DE2116889A1

DE2116889A1 - Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel

Info

Publication number: DE2116889A1
Application number: DE19712116889
Authority: DE
Inventors: Richard A. Birmingham Mich. Jerue (V.StA.)
Original assignee: Devlieg Machine Co
Current assignee: Devlieg Machine Co
Priority date: 1970-04-22
Filing date: 1971-04-06
Publication date: 1971-11-04
Also published as: GB1324830A; GB1324829A; US3689988A; CA942043A; GB1324828A

Description

Patentanwälte Dr. Ing, H. Negendank

DIpI. Ing. H. Haiick DIpI. Phys. W. Schmilz 5 H fch23

•Minchen

Τ·». 538058*

DeVlieg Machine Company Pair Street, I. April 1971 Royal Pak, Mich. 48068,USA Anwaltsakte M-1489 Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel.

j Ss sind verschiedene automatische Werkzeug-Wechseleinrichtungen : zur Verwendung mit Bohr-, Präs-, Dreh- und ähnlichen Werkzeugma- i aohlnen bekannt. Derartige Werkzeug-Wechseleinrichtungen werden im

i !

!Verbindung «it numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen verwendet, die eine Reihe aufeinanderfolgender Bearbeitungsvorgänge unter der Programmsteuerung eines Lochstreifens, einer Lochkarte oder der- | gleichen durchführen. Das Werkstück wird mit hoher Genauigkeit am ;

• i !

!Werkstücktisch einer derartigen Werkzeugmaschine befestigt und ', wird dann einer Reihe versohiedenartigerBearbeltungsvorgänge unterworfen, wöbe'

während jedes Bearbeitungsvorganges ein anderes

Schneidwerkzeug erforderlich sein kann. Um den Arbeitseinsatz des Bedienungspersonals bei der Durchführung der verschiedenen Bearbeitungsvorgänge möglichst klein zu halten, entfernt die Werkzeugwechseleinrichtung das jeweilige Werkzeug nach seiner Verwendung

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ORlGlNAL INSPE0T6D

und ersetzt es durch das neue, für den nächsten Bearbeitungsvorgang benötigte Werkzeug. Dabei ist es natürlich erforderlich, daß zunächst das neue Werkzeug herausgesucht wird, wenn es benötigt wird, und daß die benutzten Werkzeuge zu einem Werkzeugspeicher zurückgeführt werden. Bei der Durchführung dieser Arbeitsschritte ergeben sich bei einer Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel unter anderem die folgenden Schwierigkeiten:

1. Das Schneidwerkzeug und die Schneidwerkzeug-Siransporteinrichtung müssen derart aufgebaut sein, daß das Werkzeug von einer; Greifeinrichtung an die andere ohne die Gefahr eines Herabfallens übergeben werden kann.

2. Es muß die Möglidkeit einer kostensparenden, zuverlässigen Identifikation jedes Werkzeuges vorgesehen sein, und insbesondere eine Identifikationsmöglichkeit, die auch bei herkömmlichen Werkzeugen ohne kostspielige Änderung dieser Werkzeuge verwendbar ist.

3· Es muß ein Speicher für eine große Anzahl von Werkzeugen und ferner die Werkzeug-Wechseleinrichtung derart ausgebildet sein, daß die Werkzeugmaschine nicht so stark beladen wird, daß die Bearbeitungsgenauigkeit der Maschine beeinträchtigt wird.

4. Die Axiallänge eines Werkzeuges muß mit dem in die Werkzeugmaschine eingegebenen Programm verknüpft werden, eine Schwierigkeit, die bisher die Verwendung von axial verstellbaren

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Werkzeugen oder äußerst komplizierten elektronischen Einrichtungen erforderlich machte.

5· Die zum Werkzeugwechsel und zum Einleiten des Bearbeitungsvorganges benöt^en Totzeiten sollen möglißhst gering sein; dabei treten u.a. Schwierigkeiten auf, da die Einstellagen der Werkzeug-Auswahl- und Transporteinrichtung, der Spindel und des Werkzeugspeichers miteinander koordiniert werden müssen, die Ausfahräänge der Spindel während des Bearbeitungsvorganges eingestellt sowie das Werkzeug zum Speicher zurückgebracht werden muß.

6. Es muß die optimale Lage für das Werkstück gewählt werden, damit der erforderliche freie Raum vorhanden ist, wenn ein langes Werkzeug benutzt wird, und gleichzeitig bei Verwendung eines kurzen Werkzeuges die erforderliche Ausfahrlänge der Spindel möglichst klein gehalten wird.

Die oben genannten Schwierigkeiten werden durch die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine und die erfindungsgemäße Werkzeugwechseleinrichtung gelöst. Erfindungsgemäß wird für jedes Werkzeug ein besonderer Werkzeugträger verwendet; der mit seinem zugeordneten Werkzeug verbunden bleibt und vorzugsweise von diesem nur gelöst wird, nachdem das Werkzeug in die Antriebsspindel der Werkzeugmaschine eingesetzt wurde. Die Träger sind mit Halteeinrichtungen versehen, welche von den Werkzeug-Transporteinrichtungen erfaßt werden, und ferner sind an den Trägern Kodiereinrichtungen zur Kennzeichnung des Werkzeugs und zur Angabe der Werkzeuglänge angebracht, die

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durch die Werkzeugmaschine abgetastet werden, so daß das benötigte Werkzeug ausgewählt, die Lage des Werkstückes eingestellt und die Größe der Axialverschiebung des Werkzeuges reguliert werden kann. Der Anmeldungsgegenstand zeichnet sich durch seine robuste, einfache und kostengünstige Bauweise, seine hohe Zuverlässigkeit und seine flexible Verwendungsmöglichkeit bei gleichzeitig großer Bearbeitungsgenauigkeit und hohe Arbeitsgeschwindigkeit aus.

Insgesamt wird bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit automatisGhem Werkzeugwechsel das benötigte Werkzeug aus dem Werkzeugspeicher ausgewählt und zu einer In der Nähe der Äntriebsspindel der Werkzeugmaschine gelegenen Stelle transportiert. Von dieser Stelle wird das ausgewählte Werkzeug bei Benötigung durch die Werk· zeugmaschine automatisch in die Antriebsspindel eingesetzt. Die Werkzeuge sind mit Werkzeugträgern verbunden, welche Halteeinrichtungen aufweisen, die mit verschiedenen Werkzeug-Transporteinrichtungen zusammenwirkenj welche das Werkzeug vom Speicher zur Spindel transportieren ο An den Trägern ist weiterhin eine Kodiereinrichtung angebracht_Λ die zur Kennzeichnung des Werkzeuges und zur Angabe ausgewählter Abmessungen des Werkzeuges dient. Jeder Träger bleibt ständig mit seinem zugeordneten Werkzeug verbunden und wird nur zeitweise von seinem Werkzeug abgekuppelt^ nachdem das Werkzeug in die Antriebsspindel eingesetzt wurde.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden-, beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen» Is zeigts

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Pig. 1 eine teilweise gebrochene perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugwechseleinrichtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes der in Pig. I gezeigten Maschine in Blickrichtung des Pfeiles 2,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung der in Fig. 2 gezeigten Baugruppe längs der Linie 3-3,

.Fig. 4 einen Schnitt der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung längs der Linie 4-4,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung in Blickrichtung des Pfeils 5,

Fig. 6 einen Schnitt der in Fig. 5 gezeigten Baugruppe längs der Linie 6-6_s

Fig. 7 einen Schnitt der in Fig. 6 gezeigten Baugruppe längs der Linie 7-7,

Fig. 8 einen Schnitt der in Fig. β gezeigten Baugruppe längs der Linie 8-8,

Fig. 9 einen Schnitt der in Fig. 6 gezeigten Baugruppe längs der Linie 9-9,

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Fig. 10 eine teilweise gebrochene Darstellung eines Abschnittes der in Fig. 1 gezeigten Maschine in Blickrichtung des Pfeiles 10,

Fig. 11 einen Schnitt der in Fig. 10 gezeigten Baugruppe längs

der Linie 11-11 mit einigen zusätzlichen, in Fig. 10 fortgelassenen Bauteilen,

Fig. 12 einen Schnitt der in Fig. 11 gezeigten Baugruppe längs der Linie 12-12,

Fig. I5 einen Schnitt der in Fig. 10 gezeigten Baugruppe längs der Linie 15-15,

Fig. l4 eine teilweise geschnittene Ansicht der in Fig. 10 gezeigten Baugruppe,

Fig. 15 die teilweise geschnittene Aufsicht eines der in den vorhergehenden Figuren gezeigten Werkzeuges und seines zuge

hörigen Werkzeugträgers,

Fig. 16 einen Schnitt der in Fig. 15 gezeigten Baugruppe längs der Linie 16-16,

Fig. 17 einen Schnitt der in Fig. 15 gezeigten Baugruppe längs der Linie 17-17,

Figo 18 einen Schnitt der in Fig. 15 gezeigten Baugruppe längs der Linie 18-18, und

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Pign. 19 und 20 schematische Darstellungen der verschiedenen mechanischen, elektrischen und hydraulischen Bauteile der in den Fign. 1 - l8 gezeigten Werkzeugmaschine.

Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 20 in Form einer Horizontal-Bohr- und Drehmaschine. Die Maschine 20 enthält ein Gußbett 22, auf dem ein Support 24 und ein Werkstücktisch 26 angeordnet sind. Der Support 24 ist auf dem Gußbett 22 längs einer vorgegebenen Achse verschiebbar, und der Tisch 26 ist auf dem Support in einer tichtung verschiebbar, die senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Supports liegt. Die Verschiebung des Werks tue kt is c lies wird durch eine Tisch-Leitspindel 25 (Fig. 20) bewirkt, die duroh einen elektrischen Motor 29 über ein Untersetzungsgetriebe 3I angetrieben wird. Ein Ständer 28 verläuft vom Gußbett 22 auf einer Seite des Tisches 26 nacli oben. Der Ständer 28 ist mit Führungen 32 (Fig.5) versehen, die einen mit Hilfe einer senkrechten Leitspindel 3^ vertikal verschiebbaren Spindelkopf 30 führen. Im Spindelkopf 30 ist eine Antriebsspindel 36 drehbar und zum Werkstück hin und von diesem fort axial verschiebbar gelagert. Die Spindelachse verläuft parallel zur Verschiebungsrichtung des Tisches 26 auf dem Support 24. Die Antriebsspindel 36 ist über eine Kerbverzahnung mit einer in Axialrichtung unverschiebbar angeordneten Spindelhülse 38 verbunden, über die die Antriebskraft von einem Motor 35 (Fig* 20) an die Antriebsspindel 36 übertragen wird. Wie Fig. 20 zeigt, wird die Antriebsspindel 36 mit Hilfe eines Druckgehäuses 37 in Axialrichtung durch die Spindelhülse 38 hindurch verschoben. Das Druckgehäuse 37 verschiebt sich unter dem Einfluß einer Leitspindel 4l auf Tragstangen 39. Die Leitspindel 41 wird über ein Zwischengetriebe 45 von einem Motor 43 angetrieben. ,-,

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Die bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine verwendbaren Werkzeuge sind mit 40 bezeichnet. Die Schnittenden der Werkzeuge 40 _> · sind in unterschiedlicher Welse ausgebildet. Beispielsweise können' die Werkzeuge 40 als Präs-, Dreh- und Bohrwerkzeuge usw. ausge- ι

sich .

bildet sein. Sämtliche Werkzeuge 40 enthalten jedoch einen/verjüngenden Schaft 42 (Fig. 3), der von einem Plansch 44 nach hinten verläuft, welcher mit sich gegenüberliegenden Nuten 46 versehen ist. Die Nuten 46 werden in Antriebskeile 48 der Antriebsspindel 36 eingesetzt. Im Plansch 44 sind zwei in Umfangsrichtung versetzte Bohrungen 50, die von einer Seite des Fleisches nach innen verlaufen, sowie eine einzelne Bohrung 52 ausgebildet, die von der diametral gegenüberliegenden Seite des Flanschumfangs nach innen verläuft. Die Bohrungen 50 und 52 erstrecken sich von Abflachungen 54 bzw. 56 nach innen, die am Außenumfang des Plansches 44 ausgebildet sind. Die Werkzeuge 40 sind von der in der US-PS 3 327 386 beschriebenen Bauweise.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist es von Bedeutung, daß jedem Werkzeug 40 ein eigener Werkzeugträger 60 zugeordnet ist. Jeder Werkzeugträger 60 erfüllt eine Reihe von Punktionen; so ist damit eine Halteeinrichtung verbunden,durch die das Werkzeug von einer Werkzeug-Transportvorrichtung zu einer anderen übergeben werden kann. Der Werkzeugträger 60 dient ferner zur Anbringung einer Kodiereinrichtung, durch die u.a. das Werkzeug identifiziert werden kann.

Eine Reihe von Träger-Werkzeugeinheiten 40, 60 sind in einem Speicher 62 angeordnet. Die Werkzeuge und ihre zugeordneten Werk- ' zeugträger sind im Werkzeugspeicher 62 derart gehaltert, daß sie

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nacheinander an einer Leseelnrichtung 64 vorbeigefUhrt werden,die ,eine benötigte Träger-Werkzeugeinheit 40, 60 elektronisch zu identifizieren vermag. Die Leseeinrichtung 64 1st auf einem Schiebergehäuse 66 angebracht, das mit geringem Abstand oberhalb des Spindelgehäuses 30 in den Standerführungen 32 gleitet. Das Schieberge-i hause 66 1st mit einer mit der senkrechten Leitspindel 34 zusammen+· wirkenden Spannfutter versehen, so daß es sich gleichzeitig mit I dem Spindelkopf 30 bewegt, und ist ferner in vorgegebenem Abstand zum Spindelkopf 30,jedooh unabhängig von diesem gehaltert. Das Schiebergehäuse 60 ist mit Führungen in Form von zwei parallelen, .vertikal aif Abstand gehaltenen Führungsstangen 70 versehen. Am

Schiebergehäuse 66 ist ferner eine horizontale Leitspindel 71 an- !

i geordnet, die dazu dient, einen Schieber 72 längs der Führungs- ' stangen 70 in einer parallel zur Achse der Antriebsspindel 36 ver-i laufenden Richtung zu verstellen. Der Schieber 72 dient dazu, eine! ausgewählte Träger-Werkzeugeinheit 40, 60 vom Werkzeugspeicher 62 an eine Stelle zu transportieren, die in der Nähe des vorderen Endes des Schiebergehäuses 66 liegt. Von dieser Stelle wird die gewählte Träger-Werkzeugeinheit mittels eines Austauscherarms 74 den Schieber 72 abgenommen und an die Antriebsspindel 36 übergeben. Durch den Austauscherarm 74 wird weiterhin eine benutzte Träger-Werkzeugeinheit von der Spindel 36 zurücktransportiert. ' Nachdem das Werkzeug 40 in die Antridbsspindel 36 eingesetzt worden ist, wird der Träger 60 mittels einer Betätigungseinrichtung 76 (Fign. 10 und 11) vom Werkzeug abgekoppelt. Die Träger 60, der WerkzeugJBpeicher 62, das Schiebergehäuse 66 mit den daran angeordneten Bauteilen und die Betätigungseinrichtung 76 werden

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jeweils gesondert beschrieben. Zulotzt werden die verschiedenen hydraulischen und elektrischen Einrichtungen, die zur Verschiebung und Bewegungssteuerung der verschiedenen Bauteile der Werkzeug-Wechseleinrichtung dienen, gleichseitig mit der Betriebsweise der Werkzeug-Weehseleinrichtung erläutert.

DER WERKZEUGTRÄGER

Der Werkzeugträger enthält eine Metallblechplatte 78 mit einer mittleren Rechtecköffnung 8C (Fig. 15). Die Platte 78 enthält Verstärkungsflansche 82 an sich gegenüberliegenden Rändern und Verstärkungsflansche 84 im Bereich der öffnung 80. Auf gegenüberliegenden Seiten der öffnung 80 sind zwei Greifergehäuse 86 aus Metallblech an einer Seite der Platte 78 fluchtend zueinander angeschweißt. Zwei Greifer 88a und 88b .liegen in den Greifergehäusen 86. Jeder Greifer 88a, 88b ist mit zwei querverlaufenden Durchgangsbohrungen 90 versehen. In jeder Bohrung 90 sind eine Schraubenfeder 92 und zwei Verriegelungskugeln 94 angeordnet. Die Greifer 88a und 88b sind in den Greifergehäusen 86 derart geführt, daß sie sich diametral entgegengesetzt zur Mitte der Öffnung 80 hin und von dieser fort verschieben. Jedes Greifergehäuse ist mit zwei Schlitzen 96a und 96b versehen, deren Breite geringfügig kleiner als der Durchmesser der Kugeln 94 ist. Gemäß Fig. 3 sind die Kugeln 94 der Greifer 88 lediglich in den Schlitzen 96b angeordnet. Die Kugeln 94 dienen weiterhin zur Halterung der Greifer 88a und 88b in der geöffneten Stellung. Wenn die Greifer 88a und 88b geschlossen sind, liegen die Kugeln 94 in den Schlitzen 96a -11-

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und 96b und dadurch werden die Greifer in der Schließlage gehalten. An der Innenfläche ist jeder Greifer 88a, 88b mit einem querverlaufenden Betätigungsschlitz 98 versehen. Die Betätigungsschlitze 98 wirken mit einem Abschnitt der Betätigungseinrichtung 76 zusammen, die zum öffnen und Schließen der Greifeinrichtung dient.

Jeder Träger 60 ist mit einer Halteeinrichtung in Form von zwei Zapfen 100 versehen. Die Zapfen 100 durchsetzen die Platte 78 und sind mit dieser verschweißt. Jeder Zapfen 100 enthält einen Flansch

102, der mit der Platte zusammenwirkt, und ist an gegenüberliegen-

den Enden mit jeweils einer Verriegelungsnut 104 bzw. 106 versehen. Zwischen den Zapfen 100 ist in der Platte 78 eine öffnung 108 ausgebildet. Die Kodiereinrichtung 110 zur Kennzeichnung des Werkzeu-i ges ist an einem Ende an der Platte angebracht. Die Kodiereinrichtung 110 enthält einen Bolzen 112, der im rechten Winkel zurPlatte^; 78 verläuft und einen Stapel austauschbarer Ringe Il4a und 114b trägt. Ein feststehender leitfähiger Ring II5 liegt am einen Ende dieses Stapels. Die Ringe 114a sind elektrisch leitfähig, während die Ringe 114b elektrisch nicht-leitfähige Ringe sind. Die Ringe Il4a und 114b werden mittels einer Mutter II6 auf dem Bolzen 112 gehaltert.

Die Werkzeug-Identifizierung erfolgt durch Abtasten der elektrischen Leitfähigkeit des Ringes 114a oder Il4b an jeder durch einen Ring besetzten stelle der Kodiereinrichtung, wie dies weiter unten im einzelnen unter dem Abschnitt "Werkzeug-Auswahleinrichtung" erläutert wird.

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An der Platte 78 ist ferner eine Kodiereinrichtung 118 zur Angabe der Werkzeuglänge angebracht (Pign. 15 und 18). Die Kodiereinrichtung 118 enthält sechs drehbare Nocken 120, die auf einer an der Platte 78 befestigten Welle 122 angebracht sind. Die Nocken liegen in einer öffnung 124 der Platte. Jeder Nocken 120 ist mit einem kreisförmigen "Daumenschrauben"-Abschnitt 120a versehen, der zehn gleichförmig auf Abstand gehaltene Ziffern von 0-9trägt. Jeder Nocken 120 ist mit vier kreisförmigen, in Längsrichtung auf Abstand gehaltenen Nockenbahnen 120b versehen. Am Innenumfang

* jedes Nockens 120 sind fünf Ausnehmungen 120c gleichförmig auf Abstand gehalten. Die Welle 120 ist mit sechs parallelen, axial auf Abstand gehaltenen Bohrungen 121 versehen, die fluchtend zu den Ausnehmungen 120c der Nocken verlaufen. Zwei ■Verriegelungskugeln 123 liegen in jeder Bohrung 121 und werden durch eine Feder 125 gegen den zugehörigen Nocken 120 gedrückt. Auf diese Meise werden für jeden Nocken 120 zehn verschiedene Einstellungen geschaffen, wobei in jeder Einstellung des Nockens eine Kugel 123 in einer Ausnehmung 120c einschnappt. Jede dieser Stellungen

k wird durch eine Ziffer auf dem Nockenabschnitt 120a gekennzeichnet. Jeder Nocken dient zur Einstellung einer Ziffer des Wertes der Axiallänge des Werkzeuges. Zwei Nocken 120 dienen zur Einstellung der links vor dem Komma stehenden Ziffern. Somit lassen sich auf jedem Träger 60 Werkzeuglängen bis zu 99,9999 Längeneinheiten, beispielsweise cm_yeinstellen. Bevor jede Träger-Werkzeugeinheit 4o,6o in den speicher 62 eingesetzt wird, wird die Werkzeuglänge genau gemessen und die Kodiereinrichtung IIS entspreöiend eingestellt.

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Die Greifer 88a und 88b vermögen ein Werkzeug 40 infolge daran angeordneter Vorsprünge, die mit dem Werkzeug zusammenwirken, zu erfassen und festzuhalten. Derartige Vorsprünge enthalten zwei Nasen 126 auf dem Greifer 88b und eine einzelne Nase 128 auf dem Greifer 88a. Abgesehen von der unterschiedlichen Ausbildung der Nasen 126 und 128 sind die beiden Greifer 88a und 88b identisch ausgebildet. Die Nasen 126 sind an die Werkzeugbohrungen 50 angepaßt, und die Nase 128 ist an die Werkzeugbohrung 52 angepaßt. In der Schließstellung der Greifer 88a und 88b wird somit ein Werkzeug 40 sicher an einem Werkzeugträger 60 festgehalten.

WBHKZBUQSPEICHER

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist eine Reihe von Träger-Werkzeugeinheiten 4θ,βΟ im Werkzeugspeicher 62 gehaltert. Der Speicher 62 enthält eine Kette I30, die mehrere Sitzglieder 132 aufweist, die durch Kettenglieder 134 und Schrauben 136 gelenkig miteinander verbunden sind (Pign. 2-4). Die Schrauben 136 dienen ferner zur Halterung von Mitnehmern I38 auf der Rückseite der Sitzglieder I32. Die Kette I30 verläuft zwischen einem Antriebs-Kettenrad l40 und einem Leerlauf-Kettenrad 142. Die Kettenräder 140 und 142 sind mit halbkreisförmigen Ausnehmungen 144versehen, in denen die Mitnehmer 138 einsitzen. Das Antriebskettenrad l40 wird von einem Motor I35 über ein Ritzel 137 angetrieben, das mit einem an dem Kettenrad befestigten, großen,stirnverzahnten Zahnrad I39 kämmt. Zwei Schienen 146 verlaufen zwischen

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den Kettenrädern l40 und 142 auf gegenüberliegenden Seiten der Kette 1J50 und sitzen in Muten 148 auf gegenüberliegenden Seiten der Sitzglieder Ij52, um die erwünschte Ausrichtung der Kette aufrecht EU erhalten» Die Schienen 146 sind an einem Tragrahmen 149 befestigt^ der weiterhin mit Naben I5I versehen ist, in denen die Kettenradwellen 155 gelagert sind*

Die Sitzglieder 132 der Kette I30 dienen zur Halterung der Träger-Werkzeugeinheiten. Der Aufbau der Sitzglieder ist am deutlichsten in Pig. 3 gezeigt. Gemäß der Zeichnung enthält jedes Sitzglied eine Bohrung 150, die an ihrem rückwärtigen Ende mit einem Abschnitt 152 verringerten Durchmessers "/ersehen ist. Hierdurch werden die vorderen und hinteren Abschnitte des Werkzeugschaftes 42 erfaßt und abgestützt. Am vorderen Ende der Bohrung 150 ist ein Plastik-Q-ling 153 angeordnet, der übermäßige Stoßbelastungen und eine mögliche Beschädigung des Werkzeugschaftes 42 verhindert. Die Träger-Werkzeugeinheit wird am Sitzglied 132 durch zwei Paare von Verriegelungsgliedern 154 gehaltert, die auf gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugträgers angeordnet sind. Die Verriegelungsglieder 154 sind an den ^itzgliedern I32 angelenkt und werden durch eine Feder 156 und Stößel I58 in eine Verriegelungsstellung gedrückt, in der sie den Werkzeugträger 60 an der Stirnfläche I60 des Sitzgliedes 1J2 festhalten. Die Verriegelungsglieder 154 tragen Nockenflächen 1β2, die mit den Kanten 164 des Werkzeugträgers derart zusammenwirken, daß eine Träger-Werkzeugeinheit gradlinig in ein Sitzglied I32 geschoben werden und dabei die Verriegelungsglieder 154 auseinandergedrückt werden können, so daß sie über der Stirnfläche 166 des Werkzeugträgers einschnappen und diese er-

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fassen. Die Verriegelungsglieder 154 jedes Verriegelungsgliedpaares sind auf gegenüberliegenden Seiten jeweils eines der Greifercehäuse 86 angeordnet. Jedes Paar von Verriegelungsgliedern 154 ist durch eine Querstrebe 168 miteinander verbunden. Die Querstreben 168 stehen seitlich nach außen über die Greifergehäuse 86 vor, so daß sie leicht zugänglich sind.

SCHIEBERGEHÄUSE UND ZUGEORDNETE BAl)TEIIiE

Das Schiebergehäuse 66 dient in erster Linie dazu, den Schieber in einer parallel zur Achse der Antriebsspindel 36 verlaufenden Richtung verschiebbar zu haltern. Der Schieber 72 ist mit einstückigen .· Lagerabschnitten 184 versehen, die mit den Führungsstangen 70 zusammenwirken und diese am Umfang über etwa 3OO umgreifen (Fig. 6). Die Lagerabschnitte 184 sind mit freigehaltenen Ausschnitten I83 versehen, so daß die Lagerabschnitte 184 an den Tragstreben I85 vorbeiwandern können, durch die die Führungsstangen 70 an dem Schiebergehäuse 66 abgestützt sind. Der Schieber 72 ist ferner mit einer einstückigen Mutter I86 versehen, die mit der Leitspindel 71 zusammenwirkt.

Der Aufbau des Schiebers 72 ist am deutlichsten aus den Fign. 6, 7 und 8-ersichtlich. Wie Fig. 8 zeigt, sind am Schieber 72 zwei parallele Bohrungen I70 ausgebildet, die zu seiner Stirnseite hin geöffnet sind. Die Bohrungen 170 sind an die Trägerzapfen 100 an- v<i\i-d'iX_t wobej die Enden der Zapfen 100 angeschrägt sind, so daß iiie \ί-Λ'·Λ\^. 1n d1o Bohrungen 170 einführbar sind. Zwischen den Bohr .in;/en j yo 1»1, 1m .'Johlebor 72 ein Mittelkanal 172 ausgebildet,

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der von der vorderen Stirnseite des Schiebers zu einer zylindri.-.sehen Bohrung 174 verläuft. Zwei koaxiale Pührungsöffnungen I76 verlaufen vom Mittelkanal 172 in entgegengesetzter Richtung nach außen zu den Bohrungen 17O. Die Pührungsöffnungen werden vorzugsweise dadurch hergestellt, daß im Schieber 72 zunächst eine Bohrung hergestellt und anschließend das eine Ende der Bohrung durch einen Stopfen I78 verschlossen wird. Zwei Riegelzapfen I80 sind gleitend in den Pührungsöffnungen 176 geführt und mit drehbaren Endabschnitten in Form von gekapselten Kugeln l82 versehen.

Der Schieber 72 ist mit weiteren inneren öffnungen in Form zweier koaxialer Zylinderbohrungen I88 versehen, in denen zwei Kolben einsitzen. Die Kolben I90 tragen Betatigungsstangen 192, die durch Führungen 194 verlaufen und mit den Querstreben 168 zusammenwirken können. Die Kolben I90 werden durch Federn 196 und Scheiben 197* clie die Betatigungsstangen 192 umgreifen, in die zurückgezogene Lage gedrückt. Die Federn 196 sitzen an den Führungen 194. Die Bohrungen I88 können über Kanäle I98 mit Druck beaufschlagt werden, so daß die Kolben I90 sich entgegen der Kraft der Federn I96 nach außen verschieben, bis die Scheiben 197 an den Enden der Führungen 194 anschlagen. Danach sind die Verriegelungsglieder 154 geöffnet, so daß eine gewählte Träger-Werkzeugeinheit freigegeben wird und aus dem Werkzeugspeicher 62 entnommen werden kann.

Die Betätigungseinrichtung für die Verriegelungszapfen I80 enthält einen Kolben 200 mit einem Stößel 202, der an seinem vorderen Ende eine konische Nockenfläche 204 trägt. Im Stößel sitzt eine

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Schubstange 106 gleitfähig ein, die durch eine im Stößel angeordnete Feder 208 in die ausgefahrene Stellung gedruckt wird. Vom Kolben 200 verläuft eine Stellstange 210 nach hinten, die bewegungsschlüssig mit dem Kolben 200 verbunden ist. Die Stellstange steht nach außen über den Schieber 72 vor und dient zur Betätigung von Grenzschaltern, wie dies weiter unten beschrieben wird.

Das Schiebergehäuse 66 ist an seinem vorderen Ende mit Lagerflächen 212 versehen, die zwei Führungsstangen 214 abstützen und führen (Fig. 14). Die Führungsstangen 214 sind fest mit einem Lagergehäu-. se 216 verbunden. Das Lagergehäuse 216 enthält Lager 218, die den Drehzapfen 220 des Austauscherarmes 74 drehbar abstützen. Sin Stellmotor 224 ist am Schiebergehäuse 66 befestigt und enthält eine Kolbenstange 226, die mit dem Lagergehäuse 216 verbunden ist. Wenn dem Stellmotor 224 Hydraulikmittel zugeführt wird, wird das Lagergehäuse 216 in Axialrichtung verschoben, wobei die ^£iührungsstangen 214 in den Lagern 212 gleiten.

Das Lagergehäuse 216 ist mit einer Zylinderbohrung 228 versehen, in der ein Kolben 2JO einsitzt, der eine Zahnstange 232 trägt (Fig. 10). Die Zahnstange 232 kämmt mit einem Ritzel 234, das am Drehzapfen 220 befestigt ist. Durch Verstellung des Kolbens 230 unter Druckbeaufschlagung mit Hydraulikmittel wird eine Drehung des Austauscherarmes 74 um l8o° bewirkt.

Der Austauscherarm 74 ist an seinen gegenüberliegenden Enden identisch aufgebaut, und daher wird lediglich das eine Ende des Austauscherarmes unter besonderem Bezug auf Fig. 8 im einzelnen beschrieben. Wie gezeigt, sind im Ende des Austauscherarmes 74

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zwei parallele Bohrungen 2^6 ausgebildet, die derart bemessen und gelegen sind, daß sie die Werkzeugträger-Zapfen 100 engsitzend aufnehmen können. Die Bohrungen 2^6 verlaufen quer durch den Austauscherarm und sind im Abstand auf gegenüberliegenden Seiten einer mittleren Stufenbohrung 2j58 angeordnet. Ein abgeschrägter Einsatz 240 sitzt in der Bohrung 238 und wird durch eine Schraubenfeder 242 in die in Pig. 8 gezeigte Stellung gedrückt. Der Einsatz 240 steht über die Rückseite des Austauscherarmes 74 vor und vermag durch die öffnung 80 eines Werkzeugträgers 60 in das im Sinne

ψ der Pig. 8 links gelegene Ende des Mittelkanals 172 des Schiebers 72 hineinzugreifen. Der Einsatz 240 dient zur Betätigung zweier länglicher, zylindrischer Verriegelungszapfen 244, die in Bohrungen 246 einsitzen, welche in Längsrichtung des Austauscherarmes 74 verlaufen» Die Verriegelungpzapfen sind mit drehbaren Endabschnitten in Form von gekapselten Kugeln 248 versehen. Der Einsatz 240 enthält ©inen Abschnitt 250 vergrößerten Durchmessers, der mit einem schmaleren Abschnitt über eine konische Fläche 252 verbunden ist. Wenn die Feder 242 den Einsatz 240 in die in Fig. 8 gezeigte Stellung drückt, hält der Abschnitt 250 größeren Durchmessers die Verriegelungszapfen 244 in den Nuten 106 der Zapfen 100, wodurch d@r Austauscherarm 74 und der Werkzeugträger miteinander verriegelt werden. Durch den Austauscherarm 74 werden die Träger-Werkzeugeinheiten vom Schieber 72 an die Antriebsspindel 76 übergeben. Zu diesem Zweck wird der Austauscherarm 74 zunächst in Axialrichtung nach vorne verschoben, dann um I80 gedreht und schließlich in Axialrichtung zurückgezogen.

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BETÄTIGUNGSEINRICHTUNG

Wenn eine Träger-Werkzeugeinheit an die Antriebsspindel 36 übergeben und der Werkzeugschaft 42 durch die Rückhubbewegung des Austauscherarms 74 in die Spindel eingesetzt wurde, wird das Werkzeug 40 von seinem zugehörigen Werkzeugträger 6O abgekuppelt. Dies erfolgt mit Hilfe der Betätigungseinrichtung 76. Die Betätigungseinrichtung 76 enthält einen besonderen Aufsatz 254 für den Spindelkopf 30. Der Aufsatz 254 enthält eine zylindrische Bohrung 256, in der ein Kolben 258 einsitzt (Fig. 12). Eine Kolbenstange 26o, die am Kolben 258 angebracht ist, ist mit einer Zahnstange 2β2 versehen, die mit einem Ritzel 264 kämmt. Im Aufsatz 254 ist die Zahnstange verschiebbar geführt und das Ritzel 264 drehbar gelagert. Wie Fig. 11 zeigt, kämmt das Ritzel 264 mit seinen verlängerten Zähnen weiterhin mit den Zähnen eines Zahnkranzes 266. Der Zahnkranz 266 ist koaxial zur Antriebsspindel 36" angeordnet und umgreift diese. Der Zahnkranz 266 kämmt mit den Zähnen 268 von zylindrischen Betätigungsgliedern 270, die in Bohrungen 272 des Aufsatzes 254 gelagert sind. Die zylindrischen Betätigungsglieder 270 sind mit exzentrischen Nasenabschnitten 274 versehen, die engsitzend mit den Betätigungsschlitzen 98der Greifer 88a und 88b zusammenwirken. In der in Fig. 10 gezeigten Stellung, in der die Nasen 274 weit voneinander entfernt sind, sind die Greifer 88a und 88b .geöffnet. Wenn jedoch die Betätigungsglieder 270 um l8o° gedreht werden, werden die Nasen 274 näher zusammengebracht, so daß die Greifeinrichtung 88 geschlossen wird. Dabei werden die

in Greifer 88a und 88b durch die Verriegelungskugel 94 jeweils/der

geöffneten oder geschlossenen Lage festgehalten.

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Am Aufsatz 254 ist eine besondere elektronische Leseeinrichtung 276 angebracht, die in den Fign. 10 und I5 gezeigt ist. Die Leseeinrichtung 276 enthält vierundzwanzig Schalter 278, von denen jeder über einen verschiebbaren Stift 280 durch eine der Nockenbahnen 120b betätigt wird. Je nach der Einstellage des zugehörigen Nockens 120 sind die Kontakte des jeweiligen Schalters 278 entweder geschlossen oder geöffnet. Auf diese Weise wird ein binäres Kodiersystem geschaffen, wobei jeder Einstellage eines Nockens 120 eine unterschiedliche Kombination von Schalterstellungen zugeordnet ist.

WERKZEUG-AUSWAHLEINRICHTUNG

Der gesamte Werkzeugspeieher 62 liegt nahe dem Spindelkopf JO und dem Schiebergehäuse 66. Die Leseeinrichtung 64 zur Werkzeugidentifikation ist am Schiebergehäus366 angebracht und mit einundzwanzig elektrisch leitfähigen Schleifern 282 versehen, die parallel zur Bewegungsbahn der Kette I30 liegen und mit dem jeweils zugeordneten Kodierring 114a, 114b bzw. II5 in Berührung traten können. Die Leseeinrichtung 64 vermag somit die elektrische Leitfähigkeit des an der dem jeweiligen Schleifer 282 entsprechenden Stelle angeordneten Kodierrings 114a oder 114b abzutasten. Es werden zwanzig Ringe 114a, 114b verwendet. Diese Ringe sind in Vierer-Gruppen angeordnet. Mit Hilfe einer Binärkodierung können · somit auf dem Bolzen 112 fünf Ziffern dargestellt werden. Somit lassen sich 99-999 Werkzeugen jeweils eine unterschiedliche Zahl zuordnen. Die elektrisch leitfähigen Ringe 114 schließen den Strom kreis von den Schleifern 282 über den Bolzen 112 und den Ring II5.

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Dies wird durch die Leseeinrichtung 64 festgestellt, die somit • die der jeweiligen Träger-Werkzeugeinheit 40, 60 zugeordnete Zahl zu lesen vermag. Natürlich erhält jede Träger-Werkzeugeinheit eine andere Kennzahl.

Die Leseeinrichtung 64 wirkt mit einem Resolver 284 zusammen, der die Bewegung der Kette IJO bezüglich des Schiebergehäuses 66 steuert und ein ausgewähltes Werkzeug 40 in einer vorgegebenen Relativlage zum Schiebergehäuse 66 hält. Wie Fig. 6 zeigt, ist ein Pinger 286 vertikal fluchtend zu Anschlägen 288 ausgerichtet, die an jedem Sitzglied 1J52 angeordnet sind. Der Pinger 286 ist mit einem Kolben 290 (Fig. 19) eines zylindrischen Gehäuses 292 verbunden. Das zylindrische Gehäuse 292 ist an einem Ende eines Schwenkzapfens 294 befestigt, der in einem mit dem Schiebergehäuse 66 verbundenen Halter 296 gelagert ist. Am gegenüberliegenden Ende ist der Schwenkzapfen 294 an den Resolver 284 angeschlossen, so daß der Rotor des Resolvers 284 eine Winkellage einnimmt, die der Winkellage des Gehäuses 292 entspricht. Das Gehäuse 292 wird federnd nach oben gedruckt, während sich die Kette normalerweise nach unten bewegt. Wenn daher der Pinger 286 ausgefahren wird, so daß er von einem Anschlag 288 erfaßt wird, verschwenkt der Anschlag das Gehäuse 292 und verstellt den Resolver in eine Nullstellung. Die Nullstellung des Resolvers wird durch eine Steuereinrichtung 298 festgestellt, die ihrerseits den Motor 135 steuert, der das Antriebskettenrad l40 des Werkzeugspeichers 62 antreibt.

Der Resolver 284 liefert der Steuereinrichtung 298 ein Signal, das anzeigt, auf welcher Seite der Nullstellung sich der Rotor befindet.

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Die Steuereinrichtung reguliert die Stromzufuhr zum Motor 135* so daß der Motor I35 in einer Richtung umläuft, in der sich der Rotor des Resolvers der Nullstellung nähert. Wenn sich der Rotor des Resol vers in der Nullage befindet, wird dem Motor I35 kein Strom zugeführt.

HYDRAULISCHE UND ELEKTRISCHE BAUTEILE SOWIE ARBEITSWEISE

Die erfindungsgemäße Maschine enthält eine Reihe von elektrischen und hydraulischen Baugruppen, die zur Bewegung der mechanischen Bauteile oder zu deren Bewegungssteuerung dienen. Diese Baugruppen werden am besten in Verbindung mit der Arbeitsweise der Werkzeugwechseleinrichtung erläutert. Der elektrische Schaltkreis, durch den die verschiedenen elektrischen Baugruppen betätigt werden,ist natürlich in den elektrischen Steuerkreis der betrachteten Werkzeugmaschine, in der die Werkzeugwechseleinrichtung enthalten ist, eingebaut. Der Aufbau derartiger elektrischer Schaltkreise für Werkzeugmaschinen wird in Abhängigkeit von den vorliegenden hydraulischen und elektrischen Baugruppen und deren vorgegebenewBetriebsverhalten gewählt. Es lassen sich je nach der besonderen Werkzeugmaschine unterschiedliche elektrische Schaltkreise verwenden.

Zur Betätigung verschiedener Bauteile der Werkzeugwechseleinrichtung dient eine Hydraulikanlage mit einer Pumpe P. Die Pumpe P arbeitet ständig und versorgt mehrere Ventile 3O²I-, 306, 308, 310,312, 314, 316 , 318 und 320 mit Strömungsmitteldruck. Das Ventil 306 steuert die Drehrichtung eines Hydraulikmotors 302, der die

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Schieber-Leitspindel 71 antreibt. In der gezeigten Lage ist das Ventil 306 abgeschaltet, so daß dem Motor 302 kein Strömungsmittel zugeführt wird. Wenn jedoch entweder das Solenoid SOL 2 oder SOL 3 erregt wird, gelangt das Ventil 306 entweder in die "Vorwärts"- oder "Rückwärts"-Stellung. Die Drehgeschwindigkeit des Motors 302 wird durch das Ventil 304 gesteuert, das durch ein Solenoid SOL 1 betätigt wird. Das Strömungsmittel fließt vom Motor 302 über das Ventil 304 zu einem Strömungsmittelspeicher 322. Wenn das Solenoid SOL 1 erregt ist, lenkt das Ventil 304 den Strömungsmittelstrom an einer Drosselstelle 324 vorbei die normalerweise den Mengenstrom verringert und dadurch für eine langsamere Arbeitsgeschwindigkeit des Motors 302 sorgt.

Ausgehend von der zurückgezogenen Lage "R" des Schiebers 72 (Fig.5) wird nunmehr die Betriebsweise der Werkzeugwechseleinrichtung beschrieben. In dieser Lage betätigt ein Finger 189 (Pig· 19) des Schiebers 72 einen Grenzschalter LSI. Das Solenoid SOL 3 ist erregt, so daß der Motor 302 in einer Richtung umläuft, in der der Schieber in Anlage an einem feststehenden Anschlag 71b am hinteren Ende der Leitspindel 71 gehalten wird. Der Schieber 72 wird dadurch in einer Stellung gehalten, in der er sich hinter den von der Kette 130 getragenen Träger-Werkzeugeinheiten 40, 60 befindet. Durch den Kettenantriebsmotor 143 werden die Träger-Werkzeugeinheiten 40, 60 an der am Schiebergehäuse 66 angeordneten Leseeinrichtung 64 vorbeigeführt. Die Leseeinrichtung berührt die Kodierringe 114 der jeweiligen Träger und liefert der Steuereinrichtung 298 ein entsprechendes Signal. Wenn die Steuereinrichtung ein Signal erhält, das das für den nächsten Bearbeitungsvorgang benötigte Werk-

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zeug anzeigt, wird das Solenoid SOL β erregt, wodurch das Ventil 312 das zylindrische Gehäuse 292 zum Strömungsmittelspeicher 322 entlüftet. Infolgedessen vermag die Feder 291 den Pinger 286 auszufahren, so daß er mit dem Anschlag 288 des Sitzgliedes 132, in dem sich das gewählte Werkzeug befindet, zusammenwidct . Infolge des Zusammenwirkens des Anschlages 288 mit dem Finger 286 wird der Rotor des Resolvers 284 gedreht, bis der Resolver ein "NuIl"-Signal an die Steuereinrichtung 298 abgibt. Daraufhin wird der Ketten-Antriebsmotor 135 so gesteuert, daß der Resolver 284 in W der Null-Lage gehalten wird, wobei das gewählte Werkzeug in Übereinstimmung mit der möglicherweise nachfolgenden Verschiebung des Schiebergehäuses 66 entweder angehoben oder abgesenkt wird.

Wenn die "Null"-Lage des Resolvers erreicht worden ist, erregt die Steuereinrichtung das Solenoid SOL 2, wodurch der Schieber 72 aus der zurückgezogenen Lage R in eine "Ketten"-Lage C verschoben wird, in der die Trägerzapfen 100 in den Schieberbohrungen 170 einsitzen. Zu diesem Zeitpunkt betätigt der Finger I89 des Schiebers einen Grenzschalter LS 2 und der Anschlag I9I des Schiebers gelangt in Anlage an den einfahrbaren Anschlag 193· Der Motor 302 wird einfach angehalten, wobei der Schieber 72 in dieser Lage durch den Anschlag 193 gehalten wird. Die Betätigung des Grenzschalters LS löst nach einer Zeitverzögerung die Betätigung des Solenoids SOL aus, so daß das Ventil 310 in eine Schaltlage gelangt, in der die Bohrungen 174 und I88 mit Druck beaufschlagt werden.Hierdurch wird der Kolben 200 vorgeschoben, so daß die Verriegelungszapfen I80 nach außen verstellt werden und der Schieber mit dem gewählten Werkzeug verriegelt wird. Die Kolben I90 werden ebenfalls nach

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außen verschoben, so daß die Betatigungsstangen 192 die gewählte Träger-Werkzeugeinheit 40, 60 von ihrem Sitzglied 132 entriegeln. Wenn die Stellstange 210 vom Grenzschalter LS 11 freigekommen ist, wird das Solenoid SOL 4 nach einer Verzögerungszeit abgeschaltet, so daß das Ventil 308 die Bohrung 197 derart mit Druck beaufschlagt, daß der Anschlag 193 angehoben wird und der Motor 302 die Vorwärtsverstellung des Schiebers 72 fortsetzen kann. Wenn der Schieber eine Lage erreicht, in der sein Finger den Grenzschalter LS 3 betätigt, wird das Solenoid SOL 2 abgeschaltet, so daß das Ventil 306 in die Ruhelage. zurückkehrt und dadurch der Schieber in .einer Wartestellung "P" angehalten wird.

Der Schieber bleibt in der Wartestellung P, bis der gerade ablaufende BearbeitungsVorgang beendet ist und die Steuereinrichtung ein Signal erhält, das anzeigt, daß das benutzte Werkzeug 40 aus der Werkzeugmaschine entnommen und das in der Parkstellung P befindliche Werkzeug 40 eingesetzt werden kann. Der eigentliche Werkzeugwechsel wird jedoch durch dieses Signal erst ausgelöst, wenn die Antriebsspindel 36 voll zurückgezogen ist, was durch Betätigung eines Grenzschalters LS 13 angezeigt wird (Fig. 20), und sich die Spindellferner in der richtigen Winkellage befindet, was durch Betätigung eines nicht gezeigten, im Druckgehäuse 37 angeordneten Grenzschalters angezeigt wird. Ferner muß ein Grenzschalter LS 14 betätigt sein, was bei vollständigem Zurückfahren des Tisches 26 von der Spindel 36 erfolgt. Durch das vollständige Zurückfahren des Tisches 26 wird sichergestellt, daß das Werkzeug 40 nicht durch ein Werkstück W behindert wird, das gemäß Fig. 20 auf dem Tisch 26 aufliegt. Wenn diese Grenzschalter betätigt sind und

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die Steuereinrichtung einen Werkzeugwechsel freigibt, wird das Solenoid SOL 2 erregt, so daß der Schieber 72 nach vorne verstellt wird, bis er an einen feststehenden Ansohla£ TIa am vorderen Ende der Leitspindel 71 auftrifft und der Motor 302 angehalten wird. Daraufhin betätigt der Pinger I89 den Grenzschalter LS 4. Der Schieber 72 ist nunmehr in der vorderen Stellung "p" angehalten.

Wenn sich der Schieber 72 in die vordere Stellung P verschiebt, gelangen die vorderen Enden der Trägerzapfen 100 in die beiden Bohrungen 2J56 des Austauscherarmes 74. Gleichzeitig berührt die Schubstange 206 des Schiebers 72 das Ende des Einsatzes 240, so daß sich die Verriegelungszapfen 244 nach innen verschieben können. Zu diesem Zweck ist die Feder 208 härter als die Feder 242 ausgebildet. Wenn jedoch der Schieber 72 sich noch weiter nach vorne verstellt, nachdem der Einsatz 240 bereits in die äußerst mögliche Endstellung zurückbewegt wurde, drückt sich die Feder 208 zusammen, so daß eine derartige Überverschiebung des Schiebers ohne Beschädigung irgendwelcher Bauteile möglich ist. Nach einer auf die Betätigung des Grenzschalters LS 4 folgenden Zeitverzögerung wird das Solenoid SOL 5 abgeschaltet, so daß sich der Kolben 200 zurückzieht und dadurch der Träger 60 vom Schieber 72 entriegelt wird und der Einsatz 240 die Verriegelur^zapfen 244 nach au3en verstellen kann. Die gewählte Träger-Werkzeugeinheit 40, δθ ist somit an den Austauscherarm 74 übergeben und mit diesem verrLegelt worden.

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Das Abkuppeln einer Träger-Werkzeugeinheit 40, 60 vom Schieber 72 wird durch das Zusammenwirken der Stellstange 210 mit dem Grenzschalter LS 12 angezeigt. Hierdurch wird ein Solenoid SOL Il erregt und das Ventil 3l6 gelangt in eine Schaltlage, in der es der Rückseite des Stellmotors 224 Hydraulikmittel zuführt. Infolgedessen wird der Kolben 226 nach vorne verschoben, wodurch das Lagergehäuse 216 und der Austauscherarm 74 unter Führung durch die Führungsstangen 214 nach vorne verstellt werden. Hierdurch wird die Träger-Werkzeugeinheit 40, 60 vom Schieber 72 entfernt; gleichzeitig wird hierdurch die benutzte Träger-Werkzeugeinheit 40, 60 von der Antriebsspindel 36 fortbewegt. Wenn der Austauscherarm 74 vollständig vorgeschoben wurde, wird der Grenzschalter LS 6 geschlossen. Hierdurch wird ein Solenoid SOL I3 erregt. Dies bringt das Ventil 318 in eine Schaltlage, in der es dem oberen Ende 3er Bohrung 228 Strömungsmittel zuführt. Hierdurch wird der Kolben 230 nach unten verstellt und der Austauscherarm um l8o° verdreht. Wenn sich der Kolben vollständig nach unten verstellt hat, gibt die Stange 23I den Grenzschalter LS 8 frei. Hierdurch wird das Solenoid SOL 10 erregt und das Solenoid SOL 11 abgeschaltet. Infolgedessen wird der Austauscherarm 74 zurückgezogen und das neue Werkzeug wird in die Antriebsspindel 36 eingesetzt. Wenn sich das Werkzeug in der Einschublage befindet, wird dies durch die Betätigung des Grenzschalters LS 5 angezeigt. Hierdurch wird ein nicht gezeigter, herkömmlicher, kraftbetätigter Zugbolzen zur Verriegelung des Werkzeuges 40 an der Antriebsspindel 36 betätigt. Danach wird ein Solenoid SOL 8 erregt, das das Ventil 314 in eine Schaltlage bringt, in der es dem oberen Ende der Bohrung 256 Strömungsmittel zuführt. Hierdurch wird der Kolben 258 nach unten versehenen

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und infolgedessen werden die zylindrischen Bauteile 270 verdreht. Die exzentrischen Nasen 274, die in den Betätigungsschlitzen 98 der Greifer liegen, werden somit nach außen verstellt. Hierdurch werden die Greifer 88a und 88b geöffnet und das gewählte Werkzeug 40 wird von seinem Träger 60 abgekuppelt. Während eines Bearbeitungsvorganges verschiebt sich die Antriebsspindel 36 durch die Trägeröffnung 80 hindurch. Der Träger 60 des gerade benutzten Werkzeuges 40 wird während des Bearbeitungsvorganges am vorderen Ende der

nicht Spindelhülse 38 gehalten und bewegt sich^ bis das Werkzeug 40 wie-

der angekuppelt ist.

In dieser Stellung betätigen die Kodiernocken 120 die Schalter 278, so daß die Leseeinrichtung 276 der Steuereinrichtung ein Signal zuführt, das die Länge des benutzten Werkzeuges 40 anzeigt. Diese Information wird auf verschiedene Weise verarbeitet. Sie legt nicht nur die Weglänge fest, um die das Werkzeug 40 in Axialrichtung vorgeschoben wird, sondern steuert auch die Verstellung des Werkstücktisches 2β durch die Leitspindel 25.

Die Steuereinrichtung benutzt die von der Leseeinrichtung 276 kommende Information über die Werkzeuglänge zur Berechnung der optimalen Axialeinstellung des Werkstücktisches 26. Die Werkstücktisch-Leitspindel 25 ist an eine Resolver-Rückkoppelungsstufe 326 angeschlossen, die die Umdrehungszahl und Winkellage der Leitspindel 25 in die Steuereinrichtung eingibt, wodurch die Steuereinrichtung die Lage des Werkstücktisches erfassen kann. Es ist von Vorteil, wenn der Tisch 26 so nahe wie möglich an die Spindel 36 herangebracht wird, um die Auskraglänge der Spindel möglichst klein zu halten. Je langer jedoch das benutzte Werkzeug; ist,

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desto weiter muß der Tisch von der Spindel entfernt angeordnet werden, um den benötigten freien Raum für das Werkzeug zu schaffen. Nachdem ein neues Werkzeug 40 in die Spindel 36 eingesetzt wurde, wird demgemäß der Motor 29 so betätigt, daß er den Tisch 26 zur Spindel hin verschiebt. Wenn die Steuereinrichtung mit Hilfe der Rückkoppelungsstufe 326 feststellt, daß die optimale Tisch-Einstellage erreicht wurde, wird ein Solenoid SOL 14 abgeschaltet, so daß Strömungsmittel über ein Ventil 320 aus einer Bohrung 330 abströmen und somit ein Stößel 332 zurückgefahren werden kann. Hierdurch vermag eine Klaue 334 unter dem Einfluß einer Feder in Berührung mit einer Riegelstange 338 zu treten. Die Riegelstange 338 ist mit verhältnismäßig weit voneinander entfernten Zähnen versehen, und der Zeitpunkt der Freigabe der Klaue 334 legt den Verriegelungszahn fest, auf den der Werkstücktisch eingestellt wird. Der Werkstücktisch wird in dieser Einstellage durch nicht gezeigte herkömmliche Spannvorrichtungen festgeklemmt, und nach einer kurzen Verzögerungszeit wird der Motor 29 abgeschaltet. Die Steuereinrichtung speichert die Einstellage des Werkstücktisches 26 (und somit des Werkstückes W), und die vorgegebene Schnitttiefe für den nachfolgenden Bearbeitungsvorgang wird auf diese Sinstellage bezogen.

Wenn der BearbeitungsVorgang beendet ist, wird die Antriebsspindel zurückgefahren und in eine vorgegebene Winkellage gebracht, in der das Werkzeug 40 in sie eingesetzt wurde. Dann werden die Greifer 88a und 88b geschlossen. Dies zeigt an, daß die Spindel 36 ein neues Werkzeug aufzunehmen vermag, und der oben beschriebene Werkzeugwechselvorgang wiederholt sich. Wenn das benutzte Werkzeug

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in den Schieber 72 eingesetzt wird, befindet sich der Stößel .202 in der zurückgezogenen Stellung. Somit können die Verrlegelungs-

wenn zapfen l8o durch die Zapfen 100 nach innen gedruckt werden,/diese in die Bohrungen 170 eingeführt werden. Bei Betätigung des Grenzschalters LS 5 wird das Solenoid SOL 5 erregt und infolgedessen der benutzte Werkzeugträger 60 mit dem Schieber 72 verriegelt.Durch die Vorwärtsbewegung des Stößels 202 wird natürlich der benutzte Werkzeugträger 60 vom Austauscherarm 74 entriegelt, da die Schubstange 206 den Einsatz-Abschnitt 250 von den Verriegelungszapfen 244 trennt.

Der Schieber bringt das benutzte Werkzeug 40 zu dem Sitzglied I32 zurück, aus dem das neue Werkzeug 40 entnommen wurde, wobei die Bewegung der Kette 1J50 nach Entnahme des neuen Werkzeuges 40 aus der Kette mit der Bewegung des Schiebergehäuses 66 verknüpft bleibt. Beim Einsetzen erfassen die Ränder des Werkzeugträgers 60 die Nockenflächen l62 der Verriegelungsglieder 154, so daß die Verriegelungsglieder auseinandergedrückt werden, bis sie über den Werkzeugträger 60 einschnappen und diesen mit dem Sitzglied I52 verriegeln. Die Rückhubbewegung des Schiebers zur Stellung C aus der Stellung P wurde durch die Freigabe des Grenzschalters LS 11 angezeigt. Die weitere Verschiebung des Schiebers 72 zur zurückgefahrenen Stellung R wircfdurch Betätigung des Grenzschalters LS12 angezeigt, und diese Verschiebung folgt nach dem Abkuppeln des Schiebers 72 von dem benutzten Werkzeugträger 60, nachdem die benutzte Träger-Werkzeugeinheit 40, 60 in der Stellung C des Schiebers wieder in die Kette I30 eingesetzt wurde. Es sei darauf hingewiesen, daß der Schieberanschlag 191'in eine von zwei unterschiedliche Schaltlagen verkippt, so daß die Einstellung des

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Schiebers in der Stellung C unabhängig von der Richtung, aus der diese Stellung C erreicht wurde, die gleiche ist. Wenn der Schieber schließlich in die Stellung R zurückgekehrt ist, wird das Solenoid SOL 7 erregt, so daß der Resolverfinger 286 zurückgezogen wird und die Leseeinrichtung 64 ein weiteres Werkzeug heraussuchen kann, das als nächstes in dem Arbeitsablauf benötigt wird.

Jedesmal wenn einer der Grenzschalter LS 1, LS2, LS 3 und LS 4 betätigt wird,, wird das Solenoid SOL 1 abgeschaltet, so daß der Motor 302 mit niedriger Drehzahl umläuft. Somit wird der Schieber allmählich in Gang gesetzt und angehalten, da zwischen der Ruhelage und einer schnelleren Normalverschiebung ein Antriebszustand mit einer mittleren Geschwindigkeit liegt.

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Claims

Patentanwälte Dr. Ing. H. Negnndank

Dipl. Ing. H. H.?uck DIpI. Phys. W. Schmus

eM8nd)«Mi15,Mozarfcfr.23

Td. 5380586

DeVlieg Machine Company

Fair Street

Royal Oak, Michigan 48068/USA 1. April 1971

Anwaltsakte M-1489

Patentansprüche

{ 1./Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel, die eine umlaufende Spindel zur Halterung des Werkzeugs, einen Werkzeug-Speicher und mehrere in die Spindel einsetzbare, mit Werkzeugen verbundene Werkzeugträger enthält, gekennzeichnet durch eine am Werkzeugträger (60) ausgebildete Halteeinrichtung (loo, Io2, loU, I06), eine am Werkzeugträger angeordnete Greifeinrichtung (88), durch die der Werkzeugträger lösbar mit dem zugeordneten Werkzeug (4o) verbindbar ist, eine Fördereinrichtung (72, 74, 13o), durch die ein ausgewähltes Werkzeug C+o) gemeinsam mit seinem Werkzeugträger (60) vom Werkzeugspeicher (62) abnehmbar und in die Spindel (36) einsetzbar ist, und eine der Spindel zugeordnete Betätigungseinrichtung (76), durch die die Greifeinrichtung (88) des Werkzeugträgers von einem in die Spindel (36) eingesetzten Werkzeug (4o) abkoppelbar und an dieses ankoppelbar ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträger (60) eine Werkzeug-Aufnahmeöffnung (\q)

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■ aufweisen und Abschnitte (126, 128) der Greifeinrichtung (88) auf gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmeöffnung (8o) angeordnet sind, wobei die Größe der Aufnahmeöffnung (8o) derart bemessen ist, daß die Spindel (36) während eines Bearbeitungsvorganges durch die Aufnahmeöffnung hindurchschiebbar ist.

3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (loo bis Io6) auf gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugträgers (6o) ausgebildete erste und zweite Halteglieder (loH, Io6) enthält, und daß die Fördereinrichtung (72)(7H, 13o) einen mit den ersten Halteglieder (loo, Io4) des Werkzeugträgers (6o) verbindbaren Schieber (72), durch den ein ausgewähltes Werkzeug (M-o) aus dem Werkzeugspeicher (62) entnehmbar und zur Spindel (36) beförderbar ist, und einen Austauscherarm (7¹+) aufweist, durch den ein vom Schieber (72) beförderter Werkzeugträger (6o) an seinen zweiten Haltegliedern (loo, Io6) erfaßbar und zusammen mit dem Werkzeug (Ho) weiter zur Spindel (36) hin bewegbar ist.

ι*. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscherarm (7U) zwecks Einsetzens eines Werkzeuges (4o) in die Spindel (36) sowohl drehbar als auch parallel zur Achse der Spindel verschiebbar ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Schieber (72) ein strömungsmittelbetätigtes Gesperre (176, 18o, 2oo, 2o2, 2oU, 2o6) zur Verriegelung der ersten Halteglieder (loo, loH) angeordnet ist.

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6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Austauscherarm (74) ein mechanisch betätigbares Gesperre (244, 246) angeordnet ist, durch das ein am Austauscherarm gehalterter Werkzeugträger (6o) an seinen zweiten Haltegliedern (loo, Io6) erfaßbar ist, und daß am Schieber (72) eine strö-

- mungsmittelbetätigte Stellvorrichtung (2oo, 2o2, 2o4, 2o6) vorgesehen ist, durch die das Gesperre (244, 246) bei einer Annäherung des Schiebers (72) und des A^Bt au scher ar ms (74) entriegelbar ist.

7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugspeicher (62) mechanisch betätigte, mit den Werkzeugträgern (6o) zusammenwirkende Verriegelungsglieder (154) zur Halterung der Werkzeugträger und der zugeordneten Werkzeuge (4o) im Speicher enthält, und daß am Schieber (72) eine strömungsmittelbetätigte Entriegelungsvorrichtung (18 8, 19o) vorgesehen ist, durch die die Verriegelungsglieder bei einer vorgegebenen Einstellage des Schiebers (72) relativ zum Speicher (62) entriegelbar und somit die Werkzeugträger (6o) und Werkzeuge (4o) für eine Bewegung vom Speicher (62) fort freigebbar sind.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, mit einem mit Führungen versehenen senkrechten Ständer, einem senkrecht in den Führungen verschiebbaren Spindelkopf und einer mit dem Spindelkopf gekoppelten Leitspindel zur Verschiebung des Spindelkopfes, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand zum Spindelkopf (3o) in den Führungen (32) ein Schiebergehäuse

(66) angeordnet ist, in dem der Schieber (72) bewegbar abge-

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stützt ist, wobei das Schiebergehäuse (66) gleichzeitig mit dem Spindelkopf (3o) durch die Leitspindel (34) antreibbar ist.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (62) einen Aufzug (13o bis 146) enthält, durch den eine Reihe von Werkzeugen (Ho) längs einer am Schiebergehäuse (66) vorbeiführenden Bewegungsbahn senkrecht verschiebbar ist, und daß eine Steuereinrichtung (28M-, 2 98) zur Betätigung des Aufzuges (13o bis 146) vorgesehenst, durch die der Aufzug synchron mit dem Schiebergehäuse (66) bewegbar und dadurch ein vorgegebener senkrechter Abstand eines ausgewählten Werkzeuges (4o) vom Schiebergehäuse (66) einhaltbar ist.

lo. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (62) eine Transportkette (13o) enthält, die an einer Leiteinrichtung (146) geführt und gelagert ist und mehrere Kettenglieder (132, 134) mit Ansätzen (132, 15o, 152) zur Aufnahme eines Werkzeuges (4o) aufweist, wobei die Werkzeugträger (6o) im wesentlichen senkrecht zu und außerhalb von den Ansätzen (132, 15o, 152) liegen, und daß an den Kettengliedern (132) federnd in die Verriegelungsstellung gedrückte Verriegelungsglieder (154) schwenkbar angeordnet sind, die mit den Werkzeugträgern (6o) zusammenwirken und dadurch die Werkzeuge (4o) an einer Herausbewegung aus den Ansätzen (132, 15o, 152) hindern.

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11. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Werkzeugträger (60) angeordnete Greifeinrichtung (88) zwei federbelastete, auf gegenüberliegenden Seiten eines mit dem Werkzeugträger (60) verbundenen Werkzeuges (4o) gelegene Werkzeuggreifer (88a, 88b) enthält j die zwecks Erfassens des Werkzeuges (4o) aufeinanderzubewegbar sind, und daß die Betätigungseinrichtung (76) zwei mit exzentrischen Nasen (274) versehene Betätigungsglieder (27ο), die um eine feste Achse drehbar abgestützt sind, und

P ein Stellrad (266) zum Antrieb der Betätigungsglieder enthält, wobei die Nasen (274) in die Werkzeuggreifer (88a, 88b) einsetzbar und dadurch die Greifer entgegen der Federkraft bei Drehung des Stellrades (266) auseinandersehiebbar sind, wodurch das Werkzeug (4o) zwecks freien Drehantriebs durch die Spindel (36) vom Werkzeugträger (60) abkuppelbar ist»

12. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkzeug CUo) eine Kodier-

k einrichtung (llo, 118) zugeordnet ist.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung (llo, 118) am Werkzeugträger (60) vorgesehen ist.

14. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung (llo) zur Kennzeichnung eines am Werkzeugträger (60) gehalterten Werkzeuges vorgesehen ist.

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15. Werkzeugmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

zur

daß zum Abtasten der Kodxerexnrxchtung (118) und/Identifizierung eines benötigten Werkzeuges (4o) eine erste Leseeinrichtung (64) vorgesehen ist.

16. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der die Antriebsspindel längs ihrer Drehachse verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet;, daß die Kodiereinrichtung (118) zur Angabe der Axiallänge des Werkzeuges (4o) vorgesehen und an der Spindel (36) eine zweite Leseeinrichtung (276) zum Abtasten der Kodiereinrichtung (118) angeordnet ist.

17. Werkzeugmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leseeinrichtung (276) eine Steuerstufe (328) zur Steuerung der Axialverschiebung der Spindel (36) angeschlossen ist.

18. Werkzeugmaschine nach Anspruch 16 oder 17, bei der ein parallel zur Drehachse der Spindel verschiebbarer Werkstücktisch vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leseeinrichtung (276) eine Steuerstufe (326) zur Einstellung des Werkstücktisches (26) parallel zur Spindelachse während eines vorgegebenen Bearbeitungsvorganges angeschlossen ist.

19. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung (118) mehrere von Hand verstellbare, drehbare Nocken (12o) zur Angabe der Axiallänge des am Werkzeugträger (6o) gehalterten Werkzeuges (Ho) enthält. _?

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20. Werkzeugträger für eine Werkzeugmaschine mit automatischem Werkzeugwechsel, gekennzeichnet durch einen Tragkörper (60,78), eine am Tragkörper angeordnete Greifeinrichtung (88), durch die der Tragkörper lösbar mit einem Werkzeug (40) verbindbar ist, eine am Tragkörper ausgebildete Halteeinrichtung (100), die durch . eine Fördereinrichtung (72,7²O zwecks Beförderung eines mit dem Tragkörper verbundenen Werkzeuges (40) erfaßbar ist, und eine am Tragkörper (60,78) angeordnete Kodiereinrichtung (110,118).

21.Werkzeugträger nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (βθ,78) ein Metallblechteil (78) enthält, und daß die Halteeinrichtung einen am Metallblechteil befestigten Zapfen (lOO) aufweist.

22.Werkzeugträger nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung zwei von gegenüberliegenden Seiten des Tragkörpers (60,78) vorstehende Zapfen (100,104, I06) enthält.

23.Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodiereinrichtung (HS) am Tragkörper (60,78) drehbar angeordnete, von Hand auf die Abmessungen des mit dem Tragkörper verbundenen Werkzeuges (40) einstellbare Nocken (120) enthält.

24.Werkzeugträger nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (60,78) eine Werkzeugaufnahmeöffnung (80) aufweist und die Greifeinrichtung (88) auf gegenüberliegenden -8-

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Seiten der Aufnahmeöffnung gelegene Greifabschnitte (88a, 88b) (126, 128) enthält, die mit in dem zu halternden Werkzeug (i+o) ausgebildeten Ausnehmungen (5o, 52) zusammenwirken.

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