenden Bereich der Abstützkurve 16 an das Kurvenstück 17 an, was die Herstellung einer Wirkverbindung zwischen dem Ständer 3 und der Werkzeugwechseleinrichtung 9 zur Folge hat. Diese nunmehr zwischen dem Ständer 3 und der Werkzeugwechseleinrichtung 9 bestehende zwangsläufige Verbindung bewirkt, daß beim weiteren Zurückfahren des Ständers 3 der Tragarm 11 und damis: der Doppelarmgreifer 14 in die Obergabeposition zur Arbeitsspindel 6 einzuochwenken beginnen, sobald die Stützrolle 15 den parallel zur z-Achse verlaufenden Bereich der Abatützkurve 16 verlassen hat. Mit Erreichung der in der Fig„ 3 dargestellten Stellung beendet der Ständer 3 seine Zurückbewegung, womit gleichzeitig die Arbeitsspindel 15 aus der Arbeitsstellung in die Werkzeugwechselposition und die Werkzeugwechseleinrichtung 9 in die Übergabsposition zur Arbeitsspindel 15 gebracht worden sind (Fig. 1).

Die Geschwindigkeitsverminderung der beschriebenen Ständerbewegung erfolgt in bekannter Weise über einen Lageregelkreis kontinuierlich bis zum Erreichen der Werkzeugwechselposition. Bedingt durch die zwangsläufige Verbindung, die in dieser Phase zwischen dem Ständer 3 und der Werkzeugwechseleinrichtung 9 besteht, wird die Schwenkbewegung des Tragarmes 11 gleichzeitig önalog abgebremst, so daß eine spezielle Endlagenbremsung für diese Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung 9 entfallen kann. Da der weitere Verlauf des Werkzeugwechsels an der Arbeitsspindel 6 durch bekannte Funktionsprinzipien realisiert wird, brauchen die dem oben geschilderten Funktionsablauf nachfolgenden Arbeitsschritte nicht näher beschrieben werden.

Nech erfolgtem Werkzeugwechsel und radialer Verschiebung des Doppelarmgreife rs 14 weg von der Arbeitsspindel 6, wird diese aus der Werkzeugwechselstellung wieder in die erforderliche Arbeitsstellung bewegt. Zu diesem Zweck schwenkt die erwähnte hydraulische Einrichtung den Tragarm 11 wieder von der Arbeitsspindel 6 weg,

Diese Schwenkbewegung ist beendet, wenn die Stützrolle 15 den Bereich der Abstützkurve 16 verlassen hat. Damit hat der Tragarm 11 seine in Fig. 2 gezeigte Stellung erreicht und dar eigentliche Werkzeugwechselvorgang ist, nach-detn die Arbeitsspindel 6 die vorgegebene Arbeitsstellung erreicht hat, beendet. Während der Bearbeitung erfolgt durch die Werkzeugwechseleinrichtung 9 am Werkzeugmagazin 7 ein hier nicht näher zu beschreibender Austausch des gebrauchten Werkzeuges gegen ein neues Werkzeug. Danach fährt die Werkzeugwechseleinrichtung 9 wieder in die eingangs erwähnte Warteposition.

Claims

- 7 - VD/ZE/23/73/1/7

ErfindunpGsnapruch

1. Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel an Werkzeugmaschinen, inabesondere Bearbeitungszentren, bei denen zur Vorbereitung eines Werkzeugwechsels die Arbeitsspindel in der Werkzeugachse aus der Arbeitsstellung in eine Werkzeugwechselposition bewegt und eine Werkzeugwechseleinrichtung abwechselnd in eine Obergabeposition zur Arbeitsspindel und zum Werkzeugmagazin gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Arbeitsspindel (6) in die Werkzeugwechselposition von der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung (9) in die Übergabeposition zur Arbeitsspin·? del (6) überlagert wird und zwischen beiden Bewegungen Zwangsläufigkeit besteht.
2. Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugwechseleinrichtung (9) mit dem Ständer (3) in zwangsläufiger Verbindung steht.

3* Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (3) ein Kurvenstück (17) mit einer Abstützkurve (16) aufweist und in der in der z-Achse verlaufenden Bewegungsbahn des Kurvenstückes (17) eine mit der Werkzeugwechseleinrichtung (9) fest verbundene Stützrolle (15) angeordnet ist, die mit der Abstützkurve (16) in Wirkverbindung steht.

A. Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützkurve (16) einen parallel zur z-Achse verlaufenden Bereich aufweist, der durch einen der Bewegung der Werkzeugwechseleinrichtung (9) in die Übergabeposition zur Arbeitsspindel (6) analogen Kurvenverlauf ergänzt wird.
5. Einrichtung für den automatischen Werkzeugwechsel nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrolle (15) am schwenkbeweglichen Tragarm (11) der Werkzeugwechseleinrichtung (9) befestigt jst_o

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