DD146906A1 - Anordnung fuer den selbsttaetigen werkzeugwechsel an werkzeugmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar beim selbsttaetigen Wechsel von mit Werkzeugen bestueckten Werkzeugaufnahmen zwischen einem Magazin und einem Werkzeughalter einer Werkzeugmaschine. Ziel der Erfindung ist, die Wechselzeiten hierfuer auf die nahezu bloszen Lastwege zu verkuerzen.Aufgabe der Erfindung ist,die Anordnung von Werkzeugwechsler u.Werkzeughalter sowie Magazin in der Weise zu gestalten,dasz der Wechsler die Werkzeugaufnahmen zwischen den Wechselpositionen quer zur Drehsachse des Werkzeughalters sowie der Bewegungsebene des Magazins bewegt.Dies wird erreicht,indem die Bewegungsbahn der Mitnahmeelemente des Wechslers fuer eine Werkzeugaufnahme parallel ueber der oberen Planflaeche des Werkzeughalters sowie senkrecht zur Bewegungsebene des Magazins verlaeuft.Parallel ueber dieser Bewegungsbahn ist eine Laufbahn vorgesehen,auf der ein Wagen bewegbar ist,an dem der Wechsler haengend befestigt ist.In ihm sind Elemente beweglich gelagert,welche die Mitnahmeelemente bzw. ein Arretierungselement betaetigen und von Steuerelementen betaetigt werden, welche laengs der Laufbahn angeordnet sind.

Description

216598

Titel der Erfindung

Anordnung für den selbsttätigen Werkzeugwechsel an Werkzeugmaschinen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar beim selbsttätigen Wechsel von mit Werkzeugen bestückten Werkzeugaufnahmen, die mittels Wechsler aus einem Magazin direkt in den Werkzeughalter der Werkzeugmaschine und zurück bewegt werden·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Werkzeugmaschinen mit selbsttätigem Werkzeugwechsel sind bekannt und zwar in der Weise, daß zur Vereinheitlichung des Transportes jedes Werkzeug in einer Werkzeugaufnahme befestigt ist, welche aus einem Magazin an der Maschine in deren Werkzeughalter und zurück bewegt wird. Nach DE-PS 22 34 676 ist ein Bandmagazin auf dem Querschlitten einer Drehmaschine befestigt und erstreckt sich bis oberhalb eines Zweifach-Werkzeughalters· Dieser ist ebenfalls auf dem Querschlitten angeordnet und um eine Achse schwenkbar, wodurch das Werkzeug aus einer Viechseiposition in die Arbeitsposition und zurück bewegt wird. Die Wechselposition fluchtet mit einer zweiten Weichselposition, die sich über der ersten und zwar im Magazin befindet· Alle gespeicherten Werkzeugaufnahmen sind an einer Fläche, die mit einer Seite des Magazins parallel liegt, mit einem Aufnahmeelement versehen.

21 659

An dieser Seite des Magazins ist in dessen Wechselposition ein Wechsler vorgesehen, der parallel zur Fluchtlinie der Wechselpositionen von Magazin und Werkzeughalter bewegbar und mit Mitnahmeelementen versehen ist, durch welche das seitliche Aufnahmeelement einer Werkzeugaufnahme während einer Längsbewegung des Wechslers ergriffen und die Werkzeugaufnahme von einer Wechselposition in die andere bewegt wird· Zwischen den Wechselbewegungen nimmt der Wechsler eine Warteposition seitlich am Magazin und zwar oberhalb der unteren Bewegungsbahn der Werkzeugaufnahmen ein» In diese Warteposition kehrt der Wechsler zurück, wenn er eine Werkzeugaufnahme dem Werkzeughalter übergeben hat, weil das Schwenken des Werkzeughalters einen kollisionsfreien Raum innerhalb des Hüllkreises bedingt, der während der Schwenkbewegung von deri Werkzeugen bestrichen wird· Der Wechsler kann also erst nach dem Schwenken des Werkzeughalters diesen wieder anfahren, das auszutauschende Werkzeug holen und ins Magazin zurückgeben· Daraufhin begibt er sich magazinseitig in seine Warteposition, wo er während des Suchlaufes des Magazins verharrt. Insgesamt läuft also jeder V/echselvorgang in der Weise ab, daß der Wechsler gezwungen ist, mit jeder Lastbewegung eine Leerbewegung zu verbinden·

Der Nachteil einer zeitaufwendigen Leerbewegung ist auch mit der Lösung nach DE-PS 23 18 778 verbunden. Auch dort ist das Magazin über einem Zwexfach-Werkzeughalter angeordnet· Es ist mit dem Maschinengestell verbunden und wird synchron mit dem Werkzeughalter auf längs der Maschine verlaufenden Führungen bewegt. Ein Wechsler ist mit dem Werkzeughalter auf dem Querschlitten der Maschine angeordnet. Für diesen werden zwei Ausführungen angeboten. Beide nehmen ihre Warteposition unterhalb der Wechselposition des Werkzeughalters, d. h. zwischen diesem und der oberen Planfläche des Querschlittens ein· Während die eine Ausführung den Wechselvorgang mittels einer linearen Bewegung zwischen den Wechselpositionen von Werkzeughalter und Magazin vollzieht, geht bei der anderen Ausführung der Wechselvorgang mittels Schwenkbewegung vonstatten·

21659

In beiden Fällen aber muß der Wechsler Kollisionsfreiheit für den Suchlauf des Magazins gewähren und somit nach Obergabe in das Magazin, d. h. nach Vollzug eines Lastweges sich leer nach unten zurückziehen. In Anerkennung des nachteiligen Zeitaufwandes für ungenutzte Leerwege weist man auf die Möglichkeit hin, daß zur Zeiteinsparung der Wechsler sich zwar aus dem Magazinbereich zurückzieht, jedoch nur soweit, bis Kollisionsfreiheit gegeben ist, um dann zum Abholen der nächsten Werkzeugaufnahme zurückzukehren· Damit ist jedoch nicht vermieden, daß der Wechsler nach Obergabe in die eine Wechselposition vorerst leer in entgegengesetzte Richtung wegfahren und nach zeitaufwendiger Bewegungsumkehr diese zum Abholen wieder anlaufen muß. Oarüberhinaus ist bei beiden Lösungen die Anordnung des Magazins oberhalb des Werkzeughalters insofern ein Nachteil, als insbesondere bei Schrägbettmaschinen das Magazin die Kollisionsfreiheit für den Bedienenden einengt·

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, die Wechselzeiten beim automatischen Werkzeugwechsel auf die nahezu bloßen Lastwege zu verkurzen·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Den Mängeln des Standes der Technik liegen folgende Ursachen zugrunde:

- der Wechsler ragt nach Obergabe entweder in die eine oder in die andere der Wechselpositionen in den Bewegungsraum hinein, der für den Transport innerhalb dieser Position kollisionsfrei sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Wechseln von mit Werkzeugen bestückten Werkzeugaufnahmen an einer Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine, mit einem um eine Drehachse schwenkbaren Werkzeughalter für mindestens

21 659

zwei Werkzeugaufnahmen, von denen sich in einer Wechselposition befindet, welche mit einer Wechselposition für eine Werkzeugaufnahme innerhalb eines Magazins für mehrere Werkzeugaufnahmen fluchtet, und wobei an den Werkzeugaufnahmen Aufnahmeelemente vorgesehen sind, die von Mitnahmeelementen erfaßt werden, welche an einem Wechsler vorgesehen sind, dessen Qbergabebewegung in zwei einander entgegengesetzten Richtungen und bis in eine Warteposition hinter einer Wechselposition erfolgt, zu schaffen, bei welcher die Werkzeugaufnahmen zwischen den Wechselpositionen quer zur Drehachse des Werkzeughalters und der Bewegungsebene des Magazins bewegt werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Bewegungsbahn der Mitnahmeelemente parallel über der oberen Planfläche des Werkzeughaltes sowie senkrecht zur Bewegungsebene des Magazins verläuft und parallel darüber eine Laufbahn vorgesehen ist, auf der ein Wagen bewegbar ist, an dem der Wechsler hängend befestigt ist, in welchem Betätigungselemente beweglich gelagert sind, welche mit den Mitnahmeelementen und/oder einem zusätzlich vorgesehenen Arretierungselement bewegungsverbunden sind und deren Bewegung durch entlang der Laufbahn angeordnete Steuerelemente auslösbar ist· Als Laufbahn sind tragende Schienen vorgesehen, welche von den kurzen Schenkeln eines hängenden L-Profils gebildet sind, die mit ihren beiden Enden die beiden iVechselpositionen überragen und an einer Säule befestigt sind, welche auf dem Querschlitten der Maschine befestigt ist· Der Wagen weist einen Rahmen auf, der mit Rädern versehen und mit dem oberen Ende eines Hohlkörpers verbunden ist, der die Mitnahmeelemente aufnimmt. Die Mitnahmeelemente bilden in Form eines umgekehrten T-Pro.fils den unteren Abschluß des Hohlkörpers und dieses T-Profil weist eine mittige Bohrung auf, in welcher ein Arretierungsbolzen beweglich gelagert ist, der im Hohlkörper durch einen Bund gesichert und durch-eine Druckfeder belastet ist, die in der anderen Richtung an einem Stößel unten anliegt, der im Hohlkörper geführt und dessen oberes Ende aus

21659

dem Rahmen herausragt und mit einer Rolle versehen ist, die entlang der Steuerelemente geführt ist. Als Steuerelemente ist eine von Steuerkurven gebildete Führungsbahn zwischen den L-Profilen vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Lösung tätigt den Einschub der betreffenden Werkzeugaufnahme in die jeweilige Wecheslposition gleichsam im Oberfahren derselben. Das Oberfahren bedeutet auch räumlich die Bewegung des Wechslers oberhalb der Positionen. Seine Bewegung muß jeweils positionsseitig in Einschubrichtung mindestens soweit erfolgen, wie es zum Lösen der Verbindung zwischen Aufnahme- und Mitnahmeelemente nötig ist. Dann befinden sich die Mitnahmeelemente außerhalb des Bereiches, der von den bewegten Elementen des Werkzeughalters beim Schwenken wie auch des Magazins beim Suchlauf bestrichen wird. Der Wechsler, an dessem unteren Ende die Mitnahmeelemente befestigt sind, stört in seiner hängenden Ausführung ebenfalls nicht während dieser Bewegungen. Insofern kann er nach Abgabe der lyerk· Zeugaufnahme im Bereich der angefahrenen Position verharren und nach getätigtem Schwenken des Werkzeughalters bzw· Suchlauf des Magazins die Bewegung umkehren, d. h. eine andere Werkzeugaufnahme entnehmen und unter Last die andere Wechselposition anfahren, wo er wiederum zwischen Abgabe der einen und Übernahme einer anderen Werkzeugaufnahme verharren kann. Somit beschränken sich die Wege des Wechslers für diese Wechselvorgänge auf nur weniges mehr als die reinen Lastwege· Zumindest sind keine Leerwege zu verzeichnen, die mit einer Richtungsumkehr verbunden sind, was insbesondere zeitsparend ist.

21 £59

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Wechsler mit einer Werkzeugaufnahme ,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Wechsler mit einer arretierten Werkzeugaufnahme.

In Fig. 1 sind ein Querschlitten 1 und ein darauf gelagerter Werkzeughalter 2 angedeutet. Letzterer ist als Zweifach-Werkzeughalter ausgebildet, d. h. er ist mit zwei Führungen versehen, die sich diametral gegenüberliegen und von denen nur eine angedeutet ist, da der Werkzeughalter 2 nur z. T. dargestellt ist. dede der Führungen 3 dient der Befestigung einer Werkzeugaufnähme 4, von denen sich eine in der gezeigten Wechselposition des Werkzeughalters 2 befindet. Sie gelangt in die nicht dargestellte Arbeitsposition, indem der Werkzeughalter 2 um eine Achse 5 schwenkbar ist. Am Ende jeder Führung 3 ist ein Anschlag 6 befestigt.

Mit dem Querschlitten 1 ist ein Magazin 7 bewegungsverbunden, d. h. es wird entweder vom Querschlitten 1 oder von der nicht dargestellten Bettschlittenführung getragen und ist in diesem Fall mit dem Querschlitten 1 zum Zwecke der Mitnahme gekoppelt. Das Magazin 7 ist ein endloses Bandmagazin, dessen Bewegungsebene parallel zur Zustellung des Querschlittens 1 liegt. Das Magazin 7 ist am Umfang mit parallel zueinander und quer zur Bewegungsebene gerichteten Führungen 8 versehen, ebenfalls zum. Einschieben von Werkzeugaufnahmen 4. Auch hier ist in Einschubrichtung am Ende jeder Führung 8 ein Anschlag vorgesehen. Auf dem Querschlitten 1 ist eine Säule IO befestigt, welche eine Laufbahn 11 trägt, die sich parallel über der oberen Planfläche des Werkzeughalters 2 und damit des Querschlittens 1 erstreckt. Ihre beiden Enden überdecken die Wechsel-

216598

Positionen sowohl am Werkzeughalter 2 als auch am Magazin 7 und ragen über diese hinaus. Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, wird die Laufbahn 11 von Schienen 12 gebildet, welche die beiden gegeneinandergerichteten kurzen Schenkel zweier L-Profile darstellen, die an einem Träger 13 hängend befestigt sind.

Am Träger 13 sind eine obere Steuerkurve 14 und zu dieser seitlich versetzt eine untere Steuerkurve 15 befestigt, die eine Führungsbahn bilden, die an den beiden Enden eine Geradführung darstellt, welche sich zur Mitte hin absenkt, im Mittelstück aber wieder eine Geradführung bildet· Auf der Laufbahn 11 wird ein Wagen bewegt, der aus einem Rahmen 16 besteht, der mit Rädern 17 versehen ist, die auf den Schienen 12 aufsitzen. An der unteren Seite des Rahmens 16 ist ein Hohlkörper 18 befestigt, der einen Stößel 19 aufnimmt, welcher durch den Rahmen 16 hindurch nach oben herausragt und in dessem oberen Ende eine Rolle 20 gelagert ist, die am Träger 13 oder der Steuerkurve 14 anliegt. Am oberen Ende des Stößels 19 ist ein Finger 21 befestigt, der jenen nach der Seite der Steuerkurve 15 hin überragt.

Am anderen Ende des Stößels 19 ist koaxial in diesem ein Arretierungsbolzen 22 geführt, der von einer Feder 23 umgeben ist, die zwischen dem Stößel 19 sowie einem Bund 24 des Arretierungsbolzens 22 wirksam ist. Mit dem Bund 24 ist der Arretierungsbolzen 22 im Hohlkörper 18 gesichert und sein unteres kegeliges Ende ist in einer Bohrung 25 geführt, mit welcher ein nach.unten hängendes T-Profil 26 versehen ist, welches den unteren Abschluß des Hohlkörpers 18 bildet. Ein Gegenprofil 27 ist in jeder der Werkzeugaufnahmen 4 parallel zur Führung 3 verlaufend vorgesehen, und im Boden dieses Gegenprofils 27 befindet sich mittig eine kegelige Vertiefung 28.

Die erfindungsgemäße Anordnung wirkt wie folgt:

Gemäß Fig. 1 ist der Wechsler in seiner einen Warteposition, nämlich über dem Werkzeughalter 2 dargestellt. Es wird ange-

21 659

nommen, daß die in der Wechselposition des Werkzeughalters 2 dargestellte Werkzeugaufnähme 4 gegen eine aus dem Magazin 7 auszutauschen ist, wobei magazinseitig die Wechselposition vorerst leer ist. Der Wagen wird daraufhin durch einen nicht dargestellten Antrieb auf den Schienen 12 aus seiner Warteposition herausbewegt. Die anfängliche Geradführung veranlaßt den Stößel 19 zu einer Stellung wie in Fig. 3 gezeigt, d. h. der Finger 21 liegt auf der geraden Fläche der Steuerkurve 15 auf und hebt damit den Stößel 19 an, was gleichzeitig dadurch ermöglicht wird, daß die Steuerkurve 14 in diesem Bereich die Rolle 20 freigibt. Der Arretierungsbolzen 22 ist damit weitestgehend entlastet und wird dann, wenn das T-Profil 26 in das Gegenprofil 27 einfährt, was durch eine leichte Einlaufschräge unterstützt werden kann, in die Lage nach Fig. 3 angehoben. Auf seinem weiteren Wege gleitet das T-Profil 26 im Gegenprofil 27 bis der Arretierungsbolzen 22 über der Vertiefung 28 zu liegen kommt.

Gleichzeitig ist der Wagen dort angelangt, wo sich die Steuerkurven 14; 15 absenken. Damit wird der Arretierungsbolzen 22 belastet und rastet nunmehr unter dem Druck der Feder 23 in die Vertiefung 28 ein, was aus Fig. 2 zu ersehen ist. Damit ist die Mitnahme der Werkzeugaufnahme 4 gesichert, welche nunmehr durch die lineare Bewegung des Wagens aus der Führung 3 des Werkzeughalters 2 herausgezogen wird. Am Magazin 7 angelangt,wird sie in die freie Führung 3 dieser Wechselposition eingeschoben, bis sie am Anschlag 9 anliegt. Der Widerstand, der nunmehr einer weiteren Mitnahme entgegenwirkt, veranlaßt den Arretierungsbolzen 22 dazu, aus der Vertiefung 28 herauszugleiten· Zu dieser Zeit ist der Wagen an der Stelle angelangt,· wo nunmehr die Steuerkurven 14; 15 ansteigen. Die Steuerkurve 14 gibt damit den Stößel 19 mehr und mehr frei und gleichzeitig hebt die Steuerkurve 15 den Finger 21 und damit den Stößel 19 an, wodurch der Arretierungsbolzen 22 entlastet wird. Das T-Profil 26 fährt aus dem Gegenprofil 27 heraus, indem der Wagen in seine andere Warteposition hinter das Magazin 7 fährt, wo er verharrt, bis das

210598

Magazin 7 bewegt und eine andere Werkzeugaufnahme 4 in die Wechselposition des Magazins 7 gebracht wurde. Daraufhin kann der Wagen seine Bewegung in entgegengesetzter Richtung ausführen und dem geschilderten Ablauf entsprechend die andere Werkzeugaufnähme 4 in die Wechselposition des Werkzeughalters 2 transportieren· In dessen Wartepositiön angelangt, kann er wie in Fig. 1 dargestellt verharren, während der Werkzeughalter 2 ungehindert um die Achse 5 drehen und den Austausch der Werkzeugaufnahme 4 vornehmen kann.

In Abwandlung dieser Ausführung könnten die Mitnahmeelemente z. B. auch als Greifer ausgebildet sein, dessen Greifbewegung über den Stößel von entsprechend gestalteten Steuerkurven abgeleitet wird. Dementsprechend sind dann geeignete Aufnahmeelemente auf jeder der Werkzeugaufnahmen vorzusehen·

Claims (5)

- ίο- 21 659i Erfindungsanspruch:

1. Anordnung zum Wechseln von mit Werkzeugen bestückten Werkzeugaufnahmen an einer Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine, mit einem um eine Drehachse schwenkbaren Werkzeughalter für mindestens zwei Werkzeugaufnahmen, von denen sich eine in einer Wechselposition befindet, welche mit einer Wechselposition für eine Werkzeugaufnahme innerhalb eines Magazins für mehrere Werkzeugaufnahmen fluchtet, und wobei an den Werkzeugaufnahmen Aufnahmeelemente vorgesehen sind, die von Mitnahmeelementen erfaßt werden, 'welche an einem Wechsler vorgesehen sind, dessen Übergabebewegung in zwei einander entgegengesetzten Richtungen und bis in eine Warteposition hinter einer Wechselposition erfolgt,

dadurch gekennzeichnet,.

daß die Bewegungsbahn der Mitnahmeelemente (26) parallel über der oberen Planfläche des Werkzeughalters (2) sowie senkrecht zur Bewegungsebene des Magazins (7) verläuft und parallel darüber eine Laufbahn (11) vorgesehen ist, auf der ein Wagen (16; 17) bewegbar ist, an dem der Wechsler hängend befestigt ist, in welchem Betätigungselemente (19; 20; 21) beweglich gelagert sind, welche mit den Mitnahmeelementen (26) und/oder einem zusätzlich vorgesehenen Arretierungselement (22) bewegungsverbunden sind und deren Bewegung durch entlang der Laufbahn (11) angeordnete Steuerelemente (14; 15) auslösbar ist.

2· Anordnung nach Punkt 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß als Laufbahn (11) tragende Schienen (12) vorgesehen sind, welche von den kurzen Schenkeln eines hängenden L-Profils gebildet sind, die mit ihren beiden Enden die beiden Wechselpositionen überragen und an einer Säule (10) befestigt sind, welche auf dem Querschlitten (1) der Maschine befestigt ist.

21 659

3. Anordnung nach Punkt 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Wagen einen Rahmen (16) aufweist, der mit Rädern

(17) versehen und mit dem oberen Ende eines Hohlkörpers

(18) verbunden ist, der die Mitnahmeelemente (26) aufnimmt.

4. Anordnung nach Punkt 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Mitnahmeelemente in Form eines umgekehrten T-Profils (26) den unteren Abschluß des Hohlkörpers (18) bilden und dieses T-Profil (26) eine mittige Bohrung (25) aufweist, in welcher ein Arretierungsbolzen (22) beweglich gelagert ist, der im Hohlkörper (18) durch einen Bund (24) gesichert und durch eine Feder (23) belastet ist, die in der anderen Richtung unten an einem Stößel (19) anliegt, der im Hohlkörper (18) geführt ist und dessen oberes Ende aus dem Rahmen (16) herausragt und mit einer Rolle (20) versehen ist, die entlang der Steuerelemente (14; 15) gefuhrt ist. . .

5. Anordnung nach Punkt 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß als Steuerelemente eine von Steuerkurven (14; 15) gebildete Führungsbahn zwischen den Schienen (12) vorgesehen ist.

HierziLJL_$eiien Zeichnungen