Vorrichtung zur spangebenden Metallbearbe tung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spangebenden Me¬ tallbearbeitung eines WerksLlicks in einer Aufspannung durch in Wechselfolge in ihre Arbeitsposition bringbare, aus einem Werkzeugmagazin entnehmbare Werkzeuge. Derartige Vorrich- tungen sind bekannt, und es sind auch solche Vorrichtungen oi ngefii r t worden , bei denen das WorksMick in πinor Auf Span¬ nung in Aufei ander olge mit mehreren unterschiedlichen Werkzeugen bearbeitet: werden kann. Dabei sind die verschie¬ denen Werkzeuge in der Regel in einem oder mehreren Werk- zeughaltern z.B. einem Revolverkopf angeordnet, und durch Wenden und/oder Verschieben der Werkzeughalter werden die Werkzeuge dann zum Einsatz gebracht.

Ferner sind auch solche Vorrichtungen bekannt, bei denen die zum Einsatz vorgesehenen Werkzeuge in Werkzeugmagazinen be¬ reitgehalten werden. Es sind verschiedene Bauarten von der¬ artigen Magazinen bekannt, z.B. Trommel- oder Scheibenmaga¬ zin, Kettenmagazin, Regalmagazin u.a.m. Bei den mit Werk¬ zeugmagazinen versehenen Vorrichtungen dieser Art können zwar stets frisch nachgeschliffene oder zugerichtete Werk¬ zeuge bereitgehalten werden, jedoch bedarf es besonderer Werkzeugwechse1Vorrichtungen, weil diese mittels der Maga¬ zine nicht in Bearbeitungsposition gebracht werden können. Die Werkzeuge werden bei diesen Vorrichtungen mittels be- sonderer Wechselzangen vom Magazin in die Werkzeugaufnahme bzw. Spinde] verbracht und dort eingesetzt, nachdem zuvor das aufizul nsehende Werkzeug herausgenommen worden ist.

Werkzeugmagazin und Wechse1 einricht ung gewährleisten eine automatische, der jeweiligen Bearbei tungsau äbe entsprechen¬ de Werkzeugversorgung.

In Verbindung mit Werkzeugwechsel Vorrichtungen stellen Bear¬ bei ungszentren auch die Basis für höhere Automatisierungs- stufen (flexible Fer igungsze len und Fer i ungssysteme) dar. Eine besondere Schwieri keit entsteht dann, wenn es sich um in ihrer Grosso und Besch ff nhei stark voneinander abweichende Werkzeuge liandelt, die nacheinander zum Einsatz kommen sollen, und wenn diese Werkzeuge mit unterschied1 ich grossen Schaf durchmessern, Morsekegeln oder Steilkonus- (SK) -Gr ssen verseilen sind. Es müssen dann WechselVorrich¬ tungen zum Einsatz kommen, welche dazu ausgebildet sind, diese unterschie lich beschaff nen Werkzeuge mit den unter¬ schiedlichen Werkzeugsch ft urchmessen] oder SK—Gr ssen de Magazin zu entnehmen und der Werkzeugaufnahme bzw. der Spindel zuzuführen und in diese einzusetzen.

In diesen Fällen ist es selbs verständlich auch erforder¬ l ich, die entsprechenden Einrichtungen vorzuhalten, um dir unterschiedl ich grossen Werkzeuge auch mit tels unterschied¬ lich beschaffener Werkzeugaufnahmen bzw. Spindel in ver¬ schiedenen Grossen in Einsatzpositionen bringen zu können.

Vorrichtungen dieser Art sind demzufolge zum Entnehmen der Werkzeuge aus einem Werkzeugmagazin und zum Zubringen der Werkzeuge und Einsetzen in eine Werkzeugaufnahme oder Spin¬ del eingerichtet, um sie in Bearbeitungsposition zu bringen. Dalier verfügen sie über eine WerkzeugwechselVorrich ung für Bohr-, Fräs- und Schleif erkzeuge und eine Werkzeugspinde 1 - ei nhei twechse1vorrieht ung sowie eine Steuervorrichtung zur getakteten Fol esteuerung der l orithmisch vorgegebenen Be¬ arbeitungsschritte bis zum Erreichen des Werkstück-Fertig- masses.

Liegen Werkzeugachse im Magazin und Spindelachse nicht par¬ allel zueinander, so war bisher der Einsatz eines abgewinkel¬ ten Doppelarmgreifers erforderlich.

Ausgehend von diesen im Stand der Technik vorzuf ndenden Ge¬ gebenheiten geht die Erfindung von dem Gedanken aus, dass bisher Vorrichtungen noch nicht bekannt geworden sind, die in einer Ausbil dungsweise als flexible Fertigungszelle oder vollautomatisiertes Bearbei tungszent rum eine sogenannte chao- tische Fertigung ermöglichen. Dabei sollen in demselben Fer¬ tigungssystem in einer Aufspannung vol 1automatisiert unter¬ schiedliche Werkstücke in beliebiger Aufeinanderfolge mit¬ tels einer grösseren Zahl von Fertigungsschritten bis zum Erreichen des Werkstück-Fert i gmasses mit den unterschied- liebsten Werkzeugen bearbeitet werden. Dabei sollen Bohr-, Dreh-, Fräs- und Schieifarbeiten durchführbar sein.

Die Erfindung geht daher aus von der Aufgabe, eine Vorrich¬ tung zur spangebenden Metallbearbeitung eines Werkstücks in einer Aufspannung durch in Wechsel folge in ihre Arbeitsposi¬ tion bringbare, aus einem Werkzeugmagazin entnehmbare Werk¬ zeuge zu schaffen, die mit einer Steuervorrichtung zur ge¬ takteten Folgesteuerung der algorithmisch vorgegebenen Be¬ arbeitυngsschritte bis zum Erreichen des Werkstück-Fertig- masses und mit einer WerkzeugspindeleinheitwechselVorrich¬ tung für Bohr-, Fräs-, Dreh- und Schl ifwerkzeuge versehen ist, und die aus einem kraftbetätigbaren, verfahr- und dreh¬ baren, sowie verschwenkbaren Zangengreifer besteht, dessen Greiferbacken auf die jeweilige Werkzeugentnahmeachse und die Spindelachse ausrichtbar sind, in der Weise weiterzubil¬ den, dass unterschiedlich beschaffene und mit verschieden grossen Schaft- bzw. Konsusgrössen versehene Werkzeuge in be¬ liebiger Aufeinanderfolge zum Einsatz am Werkstück gebracht werden können.

Die, erfindungsge ässe Lösung geht aus von einer gattungsge- mässen Vorrichtung, und sie i . darin zu sehen, dass die Grei erbacken des Zangengrei ers ein zur Aufnahme von Werk¬ zeugen mit unterschiedlichen Schaft- bzw. Konusgrössen ge- formte spiegelbildliche Backenprofi 1kontur aufweisen, und jede Backenprofi 1kontur wenigstens drei aneinander anschlies- sende kreisbogenförmige Abschnitte a, b, d aufweist, deren Radien an die unterschi dl ichen Durchmesser der Schaft- bzw. Konusgrössen angepasst sind, und forner darin, dass die kre.i sbogenförmigen Abschnitte α, b, d um einen Abstand zu zu¬ gehörigen Erzeυgungskrei sb gen beabstandet sind, deren Erzeu¬ gungsradien um den Abst nd grösser als die Radien der kreis¬ bogenförmigen Abschnitte sind.

Durch die erfindungsgemässo Ausbi ldung des Zangengreifers ist es möglich, Werkzeuge mi verschiedenen Schaftdurchmes¬ sern einem Magazin zu entnehmen und in eine Spindel einzu¬ setzen. Dabei kann das Werkzeugmagazin als Scheiben-, Trom¬ mel-, Ketten- oder ^* Regalmagazin ausgebildet sein. Dies wird erreicht durch geometrische Ausbi ldung der Greiferbacken, durch welche für verschiedene Grossen des Werkzeugscha tes oder des Konus' die Greiferzange in ihren beiden Endposi¬ tionen stets in dei ^* Entnahme- bzw. ZufUhrachse funktionsbe¬ reit ist.

Dabei ist erfindungεgemäss der Zangengrei er so ausgebildet, dass die kreisbogenförmigen Abschnitte a, b, d um einen Ab¬ stand zu zugehörigen Erzeugungskreisbögen beabstandet sind, deren jeweilige Erzeugungsradien um diesen Abstand grösser als die Radien der krei sbogenf r i en Abschnitte a, b, d ind, wobei die Kre i s i to1punkte der Erzeugungskreisbögen sowie der Krei mittelpunkt eines weiteren Erzeugungskreis¬ bogens mit seinem Erzeugungsradius auf einem die Zufuhr- und Eπlnahmeachse schneidenden Off ungskrei sbogen liegen, dessen Erzeυgungsmi ttelpunkt mit dem Drehpunkt der ^* schwenkbaren

Greiferbacken zusammenfällt, und auf dem die Kreismittel¬ punkte aller Erzeugungskreisbögen für die unterschiedlichen Schaftdurchmesser der zu erfassenden Werkzeuge bei den ent¬ sprechenden öffnungswei ten der Greiferbacken mit der Zuführ- und Entnahmeachse zusammenfallen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungsmerkmale des Zangengreifers bestehen noch darin, dass alle Erzeugungsradien einen ersten Schnittpunkt bilden, in dem die Erzeugungskreisbögen an- einanderstossen, und jeweils zwei benachbarte Erzeugungs¬ radien einen zweiten und einen dritten Schnittpunkt bilden, und dass sich die Erzeugungskreisbögen zwischen diesen Schnittpunkten erstrecken und dass der Erzeugungskreisbogen mit dem grössten Erzeugungsradius vom ersten Schnittpunkt in Richtung der Zapfenlagerung erstreckt.

Vorteilhafterweise sind die kraftbet tigbaren Greiferbacken in einer um 90° oder 180° schwenkbaren Grundplatte in Zapfen¬ lagerungen gehalten und auf einer Greiferlängsachse spiegel- bildlich einander gegenüberliegend zwei Greiferzangen ange¬ ordnet. Weiterhin ist es erfi ndungsge äss vorteilhaft, die Grundplatte mittels einer Deckplat te zu einem (geschlos¬ senen) Greifergehäuse zu ergänzen, welches beidseitig Maul¬ öffnungen zum Austritt der Greiferbacken offenlässt, wobei die Grei erbacken in ihrer grössten Offnungsstel lung mit ihren äusseren Backen-Endteilen in die Maulöffnungen des Greifergehäuses zurückgezogen sind.

Ausserde wird er ndungsgemäss vorgeschlagen, dass die äus- seren Backen-Endteile der Greiferbacken in der grössten Öff¬ nungsstellung einen Winkel zwischen 15° und 25° zu einer die Zapfenlagerung schneidenden Querachse bilden, die senkrecht zur Greiferlängsachse steht. Der Antrieb der Greiferbacken ist nach einem weiteren Erfi ndung Vorschlag derart vorgese- hen, dass jedem Greiferbackenpaar eine separate Kolben-Zy-

1 indereinheit zugeordnet ist, deren Kolbenstangen mit je einem längsverschiebbaren Widerlager einer einen Schi iess¬ druck auf die Greiferbacken ausübenden Drucktederanordnung und mit einem ein entgegen de Foderdruck im Öf nungs inne gerichteten Kolbenhub ausübenden übortragungselement ver¬ bunden sind. Durch diese Ausbildung wird auch bei Druckmit¬ telausfall und/oder* I romunt erbroehung die Halterung der Werkzeuge im Zangengreifer sicherge tellt.

Nach we teren wesentlichen Merkmalen ist vorgesehen, dass zwischen dem Widerlager und den Greiferbacken ein Druck¬ stück eingesetzt ist, dessen beiderseitige Drucknasen den Schi iessdruck der Druckfedern auf die Greiferbacken an deren rückwärtig ausgebildeten Formkurven gleitend übertra- gen, und vor allem weiterhin, dass beide Greiferbacken rück¬ wärtig jeweils mit aneinander ansch1 i essend, abgestuften Rastzähnen versehenen einander spiegelbildl ch gegenüberste¬ hend angeordnete Ansätze aufweisen, zwischen welche eine mit dem Widerlager verbundene Sperrnase einführbar ist. Durch diese Massnahme werden mehrere Vorteile erzielt. Nicht nur die Greiferbacken, sondern auch die zu deren Bewegung vorge¬ sehenen Elemente sind dem Verseht ei s unterl egende Teile, welche von Zeit zu Zeit ohne umfangreiche Arbeiten austausch¬ bar sein sollen. Deshalb wurde auf einen Greiferbackenan- trieb mittels einer Gelenk-Kinematik verzichtet, die bei Ver- schleisserscheinungen völlig zu ersetzen ist. Im Gegensatz hierzu erfolgt der Backenantrieb nach der Erfindung gelenk¬ frei, sondern lediglich mittels Druckgliedern. Das von den Antriebsteilen getrennte Druckstück ist leicht auszυtau- sehen; ebenso die Greiferbacken.

Durch den Eingriff einer Sperrnase zwischen die Rastzähne der Greiferbacken wird bei den vier (oder auch mehr) Greifer* backen-Schl iesswei ten vermieden, dass die die Schi i essbewe- gung bewirkenden Druckfedern den vollen Schi iessdruck dau-

ernd aufzubringen haben, sich die Greiferbacken auf die Ra¬ stung abstützen. Hinzu kommt , dass nach der weiteren Erfin¬ dung zwischen dem Widerlager und dem Druckstück Druckfeder¬ pakete eingesetzt sind, die vorzugsweise als Tellerfeder- pakete gewählt werden. Durch diese Anordnung werden nicht nur Ungenauigkeiten (z.B. aus Verschleiss) der Zangen¬ schiiess-Elemente ausgeglichen, es wird ausserdem - ausge¬ hend von der oben geschilderten Rastung der Greiferbacken - ein glei chmässiger Andruck an den Trapezrillen oder den Schäften der Werkzeuge erzielt.

Da der Bewegungstrieb der Greiferbacken gelenkfrei ist, be¬ darf es einer Vorrichtung zum Antrieb einer Öffnungsbewegung entgegen der Kraft der Schi i essfedern. Dies wird dadurch er- reicht, dass das mit dem Widerlager verbundene Ubertragungs- element mit beidsei tigen - für jede Greiferbacken - Kulis¬ senfUhrungen versehen ist, in denen RUckholbolzen gleiten, die an den Greiferbacken befestigt sind.

Die Arbeitsweise dieser Greiferzange in Verbindung mit dem Werkzeugmagazin wird nach der weiteren Erfindung besonders einfach und technisch wenig aufwendig gestaltet durch

a) die Anordnung des um eine horizontale Achse schwenkbaren Zangengreifers an einer mittels eines Kraftantriebs um eine vertikale Achse drehbaren Konsole, die

b) in Richtung parallel zur Werkzeugaufnahme- bzw. Spindel¬ achse auf einer Führungsbahn um wenigstens einen Hub- schritt vor- und rückwärts verfahrbar ist.

Durch diese Ausbildung ist es möglich, bei im Werkzeugmaga¬ zin und der Spindelachse nicht parallel zueinander liegenden Werkzeugachsen auf den Einsatz eines abgewinkelten Doppel- armgreifers zu verzichten und stattdessen den erfindungsge-

inässen Zangengreifer zu verwenden. Der Werkzeugwechsel ist schnell ausführbar, so dass nur kurze Bearbeitungspausen ent¬ stehen.

Die erste vorteilhafte Ausbildung ist darin zu sehen, dass durch den Doppel zangengrei fer in der Ausgangsposition ein im Werkzeugmagazin vorhandenes erstes Werkzeug durch die erste Zange erfassbar und durch Verfahren um den einen ersten Hub¬ schritt und Drehen der Konsole um 90° um die vertikale Achse mittels der zweiten Zange ein in der Spindel vorhandenes zweites Werkzeug erfass- und durch einen zweiten Hubschritt aus der Spindel herausz ehbar, und dass danach durch Schwen¬ ken des Zangengreifers um 180° um die horizontale Achse das erste Werkzeug vor die Spindel bring- und durch Ausführung eines - dritten - Rovers i er-Hυbschri t t in die Spindel ein- fUhrbar und darauf durch Zurückdrehen der Konsole um 90° u die vertikale Achse und Verfahren um den Reversier-Hub- schritt in die Ausgangslage verfahrbar ist, in welcher das zweite Werkzeug in das Werkzeugmagazin einsetzbar ist.

Durch diese Ausgestaltung der zusammenwirkenden Vorrich¬ tungen, insbesondere des Bewegungsschemas der Konsole des Zangengreifers, beschränkt auf einen Vor- und Rückhub und eine Wendeschwenkung um 180° des Doppelzangengreifers in Verbindung mit dem für die Werkzeugspindeleinheit vorgese¬ henen Rückhubschritt wird eine besonders steuerungsmäss ig einfach beherrschbare Ausbildungsweise geschaffen, die auch ein grosses Mass an Sicherheitsreserve bietet. Auch der rein vorrichtungsmässige Ausbau-Aufwand bezüglich der erforder- liehen Bewegungsmechanik und der Antriebe ist einfach und Übersicht1 ich.

Eine Variante hierzu, bei welcher die Rück- und Vor-Hub- schritte der Werkzeugspindeleinheit nicht erforderlich sind, sondern alle Bewegungsabl ufe von der Zangengrei fer-Kombina-

tion ausgeführt werden, besteht - wie nachstehend beschrie¬ ben - darin, dass durch den DoppelZangengreifer in der Aus¬ gangsposition ein im Werkzeugmagazin vorhandenes erstes Werk¬ zeug durch die erste Zange erfassbar und durch Verfahren um einen Hubschritt und Drehen der Konsole um 90° um die verti¬ kale Achse mittels der zweiten Zange ein in der Spindel vor¬ handenes zweites Werkzeug erfass- und durch einen Rückhub¬ schritt der Werkzeugspindeleinheit aus der Spindel heraus¬ ziehbar, und dass danach durch Schwenken des Zangengreifers um 180° um die horizontale Achse das erste Werkzeug vor die Spindel bring- und durch Ausführung eines - weiteren - Reversier-Rückhubschritts in die Spindel einfUhrbar und darauf durch Zurückdrehen der Konsole um 90° um die verti¬ kale Achse und Verfahren um den Reversier-Hubschritt in die Ausgangslage verfahrbar ist, in welcher das zweite Werkzeug in das Werkzeugmagazin einsetzbar ist.

Die bauliche Ausgestaltung der WerkzeugwechselVorrichtung er¬ laubt auch noch eine dritte und vierte Bewegungsablauf-Va- riante. Diese unterscheidet sich von den beiden vorbeschrie¬ benen Lösungen vor allem dadurch, dass sie bei Werkzeugen von besonders grossem Durchmesser ^* anwendbar ist, die mög¬ licherweise das Einschwenken der Konsole mit dem Doppel¬ zangengreifer von der Magazin-Ebene in die Querebene zur Werkzeugspindel behindern könnten. Bei den oben beschrie¬ benen Werkzeugwechselabläufen kann daher der Durchmesser der Werkzeuge auf bestimmte Grösst asse beschränkt sein, wenn man nicht eine grössere Dimensionierung der Verschiebewege in Kauf nehmen will. Diese Schwier keit wird mittels der nachstehend beschriebenen Lösung bis zu einem gewissen Grade behoben, wobei die Lösung auf beide erstgenannten Varianten anwendbar ist, und die darin besteht, dass durch den Zangen¬ greifer in der Ausgangsposition ein im Werkzeugmagazin vor¬ handenes erstes Werkzeug durch die erste Zange erfassbar und durch Verfahren um einen ersten Hubschritt und Schwenken um

90° um die vertikale Achse und Zurückschwenken des Zangen¬ greifers um 90° um die horizontale Achse mittels der zweiten Zange ein in der Spindel vorhandenes zweites Werkzeug er- fass- und durch einen zweiten Hubschritt aus der Spindel her- ausziehbar, und dass danach durch Schwenken des Zangengrei¬ fers um 180° um die horizontale Achse das erste Werkzeug vor die Spindel bring- und durch Ausführung eines - dritten - Reversier-Hubschritts in die Spindel einführbar und danach durch Schwenken des Zangengreifers um 90° um die horizontale Achse und Zurückdrehen (\er Konsole um 90° um die vertikale

Achse, Zurückschwenken des Zangengreifers um 90° um die hori¬ zontale Achse und Verfahren um den Reversier-Hubschr! tt in die Ausgangslage verfahrbar ist, in welcher das zweite Werk¬ zeug in das Werkzeugmagazin einsetzbar ist.

Ein für die Ausbildung der* Vorrichtung zu einem hochautoma¬ tisierten Fertigungszentrum sehr bedeutsamer Erfindungsgedan¬ ke bezieht sich auf den Vσrrichtungst ei 1 zum Wechseln der Werkzeugspindele.inheiten, die auf den Vorrichtungsteil zum Wechseln der Werkzeuge zwischen de Werkzeugmagazin und der jeweils in Arbeitsposition befindlichen Werkzeugspindel bzw. Werkzeugspindeleinher t anwendbar ^* ist, der einen kraftbetät.i g- baren, verfahr- und drehbaren sowie verschwenkbaren Zangen¬ greifer aufweist, dessen ffen- und schliessbare Greiferbak- ken auf die jeweilige Werkzeugentnahmeachse und die Spindel¬ achse ausrichtbar sind. Ausgehend hiervon ist die erfindungs- gemässe Werkzeugspinde1einheitwechse1 Vorrichtung mit einer vertikalen, auf einer gemeinsamen Maschinenfuss-Einheit ange¬ ordnete Ständerkonsole sowie einer mit dieser betriebsmässig lös- und auswechselbar verbundenen Werkzeugspinde1einheit und einer unterhalb der betri ebsmässi g mit der Ständerkonso¬ le verbundenen Werkzeugspindeleinheit angeordneten, zum rich- tungsgeführten Wegschieben der von der Ständerkonsole ge¬ lösten Werkzeugspinde1einhei t aus ihrer Arbeitsposition in

eine im Abstand von der Ständerkonsole eingerichtete Bereit¬ schaftsposition ausgebildeten (ersten) Verschiebebahn ver¬ sehen.

Diese Lösung beinhaltet einen mittels der gemeinsamen Werk- zeugfuss-Einheit mit dem Vorrichtungsteil zum schnellen auto¬ matisierten Wechseln der* Werkzeuge verbundenen Vorrichtungs¬ teil, der eine weitere Dimension in der Auswahl der aufeinan¬ derfolgend einzusetzenden Werkzeuge eröffnet. Diese müssen jetzt nicht mehr danach ausgewählt werden, welche Werkzeug¬ aufnahme bzw. Spindel der Werkzeugspindel zur Verfügung steht, sondern es können in beliebiger Reihenfolge in glei¬ cher Werkstückaufspannung unabhängig von der Werkzeuggrösse und deren Konus- oder Schaftgrösse alle erforderlichen ßear- beitungen mit verschiedenartigen Werkzeugen durchgeführt werden.

Dabei kann die Verschiebebahn als Schienenspur ausgebildet und die Werkzeugspindeleinheiten können mit auf dieser ge- führten Rollen versehen sein. Ferner ist es möglich, auf der Schienenspur besondere verfahrbare Rol 1-Container zur Auf¬ nahme von Werkzeugspindeleinheiten anzuordnen, von denen sie dann in eine Bereitschaftsposition weggefördert, z.B. abge¬ hoben werden. Auch kann die Verschiebebahn als Hängebahn aus- gebildet sein, von welcher die Werkzeugspindeleinheiten in ihrer Bereitschaftsposition nach unten abgelassen werden.

In Abwandlung hiervon kann als Verschiebebahn auch ein Band¬ oder Plattenförderer dienen, auf den die Werkzeugspindelein- heiten abgelassen und von dem sie im Bereich Bereitschaf s¬ position abgehoben oder beiseite geschoben werden.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Verschiebebahn eine gleisartige Schienenspur, auf der die Werkzeugspinde1ein- heiten mittels Gleitmitteln oder Rollen leicht verfahrbar

sind. Dabei kann nach einem weiteren Vorschlag die Ver¬ schiebebahn einen heb- und senkbaren Abschnitt unterhalb der Arbeitsposition der an der Ständerkonsole angeordneten Werk¬ zeugspindeleinhei t aufweisen. Dieser wird zur Übernahme der Werkzeugspindeleinheit unter dieser angehoben, so dass die Verbindung zur Ständerkousole gelöst werden kann und die Werkzeugspindeleinhei t auf er Verschiebebahn oder auf einem auf dieser verfahrbaren Ro11-Coni ai ner ruht. In Ab¬ wandlung hiervon kann erfindungsge äss die Ständerkonsole oder deren Anschlusselement für die lösbare Verbindung mit der Werkzeugspinde1einhei aus der jeweiligen Arbeitsposi¬ tion absenkbar ausgebildet sein, so dass die auszuwechselnde Werkzeugspindeleinhei auf die Verschiebebahn abgelassen werden und von dort aus weiterbewegt werden kann.

Je nach der gewählten Ausgestaltung der ^* Verschiebebahn und deren Besonderheiten - wie erwähnt beispielsweise als För¬ derer ^* oder als Hängebahn - genügt diese zur Aufnahme und zum Abtransport und zur Zuführung der jeweils auszuwechselnden Werkzeugspindeleinheiten, da diese mittels anderer, zu¬ sätzlicher Hebewerkzeuge oder Ubernahmevorri chtuπgen in eine Bereitschaftsposi i on überführt werden können.

Bevorzugterweise ist erfindungsgemäss die Anordnung so vor- gesehen, dass die (erste) Verschiebebahn an ihrem Ende eine Verzweigung oder eine Drehscheibe aufweist, an welche eine weitere (zweite) Verschiebebahn angeschlossen ist, die als Bereitschaftsposition für eine Mehrzahl von Werkzeugspindel¬ einheiten ausgebildet ist oder zu dieser hinführt, wobei eine besonders vorteilhafte Anordnung in der Weise getroffen werden kann, dass die erste Verschiebebahn geradlinig ver¬ läuft und die an ihrem Ende arisch! i essende rechtwinklig zu ihr verlaufend beidseitig sich erst reckende zweite Versohie- bebahn als Bereitschaftsposition für eine Mehrzahl von Werk- zeugspindeleinhei ten ausgeb ldet ist . Auf diese Weise sind

die in der Bereitschaftsposition vorgehaltenen Werkzeugspin¬ deleinheiten mit unterschiedlichen Werkzeugaufnahmen bzw. Spinde] für verschieden grosse Werkzeuge jederzeit Zugriffs- bereit; es ist dann auch leicht möglich, die Werkzeugspin- dein im Bedarfsfall auszutauschen oder sie mit Spezialauf- nahmevorrichtungen für Sonderwerkzeuge zu versehen.

Weitere vorteilhafte Besonderheiten der erfindungsgemässen Vorrichtung sind noch darin zu sehen, dass die Werkzeugspin- deleinheiten mit einem unmittelbar auf der Spindelwelle an¬ geordneten Synchronläufermotor versehen sind die von einem Frequenzwandler drehzahl geregel t sind. Ausserde wird das Austauschen der Werkzeugspindeleinheiten noch dadurch beson¬ ders erleichtert, wenn nach einem weiteren Merkmal das Λn- Schlusselement der t nderkonsol e und die Ansohl s f1 chen der Werkzeugspindeleinheiten mit fern teuerbar druckmittel- betätigbaren Pass- und Ankervorricbtungen und Schnellver¬ bindungen für die Stromübertragung versehen sind.

Bei einem erfindungsgemäss gestalteten Bearbeitungszentrum gewährleisten das Werkzeugmagaz n, die Werkzeugwechselein¬ richtung und die Wechse1 von ^* i eht ung für ^* die Workzeugspi nde1 -- einheiten eine automatische, der jeweiligen Bearbeitungsauf¬ gabe entsprechende, weitgehend frei gestaltbare Werkzeug- Versorgung; es stellt somit die Basis für hohe Automatisie¬ rungsstufen dar.

Das folgende Ausführungsbeispi el der Erfindung lässt weitere vorteilhafte Merkmale und Besonderheiten erkennen, die an- band der Darstellung in den Zeichnungen im folgenden näher beschrieben und erläutert sind.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Gesamt-Draufsieht auf die Vorrich¬ tung,

3 4

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Werkzeυgwechse1 Vor¬ richtung,

Fig. 3 die Darstellung gemäß Fig. 2 in einer abgewandelten Ausbildung

Fig. 4 die Geometrie der Backenprofi 1 ont ur eines erf n- dungsgemässen Zangengrei f er ,

Fig. 5 den Zangengreifer nach Fig. 4 beim Erfassen eines kleinsten Werkzeugschaftes,

Fig. 6 den Zangengreifer nach 4 für einen näohstgrösseren Werkzeugschaft ,

Fig. 7 den Zangengreifer nach Fig. 4 für einen noch grösseren Werkzeugschaft,

Fig. 8 den Zangengreifer nach Fig. 7 für den grössten Werk- zeugschaft,

Fig. 9 einen erfinduπgsgemässen Doppe1 zangengre fer.

In Fig. 1 ist ein mittels der erfindungsgemässen Vorrich- tungen geschaffenes, auf einer Maschinenfusseinheit 1 zu- sammenge asstes Bearbe tungszentrum dargestellt. Dieses um- fasst eine Werkzeugmagazin-Konsole 2 mit dem Werkzeugmagazin 14 und eine Ständerführungswange 3, auf dem die Ständerkon¬ sole 4 verfahrbar ist. Ferner ist noch eine Reitstock-Füh- rungswange 5 vorgesehen, durch die die Verfahrbarkeit des

Reitstocks 6 ermöglicht wird. Mit 7 ist ein nicht näher be¬ schriebenes und dargestel ltes automatisches Palettenaufnähme* getriebe bezeichnet.

An der Ständerkonsole 4 ist ein vertikal verfahrbares An¬ schlusselement 45 mit der Anschlussfl che 46 zum Anschlies- sen der Werkzeugspindel-Einhei t 10 vorgesehen.

Ferner ist in Figur 1 dargestellt, wie die in der Bereit¬ schaftsposition 16 der Werkzeugspindeleinheit-Wechse1 Vor¬ richtung vorgehaltene Werkzeugspindeleinheit 11 auf einer in Querrichtung R zur Spindelachse Z verlaufenden Führungsbahn 43 und 44 verschiebbar und in eine Wechselposition 42 auf eine zweite coaxial zur Spindelachse Z verlaufende zweite Führungsbahn 43 umsetzbar ist. Auf dieser ist die Werkzeug¬ spindeleinheit 10 oder 11 bis zvir* tänderkonsole 4 verfahr- und an die Anschlussfläche 46 anschl iessbar. Diese Vorrich- tung ermöglicht einen beliebigen Austausch der Werkzeugspin¬ deleinheiten 10, 11 in der Ausgangsposition A.

Die Werkzeuge W werden in der WerkzeugwechselVorrichtung 14 vorgehalten und mittels eines an der Konsole 40 angeordneten Zangengreifers ZG in die Spindel 13 eingesetzt.

In den Figuren 2 und 3 ist der Werkzeugwechsel mit der er- findungsgemässen Werkzeugwechse1Vorrichtung dargestellt. Der Aufbau der Werkzeugwechse1Vorrichtung besteht aus einer An- Ordnung des um eine horizontale Achse V schwenkbaren Zangen¬ greifers ZG an einer mittels eines Kraftantriebs um 90° um eine vertikale Achse W drehbaren Konsole 40, die in Richtung parallel zur Werkzeugspinde1 achse Z auf einer Führungsbahn 41 um einen Hubschritt H in ihre Wechselposition zum Erfas- sen des Werkzeugs W gebracht wird. Es uss nur ein Hub in Richtung der Spindelachse Z erfolgen, um das von der Zange ZG erfasste Werkzeug aus der Spindel 13 herauszuziehen. Hierzu sind in Fig. 2 und 3 zwei Lösungen dargestellt. Ge- mäss Fig. 2 ftihrt die Ständerkonsole einen RUckhub H2 aus und nach Schwenkung des Zangengreifers um 180° einen Vorhub H3 um das ausgewechselte Werkzeug in die Spindel 13 einzu¬ führen.

Das Wechseln eines Werkzeugs WZ mit einem gleich- oder unter- schiedlich grossen Schaft oder Konus erfolgt gemäss Fig. 3

in der Weise, dass durch den Doppe1 Zangengreifer ZG in der Ausgangsposition A das im Werkzeugmagazin 14 vorhandene erste Werkzeug WZ 1 durch die erste Zange Z J erf ssbπr und durch Verfahren um den Hυbschritf H und Drehen der Konsole 40 um 90° um die vertikale Achse W mittels der zweiten Zange Z 2 ein in der Spindel vorhandenes zweites Werkzeug WZ 2 er- fasst und durch einen zweiten Hubschritt H 2 aus der Spindel 13 herausgezogen wird. Danach wird durch Schwenken dos Zan¬ gengreifers ZG um 180° um die hori ontale Achse V das erste Werkzeug WZ 1 vor die Spindel 13 gebracht und durch Ausfüh¬ rung eines - dritten - Rever ier-Hubschritts H 3 in die Spin¬ del 13 eingeführt. Durch Zurückdrehen der Konsole 40 um 90° um die vertikale Achse W und Verfahren um den Grund-Hub¬ schritt H wird der Zangengreifer ZG in die Ausgangsläge A verfahren, in welcher das zwei e Werkzeug WZ 2 in das Werk¬ zeugmagazin 14 zurückgesetzt werden kann.

Die Figur 4 zeigt die Backenprofilkontur 30 des erfindungs- gemässen Zangengreifers ZG. Die Backenprofilkontur 30 der beiden spiegelbildlichen Greiferbacken 28, 29 werden von drei aneinander anseh1 i essenden kreisbogenförmigen Abschnit¬ ten a, b und d gebildet , deren Radion an die unterschied¬ lichen Durchmesser der Schaft- bzw. Konusgrössen angepasst sind.

Dabei sind die Anteile der kreisbogenförmigen Abschnitte a, b, d um einen Abstand f zu zugehörigen Erzeugungskreisbögen EBa, EBb, EBd beabstandet, deren jewe lige Erzeugungsradien ERa, ERb, ERd um einen Abstand f grösser sind als die Radien der entsprechenden kreisbogenf rmigen Abschnitte a, b, d. Die Kreismittelpunkte Ma, Mb, Md der Erzeugungskreisbögen EBa, EBb, EBd sowie der Kreismittelpunkt Mc eines weiteren Erzeugungskreisbogens EBc mit dem Erzeugungsradius ERc, lie¬ gen auf einem die Zuführ- und Entnahmeachse ZI, die mit der Spindelachse Z in Übereinstimmung gebracht werden kann,

schneidenden Öffnungskreisbogen KB, dessen Erzeugungsmittel¬ punkt MKB mit dem Drehpunkt D der schwenkbaren Greiferbacken 28, 29 zusammenf llt.

Die Kreismittelpunkte Ma , Mb, Mc, Md aller Erzeugungsbögen EBa, EBb, EBc, EBd für die unterschiedlichen Schaftdurchmes¬ ser der zu erfassenden Werkzeuge W fal len bei den entspre¬ chenden ö fnungsweiten der ^* Greiferbacken 28, 29 mit der Zu¬ fuhr- und Entnahmeachso ZI zusammen. Dabei bilden alle Er- zeugungsradien ERa, ERb, ERc, ERd einen ersten Schnittpunkt SP1 , in dem die Erzeugungskreisbögen EBb und EBd aneinander- stossen. Jeweils zwei benachbarte Erzeugungsradien ERb und ERc und EBa und EBd bilden einen zweiten und dritten Schnitt¬ punkt SP2 und SP3, und die Erzeugungskreisbögen EBa und EBb erstrecken sich zwischen diesen Seh i ttpunkten SP2 , SP3 und der Erzeugungskreisbogen EBd mit dem grössten Erzeugungsra¬ dius ERd erstreckt sich in Richtung der Zapfenlagerung 36.

Figur 5 zeigt den Zangengreifer beim Erfassen des kleinsten vorgesehenen, durch einen Vollkreis dargestellten Werkzeug¬ schaftes mit dem kreisbogenförmigen Abschnitt b. Der Kreis¬ mittelpunkt Mb fällt mit der Zufuhr- und Entnahmeachse ZI zu¬ sammen. Strichpunktiert dargestellt ist der äussere Durchmes¬ ser des ergriffenen, in diesem Beispiel mit einer Trapez- rille versehenen Werkzeugschaftes, der gerade um den Abstand f weiter ausserhalb liegt und daher mit dem Erzeugungskreis¬ bogen EBb zusammenf llt. In dieser Figur sind ferner als wei¬ tere Vollkreise die grösseren Werkzeugschaftdurchmesser von drei wei eren Werkzeugen mit den strichpunktiert dargestell- ten zugehörigen äusseren Durchmessern sowie dem entsprechen¬ den Verlauf der gestrichelt dargestellten Erzeugungskre s¬ bögen ersichtlich. Diese drei weiteren Positionen sind in den Figuren 5 bis 7 näher dargestellt.

Figur 6 zeigt den Zangengreifer ZG beim Erfassen des nächst- grösseren durch einen Vollkreis dargestellten Werkzeugschaf-

tes mit den Ubergangsbereichen Uab und Ubd, in denen die Schnittstellen der Backenpro lkonturen gerundet sind. Der Kreismittelpunkt Mc fällt mit der Zuführ- und Entnahmeachse ZI zusammen. Strichpunktiert ist der äussere Durchmesser des ergri fenen, in diesem Beispiel mit einer Trapezrille ver¬ sehenen Werkzeugschaftes dargestellt, der gerade um den Abstand f weiter ausserhalb liegt, und etwa durch den ersten Schnittpunkt SP1 verläuft.

Figur 7 zeigt den Zangengreifer beim Erfassen des nächst- grösseren vorgesehenen, durch einen Vollkreis dargestellten Werkzeugschaftes mit dem iJbergangsbereich Ubd und dem kreis¬ förmigen, im Bereich des dritten Schnit unktes SP3 liegen¬ den Anteil des kreisbogenf rmigen Abschnitts a. Der Kreismit- telpunkt Ma fällt mit der Zuführ- und Entnahmeachse xl zusam¬ men. Strichpunktiert ist der äussere Durchmesser des ergr if¬ fenen, in diesem Beispiel mit einer ^* Trapezrille versehenen Werkzeugschaftes dargestellt, der gerade um den Abstand f weiter ausserhalb liegt und etwa durch den ersten Schnitt- punkt SP1 verläuft.

Figur 8 zeigt den Zangengreifer bei Erfassen des grössten vorgesehenen, durch einen Vollkreis dargestellten Werkzeug¬ schaftes mit einem Punkt des kre sförmigen, im Bereich des dritten Schnittpunktes SP3 liegenden Anteils des krei bogen- förmigen Abschnitts a und dem kreisförmigen Anteil des kreis- bogenför igen Abschnitts d. Der Kreismittelpunkt Md fällt mit der Zufuhr- und Entnahmeachse ZJ zusammen. Strichpunk¬ tiert ist der äussere Durchmesser des ergriffenen, in diesem Beispiel mit einer Trapezrille versehenen Werkzeugschaftes dargestellt, der gerade um den Absfand f weiter ausserhalb liegt und daher mit dem Erzeugungskreisbogen EBb zusammen¬ fällt.

In Figur 9 ist ein erfindungsgemässer kraftbetätigbarer* Dop¬ pelzangengreifer ZG dargestellt, dessen jeweils Spiegelbild-

lieh einander gegenüberliegende Geiferbacken 28, 29 zur Auf¬ nahme von Werkzeugen W mit unterschiedlichen Schaft- bzw. Ko¬ nusgrössen geformt sind. Die erste Zange ZI ist in der ganz geöffneten und die zweite Zange Z2 in der ganz geschlossenen Stellung dargestellt. Die Greiferbacken 28, 29 sind in Zap¬ fenlagerungen 36 in einer um 90° und 180° schwenkbaren Grund¬ platte 24 gehalten, die mittels einer ^* Deckplatte zu einem Greifergehäuse 32 ergänzt ist , welches beidseitig Maulöff¬ nungen 33 zum Austritt der Grei ferbakken 28, 29 offenlässt. Bei der ersten Zange ZI erkennt man, dass die Greiferbacken 28, 29 in ihrer grössten Öffnungsstellung mit ihren äusseren Backen-Endteilen 34, 35 in die Maulöffnung 33 des Greiferge¬ häuses 32 zurückgezogen sind und einen Winkel α zwischen 15° und 25° zu einer die Zarecht zur Greiferlängsachse Gi steht.

Der Bewegungsantrieb der Greiferbacken 28, 29 erfolgt durch eine jeder Greiferzange zugeordnete separate Kolben-Z linder¬ einheit 50, deren Kolbenstangen 51 mit je einem längsver¬ schiebbaren Widerlager 52 verbunden sind. Dieses von den Kol- benstangen 51 angetriebene Widerlager übt einen entgegen der Kraft einer den Schiiessdruck hervorrufenden Druckfederanord¬ nung 53 im öff ungss nne wirkenden Gegendruck auf die Grei¬ ferbacken 28, 29 aus. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen dem Widerlager 52 und den Greiferbacken 28, 29 ein Druck- stück 55 eingesetzt ist, welches Drucknasen 56 aufweist.

Diese Drucknasen 56 übertragen den Schiiessdruck der Druckfe¬ dern 53 unmittelbar auf die Greiferbacken 28, 29, indem sie an deren rückwärtig ausgebildeten Formkurven 57 unter diesem Federdruck stehend entlanggleiten. Es findet dauernd eine satte, spielfreie Anlage der Drucknasen 56 des Druckstücks statt.

Die Greiferbacken 28, 29 sind rückwärtig mit Ansätzen 63 ver¬ sehen, welche abgestufte Rastzähne 59 aufweisen. Im geschlos- senen Zustand der Greiferbacken 28, 29 überlappen sich diese

Rastzähne 59 und bilden eine mehr oder weniger grosse maul- artige gezahnte Öffnung. In diese mit einander gegenüberlie¬ genden Rastzähnen 59 versehene Öffnung wird im geschlossenen Zustand der Greiferbacken 28, 29 eine Sperrnase 60 einge- führt, die mit dem Widerlager 52 in Verbindung steht . Da¬ durch wird ein ungewolltes ffnen der Greiferbacken vermie¬ den.

Ein Vorteil ergibt sich noch dadurch, dass zwischen das Wi- derlager 52 und das Druckstück 55 ein Druckfederpaket 58 eingesetzt ist, welches als Schrauben- oder Tellerfederpaket ausgebildet sein kann. Durch diese Vorkehrung wird erreicht, dass unabhängig vom eventuellen Verschleisszustand der Grei¬ ferbacken 28, 29 oder des Widerlagers 52 bzw. des Druck- Stückes 55 stets ein konstanter Schi iessdruck auf die gehal¬ tenen Werkzeuge ausgeübt wird, der auch unabhängig von der Raststellung der Rastzähne 59 ist.

Zum ffnen der Greiferzange ist mit jedem Widerlager ein Ubertragυngselement 54 verbunden, welches im wesentlichen aus einer ebenen Platte besteht und sich in Richtung der Greiferbacken 28, 29 erstreckt , und zwar (in Draufsicht) ober- oder unterhalb derselben oder innerhalb von vertieften Ausnehmungen. In dem plattenart gen übertragυngselement 54 sind beidseitig jedem Greiferbaekenpaar 28, 29 zugeordnet, Ku1issenfUhrungen 6J eingearbeitet, n denen Rückholbol zen 62 gleiten, die an den Greiferbacken 28, 29 befestigt sind. Durch die Rückholbewegung der Kolbenstangen 53 und des mit diesen verbundenen Übertragungselements 54 mit den Kulissen 61 werden die Rückholbol zen 62 und damit die Greiferbacken im Öffnungssinne entgegen der Federkraft bewegt.