DE3001311C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanenden Bear­ beitung von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspuchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist in der DE-OS 16 52 680 in Gestalt einer Werkzeugmaschine mit einer Einrichtung zum automatischen Werkzeugwechsel beschrieben. Sie verfügt über eine Säule, an der in Vertikalrichtung verfahrbar ein Schlit­ ten angeordnet ist, der einen Werkzeugkopf trägt. Dieser besitzt zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Auf­ nahmen für Werkzeuge bzw. Werkzeugträger und ist um eine horizontale Achse verdrehbar, so daß die beiden Aufnahmen wechselweise eine Arbeitsposition bzw. eine Wechselposition einnehmen. An einem an der Maschinenrückseite vorgesehenen Magazin sind Aufbewahrungsstellen vorgesehen, an denen unter Vermittlung von Werkzeugträgern Bearbeitungswerkzeuge derart gehaltert sind, daß sie bei Bedarf an einer Übergabestelle positionierbar sind. Mittels einer zwischen dem Werkzeugkopf und dem Magazin befindlichen Transportvorrichtung lassen sich Werkzeuge zwischen der Übergabestelle und der Wechselposi­ tion umsetzen.

Der Transport eines Werkzeuges zwischen dem Magazin und dem Werkzeugkopf nimmt bei der Werkzeugmaschine der DE-OS 16 52 680 relativ viel Zeit in Anspruch, weil seitens des Magazines lediglich eine einzige Übergabestelle vorgesehen ist. Somit muß die Transportvorrichtung entsprechend der jeweiligen Arbeitshöhe des Werkzeugkopfes immer erst eine gewisse Weg­ strecke zurücklegen, um den vertikalen Abstand zwischen der Übergabestelle und der Wechselposition auszugleichen. Außer­ dem ist zusätzlich ein Drehvorgang erforderlich, um die Position der jeweiligen Aufnahme zu ändern, und als weitere Arbeitsschritte bedarf es kurzer Linearverschiebungen der Aufnahmen beim Entnehmen bzw. Zurücksetzen eines Werkzeuges aus bzw. in den Werkzeugkopf bzw. das Magazin. Es ist daher durchaus möglich, daß ein in der Arbeitsposition befindliches Werkzeug seinen Arbeitsvorgang bereits beendet hat, bevor noch an der in der Wechselposition befindlichen Aufnahme ein neues Werkzeug gehaltert werden konnte. Überdies setzen die vielen Arbeitsschritte einen komplizierten Aufbau und eine aufwendige Steuerung der gesamten Anordnung voraus, was hohe Kosten und große bauliche Abmessungen nach sich zieht. Zu letzterem trägt auch bei, daß sich die Transportvorrichtung zwischen dem Werkzeugkopf und dem Magazin befindet. Nachtei­ lig ist ferner, daß die Gefahr von Beschädigungen der Werk­ zeuge durch die Transportvorrichtung besteht, weil letztere die Werkzeuge an deren Bearbeitungsseite erfaßt. Problema­ tisch ist auch, daß die Drehachse des Werkzeugkopfes hori­ zontal verläuft, was bei Bestückung mit verschieden schweren Werkzeugen zu ungleichmäßigen Lagerbelastungen, frühzeitigem Verschleiß und einer Reduzierung der maximalen Drehgeschwin­ digkeit führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaf­ fen, die bei kompakterem Aufbau und reduziertem Verschleiß eine Verringerung der Werkzeugwechselzeiten erlaubt.

Diese Aufgabe wird bei Verwirklichung der kennzeichnenden Merk­ male des Anspruches 1 erreicht.

Durch die nunmehr vertikal angeordnete Drehachse des Werk­ zeugkopfes ist auch bei ungleichförmiger Bestückung der einzelnen Aufnahmen eine gleichförmigere Belastung der Lager­ stelle gewährleistet, so daß hohe Drehgeschwindigkeiten bzw. -Beschleunigungen erreichbar sind. Der für das Wechseln der Werkzeuge zwischen Arbeitsposition und Wechselposition erforderliche Zeitaufwand läßt sich derart um einiges ver­ ringern. Als weiterer wesentlicher, die Wechselzeiten ver­ ringernder Faktor, wirkt sich die Möglichkeit der Gegenüber­ stellung von Übergabestelle und in der Wechselposition be­ findlicher Aufnahme aus. Die als Übergabeeinrichtung ausge­ bildete Transportvorrichtung muß nun nur noch eine lineare Bewegung ausführen, um ein Werkzeug aus dem Magazin zum Werkzeugkopf und umgekehrt zu übergeben. Die Überlagerung bzw. Addition weiterer Bewegungsabschnitte erübrigt sich und die Übergabe kann auf kürzestem Wege innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden. Die Position der Übergabestelle seitens des Magazins ist nicht festgelegt, sondern kann an die je­ weilige Höhenposition des Werkzeugkopfes angepaßt werden. Erfolgt dies unmittelbar beim Verfahren des Werkzeugkopfes, so entsteht überhaupt kein Zeitverlust. Der Arbeitsgeschwin­ digkeit kommt ferner zugute, daß auf eine schonende Behand­ lung der Bearbeitungsseite der Werkzeuge keine Rücksicht mehr genommen werden muß, weil die Werkzeuge ausschließlich an ihrem Werkzeugträger gehalten werden, auch bei der Handhabung durch die Übergabeeinrichtung. Auch bei hoher Arbeitsge­ schwindigkeit sind daher Beschädigungen der Bearbeitungs­ seite der Werkzeuge ausgeschlossen. Vorteilhaft wirkt sich hier auch aus, daß an den Werkzeugträgern eine räumliche Trennung zwischen den mit dem Werkzeugkopf und den mit der Übergabeeinrichtung zusammenarbeitenden Verriegelungsmitteln möglich ist.

Sowohl in der DE-OS 18 04 630 als auch in der DE-AS 22 34 676 werden Vorrichtungen beschrieben, die über Werkzeugwechsler zum Umsetzen von Werkzeugen zwischen einem Werkzeugkopf und einem Magazin dienen. Allerdings handelt es sich bei diesen Vorrichtungen um Drehmaschinen, bei denen das Werkzeug im Betrieb keine Rotationsbewegung ausführt sondern in dem Werk­ zeugkopf unbewegbar festgelegt ist. Insofern liegt also eine andere Problematik zugrunde. Im einzelnen beschreibt die DE-OS 18 04 630 eine Drehmaschine mit einem zwischen dem rotie­ renden Spannfutter und einem Reitstock angeordneten verfahr­ baren Schlitten, der einen Werkzeughalter mit zwei einander entgegengesetzten Aufnahmen trägt. Um deren Position zu wechseln, ist der Halter drehbar. Oberhalb der Maschine befindet sich ein Werkzeugmagazin mit an einem Endlosförderer lösbar angeordneten, die Werkzeuge tragenden Werkzeugträgern. Diesem Magazin ist ein Werkzeugwechsler zugeordnet, der mit dem Magazin mitbewegbar ist, das zur Nachvollziehung der Werkzeughalterbewegungen an einer Laufkatze hängt und über eine Steuereinrichtung mit dem Werkzeughalter gekoppelt ist. Der Werkzeughalter kann also keine Vertikalbewegung ausführen und das Magazin ist als separate, von der Werkzeugmaschine gegenständlich unabhängige Einrichtung ausgebildet. Dies erfordert aufwendige Justierarbeiten, um eine konstante Rela­ tivlage zwischen Magazin und Werkzeughalter zu gewährleisten.

Außerdem muß hier das Werkzeugmagazin immer mit der Bewegung des Werkzeughalters mitgeführt werden, weil lediglich eine einzige magazinseitige Übergabestelle vorhanden ist, die sich nicht variieren läßt. Es kommt hinzu, daß die für das Um­ setzen der Werkzeuge zwischen Magazin und Werkzeugkopf verant­ wortliche Transportvorrichtung im Magazin angeordnet ist. Auf diese Weise sind Störungen beim Wechseln eines Werkzeuges in der Wechselposition des Werkzeugkopfes nicht ausgeschlossen, da zwischen Transportvorrichtung und Werkzeugkopf keine exakte Beziehung besteht, sondern jeweils ein relativ unge­ naues schrittweises Nachjustieren zu erfolgen hat. In un­ günstigen Fällen kann es sogar zur Kollission zwischen der Transportvorrichtung und dem Werkzeugkopf kommen.

Auch die DE-AS 22 34 676 beschreibt eine Drehmaschine mit als Endlosförderer ausgebildetem Magazin, das oberhalb des einen einfachen Werkzeughalter bildenden Werkzeugkopfes angeordnet ist. Wie bei der Vorrichtung gemäß DE-OS 18 04 630 tritt auch bei dieser Drehmaschine das Problem der Positionierung des Werkzeugmagazins in Abhängigkeit von der jeweiligen Höhenlage des Werkzeugkopfes nicht auf. Außerdem befindet sich hier das Magazin dauernd in unmittelbarer Nähe des Arbeitsberei­ ches der Maschine, so daß ein Umrüsten des Magazins während eines Arbeitsvorganges nicht angeraten ist. Demgegenüber ist das im Bereich der Maschinenrückseite angeordnete Magazin der erfindungsgemäßen Vorrichtung jederzeit gefahrlos zugän­ gig.

In der DE-OS 15 02 010 ist eine Werkzeugmaschine beschrieben, die einen automatischen Werkzeugwechsel erlaubt und die einen um eine vertikale Achse drehbaren Werkzeugkopf besitzt. Im Gegensatz zur Erfindung muß der Werkzeugkopf zum Wechseln der Werkzeuge in eine bestimmte Höhenposition gefahren werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen aufgeführt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 erlaubt eine schonende und doch rasche Bewegung eines Werkzeugträgers zwischen dem Magazin und dem Werkzeugkopf.

Bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 5 erfolgt die Berücksich­ tigung der momentanen vertikalen Stellung des Werkzeugkopfes rein mechanisch unter Verwendung eines Differentialgetriebes. Die Synchronisierung von Endlosförderer und Werkzeugkopf in vertikaler Richtung ist also unabhängig von Weggebern und mit diesen zusammenarbeitenden elektronischen Steuerschaltungen. Die Synchronisierung bleibt auch bei einem Abschalten der Vorrichtung über beliebig lange Zeiten erhalten.

Die Weiterbildung nach Anspruch 10 ist im Hinblick auf einen kompakten Aufbau des Werkzeugmagazines und im Hinblick auf einen Schutz der Werkzeuge von Vorteil. Der Endlosförderer bildet zusammen mit den Traggliedern und den Werkzeugträgern ein im wesentlichen geschlossenes Gehäuse mit einer im wesent­ lichen glatten Umfangsfläche. Insbesondere hängen die Außen­ abmessungen des Werkzeugmagazines nicht davon ab, welche axiale Abmessung die eingesetzten Werkzeuge haben. Dies erlaubt ein Vorbeibewegen des Endlosförderers an der Übergabe­ einrichtung unter geringem Spiel. Dies ist im Hinblick auf ein Anordnen des Magazines möglichst nahe bei der Übergabe­ einrichtung und im Hinblick auf kurze Austauschzyklen zwi­ schen Magazin und Werkzeugkopf von Vorteil.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 12 kann man ein Magazin leicht vollständig abbauen und durch ein anderes ersetzen, wenn bei der Umstellung von einem Werkstücktyp auf einen anderen ein vollständig neuer Satz von Bearbeitungswerkzeu­ gen benötigt wird. Man braucht also den Endlosförderer nicht vollständig umzurüsten. Das jeweils nicht verwendete Werkzeug­ magazin kann weggeholt und an geeigneter Stelle aufbewahrt werden. Es kann bei Bedarf rasch auch wieder in die Vorrich­ tung eingebaut werden.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 13 kann der Austausch des Magazines durch Wegrollen erfolgen, obwohl das Magazin im eingebauten Zustand auf Führungsschienen verschiebbar ist. Beim Hinüberschieben des Schlittens des Werkzeugmagazines über die Durchgänge entstehen keinerlei Stöße und das Magazin kann nicht verkanten, weil der Schlitten entsprechend große Abmessungen in Richtung der Führungsschiene hat.

Bei einer Vorrichtung nach Anspruch 14 ist sichergestellt, daß das Magazin beim Einsetzen auf einfache Weise präzise über den Führungsschienen positioniert werden kann, bevor es dann durch Einziehen der Laufräder wieder auf die Führungs­ schienen abgesenkt wird.

Bei einer Vorrichtung nach Anspruch 15 ist gewährleistet, daß der Endlosförderer auch dann in der beim Ausbau des Werkzeug­ magazines aus der Vorrichtung eingestellten Stellung ver­ bleibt, wenn er über etwas unebenen Untergrund geschoben wird und die beiden Trume des Endlos­ förderers mit unterschiedlichem Gewicht belastet sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 eine Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugkopf und einem angebauten Werkzeugmagazin zum Bereitstellen weiterer Werkzeuge.

Fig. 2 eine seitliche Ansicht einer Anlage zum spanenden automatischen Bearbeiten von Werkstücken, bestehend aus einer Werkzeugmaschine und einem eine Vielzahl von Werkzeugen speichernden Werkzeugmagazin, teilweise im Schnitt (Schnittlinie II-II von Fig. 3) und

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Anlage nach Fig. 1, teilweise im Schnitt (abgewinkelte Schnittlinie III-III von Fig. 1).

Fig. 1 zeigt eine Werkzeugmaschine mit einem auf einem Maschinenbett 9 senkrecht zur Zeichenebene verfahrbaren Ständer 11. Dieser trägt mittels eines Getriebemotors 13 höhenverstellbar eine im einzelnen nicht gezeigte Lagerplatte für einen Tragring 15, welcher über einen Getriebemotor 17 mit angeflanschtem Winkelgeber um vorgegebene Winkelschritte drehbar ist. In entsprechenden Winkelabständen sind am Tragring 15 Tragarme 19 befestigt, welche einen nach unten hängenden Abschnitt 21 haben. Letzterer ist an seiner Unterseite mit nicht näher gezeigten Verriegelungsmitteln verse­ hen, welche zum steuerbaren Verblocken von Werkzeugträgern 23 mit dem durch den Tragring 15 und die Tragarme 19 gebildeten Werkzeugkopf dienen.

Auf dem in der Zeichnung links gelegenen Teil des Ständers 11 ist eine weitere Führung 25 vorgesehen, auf welcher ein Schlit­ ten 27 läuft. An den Seiten des Schlittens 27 sind die Kolben­ stangen 29 zweier doppeltwirkender Arbeitszylinder 31 befe­ stigt, welche ihrerseits von der Lagerplatte für den Tragring 15 getragen sind. Der Schlitten 27 trägt seinerseits einen schema­ tisch wiedergegebenen Endlosförderer 33, welcher zum Beispiel aus zwei unter horizontalem Abstand angeordneten, um horizontale Achsen umlaufenden Kettenrädern und einer über diese laufenden Förderkette besteht. Der Endlosförderer 33 liegt in einer verti­ kalen Ebene, seine Haupterstreckungsrichtung ist die Horizon­ tale. Er trägt aufeinanderfolgend eine Vielzahl von Werkzeugträ­ gern 23 und ist durch einen Getriebemotor 35 intermittierend um eine Teilung (Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Werkzeugträ­ gern) oder ein ganzzahliges Vielfaches seiner Teilung weiter bewegbar.

In dem in der Zeichnung rechts gelegenen Teil der Werk­ zeugmaschine ist ein Getriebekasten 37 gezeigt, welcher antriebsseitig mit einem Spindelantriebsmotor 39 gekoppelt ist. Die in der Zeichnung rechts gelegene Stirnfläche des Getriebekastens 37 ist mit nicht näher gezeigten Ver­ blockungsmitteln versehen, um eine feste Antriebsverbindung zu einem durch den Tragring 15 und einen seiner Tragarme 19 in eine fluchtende Lage bewegten Werkzeugträger 23 und dem auf diesem angebrachten Werkzeug herstellen zu können.

Die oben beschriebene Werkzeugmaschine arbeitet wie folgt:

Das durch den Endlosförderer 33 gebildete Werkzeugmagazin wird mit solchen Werkzeugträgern 23 und Werkzeugen bestückt, wie sie zum Bearbeiten eines bestimmten Werkstücktypes erforderlich sind. Dann wird durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Arbeitszylinder 31, der Schlitten 27 zusammen mit dem Endlosförderer 33 angehoben, bis einer der Werkzeugträger 23 in Anlage an die Unterseite eines darüberstehenden Tragarmes 19 kommt. Dann wird der Werkzeugträger mit diesem Tragarm verriegelt, und der Tragring 15 wird um eine Teilung (Winkelabstand zwischen benachbarten Tragarmen) weiter gedreht. Der Schlitten wird nach unten bewegt, und der Endlosförderer 33 wird um eine Teilung weiter bewegt. Nun wird auf die soeben beschriebene Art und Weise ein neues Werkzeug zusammen mit seinem Werkzeugträger zu einem darüberstehenden Tragarm 19 gebracht.

Im stationären Betrieb wird durch das Bewegen des Schlittens auch jeweils zuerst von einem über ihm stehenden Tragarm ein schon verwendetes Werkzeug abgenommen und auf den Endlosförderer zurückgesetzt, bevor von diesem dann ein neuer Werkzeugträger 23 abgenommen wird.

Die Zeichnung zeigt ferner in den Fig. 2 und 3 eine Anlage zum automatischen spanenden Bearbeiten von Werkstücken mit einer insgesamt mit 10 bezeichneten Koordinaten-Werk­ zeugmaschine und einem insgesamt mit 12 bezeichneten Werk­ zeugmagazin sowie einem gemeinsamen Maschinenbett 14 für Werkzeugmaschine 10 und Werkzeugmagazin 12.

Das Maschinenbett 14 hat eine erste Führung 16 für die Werkzeugmaschine 10, eine zweite, hierzu parallele Führung 18 für das Werkzeugmagazin 12 sowie an den Enden des eigent­ lichen Maschinenbettes liegende Stirnwände 20 und 22. In den letzteren ist eine Gewindespindel 24 zum Bewegen der Werkzeugmaschine 10 in x-Richtung (vgl. die in den Figuren eingezeichneten Koordinatensysteme), eine Gewinde­ spindel 26 zum Bewegen des Werkzeugmagazines 12 in x-Richtung und eine Keilnutwelle 28 zur Höhenverstellung des Arbeits­ kopfes der Werkzeugmaschine gelagert. Eine weitere Keil­ nutwelle 30 zum Fördern der im Werkzeugmagazin 10 befind­ lichen Werkzeuge von und zu einer Übergabestation zur Werkzeugmaschine ist in auf die Stirnwände 20 und 22 auf­ gesetzten Ständern 32 und 34 gelagert.

Eine Verlängerung 36 des Maschinenbettes trägt einen Ge­ triebemotor 38 zum Antreiben der Keilnutwelle 28 und einen dahinterliegenden Getriebemotor 40 zum Antreiben der Gewindespindel 24. Die Gewindespindel 24 ist über einen Kegeltrieb 42, eine Zwischenwelle 44 und einen zweiten Kegeltrieb 46 starr mit der Gewindespindel 26 gekoppelt, so daß die Bewegung von Werkzeugmaschine 10 und Werkzeugmagazin 12 in x-Richtung streng synchron erfolgt.

Auf der Verlängerung 36 ist ferner ein Differentialgetriebe 48 angeordnet, dessen eine Eingangswelle 50 über einen Kegeltrieb 52 mit der Keilnutwelle 28 verbunden ist, dessen zweite Eingangswelle 54 von einem weiteren Getriebemotor 56 her angetrieben ist und dessen Ausgangswelle 58 über einen Kegeltrieb 60 und einen Kettentrieb 62 mit der höher gelegenen Keilnutwelle 30 verbunden ist.

Die Werkzeugmaschine 10 hat einen Ständer 64, welcher von einem auf der Führung 16 laufenden Schlitten 66 getragen ist und an seiner Unterseite eine auf der Gewindespindel 24 laufende Spindelmutter 68 trägt. Auf dem Ständer 64 läuft ein Schlitten 70, welcher einen insgesamt mit 72 bezeichneten Arbeitskopf der Werkzeugmaschine 10 trägt. Zur Höhenverstellung des Schlittens 70 ist eine Gewindespindel 74 vorgesehen, welche in einem oberen Träger 76 und einem unteren Lagerblock 78 gelagert ist. Über einen Kegeltrieb 80 wird die Gewindespindel 74 von der Keilnutwelle 28 her angetrieben. Das letztere in axialer Gleitpassung umgebende, über ein Axiallager im Ständer 64 gelagerte Zahnrad des Kegeltriebes 80 hat in seiner Keilnutwellenaufnahmeöffnung einen in die Nut der Keilnutwelle 28 eingreifenden Keil.

Der Schlitten 70 trägt ein selbsttragendes abgewinkeltes An­ triebsgehäuse 82, an dessen Unterseite ein Spindelantriebs­ motor 84 befestigt ist und welches verschiedene Vorgelege zum Einstellen der gewünschten Arbeitsdrehzahl enthält. Zusätzlich enthält das Spindelgehäuse 82 einen ebenso wie die Vorgelege nicht näher gezeigten Winkeltrieb, über den eine Arbeitsspindel 86 des Arbeitskopfes 72 angetrieben wird.

An dem die Arbeitsspindel 86 lagernden Arm des Antriebsge­ häuses 82 ist ferner über mehrere Führungsstangen 88 ein Spann­ kopf 90 verschiebbar gelagert. Dieser trägt in seiner Stirnsei­ te nicht näher wiedergegebene Verblockungsmittel zum Festlegen eines Werkzeugträgers 92, in welchem ein Werkzeug, z. B. ein Bohrer 94 drehbar gelagert ist. Außerdem enthält der Spannkopf 90 eine nicht näher gezeigte Kupplungseinrichtung zum dreh­ schlüssigen Verbinden der Arbeitsspindel 86 und der drehbaren Werkzeugaufnahmehülse des Werkzeugträgers 92. Die Werkzeugträger 92 haben ferner in ihrer Oberseite weitere, im einzelnen nicht wiedergegebene Verriegelungsmittel, über welche sie mit der Unterseite eines von vier Armen 96 eines insgesamt mit 98 be­ zeichneten Werkzeugkopfes lösbar verbunden sind. Der Werkzeug­ kopf 98 hat eine mittige Nabe 100, welche auf einem von der Oberseite des Antriebsgehäuses 82 getragenen Achsstummel 102 gelagert ist. Die Nabe 100 trägt ein Kettenrad 104, das über eine Kette 106 von einem Kettenrad her angetrieben wird, welches auf der Abtriebswelle eines Getriebemotors 108 sitzt. Letzte­ rer ist über einen Winkelträger 110 vom Schlitten 70 getragen.

Die in Fig. 2 rechts gelegene Seitenfläche des Antriebsge­ häuses 82 trägt ferner einen doppeltwirkenden hydraulischen Arbeitszylinder 112, der mit der Arbeitsspindel 86 fluchtet und auf seiner unverdrehbar geführten Kolbenstange 114 einen Übergabekopf 116 trägt, der in seiner Stirnfläche mit den glei­ chen Verblockungsmitteln versehen ist wie der Spannkopf 90.

Das Werkzeugmagazin 12 hat einen Schlitten 118, welcher auf der Führung 18 läuft und einen Ständer 120 trägt. In diesem sind freitragend unter großem vertikalem Abstand zwei Wellen 122, 124 gelagert, welche jeweils zwei unter axialem Abstand angeord­ nete Kettenräder 126a, 126b bzw. 128a, 128b tragen.

Über letztere laufen zwei Ketten 130a und 130b. Diese tragen über Paare axialer Stifte 132 insgesamt mit 134 bezeichnete, U-förmige Tragglieder mit einem Verbindungssteg 136 und durch diese verbundenen Seitenplatten 138, in welchen die Stifte 132 Aufnahme finden, davon jeweils einer in einem das Herumlaufen der Tragglieder um die Kettenräder ermöglichenden Langloch 140. Die Tragglieder 134 sind mit steuerbaren Verriegelungsmitteln versehen, die im einzelnen hier nicht wiedergegeben sind und entweder an der Vorderseite oder an einer oder mehreren der Seitenflächen eines Werkzeugträgers 92 angreifen. Man erkennt, daß bei auf ein Tragglied 134 aufgesetztem Werkzeugträger das von letzterem getragene Werkzeug sich durch das Tragglied hindurch in den Innenraum des durch die Kettenräder 126, 128 und die Ketten 130 gebildeten, insgesamt mit 142 be­ zeichneten Kettenförderers erstrecken kann. Damit sind die Werkzeuge selbst im Werkzeugmagazin geschützt. Außerdem sind die lichten Abmessungen des mit Werkzeugträgern be­ stückten Kettenförderers überall dieselben und unabhängig von den unterschiedlichen Abmessungen der verschiedenen Werkzeuge. Damit hat das Werkzeugmagazin 12 kompakte Ab­ messungen und kann auch nachher an die Werkzeugmaschine 10 herangerückt werden.

Auf der unteren Welle 122 sitzt ein Zahnrad 144, das mit einem in einem Lagerblock 146 über ein Axiallager drehbar gelagerten Zahnrad 148 kämmt, welches auf der Keilnutwelle 30 axial verschiebbar ist und in seiner Innenöffnung einen in die Nut der Keilnutwelle 30 eingreifenden Keil hat.

Der Lagerblock 146 ist mittels Schrauben 150 lösbar an der werkzeugmaschinenseitigen Seite des Ständers 120 befestigt. Statt dessen kann auch eine durch Verschwenken eines Hebels rasch lösbare oder herstellbare Verriegelung verwendet werden. Auch eine auf der Gewindespindel 26 laufende Spindelmutter 152 ist über Schrauben 154 oder eine schnell lösbare und herstellbare Kupplung mit dem Schlitten 118 verbunden.

Der Schlitten 118 trägt an seiner Oberseite über Winkel­ träger 156 vier hydraulische Arbeitszylinder 158, deren Kolbenstangen 160 in am Schlitten befestigten Augen 162 geführt sind und an ihren unteren Enden Laufräder 164 tragen. Die der Werkzeugmaschine 10 zugewandten Laufräder sind nicht lenkbar, die von ihr abgewandten Laufräder sind lenkbar.

In die Führung 18 sind beim einen Ende Durchgänge 166 eingefräst, welche bis auf die mit dem Boden der Fabrikationshalle fluchtende Oberseite des Maschinenbettes 14 herabreichen und so breit sind, daß die innen liegenden Laufräder 164 nach ihrem Ausfahren durch sie hindurch bewegt werden können. Der zur Werkzeugmaschine 10 weisende, innen liegende Schenkel 168 des Schlittens 118 ist kürzer als sein außen liegender Schenkel 170.

Nachstehend wird nun die Arbeitsweise der oben beschriebenen Anlage zum automatischen spanenden Bearbeiten von Werkstücken beschrieben:

Bei der in Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Situation, welche dem normalen Betrieb entspricht, ist der Bohrer 94 drehschlüssig mit der Arbeitsspindel 86 gekoppelt und kann in der horizontalen x-Richtung und in der vertikalen y-Richtung verfahren werden, indem man den Getriebemotor 40 bzw. 38 entsprechend erregt. Den Vorschub zwischen Werkzeug und Werkstück in der horizontalen z-Richtung besorgt eine nicht gezeigte Gewindespindel, welche zum Bewegen des ebenfalls nicht gezeigten Werkzeugaufspanntisches in dieser Richtung dient. Bei den Bewegungen in x- und y-Richtung wird der Kettenförderer 142 über das Synchrongetriebe 42, 44, 46 und das Synchrongetriebe 48, 52, 60 so mitbewegt, daß eines seiner Tragglieder 134 mit dem Übergabekopf 116 in x- und y-Richtung fluchtet. Der Austausch von Werkzeugen bzw. Werkzeugträgern zwischen Werkzeugmagazin und Werkzeugmaschine kann somit erfolgen, ohne daß die Werkzeugmaschine in eine besondere Stellung bewegt zu werden bräuchte. Insbesondere kann der Austausch der Werkzeuge auch während eines Bearbeitungsvorganges erfolgen.

In der in den Figuren gezeigten Stellung ist der Übergabekopf 116 gerade mit einem Werkzeugträger 92 verblockt worden und hat begonnen, diesen nach Lösen der Verriegelung mit dem fluchtenden Tragglied 134 in Richtung auf den bei der Übergabestelle stehenden der Arme 96 zu bewegen. Diese Bewegung wird so lange fortgesetzt, bis der Werkzeugträger 92 gerade unter das Ende des Armes 96 eingefahren ist. Dann wird die Verriegelung zwischen der Unterseite des Armes 96 und der Oberseite des Werkzeugträgers 92 aktiviert und die Verblockung zwischen der Rückseite des Werkzeugträgers 92 und der Vorderseite des Übergabekopfes 116 gelöst. Daraufhin wird der Übergabekopf 116 noch weiter eingefahren, damit er ein freies Vorbeidrehen des jetzt fest mit dem Arm 96 verbundenen Werkzeugträgers 92 zuläßt.

Nach Beendigung des vom Bohrer 94 durchgeführten Bearbeitungsvorganges wird der Spannkopf 90 vom vor ihm stehenden Werkzeugträger 92 gelöst und ebenfalls eingefahren. Nun wird der Getriebemotor 108 erregt, und der die vier Arme 96 auf­ weisende Werkzeugkopf 98 wird um 90° gedreht. Nun wird der Spannkopf 90 und der Übergabekopf 116 wieder ausgefahren und mit dem jetzt jeweils vor ihm stehenden Werkzeugträger verblockt. Jetzt kann sofort ein neuer Bearbeitungsvorgang begonnen werden.

Gleichzeitig wird die Verriegelung zwischen dem in der Über­ gabestation stehenden Werkzeugträger 92 zum darüberliegenden Arm 96 gelöst, und der Arbeitszylinder 112 wird so erregt, daß der Werkzeugträger 92 in Richtung auf das immer noch fluchtende unbesetzte Tragglied 134 geschoben wird, bis er in Anlage an dieses kommt und nun mit diesem verblockt werden kann. Nun wird die Verblockung zum Übergabekopf 116 gelöst, und letzterer wird etwas zurückgefahren. Dann wird der Getriebemotor 56 erregt und der Kettenförderer 142 wird um eine Teilung weiterbewegt, so daß das in der Reihe nächste Werkzeug bereitgestellt wird. Bei ent­ sprechend ausgebildeter Verwaltung des Werkzeugmagazines 12 durch einen Rechner kann man auch ohne weiteres eine nicht sequentielle Abarbeitung des Kettenförderers durchführen, z. B. Werkzeuge überspringen und Werkzeuge zur nochmaligen Verwendung heranführen, indem man die Ansteuerung des Getriebemotors 56 vom Rechner her vornimmt und diesen so lange erregt, bis er um die gewünschte Anzahl von Teilungen in der einen oder der anderen Richtung weiter bewegt wird. Der Rechner muß dann auch jeweils speichern, welches Werkzeug in welchem Tragglied steht.

Ganz gleich, wie die Bewegung des Kettenförderers 142 ge­ steuert wird, in jedem Falle ist sichergestellt, daß der zwischenzeitlichen Bewegung des Werkzeugkopfes 98 in x- und y-Richtung stets voll Rechnung getragen ist, da diese Be­ wegungen der Antriebsbewegung, welche der Getriebemotor 56 besorgt, ständig überlagert sind.

Nachdem das als nächstes zu übergebende Werkzeug zusammen mit seinem Werkzeugträger in die mit dem Übergabekopf 116 fluchtende Lage bewegt worden ist, wird dieser an diesen Werkzeugträger herangefahren und mit diesem verblockt. Die Verriegelung zwischen Werkzeugträger und Tragglied wird gelöst, und der Werkzeugträger wird durch entsprechende Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders 112 unter den in der Übergabestation stehenden der Arme 96 gefahren, wie oben schon beschrieben wurde.

Soll das Werkzeugmagazin 12 vollständig ausgewechselt werden, so wird es so weit gegen das Ende des Maschinenbettes 14 gefahren, bis die Räder 164 mit den Durchgängen 166 fluchten. Dann werden die Schrauben 150 und 154 gelöst, und die Arbeitszylinder 158 werden in Richtung des Ausfahrens ihrer Kolbenstange mit Druck beaufschlagt. Die Laufräder 164 werden so auf die Bodenplatte des Maschinenbettes aufgesetzt, und durch weitere Druckbeaufschlagung der Arbeitszylinder 158 wird der Schlitten 118 so lange angehoben, bis der in Fig. 2 links gelegene Schenkel 168 über der Oberkante der Führung 18 liegt. Nun kann das gesamte Werkzeugmagazin 12 in Fig. 2 nach rechts von dem Maschinenbett weggefahren werden.

Zum Einsetzen eines neuen Werkzeugmagazins steuert man mit den innen liegenden Laufrädern 164 in die Durchgänge 166, richtet das Magazin dann mit den lenkbaren äußeren Laufrädern 164 senkrecht zur Führung 18 aus und schiebt es auf den Laufrädern bis über die Führung 18. Hierbei dient der längere Schenkel 170 des Schlittens 118 als ausrichtender Endanschlag. Danach wird die Druckbeaufschlagung der Arbeitszylinder 158 beendet, so daß sich das Werkzeugmagazin absenkt und wieder verschiebbar auf der Führung 18 ruht. Nun brauchen nur noch der Lagerblock 146 und die Spindelmutter 152 angeschraubt zu werden.

In der Regel ist es nicht erforderlich, zuvor den Kettenförderer so zu bewegen, daß eines seiner Tragglieder mit dem Spannkopf 116 fluchtet, da ja das Werkzeugmagazin mit einer entsprechenden Stellung des Kettenförderers früher aus derselben Anlage oder einer gleichen Aufbau aufweisenden ähnlichen Anlage ausgebaut wurde.

Um sicherzustellen, daß sich der Kettenförderer beim Einbauen und Ausbauen sowie beim Verfahren des Werkzeugmagazins auf dem Boden der Fabrikationshalle unter keinen Umständen, auch nicht bei Erschütterungen und ungleicher Gewichtsbelastung seiner Trums bewegt, kann man am Ständer 120 eine auf die Welle 122 oder 124 oder direkt auf eines der Kettenräder arbeitende Feststellbremse vorsehen.

Fig. 2 zeigt eine sehr einfache Ausführungsform einer solchen Feststellbremse in Form eines in dem Ständer 120 parallel zur Drehachse des Kettenrades 128b verschiebbaren Sicherungsstiftes 172, welcher zwischen einer ein freies Vorbeilaufen des Kettenrades 128b erlaubenden Ruhestellung und einer zwischen zwei Zähne dieses Kettenrades eingreifenden Sperrstellung verschiebbar ist.

Falls trotzdem einmal ein geringfügiges Nachjustieren der vertikalen Relativstellung zwischen Werkzeugkopf 98 und Endlosförderer 142 erforderlich sein sollte, kann man dies einfach durch entsprechendes Erregen des Getriebemotors 38 bei noch nicht angesetztem Lagerblock 146 erzielen. Auf diese Weise kann man den Werkzeugkopf 98 leicht vertikal auf eines der Tragglieder 134 einjustieren.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken, mit einem an einem Ständer in Vertikalrichtung bewegbar angeordneten Werkzeugkopf, der mehrere an Armen angeordnete Aufnahmen zur lösbaren Anordnung von Bearbeitungswerkzeugen aufweist und der drehbar gelagert ist, um die Aufnahmen in einer Arbeitsposition oder in einer Wechselposition zu posi­ tionieren, wobei ein jeweils in der Arbeitsposition am Werk­ zeugkopf angeordnetes Werkzeug mit einer Antriebsspindel in Drehantriebsverbindung steht, mit einem im Bereich der Ma­ schinenrückseite angeordneten Magazin, das einen in einer vertikalen Umlaufebene angeordneten, intermittierend beweg­ baren Endlosförderer mit Aufbewahrungsstellen zur Aufbewah­ rung momentan nicht benötigter, an Werkzeugträgern angeord­ neter Bearbeitungswerkzeuge aufweist, und mit einer Trans­ portvorrichtung zur Beförderung von Werkzeugen aus dem Magazin zu der jeweils in der Wechselposition befindlichen Aufnahme des Werkzeugkopfes und umgekehrt, die zusammen mit dem Werkzeugkopf in Höhenrichtung verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (15, 19, 98) um eine vertikale Drehachse verdrehbar gelagert ist, daß die Auf­ nahmen des Werkzeugkopfes (15, 19, 98) in Gestalt von an der Ober- oder Unterseite der Arme (96) angeordneten steuer­ baren Verriegelungsmitteln ausgebildet sind, die mit an einer Seitenfläche der Werkzeugträger (92) vorgesehenen komplementären Verriegelungsmitteln zusammenarbeiten, daß die Übergabestelle des Magazins (12) in Anpassung an die jeweilige Arbeitshöhe des Werkzeugkopfes (15, 19, 98) in verschiedene Höhenlagen bewegbar ist, und daß die Trans­ portvorrichtung eine Übergabeeinrichtung (27, 31, 112, 116) ist, die einen mit der Rückseite der Werkzeugträger (92) verbindbaren und zur Übergabe eines ein Werkzeug (94) tragen­ den Werkzeugträgers (92) zwischen Magazin (12) und Werkzeug­ kopf (15, 19, 98) bzw. umgekehrt linear hin und her beweg­ baren Übergabekopf (116) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergabekopf (116) durch einen Druckmittelmotor (112) angetrieben ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Verbinden eines in der Arbeitsposition befind­ lichen, ein Werkzeug tragenden Werkzeugträgers (92) mit der Antriebsspindel (86) ein Spannkopf (90) vorhanden ist, der mit gleich ausgebildeten Verbindungseinrichtungen wie der Übergabekopf ausgestattet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabeeinrichtung (112, 116) am Werkzeugkopf (98) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differentialgetriebe (48) vorge­ sehen ist, dessen eine Eingangswelle (50) mit einer die Höhenverstellung des Werkzeugkopfes (98) besorgenden Welle (28), dessen andere Eingangswelle (54) mit einem Magazin­ antrieb (56) und dessen Ausgangswelle mit dem getriebenen Teil (144) des Endlosförderers (142) des Magazins (12) verbunden ist, derart, daß beim Verschieben des Werkzeug­ kopfes (98) in Vertikalrichtung ein synchrones Verfahren der Übergabestelle durch Verdrehen des Endlosförderers erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlosförderer (33) unterhalb des Werkzeugkopfes (15, 19) der Wechselposition gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Linearbewegung der Übergabeeinrichtung (27) eine Vertikalbewegung ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlosförderer (33) über einen oder mehrere Arbeits­ zylinder (31) vom Werkzeugkopf (15, 19) getragen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Übergabeeinrichtung ein Schlitten (27) ist, der den Endlosförderer (33) trägt und der auf zusätzlichen Führungen (25) eines den Werkzeugkopf (15, 19) höhenverstell­ bar tragenden Ständers (11) verschiebbar gelagert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (15, 19, 98) zusätzlich in Horizontalrichtung verfahrbar ist, wobei das Magazin (12) in hierzu paralleler Richtung verfahrbar und bezüg­ lich der Werkzeugkopfbewegung zwangsgekoppelt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlosförderer (142) Tragglieder (134) aufweist, durch welche die von Werkzeugträgern (92) getragenen Werkzeuge (94) zur Innenseite des Fördertrums hin hindurchragen können, und daß die Werkzeugträger (92) gesteuert mit den Traggliedern (134) verbindbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (15, 19, 98) ein mehr als zwei Aufnahmepartien aufweisender Revolverdrehkopf ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (12) aus­ fahrbare Räder (164) aufweist und das getriebene Teil (144) des Endlosförderers (142) über eine lösbare Kupplung (146 bis 150) mit dem Magazinantrieb verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsschienen (18) für das Magazin (12) mit Durch­ gängen (166) für seine Räder (164) vorgesehen sind und daß ein auf den Führungsschienen (18) laufender Schlitten (118) des Magazins (12) größere Abmessung in Bewegungs­ richtung hat als diese Durchgänge (166).

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der über die Führungsschienen (18) hinweg­ zuführende Führungsschenkel (168) des Schlittens (118) des Magazins (12) in vertikaler Richtung kürzer ist als der außenliegende Führungsschenkel (170) des Schlittens (118).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekenn­ zeichnet durch eine auf den Endlosförderer (142) arbeitende Feststellbremse.