DE1910553A1

DE1910553A1 - Werkzeugmaschine mit Werkzeugwechselvorrichtung

Info

Publication number: DE1910553A1
Application number: DE19691910553
Authority: DE
Inventors: Georg Walk
Original assignee: A Monforts Maschinenfabrik
Current assignee: A Monforts Maschinenfabrik
Priority date: 1969-03-01
Filing date: 1969-03-01
Publication date: 1970-09-17
Also published as: GB1256466A; FR2035245A5

Description

A. MONPORTS 405 Mönchengladbach, 24.Februar

Erftstr. 3O-4O, Postfach 366 Pat.1247 vC/Hn

Werkzeugmaschine mit Werkzeugwechselvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit Wechselvorrichtung zum Übertragen von \7erkzeugen zwischen einer an der Bearbeitungsstation der Maschine angeordneten Werkzeughalterung und einem außerhalb der Bearbeitungsstation angeordneten Werkzeugspeicher, wobei die Arbeitsbewegung des jeweils in Eingriff stehenden Werkzeuge durch Bewegung der Werkzeughalterung bewirkt ist.

Bei Werkzeugmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel wurde bisher entweder ein fester Werkzeugspeicher oder ein mit der Werkzeu halterung beweglicher Werkzeugspeicher verwendet. Bei dem bezuglich der Maschine festen Speicher konnte der Werkzeugwechsel nur in einer Arbeitspause erfolgen· Wegen der entsprechend langen Nebenzeiten ist man deshalb zu !beweglichen Speichern übergegangen. Diese konnten jedoch wegen der Massenträgheit nur relativ wenig Werkzeuge enthalten. Bei Bohr- und Fräsmaschinen, bei denen sich nicht das zu bearbeitende Werkstück (wie bei Drehmaschinen), sondern das Werkzeug dreht, hat man daher schon zwischen den Speicher und die Werkzeughalterung eine Werkzeugwechselvorrichtun_c gesetzt (vergl. DAS 1.261.373)· Jedoch mußte man auch hierbei noch den Nachteil in Kauf nehmen, daß die Werkzeughalterung zwecks Werkzeugwechsel in eine bestimmte Relativlage zum Werkzeugspeicher zu bringen war, so daß die Nebenzeiten nicht zu vermeiden waren»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel zu schaffen, bei der ein fester Werkzeugspeicher vorgesehen ist, aber die Hebenzeiten bekannter Maschinen dieser Art vermieden werden·

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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Werkzeugspeicher als solcher getrennt von der Werkzeughalterung der Maschin·. ' zugeordnet ist, daß auf die Werkzeughalterung außer dem bearbeitenden Werkzeug mindestens ein weiteres Werkzeug gesetzt ist, welches während des Arbeitens des ersteren Werkzeugs mit Hilfe der Wechselvorrichtung auswechselbar ist, und daß die Werkzeugwechselvorrichtung so Ausgebildet ist, daß sie beim Wechseln des Werkzeugs die Arbeitsbewegungen der Werkzeughalterung simuliert. Zweckmäßig ist die Werkzeugwechselvorrichtung außerdem so ausgebildet, daß sie eine feste Stellung gegenüber dem Werkzeugspeicher einnehmen kann·

Da erfindungsgemäß der Werkzeugspeicher als solcher getrennt von der Werkzeughalterung der Maschine zugeordnet ist, kann er praktisch beliebig groß sein. Er kann z.B. SO₁ ausgebildet sein, daß die Werkzeuge durch Bewegung eines Bandes odey einer Kette dem Ort zugeführt werden, an dem die Werkzeugwechselvorrichtung das ausgewählte Werkzeug beispielsweise mit einem Greifer, aus dem Speicher entnehmen soll. Ein solcher Speicher kann Hunderte verschiedener Werkzeuge enthalten.

Da die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung beim Wechseln des Werkzeugs die Bewegung der Werkzeughalterung simuliert, kann der Werkzeugwechsel "bei laufender Maschine erfolgen. Das Auswechseln der Werkzeuge selbst erfordert also keine öebenzeiten, denn das eine Werkzeug wird erfindungsgemäß während des Arbeitens des anderen ausgewechselt. Beim Herausnehmen oder Einsetzen des jeweiligen Werkzeugs kann die Werkzeugwechselvorrichtung gemäß weiterer Erfindung die Werkzeughalterung, z.B. mit einem. Tastorgan, berühren, welches eine Steuervorrichtung betätigt, die wiederum den Antrieb der Viechsei vorrichtung so regelt, daß letztere den Bewegungen der Werkzeughalterung folgt, also deren Bewegungen simuliert. Durch das Tastorgan, das zweckmäßig nach Art eines Kopierfühlers ausgebildet sein kann, sind die Arbeitsbewegungen der Werkzeughalterung beispielsweise elektrisch,

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hydraulisch oder magnetisch übertragbar· Es kann sich dabei also vorzugsweise um eine sogenannte Fühlerregelung der Bewegungen der Werkzeugwechselvorrichtung handeln·

Sie erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist besonders vorteilhaft, wenn sie als Drehmaschine mit bei Betrieb sich drehender Werkst'·.·, spindel ausgebildet ist. Die Werkzeugmaschine ist jedoch auch b<·: Anwendung auf Bohr- und Präswerke mit drehender Werkzeugspindel sehr günstig, weil auoh hierbei beim Werkzeugwechsel wegen des starr neben der Masohine angeordneten Speichers nur die relativ geringe Masse der Wechselvorrichtung bewegt werden muß und keim* durch den Werkzeugwechsel bedingten Hebenzeiten auftreten.

Die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung soll normalerwen ·< ein Greiferorgan bzw· einen Greiferarm haben. Der Verkzeugwechst\ kann dann folgendermaßen vor sich gehent

a) Herausnehmen eines gebrauchten Werkzeugs aus dqx Werkzeughalterung,

b) Umschwenken des Greiferarms und Bewegung in eine feste Lage gegenüber dem Werkzeugepeicher,

o) Setzen des Werkzeuge an einen bestimmten für das Werkzeug vorgesehenen Platz im Werkzeugspeicher,

d) Betätigung des Werkzeugspeichers, so daß das ausgewählte neue Werkzeug in den Bereich des Greiferorgans gelangt«

e) Herausnehmen dee Werkzeugs mit dem Greiferorgan,

f) Umsohwenken des Greiferarms und Heranfahren an die Werkzeughalterung bis das Taetorgan der Werkzeugwechselvorrichtung die Werkzeughalterung berührt und die Werkzeugwechselvorrichtung die Arbeitsbewegungen der Werkzeughalterung simuliert,

g) Einsetzen des Werkzeugs in die Werkzeughalterung·

In bestimmten Fällen, z.B. beim Einsetzen der Nuten, kann die Arbeitszeit des gerade in Eingriff stehenden Werkzeugs so kurz sein, daß der beschriebene Werkzeugwechsel zu langsam ist'·

Eine Beschleunigung ist gemäß weiterer Erfindung dadurch möglich, daß am Werkzeugspeicher ein zusätzlicher Greifer zum Herausnehmen eines ausgewählten Werkzeugs aus dem Speicher vorgesehen ist«,

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Dieser zusätzliche Greifer kann dann das ausgewechselte Werkzeug beim Herannahen des Greifers der Werkzeugwechselvorrichtung schon außerhalb des Speichers bereithalten. In diesem Falle wird das gebrauchte Werkzeug nicht an einen festen Platz im Werkzeugspeieher, sondern an den Platz gesetzt, den das nachfolgende Werkzeug vorher innegehabt hat. Bei numerischer Steuerung des Werk*· zeugspeichers spricht man im ersteren Falle von einem "platzkodierten" und im zweiten Falle von einem "werkzeugkodierten" Speicher· Bei letzterem erspart man vor allem die Zeit, die bei Platzkodierung gebraucht wird, um das ausgewählte neue Werkzeug im Speicher an die Stelle zu bringen, die dem Greiferorgan der Wechselvorrichtung zugänglich ist.

Soll der Werkzeugwechsel zusätzlich oder auf andere Weise beschleunigt werden, so ist es günstig, anstelle des einen Greiferarms einen Greiferdoppelarm zu wählen, der also an - bezüglich der Schwenkachse - gegenüberliegenden Enden je ein Greiferorgan besitzt. Man epart dann bei jedem 'Werkzeugwechsel einmal ein Hin- und Herschwenken des bei der ersten Alternative genannten einzigen ^reiferarms, da der Greiferdoppelarm auf der einen Seite ein neues Werkzeug halten uad greifen kann» Für den FaIl₈'daß beim Betrieb des einen Halbarmes des Greiferdoppelarms der andere Halbarm am Werkzeugspeicher, an der V/erkzeughalterung oder sonst an der Maschine behindert würde, ist es günstig, die Arme in der LÄnge veränderbar zu machen (z.B. durch ein hydraulisch betätigtes Teleskop), so daß die Arme nur beim Hereinsetzen oder Herausnehmen von Werkzeugen aus Werkzeugspeicher oder Werkzeug-» halterung ihre volle Länge haben. lmJSrgebnis das Gleiche erreicht man, wenn der Greiferdoppelarm senkrecht zu seiner Drehachs© auf dieser Achse verschiebbar ausgebildet ist»

Anhand der schematischen Zeichnung von Ausführungsbeispieleä werden weitere erfindungsgemäße Einzelheiten erläutert| eß zeigern

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Fig.1 einen Aufriss des erfindungsgemäßen Teils einer Werkzeugmaschine,

Fig.2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig,1 Fig.5 und 4 zwei verschiedene Phasen im Schnitt entsprechend Fig.2, jedoch mit zusätzlichen Einrichtungen.

In der Zeichnung sind in allen Figuren gleiche Teile gleich bezeichnet· Der Schnitt gemäß Fig. 1 zeigt den !'eil einer erfindun^sgemäßen Yferkzeugmaschine, in dem der Werkzeugwechsel vorgenommen wird. In den Fig.1 und 2 ist die Phase des Werkzeugwechsels dargestellt, in der der Greiferarm 1 der Werkzeugwechselvorrichtung 2 mit dem Greiferorgan 3 ein ausgewähltes Werkzeug 4 aus dem Speicher 5 entnimmt, um das Vierkzeug 4 anschließend in die Werk-ζeughalterung 6 einzusetzen»

Dieser Werkzeugwechsel geht folgendermaßen vor sichi Zunächst entnimmt das Greiferorgan 3 <ias Werkzeug 4 aus dem/Speicher 5i indem sich der Greiferarm mit Hilfe seiner beispielsweise hydraulisch angetriebenen Führungsaohse 7 (in Pfeilrichtung a)bewegt. Danach wird der Greiferarm 1 um etwa 180 umgeschwenkt, mit Hilfe der Führungsschiene 8 (in Pfeilrichtung b) nach unten und mit der Führungsachse 7 in Richtung auf die Werkzeughalterung 6 verschoben. Diese letztere Bewegung des Greiferarms 1 erfolgt solange bis dessen Tastorgan 9> das ein Kopierfühler sein kann, den Anschlag 10 an der Werkzeughalterung 6, der eine Schablone für den Kopierfühler sein kann, berührt. Von diesem Zeitpunkt an simuliert der Greiferarm 1 die Arbeitsbewegungen der Werkzeughalterung 6.

Die umgeschwenkte Stellung des Greiferarms 1 ist in Fig.2 strichpunktiert dargestellt. Das Werkzeug 4 kann in dieser Stellung also während der Zeit, in der das Werkzeug 12 das im Spannfutter 13 sitzende Werkstück Η bearbeitet, in die Werkzeughalterung 6 eingesetzt werden. Die Arbeitsbewegung der Werkzeughalterung beisteht dabei einerseits in deren Bewegung (in Pfeilrichtung 0) parallel

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zu ihrer Schwenkachse 15 und andererseits in der Bewegung des Schlittens 16 (in Pfeilrichtung·d) auf der Führung 17, welche starr mit der Schwenkachse I5 verbunden ist· Die Werkzeughalterung kann dabei zweckmäßig ala Revolver ausgebildet sein, der sowohl einen Schlitten 16 für die erfindungsgemäß zu wechselnden Werkzeuge, als auch einen Schlitten 18 für feste Werkzeuge 21 aufweist, wobei letztere Werkzeuge vorzugsweise für die Endbearbeitung des jeweiligen Werkstücks vorgesehen sind. Der Schlitten 16 und - falls erforderlich - auch der Schlitten 18 sind dabei außerdem um die Achse 20 schwenkbar, so daß die Werkzeuge 4 und 12 des Schlittens 16 durch Schwenken um die Achse 20 nacheinander an das Werkstück 14 herangefahren werden können. Der Schlitten 18 kann außer den drei gezeichneten Werkzeugen 21 je nach Bedarf und nach dem zur Verfügung stehenden Raum an der Arbeitsstelle eine Vielzahl von festen Werkzeugen aufweisen«

Bei der Bearbeitung dreht sich im gezeichneten Ausführungsbeispiel das Werkstück Η zusammen mit dem Spannfutter I3 um die Antriebsachse 22, welche im Gehäuse 23 der Drehmaschine gelagert ist· Im Gehäuse 23 ist ebenfalls die Schwenkachse 15 der Werkzeughalterung 6 gelagert·

Während die Werkzeugwechselvorrichtung 2 beim Werkzeugwechsel an der Werkzeughalterung 6 deren Bewegungen simuliert, nimmt die Werkzeughalterung gegenüber dem Werkzeugspeicher 5 eine feste Stellung ein. Der Werkzeugspeicher 5 kann eine beliebige Anzahl von Werkzeugen 25 aufweisen, die beispielsweise in eine Transportkette 26 gesetzt sein können. Zweckmäßig ist der Antrieb der Kette 26 derart numerisch gesteuert, daß das ausgewählte Werkzeug jeweils automatisch an den Platz befördert wird, der dem Greiferarm 1 bezw. dessen Greiferorgan 3 zugänglich ist.

In der Hegel wird der Werkzeugspeicher 5 so eingestellt, daß an dem dem Greiferorgan 5 zugänglichen Platz zunächst eine freie Stelle zum Einsetzen des gebrauchten Werkzeuges vorhanden ist» Erst dann wird das ausgewählte neue Werkzeug an den dem Greiferorgan

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zugänglichen Platz herangebracht. Will man jedoch - wie oben erläutert - den Werkzeugwechsel beschleunigen, so ist es zweckmäßig, den in Fig.2 gestrichelt gezeichneten zusätzlichen Greifer 30 zu verwenden, der z.B. mit der Schiene 31 in der bezüglich des Speichers unbeweglichen Lagerung 32 (in Pfeilrichtung e) verschiebbar ist. Dieser Greifer 3° hält dann das ausgewählte neue Werkzeug 33 bereits außerhalb des Speichers bereit, wenn der Gri.-iferarm 1 "der Werkzeugwechselvorrichtung ein gebrauchtes Werkzeug zum Speicher bringt·

Der Werkzeugwechsel kann auch dadurch beschleunigt werden, daß ΐ.,-ι. gemäß-den Fig.3 und 4 anstelle des einen Greiferarms 1 einen Gruiferdoppelarm 40 mit den beiden Halbarmen 4I und 42 auf die Werkzeugwechselvorrichtung 2 setzt· Mit dem einen Halbarm 41 kann ma.nt: Werkzeug 43 aus dem Speicher 5 und dann ohne Umschwenken mit dem

anderen Halbarm 42 ein Werkzeug/aus der Werkzeughalterung entnehmen und umgekehrt; erst dann erfolgt das Umschwenken·

Wenn bei dieser Ausbildung der Werkzeugwechselvorrichtung der gerade nicht in Betrieb befindliche Halbarm des Greiferdoppelarms 4c in unerwünschter Weise an irgendwelche Teile der Maschine anstoßen sollte, so kann es zweckmäßig sein, die Arme 4I und 42 in der Länge veränderbar zu machen. Das kann - wie in den Fig.3 und ü schematicch gezeichnet - dadurch bewirkt werden, daß der Doppelarm 40 als ganzes senkrecht zu seiner Drehachse, die durch die Führungsachse 7 gebildet ist, verschiebbar ist· In den Fig· 3 una L ist dieser Fall in zwei Phasen schematisch dargestellt. In Fig·3 ist der Halbarm 4I ausgefahren, um das Werkzeug 43 im Speicher 5 zu greifen, in Fig.4 ist der Halbarm 42 ausgefahren, um das Werkzeug 44 in der Werkzeughalterung 6 zu greifen· Während des Werkzeugwechsels können die Bewegungen der Werkzeugwechselvorrichtung auch hier durch den Kopierfühler 9 gesteuert werden·

Wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.3 und 4 außerdem der in Fig·4 gestrichelt dargestellte zusätzliche Greifer 30

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des Speichers verwendet, so arbeitet die Werkzeugwechselvorrichtung so schnell, daß sie auoh extremsten diesbezüglichen Anforderungen gewachsen ist·

Der Speicher 5 und die Werkzeughalterung 6 sind in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig.3 und 4 abweichend von Fig.1
und 2 ausgebildet· Sie Erfindung ist also nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt·

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Claims

A, MONPOHTS 405 Mönchengladbach, 24. Februar I969

Erftstr.30-40, Postfach 386 Pat.1247 vC/Hn

Patentansprüche

Werkzeugmaschine mit Werkzeugwechselvorrichtung zum Übertragen von Werkzeugen zwischen einer an der Bearbeitungsstation der Maschine. angeordneten Werkzeughalterung und einem außerhalb der Bearbeitungsstation angeordneten Werkzeugspeicher, wobei die Arbeitsbewegungen des jeweils im Eingriff stehenden Werkzeugs durch Bewegung der Werkzeughalterung bewirkt ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Werkzeugspeicher (3) als solcher getrennt von der Werkzeughalterung (6) der Maschine zugeordnet ist, daß auf die Werkzeughalterung (6) außer dem bearbeitenden Werkzeug (12) mindestens ein weiteres Werkzeug (4) gesetzt ist, welches während des Arbeitens des ersteren V/erkzeugs mit Hilfe der Werkzeugwechselvorrichtung (2) auswechselbar ist, und daß die Werkzeugwechselvorrichtung (2) so ausgebildet ist, daß sie beim Wechseln des Werkzeugs (4) die Arbeitsbewegungen der Werkzeughalterung (6) simuliert·
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Werkzeugwechselvorrichtung (2) eine feste Stellung gegenüber dem Werkzeugspeioher (5) vorgesehen ist·

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3* Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Drehmaschine mit bei Betrieb sich drehender Werkstückspindel (22) ist.
4· Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Werkzeugwechselvorrichtung (2) ein die Werkzeughalterung (6) beim Werkzeugwechsel berührendes Tastorgan (9) vorgesehen ist, das auf den Antrieb der Wechselvorrichtung (2) derart geschaltet ist, daß diese beim Werkzeugwechsel den Bewegungen der Werkzeughalterung (6) folgt·

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5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugwechselvorrichtung (2) mindestens einen zwischen Werkzeugspeicher (5) und Werkzeughalterung (6) hin- und hersehwenkbaren Greiferarm (i) besitzt.
6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, &a£ an dem Werkzeugspejicher (5) eine zusätzliche Greifereinrichtung (30) vorgesehen ist» die so ausgebildet ist, daß sie das ausgewählte Werkzeug (33) beim Herannahen des Greiferarms (1) der Werkzeugwechselvorrichtung (2) bereits außerhalb des Speichers (3) bereithält·

7* Werkzeugmaschine nach Anspruch % dadurch gekennzeichnet* daß die Werkzeugwechselvorrichtung (2) mit einem um eine Achse (7) schwenkbaren Greiferdoppelärm (40) ausgestattet ist, der an bei« den von der Achse (7) abgewandten Enden ein Greiferorgan besitzt.

8· Werkzeugmaschine nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß beide Halbarme (41»42) des Greiferdoppelarms (49) iⁿ d.er Längt veränderbar sind«

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