DE3618959A1 - Werkzeugmaschine zum spanabhebenden bearbeiten von werkstuecken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem des Anspruchs 9.

Bei bekannten Werkzeugmaschinen dieser Art ist das Werkzeugmagazin bspw. seitlich neben dem verfahrbaren Ständer angeordnet, wobei der Wechselgreifer unmittelbar zwischen einer Stelle am Werkzeugmagazin und der Werkzeugspindel angeordnet ist. In einer bestimmten relativen Stellung der Werkzeugspindel zum Magazin wird also durch Drehen des Wechselgreifers das Entnehmen des bisherigen Werkzeuges aus der Werkzeugspindel und das Einsetzen eines neuen Werkzeuges in die Werkzeugspindel durchgeführt. Der eigentliche Werkzeugwechsel kann zwar relativ schnell erfolgen, jedoch ist hieran nachteilig, daß die Stellung, die einen Werkzeugwechsel ermöglicht, von der Werkzeugspindel erst eingenommen werden muß, was u.U. relativ zeitraubend ist.

Bei Werkzeugmaschinen ist es auch bekannt, das Werkzeugmagazin um den den Spindelkopf tragenden Ständer umlaufend anzuordnen, wobei die Werkzeugspindel durch das Werkzeugmagazin hindurchgefahren werden kann. Dies bedeutet einerseits, daß während eines Bearbeitungsvorganges kein Suchlauf im Werkzeugmagazin stattfinden kann, so daß der Werkzeugwechsel insgesamt relativ zeitraubend ist, und hat andererseits den Nachteil, daß das Werkzeugmagazin innerhalb des Bearbeitungs­ bzw. Arbeitsbereiches der Werkzeugmaschine geführt ist, so daß Verschmutzungen der Werkzeuge bzw. der Werkzeugkegel die Folge sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Werkzeuge zwar außerhalb des Arbeitsraumes der Werkzeugmaschine, jedoch dennoch relativ nahe an der Werkzeugspindel bereitgestellt werden können und bei der dennoch eine kurze Werkzeugwechselzeit gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Werkzeugmaschine der genannten Art die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. die im Kennzeichen des Anspruchs 9 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist die Übernahme/Übergabe-Position des Werkzeugmagazins einerseits außerhalb des Arbeitsraumes der Werkzeugmaschine aber andererseits trotzdem relativ nahe an der bzw. den Werkzeugspindeln angeordnet. Dies bedeutet, daß das Werkzeugmagazin insgesamt gegen jede Verschmutzung aus dem Arbeitsraum geschützt ist. Dennoch ist aufgrund der Nähe der Übernahme/Übergabe-Position zur Position des Wechselgreifers eine relativ kurze Werkzeugwechselzeit gewährleistet. Dieses Kurzhalten der Werkzeugwechselzeit wird noch dadurch unterstützt, daß das Werkzeugmagazin unmittelbar am verfahrbaren Ständer angeordnet ist, was bedeutet, daß das Werkzeugmagazin mit dem Ständer verfahren wird, so daß ein Werkzeugwechsel entweder in jeder Stellung des X/Y-Koordinatensystems oder zumindest jeder Stellung der X­ oder Y-Achse vorgenommen werden kann; ein entsprechendes Verfahren des Spindelkopfes in Z-Koordinatenrichtung in eine Werkzeugwechselstellung ist notwendig. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind in dieser Weise für Werkzeugmaschinen sowohl mit nur einer einzigen Werkzeugspindel als auch mit zwei oder mehr bspw. parallelen Werkzeugspindeln in vorteilhafter Weise einsetzbar, wobei insbesondere für den letzteren Anwendungsfall sich auch ganz erhebliche konstruktive Vereinfachungen ergeben.

Bei einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist mindestens ein Zuführgreifer vorgesehen, der vorzugsweise linear zwischen der Übernahme/Übergabe-Position außerhalb des Arbeitsraumes und der Zwischenposition innerhalb des Arbeitsraumes verfahrbar ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist zunächst eine einfache konstruktive Möglichkeit der Übergabe des Werkzeugs von der Übernahme/Übergabe-Position zur Zwischenposition. Darüber hinaus kann auf diese Weise die Werkzeugwechselzeit weiter reduziert werden, da bereits am Ende eines Bearbeitungsvorganges bzw. während des Verfahrens des Spindelkopfes bzw. der Werkzeugspindel in ihre Werkzeugwechselposition der Zuführgreifer ein Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin entnehmen und bereitstellen kann.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist der rotierenden Bewegung des Wechselgreifers eine vorzugsweise lineare hin- und hergehende Bewegung zwischen der Übernahme/Übergabe-Position außerhalb des Arbeitsraumes und der Position innerhalb des Arbeitsraumes, d.h. unter der oder den Spindeln überlagert. Dies kann bei entsprechender Konstruktion der Werkzeugmaschine eine vereinfachte Handhabung der Werkzeuge beim Werkzeugwechsel bedeuten, da die Verwendung eines gesonderten Zuführgreifers entfällt.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 bzw. denen des Anspruchs 10 ist erreicht, daß das Werkzeugmagazin von den Abmessungen des Ständers unbeeinflußt ist, da es längs der Außen- bzw. Längsseiten des Ständers und darüber hinaus für eine nahezu beliebige Anzahl von Werkzeugen verlängert ausgebildet sein kann. Das seitliche Eintauchen des Werkzeugmagazins durch entsprechende Öffnungen in den Ständer bedeutet für den letzteren keine wesentliche konstruktive Einschränkung.

Für eine möglichst optimale Abschirmung des Kettenmagazins gegenüber dem Arbeitsraum sind ferner die Maßnahmen gemäß Anspruch 4 vorgesehen, wobei die Verbindungsöffnung zwischen Übernahme/Übergabe-Position und Zwischenposition stets nur während der kurzzeitigen Werkzeugübergabe vom Zuführgreifer auf den Wechselgreifer beim Werkzeugwechsel oder während der Bewegung des Wechselgreifers zur Übernahme/Übergabe-Position hin bzw. von dieser weg während des Werkzeugwechsels, also außerhalb jegliches Arbeitsvorganges geöffnet ist.

In vorteilhafter Weise werden bei dem mindestens einen Zuführgreifer aufweisenden Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung die Werkzeuge vom Zuführgreifer und vom Wechselgreifer gemäß den Merkmalen der Ansprüche 5 und 6 an unterschiedlichen Bereichen gehalten, was zu einem schnellen Übernehmen und Übergeben beiträgt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Wechselgreifer in Richtung seiner Drehachse bewegbar ist.

Zu dieser Verringerung der Werkzeugwechselzeit trägt in vorteilhafter Weise außerdem bei, daß gemäß weiteren Ausführungsformen die Merkmale des Anspruchs 8 bzw. die des Anspruchs 13 vorgesehen sind. Diese Warteposition nimmt der Zuführgreifer bzw. Wechselgreifer während des Verfahrens des Spindelkopfes in die Werkzeugwechselstellung ein, nachdem er aus dem Werkzeugmagazin ein entsprechendes neues Werkzeug entnommen hat. Dies bedeutet auch, daß die erwähnte Verbindungsöffnung nur kurzzeitig geöffnet zu werden braucht und bedeutet darüber hinaus, daß, sobald der Zuführgreifer bzw. Wechselgreifer in dieser Warteposition ist, das Werkzeugmagazin zur Aufnahme des nunmehr abzulegenden Werkzeuges in eine andere Stellung verfahren werden kann.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist.

Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugwechseleinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine teilweise abgebrochene Draufsicht auf die Werkzeugmaschine gemäß Pfeil II der Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Darstellung den Werkzeugwechselvorgang bei der Werkzeugwechseleinrichtung der Werkzeugmaschine nach Fig. 1,

Fig. 4 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht ähnlich der der Fig. 2, jedoch nur auf Fahrständer und Spindelkopf und gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 5 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugwechseleinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 6 eine teilweise abgebrochene Draufsicht auf die Werkzeugmaschine gemäß Pfeil VI der Fig. 5, und

Fig. 7 eine Vorderansicht gemäß Pfeil VII der Fig. 5, jedoch nur des oberen Bereichs.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte, auch als Bearbeitungszentrum bezeichnete Werkzeugmaschine 11 bzw. 111 dient zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken, bspw. zum Bohren, Gewindeschneiden, Fräsen und dgl. Die Werkzeugmaschine 11 bzw. 111 besitzt ein Maschinengestell 12, an dessen der Bedienungsperson zugewandten Vorderseite 10, ein Tisch 13, üblicher Bauart zum Aufspannen von Werkstücken befestigt ist und an dessen parallel dazu verlaufendem, der Bedienungsperson abgewandtem Bereich eine erste horizontale Führung 16 gehalten ist, auf der ein Kreuzschlitten 17 parallel zum Werkstückaufspanntisch 13 in X-Richtung verfahrbar ist. Der hierfür erforderliche Antrieb ist in nicht dargestellter Weise innerhalb des Maschinengestells 12 angeordnet. Auf dem ersten Schlitten 17 ist eine zweite horizontale, senkrecht dazu verlaufende Führung 18 vorgesehen, längs der in Y-Richtung ein Maschinen-Fahrständer 21, 121 mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebsmotors verfahrbar ist. Der Fahrständer 21, 121 ist an seiner dem Werkstücktisch 13 zugewandten Vorderseite mit einer in vertikaler Richtung verlaufenden Führung 23, 123 versehen, an der ein Spindelkopf 24, 124 in Z-Richtung mittels eines Antriebsmotors 26 verfahrbar bewegbar gehalten ist. Bei der Werkzeugmaschine 11 ist der Spindelkopf 24 mit einer einzigen senkrecht angeordneten Antriebsspindel 27 versehen, die von einem Motor 28 rotierend angetrieben ist. Als Verbindung zwischen dem Motor 28 und der Antriebsspindel 27 ist ein Getriebe 32 angeordnet. Bei der Werkzeugmaschine 111 ist der Spindelkopf 124 mit zwei parallelen, senkrecht angeordneten Antriebsspindeln 127, 127′ versehen, die von einem entsprechenden gemeinsamen Motor oder auch von zwei getrennten Motoren rotierend, vorzugsweise gleichsinnig angetrieben sind, wobei ebenfalls Getriebe zwischengeschaltet sein können. Die Antriebsspindel 27 bzw. Antriebsspindeln 127, 127′ dient bzw. dienen der Aufnahme von Werkzeugen 25, die mit Hilfe einer Werkzeugwechseleinrichtung 35 bzw. 135 aus einem Werkzeugmagazin 30 bzw. 130 entsprechend geholt bzw. zugeführt und abgelegt werden können. Durch die dargestellte Anordnung ist der Spindelkopf 24, 124 bzw. die mit den Werkzeugen bestückte Antriebsspindel 27 bzw. Antriebsspindeln 127, 127′ in den drei Koordinatenachsen X, Y und Z verfahrbar. Das Werkzeugmagazin 30, 130 ist am Fahrständer 21 bzw. 121 befestigt, so daß es mit diesem in den beiden Koordinatenachsen X und Y verfahrbar ist.

Bei beiden Werkzeugmaschinen 11 und 111 ist zum Schutz gegen Späne, Kühlflüssigkeit u. dgl. während der Bearbeitung die erste Schlittenführung 16 zu beiden Seiten des Kreuzschlittens 17 durch eine teleskopartige Führungsbahnabdeckung 31 und die zweite Führung 18 im Bereich zwischen der Vorderkante des Fahrständers 21 und der dem Werkstücktisch 13 zugewandten Vorderkante des Kreuzteils 17 von einer teleskopartigen Führungsbahnabdeckung 36 abgedeckt. Die Führungsbahnabdeckung 31 für die erste Führung 16 in X-Richtung ist in zwei Bereiche zu beiden Seiten des Kreuzschlittens 17 unterteilt, welche beiden Bereiche jeweils mit teleskopartig ineinanderschiebbaren und auseinanderziehbaren Abdeckteilen 34 versehen sind. Entsprechend ist die Führungsbahnabdeckung 36 für die zweite Führung 18 in Y-Richtung mit teleskopartig ineinanderschiebbaren und auseinanderziehbaren Abdeckteilen 37 versehen. Die Werkzeugmaschine 11 bzw. 111 besitzt ferner eine nur in Fig. 2 angedeutete aufrechtstehende Schutzwandanordnung zum späne- und flüssigkeitsdichten Abgrenzen eines Arbeitsraumes 39 gegenüber außen, innerhalb welchem der Werkstücktisch 13 und der verfahrbare Spindelkopf 24 angeordnet sind. Von dieser Schutzwandanordnung ist lediglich in Fig. 2 ein hinterer Schutzwandabschnitt 44 dargestellt, der sich beidseitig des Fahrständers 21 erstreckt, der auf der Führungsbahnabdeckung 31 für die erste Führung 16 in X-Richtung senkrecht stehend angeordnet ist und der wie diese aus teleskopartig ineinanderschiebbaren und auseinanderziehbaren Elementen besteht.

Im folgenden sei zunächst die Einspindel-Werkzeugmaschine 11 gemäß den Fig. 1 bis 3 beschrieben:

Das Werkzeugmagazin 30 ist in nicht im einzelnen dargestellter Weise als umlaufendes Kettenmagazin ausgebildet, in dessen einzelnen Kettenglieder jeweils ein Werkzeug 29 hängend gehalten ist. Das Werkzeugmagazin 30 ist am Fahrständer 21 in der Weise ortsfest gehalten, daß es längs dessen beiden Langsseiten und dessen hinterer Seite verläuft und in einem vorderen Bereich durch seitliche Ausnehmungen 46 in diesen eindringt und wieder herausgeführt ist. In dem Bereich 48 zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 46 in den Seitenwänden des Fahrständers 21 ist am Magazin 30 eine Übernahme/Übergabe-Position 47 vorgesehen, an der mit Hilfe einer Werkzeug-Wechseleinrichtung 35 ein Werkzeug 29 aus dem Magazin 30 entnommen bzw. wieder eingesetzt werden kann. Dieser quer zum Fahrständer verlaufende und die Übernahme/Übergabe-Position 47 beinhaltende Bereich 48 der nur schematisch dargestellten Magazinkette 49 ist auf diese Weise hinter einer Vorderwand 51 des Fahrständers 21 und damit hinter der vertikalen Führung 23 für den Spindelkopf 24, die aus zwei parallelen im Abstand voneinander angeordneten Führungsschienen 52 und 53 besteht, angeordnet und damit gegenüber dem Arbeitsraum 39 abgeschirmt. Dabei ist jedoch die Konstruktion derart, daß dieser vorderste Kettenbereich 48 des Magazins 30 möglichst nahe an die Vorderwand 51 und damit an den Arbeitsraum 39 herangebracht ist. Die Kette 49 des Magazins 30 ist mit Hilfe eines schematisch dargestellten Kettenrades 54 über einen Antriebsmotor 56 umlaufend und ggf. reversierbar antreibbar.

Innerhalb des Fahrständers 21 ist ein Zuführgreifer 57 der Werkzeugwechseleinrichtung 35 angeordnet. Der Zuführgreifer 57 ist geradlinig ausgebildet und linear, d.h. in Y-Richtung mittels eines Antriebs 58 hin und her bewegbar. Der Zuführgreifer 57, der gemäß Fig. 1 oberhalb des Kettenmagazins 30 angeordnet ist, besitzt eine längsverlaufende Schiene 61, an deren Unterseite ein Greiferelement 62 hin und her bewegbar gehalten ist. Der Antrieb 58 ist derart ausgeführt, daß einerseits das Greiferelement 62 relativ zur Schiene 61 und andererseits die Schiene 61 mit dem Greiferelement 62 hin und her bewegbar sind, wie dies noch anhand der Fig. 3 beschrieben wird. Das Greiferelement 62 ist in nicht dargestellter Weise mit betätigbaren Klauen oder dgl. versehen und dient zum Ergreifen des aus dem Magazin 30 herausragenden Anzugsbolzen 63 und/oder des Werkzeugkegels 63 a des Werkzeuges 29, das über einen unteren Werkzeugbund 64 in der Magazinkette 49 gehalten und an der Übernahme/Übergabe-Position 47 herausnehmbar ist.

Die Werkzeugwechseleinrichtung 35 ist ferner mit einem Wechselgreifer 66 versehen, der an der Unterseite des Spindelkopfes 24 angeordnet und gehalten ist. Der Wechselgreifer 66 besitzt zwei diametral gegenüberliegende und starr miteinander verbundene Arme 67 und 68, die an ihren Enden jeweils eine Greiferaufnahme 69 zum Ergreifen und Halten eines Werkzeuges an deren Bund 64 besitzen. Der Wechselgreifer 66 ist über eine zentrale Achse 71 mit einem im Spindelkopf 24 angeordneten Antrieb 72 verbunden, welcher sowohl eine rotierend hin- und hergehende Bewegung als auch eine auf- und abgehende Hubbewegung des Wechselgreifers 66 ermöglicht. Die Anordnung der Achse 71 und die Abmessungen der gleich langen Arme 67 und 68 ist derart, daß die Greiferaufnahme 69 jedes Armes in der Arbeitsstellung des Wechselgreifers 66 mit der Antriebsspindel 27 im Spindelkopf 24 zum Einsetzen bzw. Herausnehmen eines Werkzeuges 29 fluchtet. In dieser Arbeitsstellung, die in Fig. 2 in ausgezogenen Linien dargestellt ist, ist der jeweils andere Arm 67 bzw. 68 mit seiner Greiferaufnahme 69 in einer Zwischenposition 73, in die der Zuführgreifer 57 mit seinem Greiferelement 62 bewegbar ist. Für diese Längsbewegung zur Zwischenposition 73, die innerhalb des Arbeitsraumes 39, also außerhalb des Innenraumes des Fahrständers 21 angeordnet ist, durchdringt der Zuführgreifer 57 eine Frontöffnung 74 in der Vorderwand 51 des Fahrständers 21, welche Frontöffnung 74 mit Hilfe einer Klappe 76 verschließbar ist.

Im folgenden sei ein Werkzeugwechselvorgang der Werkzeugwechseleinrichtung 35, insbesondere anhand der Fig. 3 beschrieben:

Während eines Bearbeitungsvorganges der Werkzeugmaschine 11 ist der Wechselgreifer 66 in seiner in Fig. 2 strichpunktiert dargestellten, gegenüber der Arbeitsstellung um 90° verschwenkten und angehobenen Ruhestellung, in der er die Tätigkeit des in der Spindel 27 eingespannten Werkzeugs 29 nicht behindert. Der Zuführgreifer 57 ist in einer Warte- bzw. Anbieteposition 77, die sich zwischen der Übernahme/Übergabe-Position 47 und der geschlossenen Frontöffnungsschutzklappe 76 befindet. In dieser Position des Zuführgreifers 57 kann sich die Magazinkette 49 in die eine oder andere Richtung gemäß Doppelpfeil U bewegen, was bedeutet, daß ein Suchlauf stattfinden kann, während welchem ein ausgewähltes, nunmehr zu benutzendes Werkzeug 29 A zur Übernahme/Übergabe-Position 47 im Kettenbereich 48 gebracht wird. Ist dieser Suchlauf beendet, so wird der Zuführgreifer 57 aus der Warte/Anbiete-Position 77 in die Übernahme/Übergabe-Position 47 gemäß Pfeil A zurückbewegt, so daß sein Greiferelement 62 den Anzugsbolzen 63 des ausgewählten Werkzeugs 29 A erfassen kann. Daraufhin bewegt sich der Zuführgreifer 57 mit dem ausgewählten Werkzeug 29 gemäß Pfeil B wieder in die Warte/Anbiete-Position 77. Dies alles kann noch während eines Bearbeitungsvorganges bzw. während des Verfahrens des Spindelkopfes 24 mit seiner Antriebsspindel 27 in seine Werkzeugwechselposition erfolgen. Zum Erreichen dieser Werkzeugwechselposition muß der Spindelkopf 24 sich lediglich in Z-Richtung in die Höhe bewegen, in der das Werkzeug 29 A vom Zuführgreifer 57 zugeführt wird, d.h. in welcher Höhe sich die Zwischenposition 77 befindet. lst diese Werkzeugwechselstellung des Spindelkopfes 24 erreicht, wird der Wechselgreifer 66 um etwa 90° in der Richtung des Pfeiles C (Fig. 2) aus seiner Ruhestellung in seine Arbeitsstellung bewegt. Während oder vor dieser Drehbewegung des Wechselgreifers 66 wird der Zuführgreifer 57 nach zwangsgesteuerten Öffnen der Klappe 76 aus seiner Warte/Anbieteposition 77 in die Zwischenposition 73 verfahren, die er erreicht, bevor der Arm 68 des Wechselgreifers 66 diese Position 73 erreicht hat. In Arbeitsstellung ergreift die Greiferaufnahme 69 des Armes 68 den Bund 64 des ausgewählten Werkzeugs 29 A und diejenige des Armes 67 den Bund 64 des auszuwechselnden Werkzeugs 29 B. Sind die Werkzeuge 29 A und 29 B an ihrem Bund 64 von den Greiferaufnahmen 69, die mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder auch in anderer Weise betätigbar sind, fest ergriffen, werden das Werkzeug 29 B von der Antriebsspindel 27 und das Werkzeug 29 A vom Zuführgreifer 57 gelöst. Der Wechselgreifer 66 wird in Richtung des Pfeiles D soweit abgesenkt, daß die Anzugsbolzen 63 der Werkzeuge 29 A von der Antriebsspindel 27 bzw. von Zuführgreifer 57 frei kommen. Der Wechselgreifer 66 wird daraufhin weiter in Richtung C verschwenkt, so daß das ausgewählte Werkzeug 29 A Antriebsspindel 27 und das auszuwechselnde Werkzeug 29 B in die Zwischenposition 73 gelangt. Der Wechselgreifer 66 wird daraufhin in Richtung des Pfeiles E soweit nach oben verfahren, daß die Anzugsbolzen 63 der Werkzeuge 29 A, B in die Antriebsspindel 27 bzw. in den Zuführgreifer 57 gelangen und dort festgehalten werden. Danach werden die Greiferaufnahmen 69 des Wechselgreifers 60 gelöst, so daß der Wechselgreifer 66 entgegen den Pfeil C wieder in seine Ruhestellung zurückverschwenkt werden kann. Danach wird der Zuführgreifer 57 in Richtung des Pfeiles A durch die Klappe 76 hindurch, die sich danach wieder schließt, in seine Warte/Anbiete-Position 77 oder gleich in die Übernahme/Übergabeposition 47, wenn an dieser Position 47 bereits die betreffende Leerstelle der Magazinkette 49 zum Aufnehmen des ausgewechselten Werkzeugs 29 angekommen ist, zurückbewegt. Nach Ablegen des ausgewechselten Werkzeugs 29 B in das Magazin 30 wird der Zuführgreifer 57 in Richtung des Pfeiles B wieder in seine Warte/Anbiete-Position 27 verfahren. Nachdem sich der Zuführgreifer 57 hinter die Klappe 76 zurückgezogen hat und diese wieder verschlossen ist, kann der Spindelkopf 24 mit dem neuen Werkzeug 29 A in seine neue Arbeitsstellung verfahren werden.

Die Doppelspindel-Werkzeugmaschine 111 gemäß Fig. 4 ist grundsätzlich in derselben Weise ausgebildet, wie die anhand der Fig. 1-3 beschriebene Einspindel-Werkzeugmaschine 11, so daß im vorliegenden lediglich auf die Unterschiede im Bereich der Werkzeugwechseleinrichtung 135, die im Grund genommen nur eine Verdopplung der Werkzeugwechseleinrichtung 35 ist, eingegangen werden soll. Das Werkzeugmagazin 130 ist in derselben Weise am Fahrständer 121 fest angeordnet, durchdringt also Ausnehmungen 146 im Fahrständer und besitzt im vorderen Bereich 148 der Magazinkette 149 zwei nebeneinander angeordnete Übernahme/Übergabepositionen 147 und 147′, die nahe der Vorderwand 151 angeordnet sind, welche mit zwei Klappen 176 und 176′ in Frontöffnungen 174 und 174′ versehen ist. Die Magazinkette 149 ist ebenfalls mittels eines Kettenrades 154 und eines Motors 156 antreibbar.

Die Werkzeugwechseleinrichtung 135 besitzt zwei parallele Zuführgreifer 157 und 157′, die mit einem gemeinsamen Antrieb 158 verbunden sind und von denen jeder ebenfalls eine Schiene 161 bzw. 161′ und ein Greiferelement 162 bzw. 162′ besitzt. Die Zuführgreifer 157 und 157′ sind vorzugsweise starr miteinander verbunden. Der Wechselgreifer 166 der Werkzeugwechselvorrichtung 135, der über eine Achse 171 mit einem im Spindelkopf 124 gehaltenen (nicht dargestellten) Antrieb verbunden ist, besitzt zwei Doppelarme, also insgesamt vier Arme 167, 167′, 168 und 168′, die jeweils eine Greiferaufnahme 169 besitzen. Die Anordnung des Wechselgreifers 166 und die Abmessungen der Arme 167, 167′, 168, 168′ ist derart, daß die Greiferaufnahmen 169 der Arme mit den Antriebsspindeln 127 bzw. 127′ und den zwei Zwischenpositionen 173 und 173′ in Arbeitsstellung gemäß Fig. 4 fluchten. Bei diesem Wechselgreifer 166 sind die einander zugeordneten Arme 167 und 168 bzw. 167′ und 168′ diametral einander gegenüberliegend angeordnet, was bedeutet, daß die Antriebsspindel 127 das betreffende Werkzeug 129 A bzw. 129 A′ vom jeweils gegenüberliegenden Zuführgreifer 157 bzw. 157′ erhält. Die Ruhestellung des Wechselgreifers 166 ist in nicht dargestellter Weise gegenüber der in Fig. 4 gezeichneten Arbeitsstellung um etwa 45° verdreht, in der sämtliche Greiferaufnahmen 169 aus den Bereichen der Antriebsspindeln 127, 127′ und der Zwischenpositionen 173, 173′ verschwenkt sind.

Ein Werkzeugwechselvorgang erfolgt in der oben beschriebenen Weise, wobei lediglich zu berücksichtigen ist, daß jeweils parallel zwei Werkzeuge auszuwählen und gegen zwei auszutauschende Werkzeuge auszuwechseln sind. Auch hier befinden sich die Zuführgreifer 157, 157′ während des Durchlaufs des Magazins 130 in einer Warte/Anbiete-Position 177 bzw. 177′, ergreifen dann die ausgewählten Werkzeuge 129, nach dem sie in die Übernahme/Übergabe-Position 147 bzw. 147′ zurückgefahren sind, und verfahren dann wieder nach vorne über die Warte/Anbiete-Position in die betreffende Zwischenposition 173 bzw. 173′, in der die ausgewählten Werkzeuge 129 an den Wechselgreifer 166 übergeben werden. Der Wechselgreifer 166 wird dann zum Überbringen der auszuwechselnden Werkzeuge von den Antriebsspindeln zu den Zuführgreifern um 180° gedreht, wobei zum Ausklinken und Einklinken der Werkzeuge vom Wechselgreifer ebenfalls eine entsprechende Hubbewegung vom Wechselgreifer durchgeführt wird.

In den Fig. 5 bis 7 ist eine weitere Werkzeugmaschine 211 dargestellt, die hier als Zweispindel-Werkzeugmaschine ausgebildet ist, die jedoch in entsprechender Weise auch mit nur einer einzigen Spindel oder mit drei oder mehr Spindeln versehen sein kann. Gegenüber den Werkzeugmaschinen 11 bzw. 111 der Fig. 1 bis 4 ist unterschiedlich, daß der Fahrständer 221 lediglich über eine horizontale Führung 216 in X-Richtung am mit einem Werkstücktisch 213 versehenen Maschinengestell 212 gehalten ist. Im Bereich des der X-Führung 216 abgewandten oberen Endes des Fahrständers 221 ist dieser mit einem ebenfalls als umlaufendes Kettenmagazin ausgebildeten Werkzeugmagazin 230 und mit einer Werkzeug-Wechseleinrichtung 235 versehen. Somit sind Werkzeugmagazin 230 und Werkzeugwechseleinrichtung 235 mit dem Fahrständer 221 in X-Richtung verfahrbar. Das obere Ende des Fahrständers 221 ist mit einer zweiten horizontalen Führung 218 in Y-Koordinatenrichtung versehen, in welcher eine Konsole 225 in Y-Richtung hin und her verfahrbar ist. Das vordere Ende der Konsole 225 ist mit einer vertikalen Führung 223 in Z-Koordinatenrichtung versehen, längs der der Spindelkopf 224 mit einer einzigen oder, wie hier dargestellt, mit den beiden Werkzeugspindeln 227 und 227′, oder mit drei oder mehr Spindeln auf und ab verfahrbar ist. Die entsprechenden Antriebsmotoren für die Bewegung in den drei Koordinatenachsen sind hier nicht dargestellt. Weitere Konstruktionselemente, wie die Abdeckungen der Führungen und die Schutzwandanordnung können entsprechend den in den Fig. 1 bis 4 beschriebenen Werkzeugmaschinen 11, 111 sein.

Das Werkzeugmagazin 230 besitzt eine umlaufende Kette 249, in deren Kettenglieder die einzelnen Werkzeuge 229 hängend angeordnet sind. Die Magazinkette 249 wird in nicht im einzelnen dargestellter Weise von einem Motor 256 angetrieben. Die Magazinkette 249 erstreckt sich mit ihrer Längsachse am Fahrständer 221 etwa in X-Richtung.

Die Werkzeugwechseleinrichtung 235 besitzt im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4 einen in einer Baueinheit zusammengefaßten, also kombinierten Zuführ/Wechselgreifer 266, der konstruktiv ähnlich wie der Wechselgreifer 166 gemäß Fig. 4 ausgebildet ist, der jedoch nicht nur eine Hubbewegung und eine Schwenkbewegung, sondern auch eine in Y-Richtung verlaufende Längsbewegung ausführen kann. Mit anderen Worten, der rotierend hin- und hergehenden Bewegung ist eine linear hin- und hergehende Bewegung überlagert, die bei den beiden anderen Ausführungsbeispielen durch den Zuführgreifer ausgeführt wird. Der Zuführ/Wechselgreifer 266 ist dazu auf einer Platte 281 befestigt, die an ihren beiden Enden an bspw. Führungsstangen 282 hin und her bewegbar (in Y-Richtung) geführt ist. Die hin- und hergehende Bewegung, die durch einen mechanischen und/oder elektrischen Antrieb ermöglicht werden kann, erfolgt hier bspw. über einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb 283, dessen Kolbenstange 284 mit der Platte 281 verbunden ist. Der Zuführ/Wechselgreifer 266 besitzt beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei Spindeln 227, 227′ vier Arme 267, 267′, 268, 268′, die starr miteinander verbunden sind und an ihren freien Enden mit Greiferaufnahmen 269 versehen sind, deren offene Seite in Y-Richtung weist. Mit seiner mittigen Drehachse 271 ist der Zuführ/Wechselgreifer 26 b an der Führungsplatte 281 befestigt und ist vorzugsweise dieser Führungsplatte 281 abgewandt mit einem Antrieb 272 versehen, mit Hilfe dessen der Zuführ/Wechselgreifer 266 seine rotierende Bewegung und seine Hubbewegung ausführen kann. Es versteht sich, daß der Zuführ/Wechselgreifer 266 einer Werkzeugspindel 227 oder bei drei, vier oder n Werkzeugspindeln 227 mit zwei Armen 267 bzw. sechs, acht bzw. 2n Armen 267 versehen ist.

Ein Werkzeugwechsel mit Hilfe der Werkzeugwechseleinrichtung 235 läuft folgendermaßen ab:

Während eines Bearbeitungsvorganges der Werkzeugmaschine 211 mit Hilfe von später auszuwechselnden Werkzeugen 229 B und 229 B′ und/oder während eines Suchlaufs innerhalb des Werkzeugmagazins 230 zum Bereitstellen von zwei neuen ausgewählten Werkzeugen 229 A und 229 A′ befindet sich der Zuführ/Wechselgreifer 266 in seiner in Fig. 6 in ausgezogenen Linien dargestellten Warte/Anbiete-Position 277. Zwei ausgewählte Werkzeuge 229 A und 229 A′ werden in dem Kettenbereich 248 innerhalb des Fahrständers 221 an Übernahme/Übergabepositionen 247 und 247′ bereitgestellt. Ist dies erfolgt, so bewegt sich der Zuführ/Wechselgreifer 266 aus einer Warte/Anbiete-Postion 277 in Richtung des Pfeiles A′ in die strichpunktiert angedeutete Übernahme/Übergabepostion 227 bzw. 227′, in welcher der Zuführ/Wechselgreifer 66 mit seinen Armen 267 und 267′ bzw. deren Greiferaufnahmen 269 einen Werkzeugbund 264 der Werkzeuge 229 A und A′ ergreift und festhält. Der Zuführ/Wechselgreifer 66 wird dann in Richtung des Pfeiles D′ (siehe Schema in Fig. 5) nach unten soweit versetzt, daß die Anzugsbolzen 263 und/oder Werkzeugkegel der ausgewählten Werkzeuge 229 A, A′ aus den betreffenden Kettengliedern freikommen. Der Zuführ/Wechselgreifer 266 wird dann in Richtung des Pfeiles B zurück in seine Warte/Anbiete-Position 277 verschoben und dann in Richtung des Pfeiles E′ wieder in seine ursprüngliche angehobene Position angehoben. In dieser angehobenen Position wird der Zuführ/Wechselgreifer 266 weiter in Richtung des Pfeiles B′ soweit verschoben, bis die Greiferaufnahmen 269 der anderen Arme 268 und 268′ die auszuwechselnden Werkzeuge 229 B und 229 B′ im Bereich von deren Bund 264 ergreifen. Es sei angemerkt, daß hierzu zuvor sowohl die Konsole 225 in Y-Richtung als auch der Spindelkopf 224 in Z-Richtung in die betreffende Werkzeugwechselposition gemäß den Fig. 5 bis 7 verfahren werden mußte. Sind die beiden auszuwechselnden Werkzeuge 229 B und 229 B′ von den Armen 268, 268′ des Zuführ/Wechselgreifers 266 ergriffen, können deren Anzugsbolzen 263 in den Spindeln 227, 227′ gelöst werden, worauf der Zuführ/Wechselgreifer 266 in Richtung des Pfeiles D′ wiederum soweit abgesenkt wird, daß die Anzugsbolzen der auszuwechselnden Werkzeuge aus den Spindeln 227, 227′ freikommen. ln dieser Stellung wird der Zuführ/Wechselgreifer 266 in Richtung des Pfeiles C′ (oder in entgegengesetzter Richtung) um 180° gedreht, so daß die an den Armen 267 und 267′ hängenden ausgewählten Werkzeuge 229 A und 229 A′ unter die Spindel 227, 227′ gelangen. Darauf wird der Zuführ/Wechselgreifer 266 in Richtung des Pfeiles B′ wieder in seine angehobene Lage gebracht, so daß die auszuwechselnden Werkzeuge 229 A, 229 A′ mit ihren Anzugsbolzen 263 und/oder Werkzeugkegeln in die Spindeln 227, 227′ eingreifen und dort wieder festgehalten werden. In dieser angehobenen Stellung erfolgt eine Rückwärtsbewegung gemäß Pfeil A′, worauf die Arme 267, 267′ von den ausgewählten Werkzeugen 229 A, 229 A′ freikommen. Ist der Zuführ/Wechselgreifer 266 in der Warte/Anbiete-Position 277 angekommen, wird er in Richtung des Pfeiles D′ wieder abgesenkt und danach in Richtung des Pfeiles A′ zur Übernahme/Übergabe-Position 247, 247′ zurückverschoben. Durch eine Anhebebewegung gemäß Pfeil B′ werden die ausgewechselten Werkzeuge 229 B und 229 B′ in die entsprechenden Glieder der Magazinkette 249 eingesetzt. Der Zuführ/Wechselgreifer 266 kann dann in Richtung des Pfeiles B′ in seine Warte/Anbiete-Position 267 zurück verfahren werden. Wie daraus ersichtlich ist, ist diese Position 277 gleichzeitig auch die Ruhestellung des Zuführ/Wechselgreifers 266.

Claims (13)

1. Werkzeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken, mit einem an einem Maschinengestell angeordneten Tisch zum Aufspannen der Werkstücke, mit einem in der X- und/oder Y-Koordinatenachse verfahrbaren Ständer, an dem ein vorzugsweise in der Z-Koordinatenachse verfahrbarer Spindelkopf mit mindestens einer Werkzeugspindel angeordnet ist, und mit einem vorzugsweise umlaufenden Werkzeugmagazin, zwischen dem und der mindestens einen Werkzeugspindel ein rotierender Wechselgreifer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (30, 130) am verfahrbaren Ständer (21, 121) derart angeordnet ist, daß es in einem dem Arbeitsraum (39, 139) abgewandten und gegenüber der Z-Koordinatenführung für den Spindelkopf (24, 124) zurückgesetzten Innenbereich des Ständers (21, 121) vorbeigeführt ist, in welchem lnnenbereich mindestens eine Werkzeug-Übernahme/Übergabe-Position (47, 147, 147′) vorgesehen ist, daß der Wechselgreifer (66, 166) am Spindelkopf (24, 124) angeordnet ist und in seiner einenends in der Achse der mindestens einen Werkzeugspindel (27, 127, 127′) angeordneten Position andernends mindestens eine Zwischenposition (73, 173, 173′) innerhalb des Arbeitsraumes (39, 139) definiert, und daß die Werkzeuge (29, 129) zwischen der Übernahme/Übergabeposition (47, 147, 147′) und der zugeordneten Zwischenposition (73, 173, 173′) transportierbar sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zuführgreifer (57, 157, 157′) vorgesehen ist, der vorzugsweise linear zwischen der Übernahme/Übergabe-Position (47, 147, 147′) außerhalb des Arbeitsraumes (39, 139) und der Zwischenposition (73, 173, 173′) innerhalb des Arbeitsraumes (39, 139) verfahrbar ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als umlaufendes Kettenmagazin (30, 130) ausgebildete Werkzeugmagazin an den beiden Längsseiten des Ständers (21, 121) und durch seitliche Öffnungen (46, 146) in den bzw. aus dem die mindestens eine Übernahme/Übergabe-Position (47, 147, 147′) aufweisenden Innenbereich geführt ist.

4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Übernahme/Übergabe-Position (47, 147, 147′) außerhalb des Arbeitsraumes (39) und der Zwischenposition (73, 173, 173′) innerhalb des Arbeitsraumes (39) eine vorzugweise zwangsgesteuert schließbare Öffnung (74, 174, 174′) vorgesehen ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführgreifer (57, 157, 157′) in einer Ebene oberhalb des Werkzeugmagazins (30, 130) angeordnet ist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (29, 129) vom Zuführgreifer (57, 157, 157′) an seinem Anzugsbolzen (63) und/oder seinem Werkzeugkegel (63 a) und vom Wechselgreifer (66, 166) an seinem Werkzeugbund (64) ergreifbar ist, mittels welchem es auch im Werkzeugmagazin (30, 130) gehalten ist.

7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselgreifer (66, 166) in Richtung seiner Drehachse (71, 171) bewegbar ist.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zuführgreifer (57, 157, 157′) eine Warte/Anbiete-Position (77, 177, 177′) zwischen der Übernahme/Übergabe-Position (47, 147, 147′) und der Zwischenposition (73, 173, 173′) jedoch außerhalb des Arbeitsraumes (39) zugeordnet ist.

9. Werkzeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken, mit einem an einem Maschinenteil angeordneten Tisch zum Aufspannen der Werkstücke, mit einem vorzugsweise in der X-Koordinatenachse verfahrbaren Ständer auf dem eine vorzugsweise in der Y-Koordinatenachse verfahrbare Konsole gehalten ist, an der ein in der Z-Koordinatenachse verfahrbarer Spindelkopf mit mindestens einer Werkzeugspindel angeordnet ist, und mit einem vorzugsweise umlaufenden Werkzeugmagazin, zwischen dem und der mindestens einen Werkzeugspindel ein rotierender Wechselgreifer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeugmagazin (230) am verfahrbaren Ständer (221) derart angeordnet ist, daß es in einem dem Arbeitsraum (239) abgewandten und gegenüber der Z-Koordinatenführung für den Spindelkopf (224) zurückgesetzten Innenbereich des Ständers vorbeigeführt ist, in welchem Innenbereich mindestens eine Werkzeug/Übergabe-Position (247, 247′) vorgesehen ist, daß der Wechselgreifer (266) im Ständer (221) angeordnet ist und daß der rotierenden Bewegung des Wechselgreifers (266) eine vorzugsweise lineare hin- und hergehende Bewegung zwischen der Übernahme/Übergabe-Position (247, 247′) außerhalb des Arbeitsraumes und der in der Achse der mindestens einen Werkzeugspindel (227, 227′) angeordneten Position innerhalb des Arbeitsraumes überlagert ist.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das als umlaufendes Kettenmagazin (230) ausgebildete Werkzeugmagazin quer zur Längsrichtung des Ständers (221) und durch seitliche Öffnungen (246) in den bzw. aus dem die mindestens eine Übernahme/Übergabe-Position (247, 247′) aufweisenden Innenbereich geführt ist.

11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (229) im Magazin (230) an seinem Anzugsbolzen (263) und vom Wechselgreifer (266) an seinem Werkzeugbund (264) ergreifbar ist.

12. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselgreifer (266) in Richtung seiner Drehachse (271) bewegbar ist.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wechselgreifer (266) eine Warte/Anbiete-Position (277) zwischen der Übernahme/Übergabe-Position (247, 247′) und der Position unterhalb der mindestens einen Spindel (227, 227′) zugeordnet ist.